电动移液器如何简化向自动操作的过渡

通量是衡量生产效率的指标之一，在科学领域中，它可以表现为在特定的时间内完成了多少实验或者获得了多少结果。手动操作是通量的限制因素之一，因为研究会受到劳动力规模和效率，以及可用设备的数量和品质的制约。手动操作样品还会增加人为错误的发生率并限制工作的可重复性，实验室工作人员的手法和技术都会产生影响。

事实证明，当需要在短时间内实现较高的通量和可重复的结果时，工作流程的自动化比手动处理程序更具优势。¹ 自动化在工业和临床实验室中更为普遍，在这些地方，高生产率是至关重要的，但将自动化融入学术研究实验室则能够简化研究成果的商业化进程，提高可重复性，并让研究人员的效率倍增。

艰苦的工作

手动执行重要的细胞培养任务可能需要数小时的重复、艰苦工作，科学家往往会因此而疲惫，并承受重复性劳损的风险。另外，活细胞需要特定的环境参数，并且需要在整个细胞培养工作流程的各个阶段（细胞生长、收获、接种以及分析）中维持稳定，因此实验室人员需要以高精准度完成工作。在处理过程中犯的任何错误都可能严重地影响结果的可靠性，而且在细胞治疗和生物制药方面，还可能对患者造成危害。过渡到自动化工作流程有助于精细地控制和维持高通量样本的环境条件，以满足严格的细胞培养标准化要求。

观点的平衡

尽管全自动化装置在可重复性和通量上具有明显的优势，但为此而投资的必要性通常仍是争论的焦点。由于成本（据报道，整套系统的成本超过1百万美元）和所需的工作空间方面的考量，学术研究人员和小规模的研发团队通常不愿意投资购买自动化设备。² 完全自动化所带来的标准化程序也会降低处理过程的灵活性，而随着新的研究发现和流程的不断涌现，灵活性往往是重要的。因此自动化和手动工作流程的完美平衡（兼顾必要的通量、灵活性、成本以及可重复性）将取决于不同实验室具体要求。

规模放大的挑战

借助自动化提高样本的通量会为实验室的效率提供帮助，同时对临床或商业化应用中基于细胞的工作流程放大也是如此。从手动工作流程过渡到自动化工作流程的过程中很可能会存在学习曲线，需要额外的培训，直到实验室成员熟悉了新的设备和用品。在整个流程中，不直接影响细胞样本的步骤（如移取培养基或缓冲液）的自动化相对简单。然而，在操作样本时，则需要对每一个步骤的准确性进行验证，以确保不会对活细胞施加胁迫性的力。同样重要的是，这些步骤必须标准化，以便移液速度或移液枪头的差异不会影响细胞的活力或结果的可重复性。一旦完整地构建成形，自动化工作流程就可以提高通量，优化实验室的效率和产能。

阶梯式的解决方案

自动化系统能够为细胞培养流程中的所有重要环节（包括生长、铺板、稀释以及其他所有细胞处理工作）提供明显的优势，彻底解放实验室技术人员。完全的自动化非常适合常规的工作流程，但对于其他的应用场景而言，移液系统的阶梯式自动化则是获得更高通量的理想方案，远比前者更容易实现。这种自动化可以始于任何环节，比如换用电动多通道移液器，或者投资购买一台自动化孔板填充器。

多通道移液器可覆盖4-384通道，使用者能够一次同步完成整行/列，甚至整块微孔板的液体转移。电动移液器还提供了各种预设或可自定义的模式和设置，以便可以选择和保存移液流程和混合步骤，并将其反复应用于不同的工作流程阶段。例如，重复分液模式可一次吸取大量的液体，然后以设定的较小体积进行多次分液，减少往返于源容器和孔板之间的次数，而自定义程序则允许使用者设定符合自身实验要求的程序。在多通道电动移液器的水平上实现这种简单而有效的自动化能够在流程中提供一定的灵活性，并且可以将移液器应用于同一工作流程的不同环节。

具有自动调节枪头间距功能的电动移液器提供了自动化，可将液体移入不同类型的实验室器皿，移液工作流程快，转置错误少。此外，辅助机器人平台可以与不同的电动移液器联用，从而将手持式移液器的灵活性与自动化的通量相结合。这些机器人工具最好体积小巧，便于携带，能够无缝地整合到任何实验室，同时也为超净工作台中的无菌操作提供了选项。

自动化移液很可能成为精准、可重复且具有成本效益的高通量细胞产品开发的行业标准，这一观点已经得到了广泛的认可，³ 而电动移液器以及机器人辅助设备能够帮助实验室开展这些实践。

References

1 Holland, I., & Davies, J. A. (2020). Automation in the Life Science Research Laboratory. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, 1326.

2 Wong, B. G., Mancuso, C. P., Kiriakov, S., Bashor, C. J., & Khalil, A. S. (2018). Precise, automated control of conditions for high-throughput growth of yeast and bacteria with eVOLVER. Nature biotechnology, 36(7), 614-623.

3 Doulgkeroglou, M. N., Di Nubila, A., Niessing, B., König, N., Schmitt, R. H., Damen, J., ... & Zeugolis, D. I. (2020). Automation, monitoring, and standardization of cell product manufacturing. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, 811.