Carrière Press Inkoop
Carrière Press Inkoop
Borstelloze motoren voor analytische apparaten

Als je de Gyrolab xPlore in een kantoor zag staan, zou je waarschijnlijk denken dat het een grote laserprinter was. Maar als je de kap verwijdert, komt er een miniatuurlaboratorium tevoorschijn. Binnen in het apparaat bevindt zich een plastic schijf ter grootte van een compact disc. Daar worden de samples geanalyseerd. Deze cd bevat een systeem van allemaal kanaaltjes die elk een diameter hebben van minder dan één millimeter. Capillaire en centrifugale krachten zorgen ervoor dat de samples door het systeem worden getransporteerd en tegelijkertijd worden geanalyseerd.

Biologische antilichamen als wapen tegen kanker

“De meeste klanten van ons zijn farmaceutische bedrijven," zegt Maria Hjortsmark, hoofd Marketing van Gyros. Deze bedrijven gebruiken het systeem om hun biologicals te testen. Biologicals zijn moleculen die te groot en te complex zijn om synthetisch te maken. Daarom worden ze geproduceerd door levende en gewoonlijk genetisch gemodificeerde cellen, die in het laboratorium worden gekweekt in vloeistoffen met voedingsstoffen. De meeste biologicals zijn eiwitten. Kankeronderzoekers hebben hun hoop gevestigd op één soort eiwit in het bijzonder: antilichamen. Deze moleculen worden geproduceerd door gespecialiseerde cellen van het immuunsysteem. Ze herkennen en binden lichaamsvreemde eiwitten die bij een bacteriële of virale infectie het lichaam binnenkomen. Op die manier kunnen de ziekteverwekkers worden geëlimineerd dan wel gemarkeerd om door fagocyten, een witte bloedlichaam soort, te worden afgebroken. Van hetzelfde principe kan ook gebruik worden gemaakt om kankercellen te bestrijden.

Borstelloze motoren voor analytische apparaten
Borstelloze motoren voor analytische apparaten
Met één CD kunnen maar liefst 112 datapunten tegelijk worden gegenereerd

Detectie op de cd

De Gyrolab xPlore kan worden gebruikt om het nieuwe geneesmiddel te testen tijdens elke ontwikkelingsfase, bijvoorbeeld in de oplossing met voedingsstoffen voor de cellen of in het bloed van proefdieren en patiënten. Met één cd kunnen maar liefst 112 datapunten tegelijk worden gegenereerd. Dankzij de microstructuren op de cd zijn de benodigde samplevolumes bij de Gyrolab xPlore heel klein, waardoor het verbruik van reagentia ook zeer beperkt is. De samplevloeistof wordt in de putjes gepipetteerd van een microtiterplaat, die daarna in het apparaat wordt geplaatst. Binnenin worden de samples naar de cd getransporteerd door een robotarm. Vervolgens worden ze door capillaire krachten in de juiste kanaaltjes gezogen. Voor de test is slechts een minuscule hoeveelheid samplevloeistof nodig, tussen de 20 en 200 nanoliter, afhankelijk van het type cd.

Het exacte volume van de samplevloeistof wordt op de cd zelf afgemeten. Daarom worden de kanaaltjes groter, zodat ze een kamer vormen met de juiste afmetingen voor het vereiste volume. Aan de lage kant is er een hydrofobe barrière die voorkomt dat de vloeistof verder het kanaaltje in stroomt. Vervolgens begint de cd te draaien. De centrifugale kracht verspreidt de samplevloeistof, die zich boven de kamer bevindt, via een overloopkanaaltje. Dan wordt de draaisnelheid vergroot, zodat het sample de hydrofobe barrière passeert en in het volgende gedeelte terechtkomt.

Hetzelfde principe wordt gebruikt voor spoelcycli en voor de toevoeging van reagentia. Het gehele testproces is volledig automatisch. Elke afzonderlijke stap wordt aangestuurd door de meegeleverde software op het apparaat. Maria Hjortsmark: “Automatisering vermindert niet alleen de hoeveelheid werk, maar maakt ook de kans op fouten kleiner.”

Snelheid voor een grotere verwerkingscapaciteit

Gyros lanceerde de Gyrolab xPlore in 2015. Op dat moment werkten veel bedrijven inmiddels met de grote broer van het nieuwe apparaat, het Gyrolab™ xP werkstation, waarmee vijf cd's tegelijk kunnen worden geanalyseerd. Maar bedrijven die relatief weinig samples analyseren en kleine afdelingen van grote farmaceutische bedrijven vonden het apparaat vaak een beetje te groot. Met de Gyrolab xPlore biedt Gyros deze klanten nu een alternatief op maat.
Toen de ontwikkelaars het nieuwe apparaat ontwierpen, zorgden ze ervoor dat het dezelfde analysesnelheid had als zijn voorganger. De robotarm moest de samples daarom net zo snel en veilig kunnen transporteren. Helaas werden de extreem snelle stappenmotoren die de robotarm van de Gyrolab xP aandrijven niet meer geproduceerd. Tijdens de zoektocht naar een alternatief kwam Gyros terecht bij Compotech Provider AB. “De motoren moeten heel snel zijn, zonder het koppel te verminderen. Daarom besloten we de stappenmotoren te vervangen door sterke servomotoren,” zegt Pelle Almgren van Compotech. Het model waarvoor uiteindelijk werd gekozen was de borstelloze DC-servomotor met 4-polige technologie en een groot koppel uit de BX4-serie van FAULHABER. De motoren zijn voorzien van incrementele encoders, en dankzij hun compacte ontwerp zijn ze maar een klein beetje langer dan de stappenmotor die in het vorige model werd gebruikt. Een ander voordeel is hun uitstekende prijs-prestatieverhouding.
De Gyrolab xPlore beschikt over drie servomotoren uit de BX4-serie, waarvan er twee zijn bevestigd op een lineaire tafel. Ze bewegen de robotarm in horizontale richting om de samples te verplaatsen, en tijdens de analyse sturen ze de bewegingen aan van de laser. De derde motor heeft een planetaire tandwielkast die de pipetteerkop omhoog en omlaag beweegt. De zeer nauwkeurige besturingselektronica met meer dan 3000 in te stellen posities en een lage koppelrimpel zorgt ervoor dat de samples heel precies op de cd worden geplaatst, direct bij de ingang van het betreffende kanaaltje. Doordat de Gyrolab xPlore is uitgerust met BX4-motoren, wordt tevens voldaan aan de snelheidseisen. Maria Hjortsmark: “Het verkrijgen van 112 datapunten kost minder dan een uur.”

Borstelloze motoren voor analytische apparaten
De zeer nauwkeurige besturingselektronica met meer dan 3000 in te stellen posities en een lage koppelrimpel zorgt ervoor dat de samples heel precies op de cd worden geplaatst, direct bij de ingang van het betreffende kanaaltje.

Binden volgens het slot en sleutel-principe

Er wordt gebruikgemaakt van de speciale bindingseigenschappen van een antilichaam en het doeleiwit daarvan, het zogenaamde antigen, om de actieve component te detecteren. Net als een sleutel en een slot passen antigenen en antilichamen op een heel specifieke manier bij elkaar. Steevast herkennen ze elkaar, zelfs te midden van miljoenen andere moleculen. Om de concentratie van een antilichaam vast te stellen in bijvoorbeeld samplevloeistoffen wordt het antigen ervan stevig gebonden aan een kort gedeelte van de wand van een kanaaltje op de cd. Wanneer een antilichaam langs het antigen in het kanaal komt, wordt het door het antigen vastgehouden in het kanaaltje. Een tweede antilichaam, dat is gemarkeerd met een fluorescente kleurstof, bindt zich daarna volgens hetzelfde principe aan het eerste antilichaam. De kleurstof wordt dan geëxciteerd met een laser. Door de hoeveelheid licht te meten die vervolgens wordt uitgestraald kan de concentratie worden bepaald van het eiwit in het sample, in dit geval het antilichaam.

Producten

FAULHABER BX4
Hoog koppel en toerentalstijfheid dankzij 4-polige technologie
Positieregeling in extreem kleine inbouwruimtes dankzij optionele analoge Hall-sensoren
Modulair, diameterconform montageconcept voor magnetische en optische encoders met hoge resolutie
Versies met geïntegreerde Speed of Motion Controllers beschikbaar
Hoge betrouwbaarheid en lange levensduur
Dynamisch uitgebalanceerde rotor, stille werking
Details

Aanbevolen inhoud

Hier vindt u externe materialen van YouTube bij dit artikel. Klik om ze te bekijken.

Ik ga ermee akkoord om externe inhoud te zien. Ik ben me ervan bewust dat mijn persoonlijke gegevens kunnen worden gedeeld met externe platformen. Raadpleeg voor meer informatie ons privacybeleid.