Fast MDx laat zien hoe veel ziekteverwekkers met onovertroffen snelheid kunnen worden opgespoord zonder dat daarvoor dure biosafe laboratoria nodig zijn. Het in Londen gevestigde bedrijf heeft een bijna-patiëntgebonden testsysteem ontwikkeld dat de gebruikelijke wachttijd van 24 tot 48 uur terugbrengt tot slechts één tot twee uur. Ook aan boord: automatiseringstechniek van Festo.
Covid-19, Influenza A, Influenza B, RSV-A, RSV-B: Voor artsen is het belangrijk om de meest voorkomende ziekteverwekkers van de luchtwegen in één tot twee uur betrouwbaar te kunnen bepalen, zodat besmette mensen snel een gepersonaliseerde behandeling kunnen krijgen. Het testplatform wordt gewoonlijk dicht bij de patiënt opgesteld in ziekenhuizen, klinieken of dokterspraktijken.
"Het volautomatische, bijna-patiëntgebonden, testplatform met hoge doorvoer is mobiel en kan dus overal worden gebruikt. Er is slechts één technicus voor nodig, in plaats van de vijf die normaal gesproken in een centraal laboratorium nodig zijn om tot 1000 patiëntmonsters in een dienst van 8 uur te verwerken," zegt Richard Lewis, oprichter en CEO van Fast MDx.
Het Fast MDx-platform maakt gebruik van de automatiseringstechnologie van Festo voor pipetteren en doseren. Geautomatiseerde testsystemen besparen de technicus tijd en verminderen de menselijke fouten die gepaard gaan met het handmatig pipetteren van honderden monsters in gestandaardiseerde buisjes en microtiterplaten. "Fast MDx is een volledig geïntegreerd systeem dat alles omvat wat nodig is voor de test, van de monsterbuisjes en swabs tot de elektronische verzending van de resultaten naar het ziekenhuis, de kliniek of de dokterspraktijk waar het monster oorspronkelijk werd verzameld", legt Lewis uit.
De tests op het Fast MDx-platform zijn volledig geautomatiseerd: Het systeem omvat handlingsportalen met elektrische assen van Festo voor nauwkeurige pipethandling en robothandling van de PCR-microtiterplaten, een heatsealer van Kbiosystems en de gepatenteerde, ultrasnelle qPCR thermische cycler van Fast MDx, de NGX2. De op het platform gebruikte Biosero-software integreert en bestuurt alle modules en maakt de bediening zeer eenvoudig. De Britse speciaalmachinebouwer Applied Automation is verantwoordelijk voor de opbouw van het complete testsysteem en voor alle aspecten van veiligheid, risicoanalyse en CE-markering.
De operator plaatst de rekjes met de pipetpunten, de microtiterplaat, de assaykit met alle reagentia en de patiëntmonsters. Deze worden tijdens het hele proces gevolgd met behulp van een unieke barcode die met een laser op de bodem van elk klantenmonster wordt geëtst.
Tijdens de monstervoorbereiding werkt de 2D-portaalmanipulator EXCM van Festo in het X- en Y-vlak. De 92 patiëntenmonsters worden van onderaf gescand met de optische sensoren van Festo om te controleren of alle monsters aanwezig zijn. Het geautomatiseerde pipetteersysteem, bestaande uit de Festo pipetteerkop DHOE en de wegwerpspuit DHAO, is in Z-richting op het planaire 2D-portaalmanipulator gemonteerd. De pipetteerkop kan nauwkeurig volumes in het bereik van 10 µl afgeven en de pipetteersnelheid kan worden aangepast om tot 10 ml/s af te geven.
De mastermix wordt bereid, op de microtiterplaat geplaatst en de monsters worden toegevoegd. Elk patiëntenmonster wordt opgezogen met de wegwerppipet die het deksel van het patiëntenmonster doorboort en in de mastermix in een putje van de microtiterplaat gepipetteerd. Om kruisbesmetting te voorkomen, wordt elke tip slechts voor één patiëntmonster gebruikt en vervolgens weggegooid. "Het doorprikken van het deksel bespaart veel tijd en geld, omdat er geen conventionele openings- en sluitsystemen nodig zijn en menselijke bedieningsfouten, die vaak voorkomen bij het handmatig pipetteren van honderden monsters in buisjes, worden vermeden", legt Hannes Rößer, expert op het gebied van handlingtechnologie bij Festo, uit.
Een afzonderlijk handlingsysteem, gebaseerd op de 2D-portaalmanipulator EXCM-30, pakt de gevulde microtiterplaat op met de elektrische grijper EHPS-16 en plaatst hem in de heatsealer, waar hij wordt verzegeld met een plastic folie. De verzegelde plaat wordt vervolgens in het RT-blok geplaatst, waardoor het RNA, indien aanwezig, wordt omgezet in complementair DNA (cDNA). In de laatste stap vindt de PCR-reactie plaats om te bepalen of de cDNA-sequentie van de ziekteverwekker van belang aanwezig is in een van de onderzochte patiëntenmonsters.
Om onafhankelijk te zijn van een externe pneumatische voeding gebruikt het Fast MDx testplatform de PGVA druk-vacuümgenerator van Festo, die een druk of vacuüm van +/-0,5 bar produceert. Voor de pneumatische toevoer met een druk- en vacuümoplossing is alleen een 24-volt stroomtoevoer nodig. De PGVA integreert een minicompressor, luchtfiltereenheid, reservoir en elektronische druk- en vacuümregeling in een zeer kleine ruimte en biedt een autonome oplossing voor vloeistofbehandeling in de laboratoriumautomation.
"Dankzij de nauwe samenwerking tussen Fast MDx en Festo konden we de eerste prototypes snel en efficiënt bouwen, ondanks de extreem hoge complexiteit", zegt Richard Lewis, CEO van Fast MDx. "We konden de uitgebreide expertise van Fast MDx in qPCR thermocycling combineren met de bewezen 3D-portalen, besturingen en pipetteersystemen van Festo."