Im facettenreichen Feld der biologischen Forschung nimmt das manuelle Pipettieren eine zentrale Stellung ein und stellt dabei eine oft unterschätzte Herausforderung dar: Jede und jeder Forschende kennt die akribische Arbeit des Pipettierens und die Hoffnung, diesen Vorgang erfolgreich durchzuführen. Angesichts des rasanten technischen Fortschritts stellt sich jedoch die Frage: Muss man noch manuell pipettieren?

Gefäßpositionen können per Tap auf dem Touchscreen zugeordnet werden. Eine visuelle Darstellung der Roboterumgebung erleichtert dabei die räumliche Orientierung. Gefäße zahlreicher Anbieter können flexibel kombiniert werden. © goodBot

Mit der benutzerfreundlichen Software des Roboters können Forschende mit unterschiedlichem technischen Hintergrund, Pipettieraufgaben zu automatisieren. Mit der Nutzeroberfläche können einfach Pipettier-Schritte, aber auch Misch- und Inkubationsschritte erstellt, angepasst und umsortiert werden. Auch Gruppen von Schritten können angelegt und wiederverwendet werden, um die Eingabe häufiger Abläufe zu beschleunigen. Die Experimenteingabe kann je nach Vorliebe mit der Positionierung der Gefäße oder dem Anlegen der Pipettierschritte begonnen werden.

Pipettier- und auch Mischschritte können für jedes Experiment genau vorgegeben werden. © goodBot

Die Arbeitsumgebung hat eine Kapazität von bis zu zehn SBS-Plätzen (Well Plate o. Ä.), 8 x 50-ml-Zentrifugenröhrchen, 8 x 15-ml-Zentrifugenröhrchen, 60 x Mikrozentrifugenröhrchen (1,5 ml/2 ml) und 80 x PCR-Röhrchen (0,2 ml).

Fallstudie

Das Institutslabor von Prof. Dr. Andreas Hiltbrunner, Fakultät Biologie an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, ist führend in der Erforschung von Lichtwahrnehmung in Pflanzen. Hiltbrunner untersucht mit Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen ein weites Forschungsspektrum, von Phytochrom-Signalen bis zu Umweltreaktionen von Pflanzen und der Evolution der Phytochrome und hat bereits zahlreiche bedeutende Ergebnisse veröffentlicht.

Automatisierung von PCR-Assays

Die PCR (Polymerase-Kettenreaktion) ist eine zentrale Methode der modernen biologischen Forschung, doch die Grenzen des manuellen Pipettierens waren im Labor von Prof. Hiltbrunner deutlich zu spüren. Die Vielfalt der Proben und Primerkombinationen erforderte eine Präzision und Konsistenz, die mit manuellen Pipetten nur schwer zu erreichen war. "Unsere Assays umfassen regelmäßig 100 bis 200 Proben. Diese Anzahl Proben von Hand zu pipettieren ist mühsam und zeitaufwändig. Wenn sich ‚goodBot‘ als flexible Lösung erweist, würden wir diese Assays gerne automatisieren", so Professor Andreas Hiltbrunner.

Transformation der PCR-Vorbereitung

Roboter „goodBot“ im Einsatz bei der AG Hiltbrunner an der Universität Freiburg. © goodBot

Innerhalb von vier Wochen war das Gerät "goodBot" nahtlos in den Laborablauf integriert. Der Einsatz des Pipettierroboters erhöhte die Präzision, verbesserte das Pipettierergebnis und sparte den Forschenden wertvolle Zeit. Wie sich in der Arbeitsgruppe zeigte, verlief der Einarbeitungsprozess zügig, und die Benutzer und Benutzerinnen benötigten außer einer kurzen Einweisung keine weiteren Erklärungen.

Ergebnisse des Projekts

Nach der Integration konnte die Arbeitsgruppe eine Reihe von Vorteilen verbuchen. Im Erfahrungsbericht einer Anwenderin heißt es: "Ich war überwältigt, wie einfach es war, Proben zwischen 96-Well-Platten zu transferieren".

Und die Forschenden stellten eine hohe Pipettiergenauigkeit fest. Diese Präzision gewährleistet konsistente Ergebnisse über viele Proben hinweg. Insbesondere bei Versuchsreihen mit 100 bis 200 Proben war der Automatisierungs-Vorteil deutlich spürbar. Die Forschenden schätzten auch die beständige Zuverlässigkeit über zahlreiche Versuchsdurchläufe hinweg.

Effizienz

Der Forschungsroboter entlastete die Forschenden vom zeitaufwändigen manuellen Pipettieren und steigerte damit auch die Effizienz im Labor. Nutzende betonten "Zeitersparnis" als einen der wesentlichen Vorteile: Diese Zeitersparnis ermöglichte es den Forschenden, sich auf intellektuelle Aufgaben wie Ergebnisanalysen und die Weiterentwicklung von Protokollen zu fokussieren.

Integration in den Forschungsalltag

Mit seiner benutzerfreundlichen Oberfläche fanden selbst Automatisierungsneulinge rasch Zugang. Labormitarbeitende beschrieben die Bedienung des Geräts als sehr einfach und flexibel. Diese Flexibilität ist besonders wertvoll in einem sich ständig wandelnden Forschungsumfeld mit variierenden Versuchsanordnungen. Forschende schätzten auch, dass Anpassungen an Experimenten "sehr einfach" vorgenommen werden konnten.

Geschwindigkeit

Die Forschenden sahen in der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters noch Potenzial für Optimierungen, was für zukünftige Verbesserungen aufgegriffen wird.

Fazit

Die Integration von "goodBot" im biologischen Labor für Arbeiten der Arbeitsgruppe von Prof. Hiltbrunner zeigt das Potenzial der Automatisierung in Forschungslaboren. Die Nutzer und Nutzerinnen sehen im Einsatz dieses Pipettierroboters einen "hohen Mehrwert" und planen, ihn nicht nur für PCR-Genotypisierung, sondern auch für gDNA-Extraktion zu nutzen. Die Einbindung des kleinen Roboters in Prof. Hiltbrunners Labor unterstreicht das transformative Potenzial von Automatisierung – und das auch für Forschungslabore.

AUTOR
Dr. Julius Wiener
Geschäftsführer
goodBot UG (haftungsbeschränkt), Freiburg im Breisgau
[email protected]
www.goodbot.de