Manipulation sans contamination ni transfert de fluides complexes à l’aide de lubrifiant

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 14486 (2022) Citer cet article

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La contamination croisée des échantillons biologiques lors de la manipulation et de la préparation est un problème majeur dans les laboratoires, conduisant à des faux positifs ou des faux négatifs. Les résidus d’échantillons dans les pointes de pipettes contribuent grandement à ce problème. La plupart des pointes de pipettes sur le marché sont fabriquées avec des polymères hydrophobes capables de repousser les liquides à haute tension superficielle, mais elles manquent de performances lorsqu'il s'agit de liquides à faible tension superficielle et de fluides visqueux. De plus, l’hydrophobie des pointes de pipettes peut entraîner une adsorption hydrophobe des biomolécules, entraînant des imprécisions et une perte de précision lors du pipetage. Nous proposons ici l’utilisation de la technologie de surface infusée de lubrifiant (LIS) pour obtenir des propriétés omniphobes dans les pointes de pipettes. Grâce à une conception simple et polyvalente, la lumière interne des pointes de pipettes disponibles dans le commerce a été recouverte d'une couche de fluorosilane (FS) par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). La présence de groupes FS sur les pointes est confirmée par des tests de spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) et de spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Après lubrification des pointes à l'aide d'un lubrifiant fluoré, l'omniphobicité et le comportement répulsif des pointes sont considérablement améliorés, révélés par des mesures d'angle de contact statique et hystérésis. Le pouvoir répulsif des pointes de pipettes infusées de lubrifiant contre l'adsorption physique est étudié en pipetant un colorant alimentaire ainsi que des échantillons de sang humain et est comparé aux pointes non traitées. Les résultats montrent une quantité nettement inférieure de résidus résiduels lorsque les embouts infusés de lubrifiant sont utilisés par rapport à ceux disponibles dans le commerce. Nous démontrons également que les embouts infusés de lubrifiant réduisent la contamination bactérienne de la lumière interne de 3 à 6 log (plus de 99 %, selon la taille de l'embout) après avoir pipeté de haut en bas la solution bactérienne.

Le transfert de fluide dans les dispositifs de manipulation de liquides peut entraîner un échec des expériences, des inexactitudes de mesure et une perte d'échantillons. C'est la principale cause de contamination croisée dans les procédures scientifiques générales telles que les travaux bactériologiques, la réaction en chaîne par polymérase (PCR) et les dosages radio-immunologiques1,2,3,4. Par exemple, dans les réactions d’amplification PCR dans un laboratoire médico-légal, de petites quantités de contamination d’ADN pourraient entraîner une amplification de l’ADN pour favoriser des identifications faussement positives5. Dans de tels cas, une cause sous-jacente de contamination pourrait provenir du pipetage de substances ayant une viscosité élevée et une faible tension superficielle qui peuvent adhérer à la surface en plastique de la pipette, entraînant une éjection incorrecte sur l'échantillon d'essai suivant6,7,8. De plus, la contamination résiduelle lors du pipetage peut entraîner une détermination erronée du volume, la nécessité de changer les pointes, l'empreinte carbone et les coûts associés à l'élimination des pointes à usage unique. Afin de minimiser considérablement l'effet de transfert, les zones de travail de laboratoire nécessitent des ensembles distincts de fournitures et d'équipements, tels que des pipettes, des porte-tubes à essai et des centrifugeuses9,10,11. Les pointes à usage unique avec filtres sont généralement recommandées comme stratégie principale pour prévenir la contamination provenant des amplicons qui s’accumulent dans la pipette10,12,13,14. Toutefois, les embouts à usage unique ne sont pas applicables aux postes de travail robotisés automatisés utilisant des embouts fixes15. Des techniques ont actuellement été mises en place pour prévenir la contamination croisée, en augmentant l’espacement de puits à puits et en empêchant les mouvements involontaires de l’axe z de la pince robotique pendant le transfert de plaques10,16. En outre, la littérature actuelle suggère que les pointes fixes traitées avec des routines de lavage robustes peuvent constituer une alternative viable et efficace aux pointes jetables16. La question de la contamination par transfert peut être élargie à d’autres formes d’équipements de laboratoire, tels que les seringues et les aiguilles utilisées pour prélever les produits de PCR sur le bras robotique des systèmes d’amplification automatisés17. Une solution potentielle impliquerait des modifications de surface des équipements de laboratoire, notamment des pointes de pipettes, de manière à minimiser le problème de transfert d’échantillon.