Luger: Vstrekovanie pre diagnostiku in-vitro

  • 28.03.2018
  • Spracovanie plastov
Luger: Vstrekovanie pre diagnostiku in-vitro

Divízia BioSciences spoločnosti Sony DADC v Salzburgu / Anif bola v roku 2016 prevzatá nemeckým výrobcom laboratórnych prístrojov STRATEC Biomedical AG a odvtedy pokračuje ako spoločnosť STRATEC Consumables GmbH.

Částečně získané kapacity vstřikování a vývoje společnosti Sony DADC se používají k výrobě vysoce přesných spotřebních materiálů pro analytické laboratoře. Mezi příklady patří biomolekulární držáky vzorků pro různé typy analyzátorů nebo laboratorní čipy s mikrofluidními funkcemi. Aby společnost STRATEC byla připravena na úroveň kvality budoucích generací přístrojů v tomto segmentu produktů, rozhodla se při posledním rozšiřování svých kapacit pro přesné vstřikovací stroje společnosti Netstal Maschinen AG ze Švýcarska.

Spotřební materiály, které společnost STRATEC Consumables vyrábí ve velkých sériích a které jsou určené pro laboratoře k analýze vzorků lidských biologických materiálů, odpovídají třídě funkcí a přesnosti přístrojové techniky používané pro tyto účely. Musejí být splněny extrémně vysoké standardy, pokud jde jak o kvalitu optiky, tak o geometrickou přesnost. Hlavním příkladem jsou desky nosiče vzorku ve formátu pro mikroskopy – 75×25× 2 mm.

Jejich kvalitativní a funkční rozsah je přizpůsoben interakci s procesem MALDI-TOF. (MALDI-TOF znamená Matrix–Assisted Laser–Desorption–Ioniziation, česky „laserová desorpce a ionizace za účasti matrice“, a TOF znamená Time of Flight, česky „čas průletu“). Vzorky lidského biologického materiálu (buněčné kultury) na desce nosiče vzorku jsou bombardovány impulsním laserem, který odpařuje a ionizuje směs materiálu nosiče a biomolekul.

Energie aplikovaná laserovým impulsem potom přesune iontovou směs do nakonfigurovaného elektrického pole trubkového tvaru k detektoru. Měří se pak čas průletu molekul podél této dráhy. Ten přímo souvisí s molekulovou hmotností a umožňuje zaznamenávat distribuci hmoty, což umožňuje vyvodit závěry o složení vzorku. (Funkční schéma je uvedeno v informačním poli MALDI-TOF.)

V tomto konkrétním případě je na nosiči vzorku umístěno 48 vzorkovacích míst pro molekulární vzorky (matice 12×4), z nichž všechna musejí poskytnout stejný výchozí bod pro proces analýzy. To je možné pouze tehdy, pokud nosiče vzorků zůstanou ploché a rozměrově stabilní ve všech polohách vzorků v rámci úzkých tolerancí bez deformace při laserovém bombardování.

Jakákoli změna výchozí polohy pro trajektorii by ovlivnila přesnost a srovnatelnost měření času průletu. Kromě toho nosiče vzorků musejí zůstat stabilní a bez deformace i při nízkých teplotách. Desky vzorků jsou někdy archivovány při teplotě -80 °C po dobu několika měsíců a poté analyzovány pro účely srovnání. To lze zaručit jen tehdy, pokud držáky vzorků mají maximální homogenní plastovou strukturu bez napětí. (Obr. 1)

Luger 

Obr. 1: Navzdory jejich obvyklému vzhledu jsou desky nosiče vyráběné ve velkých sériích společností STRATEC Consumables GmbH a určené pro analýzu vzorků lidských biologických materiálů velmi přesnými plastovými díly, na které jsou kladeny extrémní požadavky

 


Odvozeno z disku Blu-ray

Společnost STRATEC využívá know-how a procesy vyvinuté společností Sony DADC pro výrobu optických paměťových médií, jako jsou disky CD, DVD a Blu-ray, zejména pak přesné vstřikování v čistém prostoru, tenkostěnné kovové povlaky nebo potisk.            

Na rozdíl od disků DVD však nosiče vzorků nejsou vyrobeny z polykarbonátu, ale jsou vyrobeny z vodivého polypropylenu, aby se rozptýlily všechny statické náboje, které by mohly potenciálně zasahovat do analytického systému. Potom následuje pokovení povrchu pomocí procesu rozprašování (= fyzikální katodové rozprašování pro ukládání parametrů pevné fáze) – analogicky k výrobě disků DVD. Zde také existují rozdíly oproti výrobě disků DVD, protože disky DVD jsou odpařovány s hliníkem a nosiče vzorku s nerezovou ocelí. To vytváří konstantní odrazný povrch pro dopadající laserový paprsek na všech 48 vzorkovacích bodech.

Zvyšující se požadavky vyžadovaly přeorientování

Generální ředitel společnosti STRATEC Consumables Dr. Christoph Mauracher: „Převzetím části výrobního oddělení společnosti Sony DADC jsme dokázali získat bezesporu kvalitní stroje. Avšak vzhledem k tomu, že požadavky našich zákazníků rostly s každou novou generací analytických nástrojů, museli jsme v oblasti výroby pokročit a systematicky zkoumat možnosti vylepšení.

Dalším krokem byl průzkum trhu nad rámec vysoce kvalitního vstřikování až na hranici toho, co je v současné době možné. Po podrobných srovnáváních skončily na našem krátkém seznamu celoelektrické vstřikovací stroje švýcarského výrobce Netstal ELION, a to nejen kvůli impozantním referencím na produkty zdravotnické techniky, z nichž mnohé musejí splňovat téměř stejné standardy kvality jako naše výrobky.“

Myšlení dopředu u přesnosti vstřikování

Jak společnost Netstal získala své body? Odpověď na tuto otázku pochází od vysokoškolsky vzdělaného technika (FH) Thomase Aschenbrennera, aplikačního inženýra společnosti Netstal pro zdravotnické a obalové aplikace: „Potřebná rozměrová a tvarová přesnost nosičů vzorku a laboratorních čipů s integrovanými mikrofluidními strukturami požadovanými pro analytickou technologii kladou nejvyšší nároky na dávkování, regulaci tlaku a tlakové spínání a zejména na opakovatelnost procesu. Aby byl tento požadavek splněn, spoléhá se společnost Netstal obecně na snímače tlaku pro všechny stroje, které jsou optimalizovány na základě vlastního vývoje a používají se v kombinaci s řídicí architekturou, jež je k tomu přizpůsobena.

Kromě toho se tento technologický balíček nepoužívá standardně pro všechny stroje ve stejné konfiguraci, ale přizpůsobuje se jejich velikosti. To zajišťuje nejvyšší dynamiku při vstřikování a zároveň extrémně přesné řízení procesu. Stabilní konstrukce převodovky a plastifikační jednotka s teplotní stabilitou +/- 0,25 °C zaručují, že téměř identické části jsou vyráběny nepřetržitě bez nutnosti dalších řídicích algoritmů k vyrovnání vnějších vlivů (obr. 2 a 3).

Luger 

Obr. 2: Snímače přizpůsobené společností Netstal v kombinaci se speciálně vyladěnou řídicí architekturou a stabilní regulací teploty poskytují předpoklady pro extrémně přesnou kontrolu procesu

 

 

Luger 

Obr.3: Systém řízení vstřikování od společnosti Netstal umožňuje tlakové spínání závislé na síle a nezávislé na vlastnostech materiálu, a tím zaručuje velmi stabilní hmotnost dílu

 


ELION 800 – přesné a kompatibilní pro čisté prostory

Společnost STRATEC se rozhodla vyrábět konkrétně tento produkt pro celoelektrické vstřikovací stroje ELION 800 s uzavírací silou 800 kN v kombinaci s jednou vstřikovací jednotkou Powermaster 60 a jednou vstřikovací jednotkou Powermaster 130. Se šestiosovým robotem od společnosti Stäubli a transportním obvodem součástí od společnosti STRATEC byl stroj modernizován na výrobní buňku (obr. 4). Stroje i periferie jsou určeny pro provoz v čistém prostoru třídy ISO 5 (obr. 5).

Luger 

Obr. 4: Vstřikovací jednotka se skládá ze vstřikovacího stroje a odstraňovacího zařízení s připojenými periferiemi pro skladování a stohování

 


Nejpozoruhodnějšími znaky jsou hladkost plechových povrchů, bílý speciální lak, stejně jako rozšíření stroje, všechna opatření pro zjednodušení pravidelného čištění. Zdroje částic byly vyloučeny obecným vynecháním kuličkových šroubů a ozubených řemenů, zapouzdřením všech ložisek a uzavřením obvodů mazacího oleje. Galvanicky utěsněné desky formy poskytují optimální ochranu před korozí. Všechna připojení vody, vzduchu a elektřiny jsou plně integrována do pláště stroje. A monitorování nástroje s jedním cyklem pomocí snímačů průtoku, tlaku a teploty zajišťuje trvale vysokou kvalitu produktu.

Luger 

Obr. 5: Společnost STRATEC Consumables se spoléhá na vstřikovací stroj Netstal ELION 800 pro čisté prostory určený pro výrobu vysoce přesných desek nosiče pro vzorky, který byl převeden na výrobní buňku pomocí šestiosého robota a periferních zařízení pro ukládání dílů.

 


Dosažené cíle účinnosti

Dr. Mauracher dodal: „Vysoká celková účinnost systému a spolehlivost strojů ELION umožňují trvale vysokou kvalitu při nejnižších jednotkových nákladech. Je působivé, že jsme dokázali dosáhnout vysoké efektivity výroby po krátké době od zahájení provozu. Vysoká konzistence mezi jednotlivými nástřiky umožňuje kontinuální výrobu v rámci těsných tolerancí a minimalizuje případné zmetkové produkty (obr. 6).

Rovněž je dobré vědět, že chod stroje by mohl být i rychlejší, než je tomu u popisovaného produktu. V technických údajích je uvedena teoretická hodnota doby chodu naprázdno 1,3 s při zdvihu 287 mm, což je docela pozoruhodné. Oceňujeme také hladký chod stroje. Z tohoto pohledu byly mírně vyšší pořizovací náklady více než oprávněné.“

Luger 

Obr. 6: Horst Bar, projektový manažer u společnosti Luger GesmbH, vysokoškolsky vzdělaný technik Thomas Aschenbrenner ze společnosti Netstal Application Technology a generální ředitel společnosti STRATEC Consumables Dr. Christoph Mauracher se mohou ohlédnout za úspěšným spuštěním výroby a uvedením výrobních buněk Netstal do provozu

 


Informační pole: Metoda hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF

Metoda hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF

MALDI-TOF (Matrix–Assisted Laser–Desorption–Ioniziation, česky „laserová desorpce a ionizace za účasti matrice“, a TOF znamená Time-of-Flight, česky „čas průletu“) představuje jemnou analytickou metodu pro polymerní molekuly na základě jejich hmotnosti. Používá se při výzkumu rakoviny, například k rozlišení mezi nádorovými buňkami a normálními buňkami. V bakteriologii lze tuto techniku použít k identifikaci typů bakterií.

Luger 

Obr. 7: Funkční schéma hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF - 1) držák vzorku, 2) vzorek buněk + matrice absorbující světlo, 3) pulzující laser, 4) mřížkové elektrody, 5) kruhové pole pro akceleraci vzorku, 6) deflektory (vychylovací jednotka), 7) rozdělovač hmoty, 8) reflektron pro obrácení směru průletu iontů. To snižuje vliv distribuce kinetické energie na dobu průletu. 9) lineární iontový detektor, 10) reflexní iontové detektory

 

 
Předložené vzorky (1) (= biomolekuly vložené do matrice absorbující světlo) se odpařují pomocí laserových pulsů (2 + 3). Molekulární plyn je poté ionizován mřížkovými elektrodami (4) a akcelerován v elektrickém poli (5 + 6 + 7). Současně jsou všechny ionty nabity stejnou energií. Vzhledem k různým hmotám se však pohybují různými rychlostmi. Různé časy průletu lze měřit a zaznamenávat. Větší, těžší – tj. pomalejší průlet – molekulové ionty mohou být zaznamenány v přímce (9), menší – a proto s rychlejším průletem – ionty jsou v reflektronu vychylovány (8 = elektrické opačné pole) a zachyceny druhou detekční jednotkou (10) pro prodloužení doby průletu. Molekulové hmotnosti jsou zobrazeny jako řada čar (spektrum). Strukturu molekul lze odvodit analýzou spektra. Výhodou tohoto procesu je to, že makromolekuly jsou jemně ošetřeny laserovým paprskem bez poškození jejich řetězové struktury.

LUGER »

  • autor:
  • LUGER spol. s r.o.
  • LUGER spol. s r.o.

    LUGER spol. s r.o.

    Predaj, plánovanie a servis strojov a prídavných zariadení pre plastikársky priemysel. Luger zastupuje rad významných výrobcov zariadení z Nemecka, Švajčiarska a Talianska.



Mohlo by vás tiež zaujímať

  • Technológia vstrekovania plastov s podporou plynu (GIT)

    Technológia vstrekovania plastov s podporou plynu (GIT)

    • 14.03.2019
    • Spracovanie plastov

    Oblasť vstrekovania plastov má k dispozícii celý rad technológií umožňujúcich dosiahnuť požadovaný tvaru a kvalitu výrobku. Patrí sem aj metóda vstrekovania s podporou plynu (Gas Assisted Injection Moulding / Gas Injection-Technology - GIT), ktorá spočíva v privedení plynu (dusíka) do jadra...

  • Bioplasty: Sľubné, ale drahé

    Bioplasty: Sľubné, ale drahé

    • 13.03.2019
    • Spracovanie plastov

    Jedným z biologických plastov, ktoré v posledných rokoch vyvolali veľký záujem, je PHA produkovaný baktériami. PHA nie je len jeden, ale rodina prirodzene sa vyskytujúcich biopolyesterov s potenciálom nahradiť rad bežných fosílnych...

  • PP KOVANDA: Nové technológie a trendy sušenia hygroskopických plastových materiálov

    PP KOVANDA: Nové technológie a trendy sušenia hygroskopických plastových materiálov

    • 07.03.2019
    • Spracovanie plastov

    Sušenie a vysúšanie materiálu je neoddeliteľnou súčasťou vedúcou ku kvalite finálneho produktu, teda výlisku. Pre kvalitné spracovanie plastov je potrebné zvoliť vždy adekvátnu sušiacu zostavu a to nie len vzhľadom k spotrebe daného materiálu, ale treba zohľadniť aj správny princíp samotného...

  • Fillamentum uvádza na trh polyvinylchlorid vhodný pre 3D tlač

    Fillamentum uvádza na trh polyvinylchlorid vhodný pre 3D tlač

    • 05.03.2019
    • Spracovanie plastov

    Fillamentum, česká firma, ktorá na svetovom trhu patrí k špičke vo výrobe strún do 3D tlačiarní, uvádza do predaja už dlho očakávaný filament Vinyl 303. Polyvinylchlorid, na ktorého vývoji Fillamentum spolupracovalo s nemeckou značkou Nakano, bol uvedený do predaja 4. marca...



 

Archív článkov