洗板机多种液体轮换使用时如何清洗管道?

在自动化生物实验室、高通量筛选平台以及临床诊断流程中,洗板机常常需要轮换使用多种不同类型的液体,包括洗涤液、酶清洗剂、缓冲液、消泡剂甚至高浓度去污液等。这种多液体切换使用的模式虽然大幅提升了操作灵活性,但也对设备内部流体管路系统的清洁与交叉污染控制提出了更高要求。若清洗不彻底,将导致前一试剂残留对下一轮试剂产生化学干扰、酶抑制或信号偏倚。为此,本文将围绕“洗板机多液轮换使用时如何有效清洗管道”这一主题,系统分析其清洗机制、风险控制、操作方法、材料选择、参数优化、案例实践与未来趋势等多个维度

一、多液轮换的实验需求背景

在实际应用中,洗板机往往需要按实验类型或程序段落依次注入不同功能的液体:

  • 去离子水或纯水:用于最后一步冲洗或稀释中和;

  • 含Tween-20洗液:清除非特异结合蛋白;

  • 高盐缓冲液:用于特定洗脱程序;

  • 酶清洗剂:分解残余有机成分;

  • 抑菌液或清洗维护液:用于停机前系统保护。

这类“多阶段、间歇式流体更替”的使用策略,对管路系统提出两个关键要求:快速彻底冲洗以及最小化交叉干扰


二、管道残留液体的危害机制

未有效清洗的管道会产生多种问题:

  1. 交叉反应:强酸性清洗液残留可能与弱碱性缓冲液中和,影响清洗效果;

  2. 酶抑制或激活:不同酶类清洗液混合后可能残留活性,作用于下轮实验孔;

  3. 荧光或颜色干扰:若上一种液体含有显色物质(如TMB残留),会干扰下一阶段读数;

  4. 微生物滋生:部分含碳源液体在温暖管道中可形成生物膜,长期影响系统卫生;

  5. 管壁吸附/再释放:某些表面活性剂在管壁吸附后缓慢释放,延续影响数十个板次。

因此,科学设置清洗步骤不仅是设备维护的任务,更是确保实验可信度的“防火墙”。


三、系统结构决定清洗方式选择

不同洗板机在流体路径结构上差异显著,常见两种布局:

1. 单泵多阀切换式结构

洗液通过多个电磁阀接入同一个泵,依次切换液体种类。这种结构优点是紧凑、高效,但因共用主通道,交叉污染风险高。适合静态阶段清洗。

2. 独立泵路并行系统

每种液体拥有独立泵与吸液通道,通过切换接口或程序分段使用。清洗效率高,适合高洁净需求实验,但设备成本与维护复杂度较高。

根据设备结构不同,清洗程序需做相应调整,不能一刀切。


四、清洗步骤与程序设计逻辑

根据液体特性与管路复杂度,一般可将清洗流程分为以下步骤:

(1)空管排液

目的:快速排出前一种液体,减少新液与残液混合风险。
方法:以空气推动、正压吹扫或抽空操作完成,时长控制在10秒以内,防止气泡进入系统。

(2)首轮冲洗

使用中性缓冲液(如PBS)或纯水冲洗1–2轮,目的是稀释并带走残液成分。此步采用较高流速(如800 µl/s)有助于剪切吸附液滴。

(3)动态循环冲洗

开启循环泵,使冲洗液在主管路—喷头—回流管—废液通道内循环,建议持续30–60秒以提升流动性与贴壁层清除率。

(4)震荡排液+深度抽空

启动喷头震荡/震荡台/微振动功能,同时最大功率抽液,防止管道内低洼区域存液。

(5)第二阶段清洗液注入

此步可选用异性质清洗剂,如含低浓度NaOH的清洗液,用以破坏生物膜或蛋白复合物残余。

(6)最终漂洗与系统复位

用超纯水彻底漂洗数轮,保证新液体不受上一步影响。系统保持空管待机或预填新液视任务而定。


五、参数优化与关键变量调控

针对多液体清洗,以下参数可作为程序优化参考:

参数名称推荐值说明
冲洗体积(每轮)1000–1500 µl依设备管道体积设定,保证“完全替换”
冲洗次数2–4轮视前一液体粘度或毒性而定
抽吸深度喷头底部0.3 mm保证无残液残留
抽吸速度中速(300–500 µl/s)防止空气卷入液面
循环时间30–90秒用于破除附着层

所有参数应根据所用液体具体配方、设备型号与实验要求灵活调整。


六、清洗液种类选择与注意事项

为了更好地清洁管道、保护材料并抑制残留效应,推荐以下清洗液搭配:

清洗目的推荐液体注意事项
中性洗PBS 或Tris缓冲液稳定性高,可日常使用
酶去活1%次氯酸钠稀释液强腐蚀性,必须彻底冲洗残留
杀菌防霉0.1% 苯扎氯铵或氯己定注意冲洗后避免生物活性干扰
管道脱脂2% Triton X-100用后须大量纯水冲洗避免泡沫残留
蛋白残留清洗含NaOH或蛋白酶混合液建议小批量实验验证兼容性

若设备材料为不耐碱或不耐氧化的材质(如软管为硅胶或聚氨酯),需评估兼容性后使用。


七、实践案例:生物制药平台多液切换实操流程

某抗体检测实验平台中使用如下流体序列:
清洗液A → 酶去除液B → 去离子水 → 抗菌保存液C。
使用如下操作逻辑:

  1. 使用空气驱动系统排出A液残留(5秒);

  2. 注入纯水1 ml × 3轮循环冲洗;

  3. 切换B液,低流速注入,静置30秒;

  4. 启动回流泵循环60秒;

  5. 二次抽干+高压气体吹扫;

  6. 注入去离子水2轮;

  7. 注入抗菌液C并静置系统待机。

结果显示,下一轮实验中背景值显著下降,空白孔OD均值降至0.03以下,信号重复性提升15%。


八、长期运行下的预防性清洁策略

日常操作中,除了在液体轮换时清洗外,还应定期执行深度管路清洁计划:

  • 每周一次:使用温和酶解液清洗全系统;

  • 每月一次:使用稀释NaOH进行全通道冲洗(含废液管);

  • 每季度:拆除喷头并目检有无管内斑块、水垢或颜色沉积;

  • 年检维护:由厂商或技术员更换关键管件、验证泵腔清洁性能。


九、自动化清洗程序与软件辅助控制

目前高端洗板机已普遍支持“多液清洗模板”功能,用户可在软件中预设:

  • 每种液体进入前所需冲洗步骤;

  • 每种液体后所需保护液类型与体积;

  • 不同液体之间的管路清洗强度(标准/加强);

  • 异常中断后的“重新清洗策略”。

此外,部分型号集成传感器可监测液体种类、电导率或颜色变化,自动判断是否需要额外清洗轮次。


十、结语:优化多液清洗,保障实验效能

随着ELISA、CLIA、核酸扩增及多靶标检测实验的复杂化,洗板机在液体切换过程中承担的流体管理责任愈加重要。合理、高效、可追溯的管道清洗方案,不仅决定实验本身的准确性,也关系到设备寿命、试剂经济性与质量体系合规。


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