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马普科学仪器公司
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OpusXpress6000A.pdf

 

OpusXpress 6000A                

卵母细胞自动并行电压钳筛选系统

                    
 

如果您认为一个单通道自动电压钳比9通道并行系统便宜,请再作考虑

  • 用自动并行实验增加生产力及通量。
    • 自动卵母细胞穿孔
    • 同时进行计算机控制下的8细胞分液与数据采集
    • 自动实时分析与细胞活性监测
    • 轴向穿孔以尽量减小膜损伤,以便得到较好的数据及更长的实验时间。
  • 每个系统均采用高级的流体力学标准,灵活性更大
    • 通过96-孔混合板进行自动分液
    • 每个卵母细胞应用24种化合物,8个卵母细胞总共192种化合物进行w/o干涉
    • 快速启动化合物分配,无死腔容量或交叉污染
    • 流速可调的恒流或固定容量添加器。
    • 每个测试使用100 µl化合物
    • 没有化合物浪费在无活性的卵母细胞上
    • 复杂腔室设计优化了溶液交换
 
OPUSXPRESS比Sequential系统效率高7倍
  一次药物实验中
使用8个卵母细
一次药物实验
中使用1个卵母
细胞
24 小时
3 分钟周期
6 分钟周期
 
2984
1680
 
473
237
8 小时
3 分钟周期
6 分钟周期
 
960
560
 
153
77

表中假定

一次使用1个卵母细胞
假定24小时或8小时测试期的准备时间为20分钟。表中数字不考虑(1)更换测试期中间的坏电极的时间,或者2)重新加载给药板或导管的时间。这两个因素将降低测试化合物的数目。

一次使用8个卵母细胞
假定筛选192种药物每次的准备时间为20分钟。表中数字不考虑(1)在20分钟准备期中更换坏电极的时间,或者2)更换给药板的时间。

均不考虑坏卵母细胞上浪费的时间。

6 分钟药物周期: 对照 1分钟, 药物2分钟,洗3分钟
3 分钟药物周期: 对照 1分钟, 药物1分钟, 洗1分钟

  • 最高性能的电压钳及数据采集以得到最高质量的数据。
    • 高兼容性电压钳用于大型快速电流
    • 超高直流增益以保证最好的电压控制
    • 带有宽记录带宽的电子产品
    • 采样速率达到每个通道30 kHz,以高速采集快速信号。
    • 虚拟接地以最小化电解误差电位。
    • 电极的大角度偏移减少电容耦合,增加带宽。
    • 使用Dig内径ata技术进行低噪声数据采集
  • 高通量数据存储及快速结果检索
    • 实时数据分析及分析显示
    • 配备的Clampfit 9可用于进一步离线分析
  • 优秀的系统集成性可提高可靠性并降低维护费用
    • 软件完全与硬件组件集成
    • 系统提供室内温度测量所需的软件及硬件,无需外部空气或真空。
    • 直观的软件易于建立实验与监视实验进度
    • 随时提供专业、实用、具体的技术支持
    • 提供现场服务支持


世界上第一个并行电生理学记录系统

OpusXpress® 6000A自动化8通道卵母细胞电压钳系统由Axon Instruments公司(现在已并入分子仪器公司)在2002年11月推出。OpusXpress 6000A一开始是一个新产品线,其设计来通过增加直接电生物理学记录的通量,提高离子通道和转运体药物研发的效率。与使用通道功能间接测量的药物研发标准筛选方法相比,这个创新方法增加了化合物文库筛选的信息含量,并减少假阳性和假阴性的数量。该系统也提供比标准二次筛选更快的目标蛋白的药物交互机制信息,并极大地减少了所需测试技术人员的数量。

集成系统

OpusXpress 6000A是由Axon Instruments公司采用业内通用的电生理学技术构建的一种集成的硬件和软件套装。OpusXpress 6000A使用双电极电压钳技术去记录并行8个爪蟾卵母细胞的电流。卵母细胞穿孔,分液,数据记录,及在线分析都在计算控制下自动进行,并且在8个卵母细胞上并行运行以增加通量。用户可以指定实验设计,实验公差,及易于使用且高度灵活的分析参数。

药物筛选及基础研究

OpusXpress 6000A设计用于配体门控及电压门控通道的记录,系统技术及电子设计保证良好的电压控制及高宽带记录。轴向卵母细胞穿孔以尽量减小卵母细胞膜损伤及泄漏电流。电极对以大分离角度穿透每个卵母细胞以最小化电极间的电容耦合并最大化带宽。8个高兼容性电压钳为高快速电流而设计,在每个腔室集成了独立虚拟接地以最小化电解错误电位。因此,OpusXpress不仅适合药物研发,而且适合基础研究环境下离子通道和转运体功能的具体研究。


OpusXpress 6000A

灵活系统

OpusXpress 6000A支持连续灌注及各种用户可选的流速,最高达50 ml/分钟。我们独特的腔室设计促进了快速的液体交换。用户可以从每个卵母细胞的两个不同缓冲储液池及96孔混合板中选择方案。在用户干预前,通过8个卵母细胞最多可以进行192种化合物的测试,每个卵母细胞可测试24种化合物/浓度。利用一次性枪头进行96孔混合板的给药可避免药物之间的交叉污染并消除死腔容量。软件的决策功能可以用于最优化测试并防止将药物输送给测试失败的卵母细胞。分析数据的输出与主要高通量筛选数据库兼容。

爪蟾卵母细胞的离子通道测定

爪蟾卵母细胞广泛用于表达及分析离子通道及其它转运蛋白。该细胞体积较大而且细胞膜上的内源性离子通道较少,因此是利用双电极电压钳技术(TEVC)进行外源性表达离子通道克隆研究的最佳模型系统。TEVC的使用向科学家提供一种离子通道行为的直接测量,因此将优于间接测量的方法,如荧光指示剂或简单结合测定。

OpusXpress V8
OpusXpress 自动穿孔卵母细胞

 

卵母细胞系统的优势

  • 细胞易于大量提供
  • 细胞生命力强且可在体外存活很多天。
  • 细胞很大(直径大于1 mm)
  • 卵母细胞可真实表达注入的外来RNA及DNA。
  • 卵母细胞的内源性电导较少。
  • 可以进行离子通道功能的直接电生理学测量。
  • 在1-2天内通道被快速表达。
  • 对于哺乳动物表达系统中无法良好表达的通道,该系统是很好的替代方法
传统卵母细胞系统的缺点

  • 测试通量低,每次只能使用一个卵母细胞
  • 需要数量的技术人员进行测试
  • 设备安装很费力
  • 结果组织困难。

因为这些困难,传统TEVC在爪蟾卵母细胞上的使用基本上局限于那些已经熟悉电生理学操作的实验室。尽管使用TEVC进行离子通道性质的直接测量可以提高测试化合物的筛选效率,但由于上述缺点,这种传统方法尚未被制药工业用作揖中筛选工具。

 
OpusXpress 6000A代表了第一波的电生理学方法革命。OpusXpress系统不需要用户熟悉各种辅助技术,例如卵母细胞穿孔、流体控制、电子操作和数据采集控制技术,该系统使用户可以在计算机控制下立即进行所有自动化常规实验,并获得高质量的电生理学结果。

特点

计算机控制的操作

  • 自动穿孔,电压钳,并行8卵母细胞的灌注。
  • 轴向卵母细胞穿孔以尽量减小膜损伤。
  • 通过96孔混合板进行自动溶液灌注。
  • 8个并行卵母细胞的自动数据采集及在线分析

高效流体技术

  • 通过一次性枪头进行分液以消除交叉污染的可能。
  • 每个卵母细胞上使用24种化合物。
  • 在用户干预之前,可将192种不同的化合物应用到8个卵母细胞上。
  • 药物应用的零死腔容量
  • 快速溶液切换速率:在1 ml/min的一般流速下,1-3秒完成90%的交换。开始切换是采用高流速,然后逐渐降低流速,以此获得更快的切换速度。
  • 用户可选流速范围大,从0到50 ml/min。

优化药物研发的功能

  • 实施药物节约策略
  • 电极保存模式允许保存电极一晚上。
  • 96-孔混合板的条码阅读器
高性能数据采集、显示及分析

  • 支持的电压及配体门控通道测定
  • 用于大型快速电流的高兼容性TEVC
  • 带有高带宽及宽动态范围的低噪音记录
  • 超高直流增益以最小化来自配体门控通道的的电压错误。
  • 用于电解串联电阻补偿的独立虚拟接地
  • 使用公认的业内通用采集系统进行数字化
  • 关键系统参数的计算机控制
    • 电极定位及穿孔
    • 电压钳控制
    • 自动液体处理器及泵
    • 给药及数据采集的排序
    • 数据采集参数及分析
  • 实时数据显示
  • 在线分析显示
  • 决策功能根据用户指定的限值评估电极属性及电流等级
  • 增强的在线统计功能,用于一级数据分析
  • Clampfit 9用于进一步的离线分析
  • 与主要高通量筛选数据库兼容的数据输出

系统规格

主要组件

探头及腔室组件
带有8个模块的双电极电压钳放大器
数字转换器(集成到双电极电压钳底盘)
8模块的双电机驱动装置
液体处理器
蠕动泵 (3).
注射泵
柜子: 60'''' x 32'''' x 70'''' (W x D x H).
计算机
计算机台: 30'''' x 30'''' x 53'''' (W x D x H).
OpusXpress 1.0 软件
Clampfit 9.0 软件.

电子要求
线电压: 100 VAC 到 120 VAC 或 220 VAC 到 240 VAC.
整个系统电源: 1.7 kVA (最大值),单相

双电极电压钳及数字转换器

8个滑动模块电压钳放大器模块(TEVC-1)嵌入到单独底盘中
前面板状态灯表示运行模式
放大器控制在OpusXpress软件中
每个TEVC-1A放大器模块有一个专用的电压输出及一个扩展输出

数字转换器

A Dig内径ata® 1322A数字转换器集成到电压钳底盘,并传输来自主机的电压命令到TEVC-1A模块中,并数字化来自计算机模块的模拟数据信号。两个Dig内径ata模拟输出都连接到所有模块。模拟输出0是安装模式的命令信号,并且模拟输出1是电压钳模式的命令信号。8个TEVC-1A放大器模块的两个输出中的每个输出与16 Dig内径ata 1322A模块输入中的一个相连。

模拟输入通道: 16
模拟输出通道: 2
模拟输入/输出分辨率: 16 bits
数字转换器范围: ±10 V
最大采集速率: 500 kHz 或
    每通道31.25 kHz
模拟输入噪音: 300 µVrms
模拟输出噪音: 100 µVrms

探头

均一增益探头
电压(V)探头:电流增益=x1,电流-设置电阻器=10 MΩ.
电流(I)电极探头:电流增益=X10,电流-设置电阻器=1 MΩ

放大器模块 (TEVC-1A)

设置模块
总噪音 (10 kHz 带宽):
接地输入:
   V头为3 µVrms
   I头为15 µVrms
带有1 MΩ 电极阻抗:
   V头为15 µVrms
   I头为30 µVrms
工作输入电压范围:
   ±10V 短暂及稳定状态的双探头
输入阻抗(双探头):
   1011
输入漏电流(双探头):
   < 2 pA at 25 °C
电容平衡:
  V 仅仅V探头,最大20 pF
电流命令输入缩放(双探头):
   10 nA/V (最大值100nA)
吸液管偏移量(双探头):
   ±300 mV,一开始20 ms平均电压

电压钳模式
用MCO-1U细胞模型测试(220 nF// 1 MΩ 通过 1 MΩ电极, Rs=1 kΩ)
电压上升时间(10%-90%):
   (在最优增益及稳定性)以10 mV为增量需60 µs
当前设定时间 (最终电平的10%):  600 µs
   电压上升时间及电流设置
   时间在细胞模型(没有串联电阻元件)上相似
噪音:
   电压 (V): 20 µVrms (10 kHz)
   电流 (I):
   增益 5 nArms (10 kHz) = 2,000
   增益 2 nArms (100 Hz) = 2,000
交流电压钳增益:
   范围是200到50,000
直流电压钳增益:
   > 1,000,000, 时间常量= 15 ms
输出兼容
   ±180 V (内部电源电压 ±200 V)
稳定性:
   相位滞后范围是25 µs到2200 µs
保持电压:
   ±1000 mV
电压命令输入缩放:
   20 mV/V (±200 mV 最大值)

缩放输出
缩放输出复用器设定电极的输出(在建立模式中的电压输出及电压钳模式中的电流输出)。在被数据转换器捕获之前,选择的信号然后被过滤并且放大。

缩放输出滤光片:
   低通四电极Bessel滤光片
   切断频率 (-3 dB, Hz): 1, 2, 5,
   10, 20, 50, 100, 200, 500, 1k, 2k, 5k,
   13k, 20k, 30k (bypass)
缩放输出增益:
   1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200
输出偏移量DAC:
   ±1V 一致性减少或
   ±10 µA 电流模式
噪音:
   15 µVrms 通过10 kHz滤光片接地输入
   参考输入
   2 µVrms 通过100 Hz滤光片接地输入
   参考输入

虚拟接地电解电位补偿
通过从电流传递电解电极(铂丝线)传递电流,在卵母细胞附近的电压传感电解电极(Ag/AgCl球)处,电解电位主动钳制到0 mV

计算机

随OpusXpress 6000A工作站一起提供:
Windows® XP Professional
两个17''''平面显示器
CD-RW 驱动器

双电机驱动装置

8个滑动模块(DMD-1A)嵌入到一个单独的底盘中
电机控制器在OpusXpress软件中。
每个模块为一个单独通道运行一对步进电机
前面板状态灯表示步进电机位置或动作

微量位置调节器及步进电机
最大运行距离: 50 mm
步进大小: 3 µm
最大线性速度: 15 mm/sec

流体力学系统

还有高强度Z-臂的液体处理装置
探头定位性能:
   精度: X/Y轴±0.5 mm
      Z轴±1 mm
   可重复性:
      X/Y/Z轴±0.25 mm

Z-臂喷嘴头
连接在液体处理器的Z-臂上,以便拾取一次性枪头,通过96-孔板向卵母细胞进行分液
提供1 ml及2 ml喷嘴头
2 ml喷嘴头使用4盒2 ml一次性枪头
1 ml喷嘴头使用两盒1 ml一次性枪头

8-通道蠕动泵
三个3-通道蠕动泵:
   两个泵用于将来自两个不同的缓冲储液池的液体灌注到卵母细胞,
   一个泵用于将卵母细胞腔室中的流体吸出
高速: 0.01 rpm到48 rpm.
从0 rpm 到 48 rpm的连续速度调整
   从0 到 9.99 rpm,增量为0.01 rpm
   高于9.99 rpm,则增量为0.1 rpm
流入速率范围:0 ml/min到4.8 ml/min
   最大值由管道内径决定
   给出的值是指装置的标准1.15 mm 内径管道
   (红-红)

8-通道注射泵
用于将液体从96-孔板输送到卵母细胞腔室。
每个卵母细胞可接受24种药物,即8个卵母细胞可接受192种药物。
注射器体积: 5 ml
注射器类型:
   硼硅酸盐玻璃及 PTFE活塞
驱动装置:步进电机/导螺杆
步精度: 1.25 µl
最小流速:
   25 µl/min (精确模式)
最大流速:
   50 ml/min (正常模式)
流速分辨率:
   5 µl/min (精确模式)
   20 µl/min (正常模式)
体积精确度: ±1%
流速精度: ±1%

照相系统

CCD彩色照相机
格式: ½''''彩色芯片,插入传输
分辨率: 768 (H) x 494 (V).
输出格式: S-Video
聚光能力:
   2 Lux @ F = 1.4 (AGC on).
提供6.5x等焦面手册
   带有3 mm集距缩放透镜
1x 适配器及0.5x 透镜附件
监视器的全范围放大倍率范围:
   13x to 85x.
最大工作距离: 175 mm.
监视显示器的PCI 接口帧-采集器卡 S-video 输入

光源:
灯: 150 W, 钨, AC卤素可调整灯.
聚集点透镜的 8 foot, ½''''直径灯管

条码阅读器

可以读96-孔混合板条码.
最小条带宽度:
   自动扫描: 0.25 mm (0.010")
   手持扫描: 0.19 mm (0.007")
   1" 到 3"
扫描区域宽度: 面上是28.6 mm (1.1")
最小条带高度: 5 mm (0.2")

消耗品

96-孔板
以下的96-孔板已经测试用于OpusXpress工作站:
Becton Dickinson产品编号是353966,聚丙烯,圆锥底部,2.0 ml工作容量
Becton Dickinson产品编号,聚丙烯,圆锥底部,1.0 ml工作容量
Wheaton产品编号W845110,玻璃,圆锥底部,1.0 ml工作容量。

一次性枪头
Rainin 产品编号RT48-L2000, 2 ml一次性枪头, 48-孔板格式盒。
Rainin 产品编号RT-L1000, 1 ml 一次性枪头, 96-孔板格式盒。

玻璃吸液管
特别为使用OpusXpress双电极电压钳系统而设计的预制玻璃吸液管可从Axon Instruments公司购买。我们的金带吸液管可以严格控制公差及统一性,从而最优化OpusXpress系统的性能。

附件

100 玻璃吸液管.
18 HL-OX电极固定器.
1 HLA-003 Ag/AgCl 小球组件  3/包.
1 包针WPI 5/包
10 BD 96-孔板, 2或1 ml/孔
   取决于所选择的喷嘴头).
16 盒 2 ml枪头或8 盒1 ml 枪头
   (取决于所选择的喷嘴头).
1 MC-OX 细胞模型(Re 1MΩ, Cm 220 pF,
   在1MΩ 或 10 kΩ之间切换Rm).
卵母细胞穿孔及流体力学的校准工具.
光源的附加灯泡.
电极固定器的存贮架.
理论及操作手册.
软件用户手册

选项
1 ml 或 2 ml 喷嘴头.

订购信息

OpusXpress 6000A

  • 集成硬件及软件套装具有全部运行所要求的所有硬件、电子装备及软件,包括完全配置有OpusXpress软件的计算机。

  • 订购时,请指定喷嘴头类型,2 ml还是1 ml。如果未指定一个选项,您将收到2 ml喷嘴头。
OpusXpress 600A papers:
1. The neuroprotective effect of 2-(3-pyridyl)-1-azabicyclo[3.2.2]nonane (TC-1698), a novel alpha7 ligand, is prevented through angiotensin II activation of a tyrosine phosphatase.  Marrero MB, Papke RL, Bhatti BS, Shaw S, Bencherif M.Journal of Pharmacology & Experimental Therapeutics  309(1):16-27 (2004).
2. Tyrosine residues that control binding and gating in the 5-HT3 receptor revealed by unnatural amino acid mutagenesis.  Darren L. Beene, Kerry L Price, Henry A Lester, Dennis A Dougherty, and Sarah CR Lummis.Journal of Neuroscience  24: 9097-9104 (2004).
3. Using physical chemistry to differentiate nicotinic from cholinergic agonists at the nicotinic acetylcholine receptor.  Amanda L. Cashin, E. James Petersson, Henry A. Lester, and Dennis A. Dougherty.Journal of the American Chemical Society  127: 350-356 (2005).

 
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