Microplate Reader

Banyak jenis peralatan laboratorium, misalnya saja sentrifus, biosafety cabinet, mikropipet dan lainnya.  Salah satu instrumen laboratorium yang cukup banyak digunakan terutama di laboratorium imunologi yaitu microplate reader.

Baca juga artikel mengenai ELISA microstrip reader di sini

Untuk bahan klarifikasi, microplate reader bukanlah jenis instrumen tertentu; istilah ini mengacu pada instrumen apa pun yang dapat memuat microplate yang sesuai dengan standar SBS (Society for Biomolecular Screening) dan kemudian membacanya. Beberapa mode pembacaan tersedia di pasaran, yang paling umum adalah absorbansi, fluoresensi, dan luminescence, tetapi juga termasuk mode yang lebih spesifik seperti time-resolved fluorescence; fluorescence polarization; fluorescence resonance energy transfer (FRET) dan nephelometry, yaitu metode deteksi hamburan cahaya yang biasa digunakan untuk analisis kelarutan dan kekeruhan.

Mode pendeteksian yang paling umum adalah absorbansi dan fluoresensi, kemudian diikuti oleh luminesens. Anda dapat memilih instrumen mode tunggal/single mode (misalnya hanya absorbansi saja) atau multimode (misalnya Absorbansi, fluoresensi dan luminescence) dalam satu reader. Umumnya manufacture menjual berbagai instrumen, tetapi beberapa perusahaan hanya menjual alat untuk aplikasi spesifik, misalnya saja Allsheng hanya menjual ELISA Reader dengan mode absorbansi dan juga ELISA washer (Gambar 1).

Microplate reader banyak digunakan di laboratorium untuk berbagai aplikasi, mulai dari enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) hingga pengukuran NADH, deteksi interaksi protein-protein hingga pengujian anggur. Microplate reader juga banyak digunakan dalam penelitian dasar, imunologi, validasi bioassay, pengembangan obat dan proteomik. Instrumen multiguna ini memfasilitasi penelitian dengan meminimalkan waktu operasional, meningkatkan proses dan efisiensi dan menghemat biaya.

Artikel ini mengulas beberapa variabel kunci sebagai bahan pertimbangan dalam memilih microplate reader yang tepat sesuai kebutuhan. Selamat membaca.

Jenis Mode Microplate Reader

Microplate Reader menggunakan mode yang berbeda untuk mendeteksi cahaya yang dipancarkan oleh sampel dalam plate. Emisi cahaya adalah hasil dari reaksi biologis, kimia, biokimia atau fisik, yang kemudian diukur dan dihitung dengan detektor, biasanya berupa tabung photomultiplier (PMT).

Jenis sistem pemilihan panjang gelombang dapat memengaruhi mode apa yang dapat dimasukkan serta teknologi reagen apa yang dapat digunakan. Sementara deteksi berbasis filter lebih sensitif dan lebih murah, instrumen dengan monokromator lebih nyaman, mudah digunakan dan dapat menjalankan pemindaian spektral di berbagai panjang gelombang serta menambah jumlah pengujian yang dapat dilakukan. Versi yang lebih baru menawarkan sistem optik hibrida yang diintegrasikan ke dalam satu instrumen. Teknologi sistem optik hibrida pada awalnya diyakini akan mengurangi kualitas deteksi, namun kemajuan teknologi telah menghilangkan kekhawatiran ini.

Berikut merupakan beberapa jenis mode microplate reader yang tersedia di pasaran saat ini.

Mode absorbansi

Microplate reader absorbansi tradisional menghitung absorbansi sebagai rasio intensitas cahaya yang menyala dan kemudian ditransmisikan dari sampel. Jumlah cahaya yang diserap berkorelasi dengan konsentrasi sampel, sehingga sangat ideal untuk kuantifikasi asam nukleat, ELISA, pengukuran protein (Bradford Assay) atau reaksi kolorimetri lainnya.

Microplate reader absorbansi atau biasa disebut juga photometer plate reader atau ELISA reader digunakan dalam banyak aplikasi  misalnya saja riset akademis ilmu hayati, penemuan obat, skrining dan sebagainya. Microplate reader absorbansi disebut juga sebagai photometer plate reader karena sebenarnya alat ini adalah spektrofotometer, spektrofotometer yang dapat membaca microwell plate. Umumnya orang menyebutnya dengan ELISA reader atau plate reader saja.

Gbr 1. Pilihan ELISA Reader dan ELISA Washer merk Allsheng

Berbeda dengan fluorescence dan luminescence, deteksi absorbansi adalah pengukuran absolut yang diukur dalam Kepadatan Optik (OD). OD didefinisikan sebagai rasio logaritmik antara intensitas cahaya yang mengenai sampel dan intensitas cahaya yang ditransmisikan melalui sampel. Atau alternatif lainnya, transmisi, bagian cahaya yang melewati sampel, juga dapat digunakan.

Mode fluorescence

Microplate reader fluoresensi menawarkan deteksi yang sensitif dan presisi dari setiap uji intensitas fluoresensi, dengan rentang dinamis yang lebih baik daripada pendekatan absorbansi. Ketika molekul fluoresen memancarkan cahaya pada saat eksitasi oleh sumber cahaya energi yang lebih tinggi, emisi disaring, dikumpulkan dan kemudian diukur. Dengan beragam fluorofor, uji intensitas fluoresensi dapat menyertakan warna tunggal atau ganda dalam satu percobaan. Tes FRET juga dapat diukur, dimana donor yang tereksitasi mentransfer energi ke akseptor, yang akan memancarkan cahaya tanpa sumber eksitasi eksternal. Aplikasi yang kompatibel untuk mode ini termasuk studi reseptor, uji fusi, uji protease atau immunoassay.

Mode luminescence

Microplate reader luminescence tidak membutuhkan sumber cahaya eksitasi. Sebaliknya, cahaya dipancarkan akibat reaksi kimia atau biokimia pada plate. Reaksi dapat berupa ‘flash’ (cerah dan cepat) atau ‘glow’ (lambat dan redup) dan dapat menggunakan BRET (bioluminescence resonance energy transfer) sebagai uji deteksi dua reporter. Tabung photomultiplier (PMT) – penghitung foton yang memiliki sensitivitas tinggi, ‘low noise’ adalah pilihan populer untuk perangkat ini, bersama dengan injektor dengan volume variabel dan fungsi pencucian otomatis. Deteksi luminesensi dapat digunakan untuk uji reporter luciferase, viabilitas sel, pengukuran ATP dan uji sitotoksisitas. Sementara pemilihan panjang gelombang tidak diperlukan, kemampuan untuk memilih beberapa panjang gelombang menawarkan manfaat tambahan untuk multiplex assay dan mengoptimalkan sinyal ke ‘noise’.

Multimode

Bagaimana jika laboratorium menjalankan tes yang berbeda dalam satu waktu? Maka memilih microplate reader yang multimode merupakan pilihan terbaik. Biasanya microplate reader multimode lebih mahal daripada microplate reader single mode, namun kini telah ada perubahan dalam pendekatan untuk menurunkan biaya reader multimode tersebut. Reader ini dilengkapi dengan konfigurasi modular yang memungkinkan pemilihan mode deteksi tersebut sesuai dengan kebutuhan Anda saat ini dan opsi untuk menambahkan yang lain di masa depan seiring perubahan kebutuhan (upgradability). Reader multimode standar mengukur absorbansi, fluoresensi dan luminescence. Teknologi pembacaan (berbasis teknologi yang sudah ada) yang lebih spesifik misalnya saja, including time-resolved fluorescence (includes TR-FRET, HTRF®) dan  fluorescence polarization serta dapat dikembangkan lebih lanjut yang mencakup pengujian AlphaScreen, BRET, dual luciferase reporter dengan injector, dan deteksi western blot .

Faktor Pertimbangan Dalam Memilih Microplate Reader

a.     Format Microwell Plate

Sebagian besar microplate reader dapat membaca well plate dengan format 96 well dan 384 well. Untuk format microplate yang lebih banyak well-nya memerlukan spesifikasi microplate reader yang lebih tinggi. Model microplate reader ada yang dapat membaca hingga 1.536 well. Biasanya dalam aplikasi life science, assay berbasis absorbansi seperti ELISA menggunakan 96 microwell plate

b.    Kecepatan dan Hasil

Jika lab Anda melakukan pemeriksaan analisis sampel hingga ribuan plat per hari, maka waktu pengerjaan per plate akan menjadi terbatas. Tergantung modelnya, beberapa reader absorbansi hanya memiliki satu kepala baca, sedangkan lainnya memiliki 8 kepala baca.  Microplate reader single-channel yang berbeda merk bisa berbeda kecepatan bacanya. Ada yang bisa baca 96-well plate dalam waktu 25 detik, 15 detik, tergantung kepada kepala bacanya, fixed (tetap) atau kepala baca yang bergerak. Microplate reader 8-channel lebih cepat, dapat membaca semua microwell plate dalam panjang gelombang tunggal hanya dalam 4 detik.

Jika Anda melakukan pengerjaan ribuan plate per hari atau bahkan lebih, maka Anda disarankan untuk berinvestasi pada microplate reader dengan plate stacker atau microplate yang otomatis. Jika assay yang Anda lakukan mengharuskan dilakukan dengan cepat karena sinyalnya cepat luruh, maka harus mencari microplate reader dengan on-board fluidic atau mikroplat reader dengan kemampuan injeksi.

c.    Detektor

Jumlah detektor akan mempengaruhi kecepatan baca pada mode microplate reader. Detektor yang banyak akan mampu membaca microplate dalam jumlah banyak secara simultan atau membaca banyak sinyal dari satu well/sumuran. Sistem deteksi dengan beberapa tabung photomultiplier akan memperbaiki kecepatan dan dalam beberapa kasus akan memangkas waktu analisa hingga setengahnya.

Kemampuan untuk memilih panjang gelombang adalah wajib ada pada microplate reader dan ini tergantung pada jenis detektor yang digunakan.

Dua jenis detektor yang umum digunakan: Tabung PhotoMultiplier (PMT) dan Charge Coupled Device (CCD).

Microplate reader berbasis PMT membutuhkan alat pemilihan panjang gelombang antara sumber cahaya dan sampel. Filter optik atau monokromator memilih panjang gelombang yang diinginkan sebelum cahaya dikirim ke sampel. Dengan cara ini, hanya cahaya pada panjang gelombang yang diinginkan ditransmisikan melalui sampel, mencapai PMT dan kemudian diukur.

Untuk memindai spektrum atau rentang panjang gelombang, microplate reader berbasis PMT memerlukan monokromator. Dilakukan dengan memilih panjang gelombang yang diinginkan dan mengukurnya secara berurutan dengan gerakan mekanis. Untuk pengukuran beberapa panjang gelombang diskrit, diperlukan beberapa pengukuran tunggal dengan filter yang berbeda atau pemindaian monokromator.

Sedangkan, microplate reader berbasis CCD tidak memerlukan alat pemilihan panjang gelombang. Spektrometer memisahkan berbagai panjang gelombang yang ada dalam cahaya yang ditransmisikan melalui sampel karena ini diarahkan langsung ke detektor CCD. Detektor menangkap intensitas semua panjang gelombang sekaligus. Dengan cara ini, panjang gelombang spektra, tunggal atau ganda dapat diperoleh dalam waktu singkat.

Jika aplikasi Anda memerlukan akuisisi spektral, spektrometer CCD jauh lebih cepat daripada monokromator, karena pemindaian spektral mekanis tidak diperlukan.

d.    Optik

Sistem optik perlu menjadi pertimbangan. Umumnya microplate reader menggunakan basis filter atau menggunakan monochromator. Filter umumnya lebih sensitif dibanding monochromator, tapi hanya mengukur panjang gelombang spesifik (fleksibilitasnya terbatas). Sedangkan monochromator, yang secara fisik menggerakkan kisi difraksi untuk memilih panjang gelombang cahaya tertentu, memberikan fleksibilitas yang lebih besar daripada filter, tetapi lebih lambat (karena untuk setiap panjang gelombang membutuhkan waktu bagi kisi untuk bergerak) dan biasanya kurang sensitif. Namun demikian, monochromator dapat melakukan pemindaian spektrum, hal yang tidak bisa dilakukan dengan sistem berbasis filter.

e.    Upgradability

Variabel lainnya adalah kemampuan untuk diupgrade nanti di masa depan. Memang akan sedikit lebih mahal namun kedepannya ini akan lebih hemat. Variabel lain yang perlu dipertimbangkan termasuk kontrol suhu, kontrol atmosfer (yaitu, kemampuan untuk mengontrol oksigen dan / atau kondisi karbon dioksida untuk pengujian berbasis sel), shaking, penanganan cairan on-board (misalnya, untuk mengaktifkan penambahan reagen sebelum proses pembacaan) dan validasi dan compliance sesuai standar IQ, OQ, dan PQ; 21 CFR 11; GLP; dan GMP.

f.      Software

Analisis data dan user interface juga bisa menjadi faktor pertimbangan. Apakah elisa reader ini intuitif dan mudah digunakan, khususnya jika digunakan oleh banyak peneliti? Apakah perawatan dan kalibrasinya mudah?

Biasanya software pada microplate reader merupakan kesatuan paket pembelian. Untuk beberapa reader hanya mengendalikan proses pengukuran dan dan memberikan keluaran data yang masih mentah. Ada reader yang dapat melakukan analisis data yang kompleks. Software yang komprehensif, mudah digunakan dan fleksibel dapat mempermudah penelitian di laboratorium, menyederhanakan deteksi dan analisis daya jadi Anda dapat banyak manfaat dari instrumen reader tersebut.

Fitur perhitungan yang banyak kegunaannya diantaranya substraksi blanko secara otomatis, perhitungan konsentrasi sample berdasarkan kurva standar untuk assay ELISA, rasio 260/280, koreksi path length dan konstanta enzimatik Km dan Vmax.

Shaking dan Inkubasi

Ketika memutuskan untuk membeli microplate reader absorbansi, Anda harus mempertimbangkan sifat penelitian dan assay yang akan dilakukan. Umumnya, shaking dan inkubasi ini merupakan fitur yang penting. Inkubasi merupakan tahapan kritis untuk uji enzimatis pada suhu 37 deg C.Opsi shaking multiple memungkinkan pencampuran sample yang baik. Untuk aplikasi seperti assay pertumbuhan sel bakteri atau kapang (OD600), shaking ini sangat penting untuk memberikan oksigen yang cukup dalam menunjang replikasi sel.

Kompatibilitas dengan Kuvet

Secara tradisional, pengukuran absorbansi dilakukan dalam kuvet dengan path length normal 1 cm. Pada microplate, path length berubah tergantung pada volume dan format pelat.

Yang Harus Anda Tahu Tentang Microplate Reader

Microplate reader umumnya digunakan dalam penelitian biologi untuk pengembangan assay kit, pengukuran konsentrasi biomolekul, biologi sel, penelitian biomarker, dan kuantifikasi DNA. Selain itu, microplate reader digunakan dalam studi penyakit, IVF, proteomik, set up PC dan penelitian stem cell. Dengan beberapa mode baca yang tersedia dan aksesoris yang lengkap, memilih microplate reader yang memenuhi kebutuhan Anda saat ini dan di masa depan bisa menjadi tugas yang berat dan membingungkan.

Berikut merupakan beberapa poin yang dapat Anda tanyakan kepada supplier Anda ketika Anda memutuskan akan membeli microplate reader. Poin-poin didasarkan hasil survey oleh labcompare.com, diurut berdasarkan hasil survey tertinggi.

8 Pertanyaan Penting yang Harus Anda Tanyakan Saat Membeli Microplate Reader

1. Berapa mode dalam microplate reader ini? Microplate reader multimode menawarkan fleksibilitas dan nilai lebih dibanding microplate reader single mode.
2. Jenis teknologi deteksinya apa? Deteksi berbasis monokromator menawarkan fleksibilitas, kenyamanan dan pemindaian spektrum; sedangkan deteksi berbasis filter dicirikan dengan dengan sensitivitas yang presisi dan bisa diganti dengan cepat panjang gelombangnya untuk assay kinetik. Sistem deteksi hibrida menggabungkan kedua teknologi yang menawarkan fleksibilitas dan sensitivitas.
3. Apakah ini bisa diupgrade? Jika ya, bisakah dilakukan on-site? Instalasi on site memangkas waktu dan Anda dapat langsung bertanya pada teknisi alat atau minta untuk training.
4. Apakah microplate reader ini otomatis? Microplate reader yang otomatis dengan microplate stacker menambah kecepatan hasil baca dan pengerjaan yang mudah dan rileks.
5. Tentang software — apakah terintegrasi dan user friendly? Apakah bisa diatur software-nya (pra-program) dan protokolnya bisa customize? Analisis apa saja yang ditawarkan? Bagaimana data dipindahkan?
6. Apakah ada training on site? Apakah ada biayanya? Training on-site memberikan peluang kepada semua staff laboratorium untuk belajar mengenai microplate reader.
7. Ada pilihan apa saja? Pilihan misalnya kontrol gas, barcode scanning, shaking, dan injeksi menambah fleksibilitas assay bagi yang membutuhkan fitur tersebut.
8. Validasi data apa saja yang tersedia untuk microplate reader ini? Uji validasi data yang spesifik memberikan bukti kepada Anda sebagai pengguna bahwa microplate reader bekerja seperti seharusnya.

10 Fitur yang Dicari/Ditanyakan Ketika Customer Mencari Microplate Reader

1. Kinerja produk dalam aplikasi yang dimaksud
2. Mudah dalam penggunaan
3. Sensitivitas microplate reader
4. Perawatan Microplate Reader Mudah dan murah
5. Resolusi
6. Harga microplate reader
7. Software untuk pengumpulan dan analisa data
8. Servis dan dukungan teknis untuk microplate reader
9. Fleksibilitas (Mode yang tersedia)
10. Garansi microplate reader

Jenis Microplate reader yang biasa digunakan:

1. microplate reader Absorbansi
2. microplate reader Luminescence
3. Microplate spectrophotometer
4. Multi-mode reader
5. Fluorescence polarization
6. Time-resolved fluorescence (TRF)
7. Time-resolved fluorescence energy transfer (TR-FRET)
8. AlphaScreen
9. Lainnya

Component microplate reader yang digunakan pelanggan :

1. Microplate washer
2. Centrifugation
3. Barcode scanner
4. Microplate robotics
5. Microplate handlers
6. Microplate sealers
7. High-speed robot
8. Bulk dispensing
9. Additional stacker cassette
10. Labeling and sealing
11. Microplate stackers
12. Dan lainnya

Alasan membeli microplate reader

1. Mengganti microplate reader yang telah rusak atau lama
2. Menambah microplate reader, menambah kapasitas microplate reader
3. Setting lab baru
4. Pembelian microplate reader pertama

Sumber

1. https://www.labcompare.com/10-Featured-Articles/127324-Purchasing-Guide-to-Microplate-Readers/
2. https://www.biocompare.com/Editorial-Articles/360926-Choosing-the-Right-Microplate-Reader/
3. https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/BID/brochures/guide-microplate-readers.pdf
4. https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/BID/Reference-Materials/microplate-instruments-assays-accessories-guide.pdf
5. https://www.bmglabtech.com/absorbance-plate-reader/