eng
Международная выставка analytica
в Мюнхене – крупнейший межотраслевой форум в области химии, наук о жизни, нанотехнологий, оснащения современных лабораторий. Краткий обзор analytica 2016 посвящен оборудованию и решениям, востребованным в биоаналитике и фармацевтике: системам рамановской микроскопии и ультра-ВЭЖХ, анализаторам частиц и клеточных культур, мини-реакторам и микропланшетным ридерам.
в Мюнхене – крупнейший межотраслевой форум в области химии, наук о жизни, нанотехнологий, оснащения современных лабораторий. Краткий обзор analytica 2016 посвящен оборудованию и решениям, востребованным в биоаналитике и фармацевтике: системам рамановской микроскопии и ультра-ВЭЖХ, анализаторам частиц и клеточных культур, мини-реакторам и микропланшетным ридерам.
Теги: cell cultures chromatography measurement instruments raman spectroscopy измерительные приборы клеточные культуры рамановская спектроскопия хроматография
Компания WITec
Компания WITec – один из мировых лидеров в производстве конфокальных и сканирующих зондовых микроскопов. WITec предлагает самые современные системы рамановской, атомно-силовой и ближнепольной оптической микроскопии. Со дня своего основания в 1997 го-
ду компания развивается стремительными темпами. Рост ее среднегодового дохода превышает 10% в год. Штаб-квартира WITec и все ее производственные мощности сосредоточены в германском городе Ульм. Единая локализация производства дает возможность контроля качества продукции по самым строгим стандартам. В то же время торговые представительства WITec разбросаны по миру – они есть в США, Испании, Китае, Японии, Сингапуре.
Зародившись в академической среде, компания WITec и поныне уделяет существенное внимание научным разработкам, в которых сегодня заняты более 30% ее сотрудников. Сочетание технологий визуализации, прежде казавшихся несовместимыми, создание принципиально новых подходов получения и обработки изображений – все это приносит компании мировую славу с первых лет существования. В 2003 году настоящую революцию произвел прибор Alpha 300 RA – первое в мире решение, объединившее возможности рамановской и атомно-силовой микроскопии. Технология TrueSurface Microscopy, сделавшая возможным профилирование объектов с большими площадями, была отмечена золотой медалью выставки Pittcon 2011 и двумя другими престижными наградами.
А в прошлом году система рамановской визуализации Apyron получила высшую награду выставки ACHEMA 2015 за лучшую инновацию.
На выставке analytica 2016 было представлено новейшее решение WITec – рамановский конфокальный микроскоп alpha300 access. О нем нам рассказал директор по маркетингу компании WITec Харальд ФИШЕР (Harald Fischer).
"Этот микроскоп создан специально для того, чтобы пользователи с ограниченным бюджетом смогли оценить возможности приборов серии WITec alpha300. Данное семейство включает системы сканирующей ближнепольной микроскопии, атомно-силовой и рамановской 3D-микроскопии и обладает широчайшими аналитическими возможностями. Микроскоп alpha300 access, являясь системой начального уровня, призван стать своего рода дверью в этот мир.
Важнейшее достоинство нового прибора – он построен по модульной схеме, как и все другие системы WITec. С одной стороны, это позволяет в любой момент без проблем модернизировать его до более продвинутых систем WITec. В то же время с появлением новых решений от WITec пользователям не придется покупать полностью новую систему, всегда можно нарастить возможности уже имеющегося прибора.
Несмотря на свой "начальный уровень", микроскоп alpha300 access обладает многими возможностями и достоинствами старших моделей. Прежде всего это светосильная оптика и связанная с ней чувствительность, а также высокая скорость получения рамановских спектров, высокое спектральное разрешение. Сам конфокальный микроскоп – та же надежная, высокостабильная базовая модель, что и в других системах alpha300. В плоскости его оптическое разрешение ограничено дифракционным пределом, примерно соответствующим половине длины волны возбуждения (до 200–250 нм). Разрешение по вертикальной оси – 750–800 нм. Это позволяет формировать трехмерную рамановскую картину объектов, изучать распределение химических примесей по образцу. В ба-
зовой конфигурации предметный столик управляется вручную, измерение проводится в точке возбуждения. Однако опционально может быть установлен столик с управляемыми электроприводами, что позволяет сканировать поверхность образца.
Важная особенность нового микроскопа – удаленные системы лазерного возбуждения и регистрации спектров. Лазерный источник подключаются к микроскопу по оптическому волокну. В результате лазер можно размещать отдельно от микроскопа – под столом, на полке, даже в другой комнате. Это позволяет избежать нежелательных воздействий на оптическую систему и образец, таких как нагрев, вибрация от системы охлаждения лазера и т.п. Сами лазерные источники могут быть самыми разными, с рабочими диапазонами от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной областей. Лазеры подключаются к микроскопу посредством специального устройства сопряжения. Оно позволяет одновременно коммутировать до трех лазеров, переключая их поворотом специального колеса. При этом происходит смена делителей луча и наборов фильтров – пользователю ничего не нужно подстраивать и калибровать. Согласитесь, очень удобно. В принципе, число лазеров может быть и больше, поскольку сама система легко наращиваема.
Спектрометры также подключаются по оптическому волокну. Такой подход обеспечивает быструю и гибкую смену анализаторов спектра, например в зависимости от частоты возбуждения. Стандартно микроскоп alpha300 access комплектуется нашим спектрометром UHTS 300 VIS – NIR, рассчитанным на диапазон возбуждения 532–830 нм. Однако пользователь может подключить любой другой спектрометр семейства UHTS.
По сути, мы представляем новую концепцию измерений спектра, адаптируя систему под необходимый пользователю диапазон возбуждения. С одной стороны, такой подход обеспечивает высокую чувствительность и скорость регистрации спектра, поскольку рамановский сигнал сам по себе достаточно слаб. Благодаря оптике с высокой светопередачей, набору ПЗС-детекторов, гибкой адаптивной оптической схеме в целом пользователь может достичь либо очень высокой скорости регистрации спектра, либо возможности работать с очень слабыми сигналами. Это важно не только при исследовании образцов, отличающихся низким рамановским рассеянием, но и делает возможной работу при пониженной мощности возбуждающего лазера, что позволяет очень деликатно изучать объекты, которые легко повредить, используя мощное излучение.
Дополнительные возможности открывает наш спектрометр с большим фокусным расстоянием UHTS 600. Ведь чем больше фокусное расстояние, тем выше спектральное разрешение. Подключив этот спектрометр, пользователю больше не нужно выбирать между высоким спектральным разрешением и высокой скоростью сканирования – все это достигается одновременно. Не нужно искать компромисс – мы сумели объединить их в одной системе.
В целом, приобретая бюджетное решение alpha300 access, пользователь получает доступ к широчайшему набору систем регистрации спектров, с различными спектральными диапазонами и фокусным расстоянием входной оптики, равно как и большому набору источников возбуждения. Это позволяет решать множество аналитических задач, при необходимости гибко наращивая возможности системы".
Компания Renishaw
Компания Renishaw – один из мировых лидеров в области высокоточных прецизионных измерений, контроля позиционирования и динамических характеристик объектов, трехмерного лазерного сканирования и профилирования, рамановской спектроскопии. Широко известны ее решения для автоматизации и калибровки промышленных станков, координатно-измерительных машин (КИМ). Прецизионные технологии Renishaw успешно применяются во многих задачах здравоохранения – медицинской диагностике, нейрохирургии, протезировании зубов. Renishaw является мировым лидером в области аддитивных технологий, т.е. трехмерной печати. Это единственная компания в Великобритании, производящая промышленные установки для 3D-печати деталей из металлического порошка.
Значительная часть прибыли Renishaw направляет на научные разработки и исследования. Компания тесно сотрудничает с ведущими университетами в Великобритании и за ее пределами. Самые современные и сложные технологии, воплощаемые в оборудовании Renishaw, часто являются результатом совместной работы многих научных групп. Благодаря внедрению технологии поверхностно-усиленного резонансного рамановского рассеяния (SERRS) компания заметно усилила свое присутствие в сфере здравоохранения. А технология пятиосевой системы измерения REVO была отмечена сразу четырьмя международными наградами.
На выставке был впервые продемонстрирован рамановский конфокальный микроскоп Renishaw inVia Qontor – мощный инструмент исследовательского класса. Он стал новым представителем семейства InVia, которое пользователи уже успели оценить по достоинству. С этим прибором нас познакомил д-р Дэвид РИС (David Reece), директор по маркетингу и развитию бизнеса подразделения спектрометрии компании Renishaw.
"Новый рамановский микроскоп Renishaw inVia Qontor вобрал в себя все возможности своего предшественника – микроскопа inVia Reflex. Кроме того, он обладает уникальной особенностью – системой автоматического сохранения фокусировки в реальном времени. Она важна при анализе образцов со сложной трехмерной поверхностью. Такую возможность обеспечивает разработанная нами технология LiveTrack.
До сих пор в системах сохранения фокуси-
ровки при сканировании сложных поверхностей использовались две основных схемы – предварительное топографирование поверхности и подстройка фокуса путем перемещения линз объектива. Наша технология LiveTrack основана на прецизионном перемещении по вертикали предметного столика. Такой подход обладает рядом существенных преимуществ. Поскольку не требуется предварительное сканирование, перемещать объекты можно самым произвольным образом – не только по заданной программе, но и вручную, управляя автоматизированным предметным столиком. Фокусировка будет сохраняться при любых изменениях положения поверхности объекта, в том числе при динамическом изменении положения из-за нагрева или охлаждения, измерения влажности и т.п. Это немаловажно, поскольку системы inVia позволяют исследовать образцы, например, нагретые до 1500 °С.
В отличие от систем с перемещением линз объектива, технология LiveTrack обеспечивает гораздо больший диапазон фокусировки. Причем исследуемая область будет оставаться в фокусе и оптического микроскопа, и рамановской спектрометрической системы. Это позволяет работать с гораздо более сложными трехмерными поверхностями. При необходимости можно задать смещение в фокусировке рамановской системы относительно оптического микроскопа, чтобы проводить спектрометрический анализ на заданном расстоянии от поверхности. В результате можно исследовать подповерхностные слои, строить объемное распределение химических элементов.
Благодаря всем достоинствам системы inVia Qontor можно практически без пробоподготовки работать с самыми разными материалами. Пользователю достаточно поместить образец на предметном столике, сфокусировать систему, включить функцию LiveTrack – и поверхность всегда будет оставаться в фокусе, какой бы криволинейной, шероховатой или деформированной она ни была. Например, можно непосредственно исследовать поверхность медицинских таблеток или геологических образцов. А чтобы проанализировать состав таблетки, достаточно просто разрезать ее пополам. Не нужно полировать поверхности, проводить предварительное сканирование и т.п. В результате будет сформировано двух- или трехмерное изображение объекта с распределением химических элементов на его поверхности. Для этого предназначена программа WiRE (Windows-based Raman Environment). Полученное изображение пользователь может вращать и масштабировать, изменять систему цветового выделения и т.п.
Технология LiveTrack открыла для нас много новых рыночных ниш. Например, микроскоп inVia Qontor оказался очень эффективным для исследования графеновых структур на медной фольге. До сих пор это составляло проблему, поскольку медная фольга с нанесенным слоем графена не плоская. Теперь же мы можем перемещать поле анализа по всей поверхности фольги, постоянно сохраняя ее в фокусе. Система inVia Qontor открывает новые возможности в области анализа полупроводниковых пластин, рабочих поверхностей различных инструментов, сложных оптических поверхностей (например, линз Френеля), минералогических образцов и т.д.
Немаловажно, что микроскоп inVia Qontor сохраняет все возможности предшественников. А их немало, учитывая огромный опыт компании Renishaw. Прежде всего это сочетание высокой гибкости, производительности и чувствительности в одной системе. Микроскоп обеспечивает латеральное разрешение 250 нм – фактически на уровне дифракционного предела. Разрешение по вертикальной оси составляет менее 1 мкм. Система позволяет подключать несколько лазерных источников возбуждения, от УФ- до ИК-диапазонов (от 229 до 1064 нм). Спектральное разрешение составляет 0,3 см-1. При этом диапазон детектирования рамановского смещения чрезвычайно широк – от 5 до 30 000 см-1. Обратите внимание: мы можем работать с очень низкими стоксовыми сдвигами – от 5 см-1, а ведь именно эта область зачастую наиболее информативна.
Не сомневаюсь, что новый микроскоп inVia Qontor найдет немало потребителей и будет столь же успешен, как и другие приборы Renishaw".
Компания Anton Paar
Австрийская компания Anton Paar, насчитывающая почти столетнюю историю – надежный производитель и поставщик высокоточных измерительных приборов для аналитических лабораторий и промышленных линий. В порт-
фолио производителя входят такие приборы, как вискозиметры, реометры, плотномеры, рефрактометры, поляриметры, мутномеры, приборы для изучения поверхности материалов и др. Важная область деятельности Anton Paar – приборы для мониторинга, в том числе промышленного. Это поточные анализаторы и измерители концентраций в реальном времени. Компания удерживает мировое лидерство в производстве онлайн-измерителей растворенного углекислого газа.
Точность измерений на приборах Anton Paar как минимум на порядок выше предусмотренной самыми строгими действующими стандартами. Оборудование Anton Paar исключительно устойчиво к агрессивным средам, пачкающим и застывающим образцам, вибрациям, тряскам. Приборы компании имеют широкие диапазоны рабочих температур и давлений – с их помощью можно исследовать свойства материалов не только в обычных, но и в экстремальных условиях.
Ассортимент продукции Anton Paar непрерывно обновляется: появляются более точные, надежные, простые в использовании приборы. За прошедший год компания представила более десятка новых инструментов. С некоторыми ее последними разработками нас познакомила специалист по техническим решениям Anton Paar д-р Ангелина ШАЙФЛИНГЕР-ЛАТАЛЬ (Angelina Scheiflinger-Latal).
"Анализатор частиц Litesizer 500 – отличное решение для работы с микро- и наночастицами размером от 0,3 нм до 10 мкм, содержащимися в суспензиях, эмульсиях, растворах и т.п. Прибор определяет сразу четыре параметра: размер частиц, их молекулярную массу, дзета-потенциал, коэффициент светопропускания образца. Такая полная характеристика бывает особенно полезной для неизвестных и малоизученных образцов. Этот анализатор "умеет" работать даже со смесями, содержащими частицы двух или трех типов. Он распознает каждый тип и характеризует его в отдельности.
Определение размеров частиц основано на измерении динамического рассеяния света (DLS). Скорость их хаотического движения, которая напрямую зависит от размеров, определяется путем динамической регистрации интенсивности света, рассеиваемого частицами под определенными углами. Litesizer 500 уникален тем, что способен регистрировать DLS под тремя разными углами (15°, 90°, 175°). Это повышает точность и надежность результатов по сравнению с аналогичными приборами, где угол измерения, как правило, один.
Молекулярная масса определяется на основе данных статического рассеяния света (SLS). Интенсивность рассеянных лучей измеряется при нескольких значениях концентрации. Затем строится график, по которому определяется средняя молекулярная масса (в пределах от 1 тыс. до 20 млн. а.е.м.) и ее разброс.
Дзета-потенциал, или электрокинетический потенциал – это ключевая характеристика стабильности коллоидных систем. Он определяет силу электростатического отталкивания частиц друг от друга. При его значениях менее 30 мВ система становится неустойчивой, и частицы коагулируют. Измерение дзета-потенциала проводится по методу регистрации электрофоретического рассеяния света (ELS). К образцу прикладывают электрическое поле, и частицы начинают двигаться со скоростью, пропорциональной собственному дзета-потенциалу. Скорость измеряется по технологии, аналогичной DLS. В приборе Litesizer 500 применена особая технология cmPALS, защищенная европейским патентом. Она основана на непрерывном мониторинге сдвигов фаз рассеиваемых световых волн (continuously monitored phase analysis light scattering). Такой подход дает более чем 100-кратный выигрыш в эффективности измерения по сравнению со стандартными технологиями ELS. Это позволяет, во-первых, ускорить сам процесс измерения, во-вторых, работать при более низких напряжениях электрического поля, что особенно важно в случае чувствительных и неустойчивых образцов.
Коэффициент светопропускания измеряется анализатором постоянно, в реальном времени. Это важно не только для динамическиwх наблюдений за поведением образца или оценки его стабильности, но и дает возможность автоматически оптимизировать положение фокуса, угол измерения, его длительность.
Анализатор частиц Litesizer 500, подобно всем измерительным приборам Anton Paar последних серий, исключительно прост в использовании. Для его запуска нужно нажать одну кнопку, и все параметры будут измерены за 10 секунд. Как отмечают разработчики прибора, "сами дисперсные системы бывают сложными, но работа с ними должна быть чрезвычайно проста".
Вискозиметр-плотномер Штабингера SVM 3001 – прибор, разработанный прежде всего для лабораторий нефтехимической промышленности. С его помощью можно анализировать практически любые нефтепродукты, включая тяжелые и очень вязкие – асфальт, битум, топочный мазут, парафины, воски и т.п. Прибор измеряет сразу несколько важных характеристик: динамическую и кинематическую вязкость, плотность, индекс вязкости, вязкость по Сейболту, плотность в градусах API (т.е. относительную плотность нефти по отношению к плотности воды при той же температуре). Все измерения соответствуют международным стандартам ISO, DIN, ASTM. Для определения всех этих параметров достаточно всего 1,5 мл образца. Прибор исключительно производительный: можно проводить до 30 измерений в час.
SVM 3001 – ротационный вискозиметр с цилиндрической геометрией, работающий по принципу Штабингера. Измерительная ячейка состоит из быстро вращающейся внешней трубки и внутреннего измерительного ротора, который вращается с меньшей скоростью. Преимущество такой ячейки – ее универсальность. Она может быть использована для всего диапазона вязкости, т.е. без замены ячейки можно анализировать как легкие, так и тяжелые нефтепродукты. Это особенно актуально для испытательных и контролирующих лабораторий. Измерение плотности происходит в другой ячейке – U-образной осциллирующей трубке. Обе ячейки заполняются образцом одновременно при его вводе через шприц.
Диапазон рабочих температур довольно широк – от -60 до +135 °С. Встроенный термостат на основе элементов Пельтье позволяет быстро достигать заданных температур; этому также способствует малый объем образца. С помощью вискозиметра можно проводить температурное сканирование или анализировать такие характеристики, как низкотемпературная текучесть.
Для вискозиметра SVM 3001 предусмотрены многие полезные аксессуары. Это прежде всего система подогрева входа, нагревающая до 80–100 °С все части прибора, контактирующие с образцом. Тяжелые образцы с высокой температурой плавления не застывают при вводе в прибор и извлечении из него. Магнитная ловушка частиц представляет собой устройство для удаления ферромагнитных частиц, содержащихся в таких образцах, как отработанное масло, перед тем как образец достигнет измерительных ячеек. Наконец, к вискозиметру можно подключать автоподатчики образцов серии Xsample, обеспечивающие автономность работы.
Реометры MCR 72 и MCR 92 – две новые модели линейки модульных компактных реометров MCR, уже хорошо зарекомендовавшей себя. Хотя они появились недавно, но уже завоевали звание "жемчужины" линейки реометров Anton Paar. Эти приборы разработаны для ежедневных рутинных исследований. В отличие от вискозиметров, измеряющих только одно значение вязкости, реометры служат для проведения полноценных реологических исследований. Контролируя изменение вязкости материала от одной точки к другой, можно наблюдать его тонкую структуру. Изменение вязкости образца можно отслеживать во времени или при каких-либо механических воздействиях. Тесты, проводимые реометрами, позволяют изучать поведение образца при деформациях любого вида (растяжении, сжатии, вращательной деформации и т.п.). В целом реометры гораздо чувствительнее, чем вискозиметры.
С помощью реометров проводятся вращательные тесты, когда шпиндель вращается в одном направлении, или осцилляционные, когда он меняет направление на противоположное через определенные интервалы времени или углового пути. Модель MCR 72, оснащенная мотором на шариковых подшипниках, служит в основном для проведения вращательных тестов; набор осцилляционных тестов весьма ограничен для этой модели. Более совершенный прибор MCR 92 имеет мотор на воздушных подшипниках.
С его помощью можно проводить широкий набор вращательных и осцилляционных тестов.
К реометрам прилагаются шпиндели с самыми разными наконечниками – цилиндрическими, конусообразными, плоскими, вогнутыми. Уникальная система Quick Connect позволяет быстро вставлять и извлекать измерительные геометрии одной рукой. Прибор автоматически распознает тип геометрии – его не нужно задавать в программе вручную. Для поддержания стабильной температуры, имеющей большое значение при реологических исследованиях, используется встроенный термостат на элементах Пельтье, дополнительно охлаждаемый специальным вентилятором.
Реометры имеют множество применений – в пищевой, косметической, лакокрасочной, полимерной, строительной промышленности, в фармацевтике. Остановимся лишь на наиболее значимых применениях. Важной характеристикой красок является их тиксотропность – способность разжижаться при механических воздействиях и сгущаться в состоянии покоя. Тиксотропные краски не будут давать "подтеков" при нанесении на стену или другие вертикальные поверхности. Для определения тиксотропности реометры MCR 72 и MCR 92 имеют функцию трехинтервального временного теста. В кос-
метической промышленности с помощью реометра MCR 92 можно оценивать долговременную стабильность кремов и мазей. Проводя специальные осцилляционные тесты, можно определять соотношение эластичной и вязкой части крема или мази. В пищевой промышленности можно определять текучесть и способность к застыванию сметаны, шоколада, желейных продуктов; в полимерной промышленности – реакцию материалов на деформации различного рода.
Мини-реактор для химического синтеза Monowave 50 называют "красной мышкой" – настолько мало места он занимает на лабораторном столе. Он позволяет до максимума упростить синтетические процессы в малых масштабах. Все, что требуется, – поместить от 2 до 6 мл реакционной смеси в пробирку из боросиликатного стекла и плотно закрыть ее силиконовой крышкой. Программирование метода занимает несколько секунд, а сам прибор работает по схеме "Plug’n’Play": достаточно установить пробирку в реактор, закрыть крышку – и процесс запущен.
С помощью такого реактора можно проводить реакции конденсации, нуклеофильного замещения, циклоприсоединения, процессы с участием металлических катализаторов, ионных жидкостей, реактивов Гриньяра и многие другие. Он обеспечивает нагрев вплоть до 250 °С и давление до 20 бар. Предусмотрена встроенная магнитная мешалка. Система охлаждения не нуждается во внешних холодильниках. Реактор полностью соответствует принципам "зеленой химии": электроэнергия экономится за счет значительного сокращения времени реакций, растворители – за счет малых объемов.
Создание такого прибора – весьма успешная попытка Anton Paar внедриться в научно-образовательный сектор, где присутствие компании пока не слишком сильно. Реактор Monowave 50 идеален для обучающих целей, знакомства студентов и аспирантов с процессами синтеза. Он настолько прост, что в нем невозможно что-либо вывести из строя "по неопытности".
Компания Tecan
Швейцарская компания Tecan –
ведущий производитель лабораторного оборудования для фармацевтической промышленности, клинической диагностики, биомедицинских исследований, судебно-медицинской экспертизы. Основная специализация компании – автоматизированные решения для лабораторий: пипетирующие станции, микропланшетные ридеры, лазерные сканеры, оборудование для работы с микрочипами и многое другое.
Компания Tecan была основана в 1980 го-
ду четырьмя инженерами-энтузиастами из швейцарской деревни Хомбрехтикон, увлеченными задачей автоматизации лабораторно-исследовательских процессов. В самом начале компания размещалась в переоборудованных сельских домах. С первых лет ее развитие шло бурными темпами, и уже в 1988 году компания преобразовалась в холдинг, присоединивший к себе 25 компаний, в том числе американского производителя лабораторной техники Cavro Instruments, широко известного в те годы. В настоящее время Tecan по праву является мировым лидером в производстве автоматических лабораторных платформ. Множество ее дочерних предприятий расположены в странах Европы, США, Китае, Сингапуре.
В 2014 году компания Tecan анонсировала выпуск роботизированной пипетирующей станции Fluent, которая делает полностью автономными рутинные процессы раскапывания и переноса образцов от прибора к прибору. В августе 2015 года станция была несколько усовершенствована, в большей мере приспособлена для работы с клеточными культурами. В этой новой версии станция Fluent была представлена на выставке. С ней нас познакомил специалист компании Tecan по развитию бизнеса в области систем автоматизации лабораторий Гуидо ЧИМОЛИ (Guido Cimoli).
"Создавая автоматизированную пипетирующую станцию Fluent, мы использовали весь опыт, накопленный за 35 лет существования компании, внедрили целый ряд запатентованных нами технологий, стараясь максимально учесть пожелания своих клиентов. Станция обеспечивает быстрое и точное раскапывание жидкостей в микропланшеты, содержащие до 384 лунок, а также их автоматический перенос в лабораторные приборы, интегрированные в единую систему.
Одна из задач разработчиков станции – сделать ее компактной и подстраиваемой под любые задачи. Ее рабочий стол полностью конфигурируемый (запатентованная технология Dynamic Desk). На него можно в произвольном порядке устанавливать держатели для микропланшетов или штативы для пробирок с реактивами. Максимальная вместимость стола – 72 микропланшета. Предусмотрено специальное пространство для лабораторных приборов – шейкеров, центрифуг, промывочных устройств, инкубаторов, магнитных сепараторов, измерителей оптической плотности и т.п. Станция автоматически устанавливает в эти приборы нужные микропланшеты с раскапанными образцами, запускает их, а затем, при необходимости, извлекает, возвращает на стол и производит следующую серию раскапываний.
Наиболее совершенная версия Fluent имеет три манипулятора, с помощью которых производятся раскапывания и перемещения планшетов. Каждый из манипуляторов работает независимо друг от друга. За счет их совместной работы достигается высокая производительность. Оптимальные пути движения манипуляторов рассчитываются автоматически по особому алгоритму (запатентованная технология PathFinder). Раскапываемые объемы могут варьироваться от 0,5 мкл до 1 мл. Для оптимального дозирования жидкости применена технология Adaptive Signal Technology, которая позволяет проводить мониторинг аспирации в реальном времени, использовать меньший объем образца с меньшим мертвым объемом, а также вносить поправку на возможные ошибки пипетирования.
Управление станцией производится посредством сенсорного экрана, расположенного перед рабочим столом. Интерфейс конфигурируется под конкретные пользовательские задачи. Все, что требуется от оператора, – лишь четко выполнять инструкции, отображаемые на экране: добавить воду или буфер, заменить планшет в определенной позиции и т.п. С та-
кими задачами может справиться даже студент, впервые пришедший в лабораторию. Станция Fluent дает оператору даже "право на ошибку". Если он случайно поставит планшет в неправильную позицию или установит не тот планшет, можно просто открыть дверцу – и работа станции будет тотчас же остановлена. После установки нужного планшета достаточно закрыть дверцу и нажать кнопку перезапуска на экране. Станция возобновит работу с самого начала рабочего цикла.
Станция полностью обеспечивает условия, необходимые для работы с клеточными культурами, – стерильность, ламинарный поток, минимизацию времени нахождения клеток вне инкубатора. Она значительно облегчает и повышает надежность таких сложных экспериментов, как изучение внутриклеточной передачи сигналов, исследование цитотоксического и анти-апоптотического действия различных агентов, эксперименты по переносу генетического материала (трансфекция, трансформация клеток) и изучению экспрессии генов".
Другая, не менее интересная новинка компании Tecan – многорежимный микропланшетный ридер Spark 20M. Он обладает столь широкой функциональностью, что, наверное, сложно найти лабораторный метод, где он не мог бы быть полезен. Об этом нам рассказал ведущий специалист по системам детектирования компании Tecan Вольфганг ШУЛЬЦ (Wolfgang Schultz).
"С помощью ридера Spark 20M можно регистрировать трехмерные спектры флуоресценции, получать микроскопические изображения клеточных культур, и даже культивировать клетки. Прибор оснащен современной системой термостатирования, ввода жидкостей в лунки планшетов, перемешивания, подачи кислорода и углекислого газа, предотвращения испарения жидкостей из лунок. Он может работать с любыми коммерчески доступными планшетами от 6 до 1536 лунок.
Новая оптическая система Fusion Optics дает уникальные возможности регистрации флуоресценции. Эта система включает целый ряд работающих в едином комплексе фильтров, монохроматоров, дихроичных зеркал. Технология QuadX, по которой выполнены монохроматоры, обеспечивает исключительную точность задаваемых длин волн. Длины возбуждающего и испускаемого излучения можно задавать независимо друг от друга, что позволяет записывать трехмерные спектры, особенно полезные при анализе неизвестных образцов. Ширина полосы пропускания регулируемая – ее можно задавать в пределах от 5 до 50 нм. Это бывает полезно для ряда аналитических методик, например резонансного переноса энергии Ферстера. Дихроичные зеркала позволяют отсечь нежелательный шум, заметно повышая чувствительность. Стандартная комплектация прибора включает три дихроичных зеркала, помимо которых можно также устанавливать свои собственные, с нужными характеристиками.
Анализ люминесценции можно проводить сразу при нескольких длинах волн. В приборе имеется 40 различных люминесцентных фильтров. Динамический диапазон измерений люминесценции достигает 109 – этого достаточно для самых современных тестов, таких как биолюминесцентный резонансный перенос энергии и люциферазный тест Chroma-Glo.
Монохроматоры Quad-X дают возможность регистрировать спектры поглощения на всем рабочем диапазоне длин волн (от 200 до 1000 нм) менее чем за 5 секунд. Динамический диапазон измерений – от 0 до 4 еди-
ниц поглощения при всех длинах волн. Это избавляет от необходимости разбавлять образцы. Программное обеспечение имеет встроенную функцию определения концентрации нуклеиновых кислот и белков.
Для исследования клеточных культур предусмотрен ряд специальных возможностей. Можно вести подсчет клеток (разных типов и размеров от 4 до 90 мкм), а также анализировать их жизнеспособность, не вводя специальных реагентов. Встроенный микроскоп позволяет получать изображения культур и измерять конфлюэнтность, т.е. процент площади поверхности лунки, занимаемой адгезивными клетками. Можно культивировать клетки непосредственно в измерительном отсеке прибора, изучая динамику их развития. Специальный модуль обеспечивает подачу кислорода и углекислого газа, также поддерживается стабильная температура. Для ряда тестов требуется ввод реагентов в ячейку в определенный момент, например по достижении заданной плотности суспензионной культуры или конфлюэнтности. Spark 20M справится и с этой задачей.
Модуль термостатирования Te-Cool выгодно отличает Spark 20M от большинства аналогичных приборов. Теперь можно устанавливать температуры ниже комнатной, вплоть до 18 °С. Стабильность поддерживаемой температуры не зависит ни от температуры помещения, ни от разогрева элементов самого прибора. Более того, в измерительном отсеке расположены инфракрасные сенсоры, определяющие точное значение температуры в каждой из ячеек. Это важно для коррекции результатов в тех методиках, где даже небольшие температурные колебания могут вносить существенную погрешность.
Функциональность ридера Spark 20M дает возможность реализовывать самые современные методики исследований. С его помощью можно изучать конформации белков и нуклеиновых кислот, белок-белковые и белок-лигандные взаимодействия, ферментативные процессы, низкоаффинные взаимодействия биологических молекул, процессы с участием вторичных мессенджеров и многое другое. Прибор может найти широкое применение в фармацевтической промышленности для дизайна новых лекарственных препаратов, изучения взаимодействия потенциальных лекарств с клетками, вирусными частицами, отдельными биомолекулами и их комплексами".
Компания
Beckman Coulter
Компания Beckman Coulter уже более 80 лет производит аналитическое оборудование для биомедицинских лабораторий. Приборы компании можно встретить в ведущих мировых клиниках, фармацевтических и биотехнологических компаниях, университетах, правительственных учреждениях. Компания имеет два подразделения – Beckman Coulter Diagnostics и Beckman Coulter Life Sciences. Первое специализируется на диагностическом оборудовании для клиник и лечебных учреждений. Среди работников клиник это подразделение известно благодаря "автоматизированным лабораториям", состоящим из нескольких соединенных друг с другом анализаторов, где образец передается от одного прибора к другому без участия оператора. Второе подразделение, Beckman Coulter Life Sciences, производит в буквальном смысле все, что нужно для научно-исследовательской лаборатории – от пластмассового флакона до проточного цитофлуориметра.
Нынешнее название Beckman Coulter появилось в 1997 году, когда корпорация Beckman Instruments присоединила фирму Coulter Corporation, основанную изобретателем известного счетчика Культера. В 2011 году компания вошла в состав концерна Danaher, куда входят и другие известные производители аналитического оборудования – Leica, Sciex, Molecular Devices, Pall, Radiometer. У компании появились возможности обмена опытом и заимствования передовых технологий у других фирм, входящих в концерн Danaher.
Один из таких примеров – новый анализатор состава клеточных культур Vi-Cell MetaFLEX. В нем применена технология экспресс-измерения с помощью толстопленочных сенсорных кассет, разработанная фирмой Radiometer для анализатора газов в образцах крови. С прибором Vi-Cell MetaFLEX нас познакомила главный менеджер компании Beckman Coulter по оборудованию для анализа и подсчета частиц д-р Лена ЛИ (Lena Lee).
"Анализатор Vi-Cell MetaFLEX – новый представитель семейства приборов Vi-Cell, применяемых для исследования клеточных культур – подсчета клеток, анализа их размеров, жизнеспособности, состояния осмотического стресса и т.п. С помощью Vi-Cell MetaFLEX измеряются важнейшие параметры клеточного окружения, влияющие на жизнеспособность клеток: кислотность, содержание кислорода и углекислого газа, ионы электролитов (натрия, калия, кальция, хлора), питательные вещества и клеточные метаболиты – глюкоза и лактат.
Быстрота анализа и малый расход культуры – два очевидных преимущества нового прибора. Анализ одного образца занимает 35 секунд, а общее быстродействие прибора с учетом времени восстановления – до 44 образцов в час. Требуемый объем культуральной жидкости – 65 мкл. Похожие анализаторы других производителей требуют как минимум 100 мкл культуральной жидкости, что очень критично особенно на начальных этапах культивирования, когда объем весьма ограничен.
Технология экспресс-анализа, заим-
ствованная у фирмы Radiometer, заключается в использовании сменных сенсорных кассет, изготовленных по технологии толстых пленок: миниатюрные электроды "вжигаются" в слои стеклоэмали толщиной в несколько десятков микрометров. Сенсорные кассеты являются расходным материалом – их необходимо заменять после каждых 300 образцов, при этом не реже раза в месяц.
Значительное внимание уделено надежности и точности измерений. Система контроля качества результатов (quality management system) осуществляет регулярную, по заданному расписанию, проверку правильности измерений с помощью трех стандартных калибровочных растворов. Если погрешность по какому-то параметру превышает норму, автоматически вычисляется поправка, применяемая для всех последующих измерений. Кроме того, проводится мониторинг состава окружающего воздуха – с его учетом также вносится поправка.
Система ввода образца полностью исключает случайный контакт культуры с руками оператора и рабочими поверхностями. Образец можно вводить как с помощью шприца, так и непосредственно из капиллярных пробирок или трубочек для микроцентрифугирования. К удобствам анализатора можно также отнести его компактные размеры, наличие большого сенсорного экрана с элементами управления и обучающими видеоинструкциями, сканер штрих-кодов для идентификации образцов".
Аналитическая ультрацентрифуга Optima AUC была представлена на этой выставке впервые. Главное ее преимущество – возможность наблюдения за осаждаемыми частицами при нескольких длинах волн. Ультрацентрифугу нам представил специалист по продукции компании Beckman Coulter Life Sciences, д-р Чад ШВАРЦ (Chad Schwartz).
"Ультрацентрифуги-
рование можно по праву назвать "старым добрым" методом анализа. Он был разработан в 1925 году шведским химиком Теодором Сведбергом, за что год спустя ему вручили Нобелевскую премию. С тех пор метод не только не теряет своей актуальности, но с каждым годом находит все новые применения.
Ультрацентрифугирование используется для анализа макромолекул и частиц: белков, пептидов, липосом, вирусных частиц, плазмид, полимеров, наночастиц металлов, конъюгатов антител с лекарственными препаратами и т.п. Определяется молекулярный вес частиц, их форма, размер, степень гетерогенности, распределение по массе, а также способность к взаимодействию друг с другом, в частности к образованию агрегатов. Этот метод незаменим для характеристики белков и биологических макрочастиц в нативных условиях, в естественной среде. Для анализа белка любым другим методом, будь то хроматография, масс-спектрометрия или капиллярный электрофорез, его необходимо "заставить" взаимодействовать с матрицей (капиллярами, хроматографическими сорбентами и т.п). С по-
мощью ультрацентрифугирования можно оценивать способность белков и пептидов к образованию нековалентных агрегатов, характеризовать белок-лигандные взаимодействия, определять их стехиометрию, оценивать прочность конъюгатов антител с лекарственными препаратами и многое другое.
Сам по себе метод весьма прост. Частицы осаждаются под действием центробежной силы, и с помощью оптического блока ведется непрерывное наблюдение за их поведением, в частности за скоростью осаждения. Наблюдение проводится двумя методами: по регистрации поглощения и интерференции. Скорость осаждения связана с коэффициентом седиментации, зависящим от молекулярного веса. Результаты анализа при ультрацентрифугировании вычисляются по простым уравнениям, выведенным еще в 1920-е годы непосредственно из законов термодинамики. Метод даже не требует использования референсных образцов, в отличие от более современных технологий анализа.
Новая ультрацентрифуга Optima AUC создавалась на базе нашей предыдущей модели ProteomeLab XL-I. В первую очередь в ней значительно улучшены характеристики оптического блока – камеры и детектора. За осаждаемыми частицами можно наблюдать при 20 различных длинах волн, при этом точность длины волны улучшена до ±0,5 нм. Для анализа достаточно небольших количеств образца – 0,1 мл раствора макромолекул с концентрацией от 5 мкг/мл.
Optima AUC может иметь множество применений в биомедицинских исследованиях, при создании новых лекарств, противовирусных препаратов, моноклональных антител. На-
пример, стала возможной детекция пустых вирусных капсидов за счет использования нескольких длин волн поглощения. Еще одно важное применение – контроль качества в фармацевтике. Мы надеемся, что российские фармацевтические компании и исследовательские учреждения смогут по достоинству оценить все возможности метода аналитического ультрацентрифугирования, которые открывает Optima AUC".
Компания Waters
Компания Waters представила целый ряд новинок в области хроматографии и масс-спектрометрии. В предыдущей части нашего обзора (Аналитика, 2016, № 5, стр.69–72) мы описали масс-спектрометры Vion IMS TOF и Xevo TQ-S micro. Еще одним важным достижением компании было создание системы жидкостной хроматографии ACQUITY Arc, которая явилась связующим звеном между технологиями ВЭЖХ и СВЭЖХ, позволив переносить ВЭЖХ-методы на платформу СВЭЖХ и наоборот. О новой системе нам рассказал сервис-менеджер по ЖХ-МС-продукции компании Waters Юрген БУРГ (Jьrgen Burg).
"Один из новых продуктов, который мы демонстрируем на выставке, – система жидкостной хроматографии ACQUITY Arc, которая пополнила наше семейство жидкостных хроматографов ACQUITY в 2015 го-
ду. В апреле 2016 г. она была удостоена награды 2016 New Product Innovation Award, присуждаемый известной аналитической консалтинговой компанией Frost & Sullivan. Новая система объединяет в рамках единой платформы возможности высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ, HPLC) и сверхвысокоэффективной ЖХ (СВЭЖХ, UHPLC), фактически заполняя зазор между этими технологиями.
Зачем это нужно? Сегодня в рутинных анализах, например в фармакологии, используется множество валидированных методов. Значительная часть из них была разработана достаточно давно и основывается на технологии ВЭЖХ. Как повысить их эффективность, качество и скорость разделения, т.е. перейти к СВЭЖХ? И как выполнить все разнообразие необходимых рутинных анализов на одной хроматографической платформе? Именно эту задачу решает система ACQUITY Arc. Используя только этот хроматограф, можно реализовать валидированные методики, адаптированные для различных ЖХ-систем, повысить их производительность и селективность. Причем без каких-либо компромиссов с точки зрения аналитических возможностей и достоверности метода. Именно такая идея и была положена в основу ЖХ ACQUITY Arc.
Как и всякий инновационный продукт, система ACQUITY Arc вобрала в себя несколько новых технологий. Так, с помощью нашей технологии Arc Multi-flow path можно воспроизводить объем задержки градиента традиционных систем ВЭЖХ, способствуя переносу на платформу ACQUITY Arc существующие методы. Более того, эта технология позволяет использовать низкие задержки градиента, что важно для разработки методов на более эффективных колонках СВЭЖХ. Благодаря технологии Arc Multi-flow path, перейти от режима ВЭЖХ к режиму СВЭЖХ можно одним щелчком переключателя.
Смешивание мобильной фазы в ин-
терактивном режиме с помощью технологии Auto Blend Plus позволяет сократить число ошибок при подготовке и снизить вероятность ежедневных и пользовательских вариаций. Хроматограф может очень точно смешивать до четырех растворителей, причем с автоматической компенсацией их коэффициентов сжатия. А благодаря специальному клапану в систему можно вводить до шести дополнительных растворителей.
В ЖХ ACQUITY Arc предусмотрен механизм SmartStart автоматического управления временем запуска градиентного этапа и стадиями предварительной инжекции. Это позволяет снизить длительность цикла анализа и тем самым повысить производительность системы. Причем система автоматически компенсирует различия в объемах удерживания, без изменения таблиц градиентов входных компонентов.
Улучшенная конструкция проточной иглы за счет непрерывной промывки во время анализа минимизирует остатки предыдущих проб. Параметры промывки гибко настраиваются. Это позволяет работать с аналитами в очень сложных матрицах.
С системой ACQUITY Arc можно использовать самые разные детекторы: с фотодиодной матрицей, УФ-детекторы, рефрактометрические и флуоресцентные детекторы, испарительные детекторы светорассеяния, масс-спектрометрические анализаторы. В частности, очень эффективен в сочетании с ACQUITY Arc наш простой квадрупольный масс-детектор ACQUITY QDa, специально созданный для массовых рутинных анализов.
За счет всех своих технологических особенностей система ACQUITY Arc позволяет реализовать множество аналитических методов, валидированных на жидкостных хроматографах других производителей, перейти от ВЭЖХ к СВЭЖХ, тем самым увеличивая производительность и снижая затраты на рутинные анализы. Система позволяет работать с различными сорбентами – с размером частиц 2,5–2,7 мкм (характерных для СВЭЖХ) до 3–5-мкм частиц, что особенно важно для различных производственных задач, в частности для фармакологической индустрии. Например, на хроматографе ACQUITY Arc можно проверить метод, валидированный для технологии ВЭЖХ с колонками, заполненными 5-мкм частицами. А затем реализовать этот метод на основе СВЭЖХ, используя 2,5-мкм сорбент и соответствующие колонки, и убедиться в идентичности результатов. По нашей оценке, для производственной лаборатории, проводящей 1000 анализов в месяц, такой переход может дать экономию порядка 39 ты-
сяч долларов в месяц. Согласитесь, это немало".
Компания Restek
Компания Restek (США) – ведущий разработчик и производитель хроматографических колонок и аксессуаров для жидкостной и газовой хроматографии. Компания также выпускает современные средства пробоподготовки для хроматографических анализов, приспособления для отбора проб, наборы для сервисного обслуживания хроматографов, референсные стандарты более 500 соединений. На сегодняшний день колонки и другая продукция Restek успешно используются в нефтехимической и фармацевтической промышленности, на предприятиях экологического мониторинга и контроля качества пищевых продуктов, в экcпертно-криминалистических, клинических и токсикологических лабораториях.
Основанная в 1985 году в штате Пенсильвания, компания Restek сегодня насчитывает около 300 сотрудников и имеет более десятка представительств в США и за их пределами. Примечательно, что компания находится в коллективной собственности всех своих сотрудников. Каждый работает "на себя", каждый заинтересован в развитии компании и конкурентоспособности производимой продукции. Компания трижды попадала в первую сотню "самых идеальных мест для работы" в штате Пенсильвания.
Restek сотрудничает с Национальным Красным Крестом США, рядом правительственных агентств и ассоциаций, ведущими производителями хроматографов – Agilent, Thermo Scientific, Shimadzu и др. Производственные лаборатории Restek аккредитованы и соответствуют стандартам качества мирового класса ISO. Дважды продукция компании была отмечена высшей наградой журнала Laboratory Equipment.
Около трех лет назад произошел инновационный прорыв компании Restek – была изобретена технология USLC (Ultra Selective Liquid Chromatography), позволяющая проводить исключительно селективные хроматографические разделения органических веществ. Компания также продемонстрировала новую серию волокон Restek PAL для автоматической твердофазной микроэкстракции (ТФМЭ). Этот метод используется как средство пробоподготовки для газовой хроматографии. С новыми решениями Restek нас познакомила менеджер по продажам HPLC-продукции в Европейском регионе, д-р Бекки ВИТТРИГ (Becky Wittrig).
"Качество хроматографического разделения зависит от многих факторов – эффективности колонки (числа теоретических тарелок), коэффициента удерживания, селективности неподвижной фазы. Как следует из простых формул, именно селективность влияет на хроматографическое разрешение в наибольшей степени. Несмотря на это, о выборе селективного сорбента обычно думают в последнюю очередь, пытаясь вместо этого подобрать нужный градиент, состав подвижной фазы и т.п. Это не мудрено: согласно устоявшемуся мнению, если для каждой разделяемой смеси подбирать селективную неподвижную фазу, придется приобретать десятки разных колонок.
Специалистам компании Restek удалось создать "универсальный" набор из четырех колонок с различными неподвижными фазами, среди которых можно выбрать высокоселективный сорбент практически для любой смеси органических соединений. Это модифицированная полярной группой колонка С-18, бифенильная, IBD и пентафторфенильная колонки. Селективности этих неподвижных фаз ортогональны друг другу; где не работает одна, обязательно сработает другая. Каждый из сорбентов оптимально подобран для своего класса соединений. Та или иная колонка выбирается в зависимости от того, какой класс веществ преобладает в смеси. Если какие-то минорные компоненты после анализа остаются неразделившимися, можно провести дополнительный анализ на колонке другого типа – "в ортогональном направлении".
Колонка С-18 – самая традиционная в современной хроматографии, она оптимизирована для удерживания гидрофобных соединений. В наборе USLC представлена колонка С-18 с небольшой полярной группой у основания углеводородной цепи. Это дает возможность использовать колонку со 100%-ной водной подвижной фазой, а также обеспечивает минимальное удерживание гидрофильных соединений, если таковые присутствуют в смеси. Для разделения гидрофильных, полярных и легко поляризуемых соединений служит колонка с бифенильным сорбентом. Колонка IBD содержит углеводородные цепи, внутри которых имеются полярные группы в качестве "вкраплений" (polar-embedded coumn). Она предназначена для кислотных и легко связывающих протон соединений. Пента-фторпропильная колонка имеет полностью фторированные ароматические кольца. Это катионообменник, идеальный для удерживания аналитов с аминогруппами, несущих положительные заряды.
Наборы колонок USLC предлагаются в разных исполнениях. Серия Pinnacle DB, имеющая частицы сорбента размером 1,9 мкм, предназначена для разделения по технологии UHPLC. Для традиционных HPLC-методов выпускается серия колонок Ultra с частицами размером 3 или 5 мкм. Сами колонки тоже могут иметь различные размеры: от капиллярных диаметром менее 1 мм до препаративных (30–50 мм).
Система подвижных фаз для разделения методом USLC самая обычная: вода-метанол-ацетонитрил с добавлением муравьиной кислоты и в отдельных случаях формиата аммония. Нет необходимости использовать трифторуксусную кислоту или другие добавки, затрудняющие последующий масс-спектрометрический анализ, определение показателя преломления и т.п. Как показали тесты, система USLC успешно разделяет даже самые сложные смеси, содержащие органические вещества разных классов. И это – при минимальных затратах на предварительные пробные анализы.
Твердофазная микроэкстракция (ТФМЭ) позволяет значительно ускорить и повысить эффективность пробоподготовки для газовой хроматографии. В ос-
нове метода лежит сорбция анализируемых компонентов на тонкой нити полимерного волокна. Эта нить находится внутри иглы шприца автосамплера. Сначала делается укол шприца во флакон, где находятся сорбируемые компоненты, при этом нить выдвигается из иглы на время сорбции. При инжекции нить снова выдвигается из иглы шприца, затем происходит термическая десорбция компонентов с волокна, и они попадают в рабочую часть хроматографа. Очевидно, способность тех или иных соединений сорбироваться на волокне зависит от природы как самого соединения, так и волокна.
Мы предлагаем серию волокон Restek PAL, оптимизированных для различных классов соединений. Волокна из полидиметилсилоксана предназначены для неполярных соединений – летучих, полулетучих или тяжелых (до 600 а.е.м). Для полярных соединений оптимальными являются волокна из полиакрилата (для полулетучих) или из полидиметилсилоксана с пришитыми полярными группами (для летучих). Также мы предлагаем специальные флаконы с крышками для автоматического проведения твердофазной микроэкстракции автосамплерами газовых хроматографов.
В заключение хочу отметить, что Restek – узко специализированная компания. Все ее ресурсы сконцентрированы в одном направлении – создании качественных и современных колонок и аксессуаров для хроматографии. Мы надеемся, что выпускаемая нами продукция будет чрезвычайно полезна для российских предприятий и научных учреждений".
Продолжение следует.
Компания WITec – один из мировых лидеров в производстве конфокальных и сканирующих зондовых микроскопов. WITec предлагает самые современные системы рамановской, атомно-силовой и ближнепольной оптической микроскопии. Со дня своего основания в 1997 го-
ду компания развивается стремительными темпами. Рост ее среднегодового дохода превышает 10% в год. Штаб-квартира WITec и все ее производственные мощности сосредоточены в германском городе Ульм. Единая локализация производства дает возможность контроля качества продукции по самым строгим стандартам. В то же время торговые представительства WITec разбросаны по миру – они есть в США, Испании, Китае, Японии, Сингапуре.
Зародившись в академической среде, компания WITec и поныне уделяет существенное внимание научным разработкам, в которых сегодня заняты более 30% ее сотрудников. Сочетание технологий визуализации, прежде казавшихся несовместимыми, создание принципиально новых подходов получения и обработки изображений – все это приносит компании мировую славу с первых лет существования. В 2003 году настоящую революцию произвел прибор Alpha 300 RA – первое в мире решение, объединившее возможности рамановской и атомно-силовой микроскопии. Технология TrueSurface Microscopy, сделавшая возможным профилирование объектов с большими площадями, была отмечена золотой медалью выставки Pittcon 2011 и двумя другими престижными наградами.
А в прошлом году система рамановской визуализации Apyron получила высшую награду выставки ACHEMA 2015 за лучшую инновацию.
На выставке analytica 2016 было представлено новейшее решение WITec – рамановский конфокальный микроскоп alpha300 access. О нем нам рассказал директор по маркетингу компании WITec Харальд ФИШЕР (Harald Fischer).
"Этот микроскоп создан специально для того, чтобы пользователи с ограниченным бюджетом смогли оценить возможности приборов серии WITec alpha300. Данное семейство включает системы сканирующей ближнепольной микроскопии, атомно-силовой и рамановской 3D-микроскопии и обладает широчайшими аналитическими возможностями. Микроскоп alpha300 access, являясь системой начального уровня, призван стать своего рода дверью в этот мир.
Важнейшее достоинство нового прибора – он построен по модульной схеме, как и все другие системы WITec. С одной стороны, это позволяет в любой момент без проблем модернизировать его до более продвинутых систем WITec. В то же время с появлением новых решений от WITec пользователям не придется покупать полностью новую систему, всегда можно нарастить возможности уже имеющегося прибора.
Несмотря на свой "начальный уровень", микроскоп alpha300 access обладает многими возможностями и достоинствами старших моделей. Прежде всего это светосильная оптика и связанная с ней чувствительность, а также высокая скорость получения рамановских спектров, высокое спектральное разрешение. Сам конфокальный микроскоп – та же надежная, высокостабильная базовая модель, что и в других системах alpha300. В плоскости его оптическое разрешение ограничено дифракционным пределом, примерно соответствующим половине длины волны возбуждения (до 200–250 нм). Разрешение по вертикальной оси – 750–800 нм. Это позволяет формировать трехмерную рамановскую картину объектов, изучать распределение химических примесей по образцу. В ба-
зовой конфигурации предметный столик управляется вручную, измерение проводится в точке возбуждения. Однако опционально может быть установлен столик с управляемыми электроприводами, что позволяет сканировать поверхность образца.
Важная особенность нового микроскопа – удаленные системы лазерного возбуждения и регистрации спектров. Лазерный источник подключаются к микроскопу по оптическому волокну. В результате лазер можно размещать отдельно от микроскопа – под столом, на полке, даже в другой комнате. Это позволяет избежать нежелательных воздействий на оптическую систему и образец, таких как нагрев, вибрация от системы охлаждения лазера и т.п. Сами лазерные источники могут быть самыми разными, с рабочими диапазонами от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной областей. Лазеры подключаются к микроскопу посредством специального устройства сопряжения. Оно позволяет одновременно коммутировать до трех лазеров, переключая их поворотом специального колеса. При этом происходит смена делителей луча и наборов фильтров – пользователю ничего не нужно подстраивать и калибровать. Согласитесь, очень удобно. В принципе, число лазеров может быть и больше, поскольку сама система легко наращиваема.
Спектрометры также подключаются по оптическому волокну. Такой подход обеспечивает быструю и гибкую смену анализаторов спектра, например в зависимости от частоты возбуждения. Стандартно микроскоп alpha300 access комплектуется нашим спектрометром UHTS 300 VIS – NIR, рассчитанным на диапазон возбуждения 532–830 нм. Однако пользователь может подключить любой другой спектрометр семейства UHTS.
По сути, мы представляем новую концепцию измерений спектра, адаптируя систему под необходимый пользователю диапазон возбуждения. С одной стороны, такой подход обеспечивает высокую чувствительность и скорость регистрации спектра, поскольку рамановский сигнал сам по себе достаточно слаб. Благодаря оптике с высокой светопередачей, набору ПЗС-детекторов, гибкой адаптивной оптической схеме в целом пользователь может достичь либо очень высокой скорости регистрации спектра, либо возможности работать с очень слабыми сигналами. Это важно не только при исследовании образцов, отличающихся низким рамановским рассеянием, но и делает возможной работу при пониженной мощности возбуждающего лазера, что позволяет очень деликатно изучать объекты, которые легко повредить, используя мощное излучение.
Дополнительные возможности открывает наш спектрометр с большим фокусным расстоянием UHTS 600. Ведь чем больше фокусное расстояние, тем выше спектральное разрешение. Подключив этот спектрометр, пользователю больше не нужно выбирать между высоким спектральным разрешением и высокой скоростью сканирования – все это достигается одновременно. Не нужно искать компромисс – мы сумели объединить их в одной системе.
В целом, приобретая бюджетное решение alpha300 access, пользователь получает доступ к широчайшему набору систем регистрации спектров, с различными спектральными диапазонами и фокусным расстоянием входной оптики, равно как и большому набору источников возбуждения. Это позволяет решать множество аналитических задач, при необходимости гибко наращивая возможности системы".
Компания Renishaw
Компания Renishaw – один из мировых лидеров в области высокоточных прецизионных измерений, контроля позиционирования и динамических характеристик объектов, трехмерного лазерного сканирования и профилирования, рамановской спектроскопии. Широко известны ее решения для автоматизации и калибровки промышленных станков, координатно-измерительных машин (КИМ). Прецизионные технологии Renishaw успешно применяются во многих задачах здравоохранения – медицинской диагностике, нейрохирургии, протезировании зубов. Renishaw является мировым лидером в области аддитивных технологий, т.е. трехмерной печати. Это единственная компания в Великобритании, производящая промышленные установки для 3D-печати деталей из металлического порошка.
Значительная часть прибыли Renishaw направляет на научные разработки и исследования. Компания тесно сотрудничает с ведущими университетами в Великобритании и за ее пределами. Самые современные и сложные технологии, воплощаемые в оборудовании Renishaw, часто являются результатом совместной работы многих научных групп. Благодаря внедрению технологии поверхностно-усиленного резонансного рамановского рассеяния (SERRS) компания заметно усилила свое присутствие в сфере здравоохранения. А технология пятиосевой системы измерения REVO была отмечена сразу четырьмя международными наградами.
На выставке был впервые продемонстрирован рамановский конфокальный микроскоп Renishaw inVia Qontor – мощный инструмент исследовательского класса. Он стал новым представителем семейства InVia, которое пользователи уже успели оценить по достоинству. С этим прибором нас познакомил д-р Дэвид РИС (David Reece), директор по маркетингу и развитию бизнеса подразделения спектрометрии компании Renishaw.
"Новый рамановский микроскоп Renishaw inVia Qontor вобрал в себя все возможности своего предшественника – микроскопа inVia Reflex. Кроме того, он обладает уникальной особенностью – системой автоматического сохранения фокусировки в реальном времени. Она важна при анализе образцов со сложной трехмерной поверхностью. Такую возможность обеспечивает разработанная нами технология LiveTrack.
До сих пор в системах сохранения фокуси-
ровки при сканировании сложных поверхностей использовались две основных схемы – предварительное топографирование поверхности и подстройка фокуса путем перемещения линз объектива. Наша технология LiveTrack основана на прецизионном перемещении по вертикали предметного столика. Такой подход обладает рядом существенных преимуществ. Поскольку не требуется предварительное сканирование, перемещать объекты можно самым произвольным образом – не только по заданной программе, но и вручную, управляя автоматизированным предметным столиком. Фокусировка будет сохраняться при любых изменениях положения поверхности объекта, в том числе при динамическом изменении положения из-за нагрева или охлаждения, измерения влажности и т.п. Это немаловажно, поскольку системы inVia позволяют исследовать образцы, например, нагретые до 1500 °С.
В отличие от систем с перемещением линз объектива, технология LiveTrack обеспечивает гораздо больший диапазон фокусировки. Причем исследуемая область будет оставаться в фокусе и оптического микроскопа, и рамановской спектрометрической системы. Это позволяет работать с гораздо более сложными трехмерными поверхностями. При необходимости можно задать смещение в фокусировке рамановской системы относительно оптического микроскопа, чтобы проводить спектрометрический анализ на заданном расстоянии от поверхности. В результате можно исследовать подповерхностные слои, строить объемное распределение химических элементов.
Благодаря всем достоинствам системы inVia Qontor можно практически без пробоподготовки работать с самыми разными материалами. Пользователю достаточно поместить образец на предметном столике, сфокусировать систему, включить функцию LiveTrack – и поверхность всегда будет оставаться в фокусе, какой бы криволинейной, шероховатой или деформированной она ни была. Например, можно непосредственно исследовать поверхность медицинских таблеток или геологических образцов. А чтобы проанализировать состав таблетки, достаточно просто разрезать ее пополам. Не нужно полировать поверхности, проводить предварительное сканирование и т.п. В результате будет сформировано двух- или трехмерное изображение объекта с распределением химических элементов на его поверхности. Для этого предназначена программа WiRE (Windows-based Raman Environment). Полученное изображение пользователь может вращать и масштабировать, изменять систему цветового выделения и т.п.
Технология LiveTrack открыла для нас много новых рыночных ниш. Например, микроскоп inVia Qontor оказался очень эффективным для исследования графеновых структур на медной фольге. До сих пор это составляло проблему, поскольку медная фольга с нанесенным слоем графена не плоская. Теперь же мы можем перемещать поле анализа по всей поверхности фольги, постоянно сохраняя ее в фокусе. Система inVia Qontor открывает новые возможности в области анализа полупроводниковых пластин, рабочих поверхностей различных инструментов, сложных оптических поверхностей (например, линз Френеля), минералогических образцов и т.д.
Немаловажно, что микроскоп inVia Qontor сохраняет все возможности предшественников. А их немало, учитывая огромный опыт компании Renishaw. Прежде всего это сочетание высокой гибкости, производительности и чувствительности в одной системе. Микроскоп обеспечивает латеральное разрешение 250 нм – фактически на уровне дифракционного предела. Разрешение по вертикальной оси составляет менее 1 мкм. Система позволяет подключать несколько лазерных источников возбуждения, от УФ- до ИК-диапазонов (от 229 до 1064 нм). Спектральное разрешение составляет 0,3 см-1. При этом диапазон детектирования рамановского смещения чрезвычайно широк – от 5 до 30 000 см-1. Обратите внимание: мы можем работать с очень низкими стоксовыми сдвигами – от 5 см-1, а ведь именно эта область зачастую наиболее информативна.
Не сомневаюсь, что новый микроскоп inVia Qontor найдет немало потребителей и будет столь же успешен, как и другие приборы Renishaw".
Компания Anton Paar
Австрийская компания Anton Paar, насчитывающая почти столетнюю историю – надежный производитель и поставщик высокоточных измерительных приборов для аналитических лабораторий и промышленных линий. В порт-
фолио производителя входят такие приборы, как вискозиметры, реометры, плотномеры, рефрактометры, поляриметры, мутномеры, приборы для изучения поверхности материалов и др. Важная область деятельности Anton Paar – приборы для мониторинга, в том числе промышленного. Это поточные анализаторы и измерители концентраций в реальном времени. Компания удерживает мировое лидерство в производстве онлайн-измерителей растворенного углекислого газа.
Точность измерений на приборах Anton Paar как минимум на порядок выше предусмотренной самыми строгими действующими стандартами. Оборудование Anton Paar исключительно устойчиво к агрессивным средам, пачкающим и застывающим образцам, вибрациям, тряскам. Приборы компании имеют широкие диапазоны рабочих температур и давлений – с их помощью можно исследовать свойства материалов не только в обычных, но и в экстремальных условиях.
Ассортимент продукции Anton Paar непрерывно обновляется: появляются более точные, надежные, простые в использовании приборы. За прошедший год компания представила более десятка новых инструментов. С некоторыми ее последними разработками нас познакомила специалист по техническим решениям Anton Paar д-р Ангелина ШАЙФЛИНГЕР-ЛАТАЛЬ (Angelina Scheiflinger-Latal).
"Анализатор частиц Litesizer 500 – отличное решение для работы с микро- и наночастицами размером от 0,3 нм до 10 мкм, содержащимися в суспензиях, эмульсиях, растворах и т.п. Прибор определяет сразу четыре параметра: размер частиц, их молекулярную массу, дзета-потенциал, коэффициент светопропускания образца. Такая полная характеристика бывает особенно полезной для неизвестных и малоизученных образцов. Этот анализатор "умеет" работать даже со смесями, содержащими частицы двух или трех типов. Он распознает каждый тип и характеризует его в отдельности.
Определение размеров частиц основано на измерении динамического рассеяния света (DLS). Скорость их хаотического движения, которая напрямую зависит от размеров, определяется путем динамической регистрации интенсивности света, рассеиваемого частицами под определенными углами. Litesizer 500 уникален тем, что способен регистрировать DLS под тремя разными углами (15°, 90°, 175°). Это повышает точность и надежность результатов по сравнению с аналогичными приборами, где угол измерения, как правило, один.
Молекулярная масса определяется на основе данных статического рассеяния света (SLS). Интенсивность рассеянных лучей измеряется при нескольких значениях концентрации. Затем строится график, по которому определяется средняя молекулярная масса (в пределах от 1 тыс. до 20 млн. а.е.м.) и ее разброс.
Дзета-потенциал, или электрокинетический потенциал – это ключевая характеристика стабильности коллоидных систем. Он определяет силу электростатического отталкивания частиц друг от друга. При его значениях менее 30 мВ система становится неустойчивой, и частицы коагулируют. Измерение дзета-потенциала проводится по методу регистрации электрофоретического рассеяния света (ELS). К образцу прикладывают электрическое поле, и частицы начинают двигаться со скоростью, пропорциональной собственному дзета-потенциалу. Скорость измеряется по технологии, аналогичной DLS. В приборе Litesizer 500 применена особая технология cmPALS, защищенная европейским патентом. Она основана на непрерывном мониторинге сдвигов фаз рассеиваемых световых волн (continuously monitored phase analysis light scattering). Такой подход дает более чем 100-кратный выигрыш в эффективности измерения по сравнению со стандартными технологиями ELS. Это позволяет, во-первых, ускорить сам процесс измерения, во-вторых, работать при более низких напряжениях электрического поля, что особенно важно в случае чувствительных и неустойчивых образцов.
Коэффициент светопропускания измеряется анализатором постоянно, в реальном времени. Это важно не только для динамическиwх наблюдений за поведением образца или оценки его стабильности, но и дает возможность автоматически оптимизировать положение фокуса, угол измерения, его длительность.
Анализатор частиц Litesizer 500, подобно всем измерительным приборам Anton Paar последних серий, исключительно прост в использовании. Для его запуска нужно нажать одну кнопку, и все параметры будут измерены за 10 секунд. Как отмечают разработчики прибора, "сами дисперсные системы бывают сложными, но работа с ними должна быть чрезвычайно проста".
Вискозиметр-плотномер Штабингера SVM 3001 – прибор, разработанный прежде всего для лабораторий нефтехимической промышленности. С его помощью можно анализировать практически любые нефтепродукты, включая тяжелые и очень вязкие – асфальт, битум, топочный мазут, парафины, воски и т.п. Прибор измеряет сразу несколько важных характеристик: динамическую и кинематическую вязкость, плотность, индекс вязкости, вязкость по Сейболту, плотность в градусах API (т.е. относительную плотность нефти по отношению к плотности воды при той же температуре). Все измерения соответствуют международным стандартам ISO, DIN, ASTM. Для определения всех этих параметров достаточно всего 1,5 мл образца. Прибор исключительно производительный: можно проводить до 30 измерений в час.
SVM 3001 – ротационный вискозиметр с цилиндрической геометрией, работающий по принципу Штабингера. Измерительная ячейка состоит из быстро вращающейся внешней трубки и внутреннего измерительного ротора, который вращается с меньшей скоростью. Преимущество такой ячейки – ее универсальность. Она может быть использована для всего диапазона вязкости, т.е. без замены ячейки можно анализировать как легкие, так и тяжелые нефтепродукты. Это особенно актуально для испытательных и контролирующих лабораторий. Измерение плотности происходит в другой ячейке – U-образной осциллирующей трубке. Обе ячейки заполняются образцом одновременно при его вводе через шприц.
Диапазон рабочих температур довольно широк – от -60 до +135 °С. Встроенный термостат на основе элементов Пельтье позволяет быстро достигать заданных температур; этому также способствует малый объем образца. С помощью вискозиметра можно проводить температурное сканирование или анализировать такие характеристики, как низкотемпературная текучесть.
Для вискозиметра SVM 3001 предусмотрены многие полезные аксессуары. Это прежде всего система подогрева входа, нагревающая до 80–100 °С все части прибора, контактирующие с образцом. Тяжелые образцы с высокой температурой плавления не застывают при вводе в прибор и извлечении из него. Магнитная ловушка частиц представляет собой устройство для удаления ферромагнитных частиц, содержащихся в таких образцах, как отработанное масло, перед тем как образец достигнет измерительных ячеек. Наконец, к вискозиметру можно подключать автоподатчики образцов серии Xsample, обеспечивающие автономность работы.
Реометры MCR 72 и MCR 92 – две новые модели линейки модульных компактных реометров MCR, уже хорошо зарекомендовавшей себя. Хотя они появились недавно, но уже завоевали звание "жемчужины" линейки реометров Anton Paar. Эти приборы разработаны для ежедневных рутинных исследований. В отличие от вискозиметров, измеряющих только одно значение вязкости, реометры служат для проведения полноценных реологических исследований. Контролируя изменение вязкости материала от одной точки к другой, можно наблюдать его тонкую структуру. Изменение вязкости образца можно отслеживать во времени или при каких-либо механических воздействиях. Тесты, проводимые реометрами, позволяют изучать поведение образца при деформациях любого вида (растяжении, сжатии, вращательной деформации и т.п.). В целом реометры гораздо чувствительнее, чем вискозиметры.
С помощью реометров проводятся вращательные тесты, когда шпиндель вращается в одном направлении, или осцилляционные, когда он меняет направление на противоположное через определенные интервалы времени или углового пути. Модель MCR 72, оснащенная мотором на шариковых подшипниках, служит в основном для проведения вращательных тестов; набор осцилляционных тестов весьма ограничен для этой модели. Более совершенный прибор MCR 92 имеет мотор на воздушных подшипниках.
С его помощью можно проводить широкий набор вращательных и осцилляционных тестов.
К реометрам прилагаются шпиндели с самыми разными наконечниками – цилиндрическими, конусообразными, плоскими, вогнутыми. Уникальная система Quick Connect позволяет быстро вставлять и извлекать измерительные геометрии одной рукой. Прибор автоматически распознает тип геометрии – его не нужно задавать в программе вручную. Для поддержания стабильной температуры, имеющей большое значение при реологических исследованиях, используется встроенный термостат на элементах Пельтье, дополнительно охлаждаемый специальным вентилятором.
Реометры имеют множество применений – в пищевой, косметической, лакокрасочной, полимерной, строительной промышленности, в фармацевтике. Остановимся лишь на наиболее значимых применениях. Важной характеристикой красок является их тиксотропность – способность разжижаться при механических воздействиях и сгущаться в состоянии покоя. Тиксотропные краски не будут давать "подтеков" при нанесении на стену или другие вертикальные поверхности. Для определения тиксотропности реометры MCR 72 и MCR 92 имеют функцию трехинтервального временного теста. В кос-
метической промышленности с помощью реометра MCR 92 можно оценивать долговременную стабильность кремов и мазей. Проводя специальные осцилляционные тесты, можно определять соотношение эластичной и вязкой части крема или мази. В пищевой промышленности можно определять текучесть и способность к застыванию сметаны, шоколада, желейных продуктов; в полимерной промышленности – реакцию материалов на деформации различного рода.
Мини-реактор для химического синтеза Monowave 50 называют "красной мышкой" – настолько мало места он занимает на лабораторном столе. Он позволяет до максимума упростить синтетические процессы в малых масштабах. Все, что требуется, – поместить от 2 до 6 мл реакционной смеси в пробирку из боросиликатного стекла и плотно закрыть ее силиконовой крышкой. Программирование метода занимает несколько секунд, а сам прибор работает по схеме "Plug’n’Play": достаточно установить пробирку в реактор, закрыть крышку – и процесс запущен.
С помощью такого реактора можно проводить реакции конденсации, нуклеофильного замещения, циклоприсоединения, процессы с участием металлических катализаторов, ионных жидкостей, реактивов Гриньяра и многие другие. Он обеспечивает нагрев вплоть до 250 °С и давление до 20 бар. Предусмотрена встроенная магнитная мешалка. Система охлаждения не нуждается во внешних холодильниках. Реактор полностью соответствует принципам "зеленой химии": электроэнергия экономится за счет значительного сокращения времени реакций, растворители – за счет малых объемов.
Создание такого прибора – весьма успешная попытка Anton Paar внедриться в научно-образовательный сектор, где присутствие компании пока не слишком сильно. Реактор Monowave 50 идеален для обучающих целей, знакомства студентов и аспирантов с процессами синтеза. Он настолько прост, что в нем невозможно что-либо вывести из строя "по неопытности".
Компания Tecan
Швейцарская компания Tecan –
ведущий производитель лабораторного оборудования для фармацевтической промышленности, клинической диагностики, биомедицинских исследований, судебно-медицинской экспертизы. Основная специализация компании – автоматизированные решения для лабораторий: пипетирующие станции, микропланшетные ридеры, лазерные сканеры, оборудование для работы с микрочипами и многое другое.
Компания Tecan была основана в 1980 го-
ду четырьмя инженерами-энтузиастами из швейцарской деревни Хомбрехтикон, увлеченными задачей автоматизации лабораторно-исследовательских процессов. В самом начале компания размещалась в переоборудованных сельских домах. С первых лет ее развитие шло бурными темпами, и уже в 1988 году компания преобразовалась в холдинг, присоединивший к себе 25 компаний, в том числе американского производителя лабораторной техники Cavro Instruments, широко известного в те годы. В настоящее время Tecan по праву является мировым лидером в производстве автоматических лабораторных платформ. Множество ее дочерних предприятий расположены в странах Европы, США, Китае, Сингапуре.
В 2014 году компания Tecan анонсировала выпуск роботизированной пипетирующей станции Fluent, которая делает полностью автономными рутинные процессы раскапывания и переноса образцов от прибора к прибору. В августе 2015 года станция была несколько усовершенствована, в большей мере приспособлена для работы с клеточными культурами. В этой новой версии станция Fluent была представлена на выставке. С ней нас познакомил специалист компании Tecan по развитию бизнеса в области систем автоматизации лабораторий Гуидо ЧИМОЛИ (Guido Cimoli).
"Создавая автоматизированную пипетирующую станцию Fluent, мы использовали весь опыт, накопленный за 35 лет существования компании, внедрили целый ряд запатентованных нами технологий, стараясь максимально учесть пожелания своих клиентов. Станция обеспечивает быстрое и точное раскапывание жидкостей в микропланшеты, содержащие до 384 лунок, а также их автоматический перенос в лабораторные приборы, интегрированные в единую систему.
Одна из задач разработчиков станции – сделать ее компактной и подстраиваемой под любые задачи. Ее рабочий стол полностью конфигурируемый (запатентованная технология Dynamic Desk). На него можно в произвольном порядке устанавливать держатели для микропланшетов или штативы для пробирок с реактивами. Максимальная вместимость стола – 72 микропланшета. Предусмотрено специальное пространство для лабораторных приборов – шейкеров, центрифуг, промывочных устройств, инкубаторов, магнитных сепараторов, измерителей оптической плотности и т.п. Станция автоматически устанавливает в эти приборы нужные микропланшеты с раскапанными образцами, запускает их, а затем, при необходимости, извлекает, возвращает на стол и производит следующую серию раскапываний.
Наиболее совершенная версия Fluent имеет три манипулятора, с помощью которых производятся раскапывания и перемещения планшетов. Каждый из манипуляторов работает независимо друг от друга. За счет их совместной работы достигается высокая производительность. Оптимальные пути движения манипуляторов рассчитываются автоматически по особому алгоритму (запатентованная технология PathFinder). Раскапываемые объемы могут варьироваться от 0,5 мкл до 1 мл. Для оптимального дозирования жидкости применена технология Adaptive Signal Technology, которая позволяет проводить мониторинг аспирации в реальном времени, использовать меньший объем образца с меньшим мертвым объемом, а также вносить поправку на возможные ошибки пипетирования.
Управление станцией производится посредством сенсорного экрана, расположенного перед рабочим столом. Интерфейс конфигурируется под конкретные пользовательские задачи. Все, что требуется от оператора, – лишь четко выполнять инструкции, отображаемые на экране: добавить воду или буфер, заменить планшет в определенной позиции и т.п. С та-
кими задачами может справиться даже студент, впервые пришедший в лабораторию. Станция Fluent дает оператору даже "право на ошибку". Если он случайно поставит планшет в неправильную позицию или установит не тот планшет, можно просто открыть дверцу – и работа станции будет тотчас же остановлена. После установки нужного планшета достаточно закрыть дверцу и нажать кнопку перезапуска на экране. Станция возобновит работу с самого начала рабочего цикла.
Станция полностью обеспечивает условия, необходимые для работы с клеточными культурами, – стерильность, ламинарный поток, минимизацию времени нахождения клеток вне инкубатора. Она значительно облегчает и повышает надежность таких сложных экспериментов, как изучение внутриклеточной передачи сигналов, исследование цитотоксического и анти-апоптотического действия различных агентов, эксперименты по переносу генетического материала (трансфекция, трансформация клеток) и изучению экспрессии генов".
Другая, не менее интересная новинка компании Tecan – многорежимный микропланшетный ридер Spark 20M. Он обладает столь широкой функциональностью, что, наверное, сложно найти лабораторный метод, где он не мог бы быть полезен. Об этом нам рассказал ведущий специалист по системам детектирования компании Tecan Вольфганг ШУЛЬЦ (Wolfgang Schultz).
"С помощью ридера Spark 20M можно регистрировать трехмерные спектры флуоресценции, получать микроскопические изображения клеточных культур, и даже культивировать клетки. Прибор оснащен современной системой термостатирования, ввода жидкостей в лунки планшетов, перемешивания, подачи кислорода и углекислого газа, предотвращения испарения жидкостей из лунок. Он может работать с любыми коммерчески доступными планшетами от 6 до 1536 лунок.
Новая оптическая система Fusion Optics дает уникальные возможности регистрации флуоресценции. Эта система включает целый ряд работающих в едином комплексе фильтров, монохроматоров, дихроичных зеркал. Технология QuadX, по которой выполнены монохроматоры, обеспечивает исключительную точность задаваемых длин волн. Длины возбуждающего и испускаемого излучения можно задавать независимо друг от друга, что позволяет записывать трехмерные спектры, особенно полезные при анализе неизвестных образцов. Ширина полосы пропускания регулируемая – ее можно задавать в пределах от 5 до 50 нм. Это бывает полезно для ряда аналитических методик, например резонансного переноса энергии Ферстера. Дихроичные зеркала позволяют отсечь нежелательный шум, заметно повышая чувствительность. Стандартная комплектация прибора включает три дихроичных зеркала, помимо которых можно также устанавливать свои собственные, с нужными характеристиками.
Анализ люминесценции можно проводить сразу при нескольких длинах волн. В приборе имеется 40 различных люминесцентных фильтров. Динамический диапазон измерений люминесценции достигает 109 – этого достаточно для самых современных тестов, таких как биолюминесцентный резонансный перенос энергии и люциферазный тест Chroma-Glo.
Монохроматоры Quad-X дают возможность регистрировать спектры поглощения на всем рабочем диапазоне длин волн (от 200 до 1000 нм) менее чем за 5 секунд. Динамический диапазон измерений – от 0 до 4 еди-
ниц поглощения при всех длинах волн. Это избавляет от необходимости разбавлять образцы. Программное обеспечение имеет встроенную функцию определения концентрации нуклеиновых кислот и белков.
Для исследования клеточных культур предусмотрен ряд специальных возможностей. Можно вести подсчет клеток (разных типов и размеров от 4 до 90 мкм), а также анализировать их жизнеспособность, не вводя специальных реагентов. Встроенный микроскоп позволяет получать изображения культур и измерять конфлюэнтность, т.е. процент площади поверхности лунки, занимаемой адгезивными клетками. Можно культивировать клетки непосредственно в измерительном отсеке прибора, изучая динамику их развития. Специальный модуль обеспечивает подачу кислорода и углекислого газа, также поддерживается стабильная температура. Для ряда тестов требуется ввод реагентов в ячейку в определенный момент, например по достижении заданной плотности суспензионной культуры или конфлюэнтности. Spark 20M справится и с этой задачей.
Модуль термостатирования Te-Cool выгодно отличает Spark 20M от большинства аналогичных приборов. Теперь можно устанавливать температуры ниже комнатной, вплоть до 18 °С. Стабильность поддерживаемой температуры не зависит ни от температуры помещения, ни от разогрева элементов самого прибора. Более того, в измерительном отсеке расположены инфракрасные сенсоры, определяющие точное значение температуры в каждой из ячеек. Это важно для коррекции результатов в тех методиках, где даже небольшие температурные колебания могут вносить существенную погрешность.
Функциональность ридера Spark 20M дает возможность реализовывать самые современные методики исследований. С его помощью можно изучать конформации белков и нуклеиновых кислот, белок-белковые и белок-лигандные взаимодействия, ферментативные процессы, низкоаффинные взаимодействия биологических молекул, процессы с участием вторичных мессенджеров и многое другое. Прибор может найти широкое применение в фармацевтической промышленности для дизайна новых лекарственных препаратов, изучения взаимодействия потенциальных лекарств с клетками, вирусными частицами, отдельными биомолекулами и их комплексами".
Компания
Beckman Coulter
Компания Beckman Coulter уже более 80 лет производит аналитическое оборудование для биомедицинских лабораторий. Приборы компании можно встретить в ведущих мировых клиниках, фармацевтических и биотехнологических компаниях, университетах, правительственных учреждениях. Компания имеет два подразделения – Beckman Coulter Diagnostics и Beckman Coulter Life Sciences. Первое специализируется на диагностическом оборудовании для клиник и лечебных учреждений. Среди работников клиник это подразделение известно благодаря "автоматизированным лабораториям", состоящим из нескольких соединенных друг с другом анализаторов, где образец передается от одного прибора к другому без участия оператора. Второе подразделение, Beckman Coulter Life Sciences, производит в буквальном смысле все, что нужно для научно-исследовательской лаборатории – от пластмассового флакона до проточного цитофлуориметра.
Нынешнее название Beckman Coulter появилось в 1997 году, когда корпорация Beckman Instruments присоединила фирму Coulter Corporation, основанную изобретателем известного счетчика Культера. В 2011 году компания вошла в состав концерна Danaher, куда входят и другие известные производители аналитического оборудования – Leica, Sciex, Molecular Devices, Pall, Radiometer. У компании появились возможности обмена опытом и заимствования передовых технологий у других фирм, входящих в концерн Danaher.
Один из таких примеров – новый анализатор состава клеточных культур Vi-Cell MetaFLEX. В нем применена технология экспресс-измерения с помощью толстопленочных сенсорных кассет, разработанная фирмой Radiometer для анализатора газов в образцах крови. С прибором Vi-Cell MetaFLEX нас познакомила главный менеджер компании Beckman Coulter по оборудованию для анализа и подсчета частиц д-р Лена ЛИ (Lena Lee).
"Анализатор Vi-Cell MetaFLEX – новый представитель семейства приборов Vi-Cell, применяемых для исследования клеточных культур – подсчета клеток, анализа их размеров, жизнеспособности, состояния осмотического стресса и т.п. С помощью Vi-Cell MetaFLEX измеряются важнейшие параметры клеточного окружения, влияющие на жизнеспособность клеток: кислотность, содержание кислорода и углекислого газа, ионы электролитов (натрия, калия, кальция, хлора), питательные вещества и клеточные метаболиты – глюкоза и лактат.
Быстрота анализа и малый расход культуры – два очевидных преимущества нового прибора. Анализ одного образца занимает 35 секунд, а общее быстродействие прибора с учетом времени восстановления – до 44 образцов в час. Требуемый объем культуральной жидкости – 65 мкл. Похожие анализаторы других производителей требуют как минимум 100 мкл культуральной жидкости, что очень критично особенно на начальных этапах культивирования, когда объем весьма ограничен.
Технология экспресс-анализа, заим-
ствованная у фирмы Radiometer, заключается в использовании сменных сенсорных кассет, изготовленных по технологии толстых пленок: миниатюрные электроды "вжигаются" в слои стеклоэмали толщиной в несколько десятков микрометров. Сенсорные кассеты являются расходным материалом – их необходимо заменять после каждых 300 образцов, при этом не реже раза в месяц.
Значительное внимание уделено надежности и точности измерений. Система контроля качества результатов (quality management system) осуществляет регулярную, по заданному расписанию, проверку правильности измерений с помощью трех стандартных калибровочных растворов. Если погрешность по какому-то параметру превышает норму, автоматически вычисляется поправка, применяемая для всех последующих измерений. Кроме того, проводится мониторинг состава окружающего воздуха – с его учетом также вносится поправка.
Система ввода образца полностью исключает случайный контакт культуры с руками оператора и рабочими поверхностями. Образец можно вводить как с помощью шприца, так и непосредственно из капиллярных пробирок или трубочек для микроцентрифугирования. К удобствам анализатора можно также отнести его компактные размеры, наличие большого сенсорного экрана с элементами управления и обучающими видеоинструкциями, сканер штрих-кодов для идентификации образцов".
Аналитическая ультрацентрифуга Optima AUC была представлена на этой выставке впервые. Главное ее преимущество – возможность наблюдения за осаждаемыми частицами при нескольких длинах волн. Ультрацентрифугу нам представил специалист по продукции компании Beckman Coulter Life Sciences, д-р Чад ШВАРЦ (Chad Schwartz).
"Ультрацентрифуги-
рование можно по праву назвать "старым добрым" методом анализа. Он был разработан в 1925 году шведским химиком Теодором Сведбергом, за что год спустя ему вручили Нобелевскую премию. С тех пор метод не только не теряет своей актуальности, но с каждым годом находит все новые применения.
Ультрацентрифугирование используется для анализа макромолекул и частиц: белков, пептидов, липосом, вирусных частиц, плазмид, полимеров, наночастиц металлов, конъюгатов антител с лекарственными препаратами и т.п. Определяется молекулярный вес частиц, их форма, размер, степень гетерогенности, распределение по массе, а также способность к взаимодействию друг с другом, в частности к образованию агрегатов. Этот метод незаменим для характеристики белков и биологических макрочастиц в нативных условиях, в естественной среде. Для анализа белка любым другим методом, будь то хроматография, масс-спектрометрия или капиллярный электрофорез, его необходимо "заставить" взаимодействовать с матрицей (капиллярами, хроматографическими сорбентами и т.п). С по-
мощью ультрацентрифугирования можно оценивать способность белков и пептидов к образованию нековалентных агрегатов, характеризовать белок-лигандные взаимодействия, определять их стехиометрию, оценивать прочность конъюгатов антител с лекарственными препаратами и многое другое.
Сам по себе метод весьма прост. Частицы осаждаются под действием центробежной силы, и с помощью оптического блока ведется непрерывное наблюдение за их поведением, в частности за скоростью осаждения. Наблюдение проводится двумя методами: по регистрации поглощения и интерференции. Скорость осаждения связана с коэффициентом седиментации, зависящим от молекулярного веса. Результаты анализа при ультрацентрифугировании вычисляются по простым уравнениям, выведенным еще в 1920-е годы непосредственно из законов термодинамики. Метод даже не требует использования референсных образцов, в отличие от более современных технологий анализа.
Новая ультрацентрифуга Optima AUC создавалась на базе нашей предыдущей модели ProteomeLab XL-I. В первую очередь в ней значительно улучшены характеристики оптического блока – камеры и детектора. За осаждаемыми частицами можно наблюдать при 20 различных длинах волн, при этом точность длины волны улучшена до ±0,5 нм. Для анализа достаточно небольших количеств образца – 0,1 мл раствора макромолекул с концентрацией от 5 мкг/мл.
Optima AUC может иметь множество применений в биомедицинских исследованиях, при создании новых лекарств, противовирусных препаратов, моноклональных антител. На-
пример, стала возможной детекция пустых вирусных капсидов за счет использования нескольких длин волн поглощения. Еще одно важное применение – контроль качества в фармацевтике. Мы надеемся, что российские фармацевтические компании и исследовательские учреждения смогут по достоинству оценить все возможности метода аналитического ультрацентрифугирования, которые открывает Optima AUC".
Компания Waters
Компания Waters представила целый ряд новинок в области хроматографии и масс-спектрометрии. В предыдущей части нашего обзора (Аналитика, 2016, № 5, стр.69–72) мы описали масс-спектрометры Vion IMS TOF и Xevo TQ-S micro. Еще одним важным достижением компании было создание системы жидкостной хроматографии ACQUITY Arc, которая явилась связующим звеном между технологиями ВЭЖХ и СВЭЖХ, позволив переносить ВЭЖХ-методы на платформу СВЭЖХ и наоборот. О новой системе нам рассказал сервис-менеджер по ЖХ-МС-продукции компании Waters Юрген БУРГ (Jьrgen Burg).
"Один из новых продуктов, который мы демонстрируем на выставке, – система жидкостной хроматографии ACQUITY Arc, которая пополнила наше семейство жидкостных хроматографов ACQUITY в 2015 го-
ду. В апреле 2016 г. она была удостоена награды 2016 New Product Innovation Award, присуждаемый известной аналитической консалтинговой компанией Frost & Sullivan. Новая система объединяет в рамках единой платформы возможности высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ, HPLC) и сверхвысокоэффективной ЖХ (СВЭЖХ, UHPLC), фактически заполняя зазор между этими технологиями.
Зачем это нужно? Сегодня в рутинных анализах, например в фармакологии, используется множество валидированных методов. Значительная часть из них была разработана достаточно давно и основывается на технологии ВЭЖХ. Как повысить их эффективность, качество и скорость разделения, т.е. перейти к СВЭЖХ? И как выполнить все разнообразие необходимых рутинных анализов на одной хроматографической платформе? Именно эту задачу решает система ACQUITY Arc. Используя только этот хроматограф, можно реализовать валидированные методики, адаптированные для различных ЖХ-систем, повысить их производительность и селективность. Причем без каких-либо компромиссов с точки зрения аналитических возможностей и достоверности метода. Именно такая идея и была положена в основу ЖХ ACQUITY Arc.
Как и всякий инновационный продукт, система ACQUITY Arc вобрала в себя несколько новых технологий. Так, с помощью нашей технологии Arc Multi-flow path можно воспроизводить объем задержки градиента традиционных систем ВЭЖХ, способствуя переносу на платформу ACQUITY Arc существующие методы. Более того, эта технология позволяет использовать низкие задержки градиента, что важно для разработки методов на более эффективных колонках СВЭЖХ. Благодаря технологии Arc Multi-flow path, перейти от режима ВЭЖХ к режиму СВЭЖХ можно одним щелчком переключателя.
Смешивание мобильной фазы в ин-
терактивном режиме с помощью технологии Auto Blend Plus позволяет сократить число ошибок при подготовке и снизить вероятность ежедневных и пользовательских вариаций. Хроматограф может очень точно смешивать до четырех растворителей, причем с автоматической компенсацией их коэффициентов сжатия. А благодаря специальному клапану в систему можно вводить до шести дополнительных растворителей.
В ЖХ ACQUITY Arc предусмотрен механизм SmartStart автоматического управления временем запуска градиентного этапа и стадиями предварительной инжекции. Это позволяет снизить длительность цикла анализа и тем самым повысить производительность системы. Причем система автоматически компенсирует различия в объемах удерживания, без изменения таблиц градиентов входных компонентов.
Улучшенная конструкция проточной иглы за счет непрерывной промывки во время анализа минимизирует остатки предыдущих проб. Параметры промывки гибко настраиваются. Это позволяет работать с аналитами в очень сложных матрицах.
С системой ACQUITY Arc можно использовать самые разные детекторы: с фотодиодной матрицей, УФ-детекторы, рефрактометрические и флуоресцентные детекторы, испарительные детекторы светорассеяния, масс-спектрометрические анализаторы. В частности, очень эффективен в сочетании с ACQUITY Arc наш простой квадрупольный масс-детектор ACQUITY QDa, специально созданный для массовых рутинных анализов.
За счет всех своих технологических особенностей система ACQUITY Arc позволяет реализовать множество аналитических методов, валидированных на жидкостных хроматографах других производителей, перейти от ВЭЖХ к СВЭЖХ, тем самым увеличивая производительность и снижая затраты на рутинные анализы. Система позволяет работать с различными сорбентами – с размером частиц 2,5–2,7 мкм (характерных для СВЭЖХ) до 3–5-мкм частиц, что особенно важно для различных производственных задач, в частности для фармакологической индустрии. Например, на хроматографе ACQUITY Arc можно проверить метод, валидированный для технологии ВЭЖХ с колонками, заполненными 5-мкм частицами. А затем реализовать этот метод на основе СВЭЖХ, используя 2,5-мкм сорбент и соответствующие колонки, и убедиться в идентичности результатов. По нашей оценке, для производственной лаборатории, проводящей 1000 анализов в месяц, такой переход может дать экономию порядка 39 ты-
сяч долларов в месяц. Согласитесь, это немало".
Компания Restek
Компания Restek (США) – ведущий разработчик и производитель хроматографических колонок и аксессуаров для жидкостной и газовой хроматографии. Компания также выпускает современные средства пробоподготовки для хроматографических анализов, приспособления для отбора проб, наборы для сервисного обслуживания хроматографов, референсные стандарты более 500 соединений. На сегодняшний день колонки и другая продукция Restek успешно используются в нефтехимической и фармацевтической промышленности, на предприятиях экологического мониторинга и контроля качества пищевых продуктов, в экcпертно-криминалистических, клинических и токсикологических лабораториях.
Основанная в 1985 году в штате Пенсильвания, компания Restek сегодня насчитывает около 300 сотрудников и имеет более десятка представительств в США и за их пределами. Примечательно, что компания находится в коллективной собственности всех своих сотрудников. Каждый работает "на себя", каждый заинтересован в развитии компании и конкурентоспособности производимой продукции. Компания трижды попадала в первую сотню "самых идеальных мест для работы" в штате Пенсильвания.
Restek сотрудничает с Национальным Красным Крестом США, рядом правительственных агентств и ассоциаций, ведущими производителями хроматографов – Agilent, Thermo Scientific, Shimadzu и др. Производственные лаборатории Restek аккредитованы и соответствуют стандартам качества мирового класса ISO. Дважды продукция компании была отмечена высшей наградой журнала Laboratory Equipment.
Около трех лет назад произошел инновационный прорыв компании Restek – была изобретена технология USLC (Ultra Selective Liquid Chromatography), позволяющая проводить исключительно селективные хроматографические разделения органических веществ. Компания также продемонстрировала новую серию волокон Restek PAL для автоматической твердофазной микроэкстракции (ТФМЭ). Этот метод используется как средство пробоподготовки для газовой хроматографии. С новыми решениями Restek нас познакомила менеджер по продажам HPLC-продукции в Европейском регионе, д-р Бекки ВИТТРИГ (Becky Wittrig).
"Качество хроматографического разделения зависит от многих факторов – эффективности колонки (числа теоретических тарелок), коэффициента удерживания, селективности неподвижной фазы. Как следует из простых формул, именно селективность влияет на хроматографическое разрешение в наибольшей степени. Несмотря на это, о выборе селективного сорбента обычно думают в последнюю очередь, пытаясь вместо этого подобрать нужный градиент, состав подвижной фазы и т.п. Это не мудрено: согласно устоявшемуся мнению, если для каждой разделяемой смеси подбирать селективную неподвижную фазу, придется приобретать десятки разных колонок.
Специалистам компании Restek удалось создать "универсальный" набор из четырех колонок с различными неподвижными фазами, среди которых можно выбрать высокоселективный сорбент практически для любой смеси органических соединений. Это модифицированная полярной группой колонка С-18, бифенильная, IBD и пентафторфенильная колонки. Селективности этих неподвижных фаз ортогональны друг другу; где не работает одна, обязательно сработает другая. Каждый из сорбентов оптимально подобран для своего класса соединений. Та или иная колонка выбирается в зависимости от того, какой класс веществ преобладает в смеси. Если какие-то минорные компоненты после анализа остаются неразделившимися, можно провести дополнительный анализ на колонке другого типа – "в ортогональном направлении".
Колонка С-18 – самая традиционная в современной хроматографии, она оптимизирована для удерживания гидрофобных соединений. В наборе USLC представлена колонка С-18 с небольшой полярной группой у основания углеводородной цепи. Это дает возможность использовать колонку со 100%-ной водной подвижной фазой, а также обеспечивает минимальное удерживание гидрофильных соединений, если таковые присутствуют в смеси. Для разделения гидрофильных, полярных и легко поляризуемых соединений служит колонка с бифенильным сорбентом. Колонка IBD содержит углеводородные цепи, внутри которых имеются полярные группы в качестве "вкраплений" (polar-embedded coumn). Она предназначена для кислотных и легко связывающих протон соединений. Пента-фторпропильная колонка имеет полностью фторированные ароматические кольца. Это катионообменник, идеальный для удерживания аналитов с аминогруппами, несущих положительные заряды.
Наборы колонок USLC предлагаются в разных исполнениях. Серия Pinnacle DB, имеющая частицы сорбента размером 1,9 мкм, предназначена для разделения по технологии UHPLC. Для традиционных HPLC-методов выпускается серия колонок Ultra с частицами размером 3 или 5 мкм. Сами колонки тоже могут иметь различные размеры: от капиллярных диаметром менее 1 мм до препаративных (30–50 мм).
Система подвижных фаз для разделения методом USLC самая обычная: вода-метанол-ацетонитрил с добавлением муравьиной кислоты и в отдельных случаях формиата аммония. Нет необходимости использовать трифторуксусную кислоту или другие добавки, затрудняющие последующий масс-спектрометрический анализ, определение показателя преломления и т.п. Как показали тесты, система USLC успешно разделяет даже самые сложные смеси, содержащие органические вещества разных классов. И это – при минимальных затратах на предварительные пробные анализы.
Твердофазная микроэкстракция (ТФМЭ) позволяет значительно ускорить и повысить эффективность пробоподготовки для газовой хроматографии. В ос-
нове метода лежит сорбция анализируемых компонентов на тонкой нити полимерного волокна. Эта нить находится внутри иглы шприца автосамплера. Сначала делается укол шприца во флакон, где находятся сорбируемые компоненты, при этом нить выдвигается из иглы на время сорбции. При инжекции нить снова выдвигается из иглы шприца, затем происходит термическая десорбция компонентов с волокна, и они попадают в рабочую часть хроматографа. Очевидно, способность тех или иных соединений сорбироваться на волокне зависит от природы как самого соединения, так и волокна.
Мы предлагаем серию волокон Restek PAL, оптимизированных для различных классов соединений. Волокна из полидиметилсилоксана предназначены для неполярных соединений – летучих, полулетучих или тяжелых (до 600 а.е.м). Для полярных соединений оптимальными являются волокна из полиакрилата (для полулетучих) или из полидиметилсилоксана с пришитыми полярными группами (для летучих). Также мы предлагаем специальные флаконы с крышками для автоматического проведения твердофазной микроэкстракции автосамплерами газовых хроматографов.
В заключение хочу отметить, что Restek – узко специализированная компания. Все ее ресурсы сконцентрированы в одном направлении – создании качественных и современных колонок и аксессуаров для хроматографии. Мы надеемся, что выпускаемая нами продукция будет чрезвычайно полезна для российских предприятий и научных учреждений".
Продолжение следует.
Отзывы читателей
