Sem Contaminação Cruzada: Ultrasonicador de Alto Desempenho para NGS de Laboratório

Um Ultrasonicador de Alto Desempenho para fluxos de trabalho laboratoriais deve entregar duas coisas ao mesmo tempo: fragmentação precisa de ácidos nucleicos e integridade absoluta da amostra. A contaminação cruzada é um problema difícil para laboratórios de sequenciamento de biologia molecular. Ao compor bibliotecas para sequenciamento de próxima geração (NGS), cisalhar cromatina para CHIP-Seq ou extrair DNA de amostras clínicas raras, até quantidades minúsculas de ácido nucleico estranho podem arruinar o modelo.

Sequências de plasmídeos contaminantes e genomas de vetores perturbados em

O fígado após a terapia gênica viral adenoassociada | Medicina da Natureza

Importância desse problema nos fluxos de trabalho NGS

Tecnologias de sequenciamento de próxima geração revolucionaram a pesquisa em genômica e diagnóstico clínico. Seus rápidos avanços tecnológicos e capacidades de sequenciamento revolucionaram o campo, mas as tecnologias podem funcionar facilmente com DNA proveniente de diferentes locais, e a sensibilidade das tecnologias pode ser tanto positiva quanto negativa. Com as tecnologias NGS, até mesmo traços de ácido nucleico podem gerar resultados falsos positivos, resultados inconclusivos ou até testes fracassados.

Em 2025, um estudo publicado com quatro prototocóis PCR diferentes de diferentes centros na Europa divulgou um estudo que afirma ter detectado as sequências do vírus da hepatite B com cobertura entre 48 e 100% do genoma nas amostras controle negativas dos quatro prototocols. Isso não é uma anomalia estatística, mas sim um risco sistêmico devido à contaminação que os métodos tradicionais de preparação da amostra não conseguem eliminar.

Existem várias formas de causar contaminação cruzada, tais como:

• DNA se espalhando pelo ar: A energia ultrassônica em vasos abertos pode produzir névoas de gotículas de DNA e perturbar amostras adjacentes.

• Resíduos de fluido em sondas reutilizáveis: Sonicadores baseados em sondas exigem uma conexão física, tornando a desinfecção total entre as execuções um desafio.

• Manipulação de placas causando respingos: Transferências manuais/automatizadas podem ser oportunidades para transferência de amostras.

• Manutenção da superfície: Superfícies de trabalho/componentes de instrumentos insuficientemente limpos podem espalhar contaminações para futuras edições.

Esses riscos aumentam em lugares onde dezenas ou centenas de amostras precisam ser processadas todos os dias. As consequências são ainda mais graves em ambientes clínicos, onde a contaminação cruzada pode levar a um diagnóstico errado ou exigir uma mudança nas ações prescritas pelo paciente.

Limitações dos Métodos Tradicionais

Uma das técnicas mais conhecidas e tradicionais para fragmentação do DNA e perturbação celular é a ultrasonicação baseada em sonda. Nessa técnica, uma amostra é colocada em um recipiente e uma ponta metálica de sonda é submersa.

Embora esse método esteja ganhando muita tração, tende a causar contaminação cruzada com sonda de amostra. Durante uma passagem de processamento de amostra, a sonda deve entrar em contato direto com a amostra no vaso. Para evitar contaminação cruzada durante as execuções de processamento, a contaminação cruzada associada à sonda deve ser tratada. Existem muitas possibilidades de coisas serem deixadas passar durante o processamento da amostra, especialmente com amostras mais viscosas ou aderentes, contaminação cruzada por amostras perdidas. O processamento de amostras assistido por sonda deve ser tratado. Pontas de sonda desgastadas podem soltar partículas e causar contaminação cruzada de amostras.

A ultrasonicação por banho-maria apresenta um conjunto diferente de problemas. As amostras são colocadas em suportes flutuantes dentro de um banho-maria compartilhado. Embora a sonda não entre em contato direto com as amostras, a água do banho circula entre os vasos. Quando um tubo vaza ou racha durante o processamento, seu conteúdo vaza para o banho. O conteúdo pode recircular para amostras adjacentes. Esse processo dificulta a detecção de contaminação cruzada, pois não há transferência física ou direta do material vazante.

Como a ultrasonicação focada resolve o problema

Um ultrasonicador de alto desempenho para fluxos de trabalho laboratoriais usando tecnologia de ultrassom focado muda o paradigma da contaminação. O princípio é simples, mas poderoso: há um contato ultrassônico fornecido por uma fonte externa, mas o contato é através do meio fluido e é direto para o recipiente da amostra. A amostra é contida em um recipiente/tubo totalmente selado e de uso único durante o ciclo de processamento.

Ultrasonicador Focado BoFU-1600 da Longlight Technology é projetado em torno desse paradigma de processamento sem contato. O instrumento utiliza energia acústica focada para concentrar ondas sonoras de alta frequência e comprimento de onda curto diretamente na zona da amostra. Como não há uma sonda para contato com a amostra e não há água do banho compartilhada circulando entre tubos, vetores de contaminação são eliminados antes que possam surgir.

Veja como o processamento sem contato entrega resultados mais limpos e confiáveis:

• Integridade em vaso fechado: As amostras permanecem em tubos de centrífuga selados do início ao fim. Não há caminho para o DNA estranho entrar no vaso de reação

• Sem geração de aerossóis: Como o tubo permanece selado, a cavitação ultrassônica ocorre em um ambiente fechado. Nenhuma gotícula aerossolizada escapa, garantindo que amostras ou superfícies adjacentes permaneçam intactas.

• Não há transferência relacionada à sonda. Não há material de sondagem que seja relevado porque não há sondas para limpar/esterilizar.

Intocadas entre as tiragens e cada amostra em um tubo separado, não há material armazenado.

O Ultrasonicador Focado Covaris S220 também utiliza tecnologia que não gera aerossóis e que não envolve processamento por lote de contato para evitar contaminação. As principais plataformas de automação de fluxos de trabalho NGS estão integrando ultrasonicação focada, reduzindo etapas de cisalhamento em até 80%, reduzindo o tempo de preparação da biblioteca NGS em 30% e diminuindo o risco de contaminação.

Resposta pragmática às necessidades dos laboratórios contemporâneos

O BoFU-1600 foi desenvolvido por meio de tecnologia que atende às realidades dos laboratórios de genômica contemporâneos. Esse sistema inclui o modo de processamento livre, que permite ao operador definir parâmetros de processamento independentemente para cada uma das até dezesseis amostras, e o modo de processamento em lote, que permite ao operador processar amostras idênticas com uma única ação.

O sistema de controle de temperatura de alta precisão mantido durante toda a ultrasonicação da amostra reduziu muito o risco de artefatos que ocorrem nos substratos amostrados devido a fatores de controle térmico. Alterações dramáticas causadas pelo calor podem criar a ilusão de variabilidade ou até mesmo sinais verdadeiros e, em última análise, levam à obscurecimento dos sinais que os pesquisadores buscam. Esses artefatos podem levar os pesquisadores a becos sem saída caros e demorados.

O instrumento é silencioso, sem necessidade de isolamento acústico e possui um sistema operacional embutido para funcionar de forma autônoma sem computador externo. Outras características incluem drenagem passiva com monitoramento do nível da água para prevenção de transbordamento. O armazenamento de informações em qualquer momento desejado auxilia nos processos de controle de qualidade e auditorias e na realocação de métodos entre locais/laboratórios.

Respondendo às Necessidades do Mercado

O Crescimento Anual Composto (CAGR) de 2025 a 2031 do mercado global de ultrasonicadores focados para corte de DNA é de 5,5%. As vendas projetadas para o ultrasonicador focado para o mercado de corte de DNA são esperadas para USD 530 e 731 milhões em 2025 e 2031, respectivamente. Isso indica para a indústria e a comunidade que o método de preparação tradicional da amostra está datado e não pode satisfazer as necessidades de reprodutibilidade e padronização da genômica. O controle de contaminação é o padrão para o ultrasonicador, portanto, espera-se que a necessidade de tecnologia de DNA livre de reprodutibilidade, precisão e proliferação de infecções cresça à medida que a genômica, a medicina de precisão e a biologia sintética proliferam.

Considerações Finais

O ultrasonicador de laboratório tem uma margem de lucro maior e, portanto, beneficiará os laboratórios de genômica, pois auxilia na contaminação cruzada de amostras. A ultrasonicação focada em não contato resolve a contaminação em sua fonte mantendo as amostras seladas, eliminando a geração de aerossóis e removendo completamente as vias físicas de contato. O BoFU-1600 da Longlight Technology oferece essa capacidade em um instrumento compacto, silencioso e fácil de usar, que se integra perfeitamente à preparação da biblioteca NGS, cisalhamento de cromatina, lisis microbiana e extração de ácidos nucleicos FFPE.

Quando a contaminação é removida da equação, os resultados experimentais se tornam o que sempre deveriam ter sido: reflexos precisos da biologia que você está estudando, não artefatos do seu método de preparação da amostra.

FAQ

P: De que maneira um Ultrasonicador de Alto Desempenho para Laboratório é capaz de evitar contaminação cruzada?

R: Ultrassom focado sem contato é utilizado. Tubos selados de uso único são usados para as amostras, eliminando o contato da sonda, prevenindo o uso de aerossol e eliminando a água do banho compartilhada.

P: O BoFU-1600 pode ser usado com os kits de preparação da biblioteca NGS que já estão no mercado?

R: Com certeza. Pode produzir fragmentos de DNA na faixa de cerca de 150 pb a 5 kb.

P: Para rodar o BoFU-1600, preciso usar um computador externo?

R: Definitivamente não. Esse dispositivo tem um computador embutido, oferece mais espaço livre na bancada e tem um uso mais direto.

P: É possível rodar a mesma execução com diferentes tipos de amostras?

R: Com certeza. O modo de processamento livre permite processar de 1 a 16 amostras com diferentes parâmetros de ultrassom para cada amostra, e também é flexível para diferentes tipos de amostras.

P: Qual é o processo de regular a temperatura do sonicador?

R: Existe um subsistema de sensor de temperatura altamente sensível.