マイクロプレート

マイクロ プレートは、マイクロタイタープレート、マイクロウェルプレート、マルチウェルとも呼ばれ、^[1]小さな試験管として使用される複数の「ウェル」を備えた平らなプレートです。マイクロプレートは、分析研究や臨床診断検査ラボの標準的なツールとなっています。非常に一般的な用途は、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）であり、これは人間と動物のほとんどの現代の医療診断検査の基礎となっています。

マイクロプレートには通常、2:3の長方形 マトリックスに配置された6、12、24、48、96、384、または1536個のサンプルウェルがあります。一部のマイクロプレートは3456または9600個のウェルで製造されており、柔軟なプラスチックテープにエンボス加工されたマイクロプレートの連続ストリップを提供する「アレイテープ」製品も開発されています。^[2]

マイクロプレートの各ウェルには、通常、数十ナノリットル^{[3] [4] [5] [6]}から数ミリリットルの液体が入ります。また、乾燥粉末の保管や、ガラス管インサートを支えるラックとしても使用できます。ウェルは円形または正方形です。化合物の保管には、ぴったりフィットするシリコンキャップマット付きの正方形のウェルが適しています。マイクロプレートは、低温で長期間保管でき、加熱してウェルからの溶媒蒸発率を高めることもできます。また、ホイルや透明フィルムでヒートシールすることもできます。フィルター材料の層が埋め込まれたマイクロプレートは、1980 年代初頭にいくつかの企業によって開発され、今日では、ろ過、分離、光学検出、保管、反応混合、細胞培養、抗菌活性の検出など、ライフサイエンス研究のほぼすべての用途に対応するマイクロプレートがあります。^[7]

生きた細胞全体の研究の急速な増加により、この研究のために特別に「組織培養処理」されたまったく新しいマイクロプレート製品が生まれました。これらの製品の表面は、酸素プラズマ放電を使用して改質され、表面の親水性が高まり、通常は強い疎水性を持つ表面でも付着細胞が成長しやすくなります。

数多くの企業がマイクロプレートの取り扱いに特化したロボットを開発している。これらのロボットには、プレートから液体サンプルを吸引または分配する液体ハンドラー、機器間で液体サンプルを輸送する「プレートムーバー」、これらの処理中にマイクロプレートを保管するプレートスタッカー、長期保管用のプレートホテル、プレート処理用のプレートウォッシャー、ヒートシールを施すプレートサーマルシーラー、ヒートシールを除去するデシーラー、または試験中に一定温度を保つマイクロプレートインキュベーターなどがある。機器メーカーは、これらのプレートに保存されたサンプルの特定の生物学的、化学的、または物理的イベントを検出できるプレートリーダーを設計している。また、空のウェル、満たされたウェル、沈殿物を識別できる、マイクロプレートウェルの内容物の品質管理を実行できる特殊なプレートリーダーも開発されている。^[8]

最も一般的な製造プロセスは射出成形であり、さまざまな温度および耐薬品性のニーズに合わせて、ポリスチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンなどの材料を使用します。ガラスも可能な材料であり、真空成形はポリカーボネートなどの他の多くのプラスチックで使用できます。

マイクロプレートはさまざまな材料から製造されています。

• ポリスチレン（PS）は最も一般的で、透明度の高い光学検出マイクロプレートに使用されます。二酸化チタンを加えると光吸収や発光検出用に白く着色でき、炭素を加えると蛍光生物学的アッセイ用に黒く着色できます。しかし、有機溶媒に対する耐性は低いです。また、80℃前後で溶け始めるため、オートクレーブ処理できません。^[9]
• ポリプロピレン（PP）は、-80℃での保管や熱サイクルなど、温度の大きな変化にさらされるプレートの製造に使用されます。新規化合物の長期保管に優れた特性を持ち、有機溶剤に対する耐性も高いです。121℃でオートクレーブ滅菌することができます。^{[9]報告によると、}可塑剤（フタル酸エステルなど）、漂白剤、重金属（コバルト）などの溶出物は、PSプレートよりもPPプレートの方が懸念されます。^[9]
• シクロオレフィン（COC）は現在、近紫外線を透過するマイクロプレートの構築に使用されており、 280 nmでの吸光度測定によるタンパク質アッセイなどの用途に使用されています。しかし、COC は有機溶媒に対する耐性が低く、高温には適していません。
• ポリカーボネート(PC) は安価で成形が容易であり、 DNA増幅のポリメラーゼ連鎖反応(PCR) 法用の使い捨てマイクロプレートに使用されてきました。
• ガラスや石英も、それほど一般的ではなく、かなり高価ではありますが、有機溶剤に対する極めて高い耐性やガラスの表面特性、または石英の紫外線 C透過能力を必要とする特殊な用途のマイクロプレートの構築に使用されます。

フィルター底プレート、固相抽出(SPE) プレート、さらには一部の高度な PCR プレート設計を含む複合マイクロプレートでは、複数のコンポーネントや材料が使用され、これらは別々に成形され、後で完成品に組み立てられます。ELISA プレートは、現在では 8 つのウェルからなる 12 個の個別のストリップから組み立てられるため、プレートを部分的にのみ使用することが容易になっています。

マイクロプレートは、同じ標準化されたフットプリントで製造されていますが^{[10] [11]、}さまざまなフォーマット（下の表を参照）、材料（上のセクションを参照）、プレートの高さ、ウェルの数、ウェルの形状、ウェルの底の高さが使用されており、これらの特性のいくつかはメーカー間でより異なります（下のセクションを参照）。

あまり一般的ではないが、192ウェルプレートや768ウェルプレートも存在する。^[12]

• 
  24ウェル
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  48ウェル
• 
  96ウェル
• 
  384ウェル

マイクロプレートの標準化の試みは、生体分子科学協会によってANSI規格（ANSI/SBS 1-2004、ANSI/SBS 2-2004、ANSI/SBS 3-2004、ANSI/SBS 4-2004）によって行われました。^[13]これらの規格は更新され、現在はANSI SLAS規格として知られています。

ANSI SLAS マイクロプレート規格では、フットプリントと底部フランジの形状が定義されています。これらのフットプリントとフランジは、一般にすべてのマイクロプレート製造業者によって厳密に遵守されています。

• フットプリント規格^{[10] [11]}（127.76 mm × 85.48 mm ± 0.5 mm）
• フランジ規格^{[14] [15]}

ANSI SLAS図面ではA1（左上）コーナーにコーナーノッチ（別名面取り）が示されており、多くのマイクロプレートはこのA1コーナーノッチを実装していますが、実際には「面取りの数と位置はオプション」です^{[14] [15]。}そのため、実際には追加のコーナー（つまり左下）のコーナーノッチの有無は独自の実装であり、一致するコーナーノッチを実装している可能性のあるマイクロプレートの蓋などのアクセサリの相互互換性に問題が生じます。

ウェルの位置も標準化されていますが、96 ウェル、384 ウェル、1536 ウェル プレートのみです。これらは一般にメーカーによってよく遵守されています。

• 井戸の位置^{[16] [17]}

96 ウェル プレートのウェル間隔は 9 mm、384 ウェルのウェル間隔は 4.5 mm、1536 ウェルのウェル間隔は 2.25 mm です。注目すべき特徴は、プレートを Z 軸 (高さ軸) を中心に 180 度回転させると、ウェル配列が対称になることです。したがって、マイクロプレートを使用する科学機器は、プレートを 2 つの回転方向 (「正しい」または 180 度回転) のいずれかで受け入れることができます。

24 ウェル プレートなどの他のバリエーションは標準では考慮されていませんが、 384 ウェルから 96 ウェルへの移行と同じスケーリング係数を適用して 24 ウェルに実装する事実上の標準があります。つまり、24 ウェルの間隔は 18 mm です。

特に、ウェルの形状と直径は標準化されておらず、独自の実装がいくつかあります。これにより、マイクロプレート キャップ マットなどのアクセサリの相互互換性が困難になります。

マイクロプレート内のウェルはさまざまな形状で利用できます。

• 丸い井戸
• スクエアウェル

井戸の底の形状もそれぞれ異なります。

• F-ボトム: フラットボトム (スルーウェル光学プレートリーダー測定に対応)
• V 底: V 字型の底 (丸型ウェルの場合は円錐形、角型ウェルの場合は四角錐形。少量の液体の吸引を改善します)
• U 底: U 字型の底 (半球形、少量の液体の吸引を向上)
• C-ボトム: 丸みを最小限にした底部

特に円形の井戸には、いくつかの直径のものがあります。

• 6.96ミリメートル^[18]
• 8.3ミリメートル

ANSI SLAS マイクロプレート規格に最近追加されたのは、ウェル底規格です。ただし、この規格では、「マイクロプレート ウェル底高さ (WBE)」、「ウェル底高さ変動 (WBEV)」、および「ウェル内底高さ変動 (IWBEV)」の定義とテスト方法のみが指定されており、これらの寸法定義の推奨値や制限は示されていません。したがって、現在、ウェル底の高さはすべて、明確な事実上の標準のない独自の実装となっています。この標準化の欠如により、自動オートサンプラーニードル インジェクションなどのアプリケーションで問題が発生する可能性があります。

• 井戸底標高^{[19] [20]}

標準マイクロプレートの高さも定義されていますが、フットプリントとフランジの標準に従っていても、メーカーがこれに従わない場合があります。

• 高さ^{[21] [22]} (14.35 mm ± 0.76 mm)

また、ディープウェルマイクロプレートもあり、これは「ブロック」と呼ばれることもあります。通常の高さのプレートとは異なり、ANSI SLAS 2-2004の高さ規格^{[23]では、ディープウェルプレート（ブロック）の標準高さは定義されていません。ディープウェルプレートは通常}、事実上の標準高さ44 mmに 従います。

リザーバープレートも市販されています。^[24]リザーバープレートには、96ウェル、24ウェルなどのウェルの列が1つのウェルに融合されており、マルチチャンネルピペットに追加の容量を提供します。ディープウェルプレートやブロックと同様に、事実上の標準の高さは44 mmであることが多いです。

PCRに使用されるマイクロプレートは、標準の ANSI/SLAS マイクロプレートよりも壁の厚さが著しく薄く (熱伝導性を高めるため)、フルスカート、ハーフスカート (セミスカート付き)、およびスカートなし (ノースカート) のいくつかの異なる「スカート」タイプで設計されています。スカートは ANSI/SLAS 標準のフットプリントとフランジに類似しているため、ほとんどのフルスカート PCR マイクロプレートは ANSI/SLAS に準拠している可能性がありますが、セミスカート付きなどの他の逸脱は ANSI/SLAS 標準に準拠していません。

最も古いマイクロプレートは、ハンガリーのギュラ・タカツィ博士によって1951年に作成されました。博士は、ルーサイトを6列、12個の「ウェル」に加工しました。^{[12] [25] [26]} その後、ジョン・ルイス・セバー博士はハンガリーの設計を96ウェルプレートに改良し、1962年に発表しました。 ^[27]しかし、マイクロプレートが一般的に使用されるようになったのは、ジョン・ライナーが成型バージョンを発表した1980年代後半です。 1990年までに、15社を超える企業がさまざまな機能を備えた幅広いマイクロプレートを製造していました。 2000年だけで1億2500万枚のマイクロプレートが使用されたと推定されています。^{[28] 「マイクロタイター」という単語は、Thermo Electron OY（}米国商標754,087） の登録商標です。

マイクロプレートの他の商標名には、Viewplate や Unifilter (1990 年代初頭に Polyfiltronics によって導入され、現在は PerkinElmer の一部である Packard Instrument によって販売) などがあります。

1996年、後に生体分子科学協会として知られる生体分子スクリーニング協会(SBS) は、マイクロプレートの標準定義を作成する取り組みを始めました。2003年に一連の標準が提案され、 SBSに代わって米国規格協会(ANSI) によって発行されました。これらの標準は、ウェルの配置 (形状、深さ、直径は除く) やプレートの特性など、マイクロプレートのさまざまな特性を規定しており、これにより、異なるサプライヤーのマイクロプレート、機器、装置間の相互運用性が可能になり、特に実験室の自動化において重要になります。2010年、生体分子科学協会は実験室自動化協会(ALA)と合併し、新しい組織である実験室自動化およびスクリーニング協会(SLAS) を設立しました。これ以降、マイクロプレートの標準は ANSI SLAS 標準と呼ばれます。

• ピコタイタープレート
• ナノタイタープレート

ウィキメディア・コモンズには、マイクロタイタープレートに関連するメディアがあります。

• [1] マイクロプレートの発明に関する記事、GIT Laboratory Journalに掲載（2010年6月10日アクセス）
• [2] ハンガリー国立疫学センターのウェブサイトにあるギュラ・タカツィ博士（2010年6月10日アクセス）
• [3] マイクロプレート規格を公開している公式ウェブサイト