L'automazione di laboratorio accelera la diagnostica Sars-CoV-2
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La prima scienziata al mondo sta rivoluzionando la biotecnologia oggi. il suo nome è Agamed e ha dichiarato guerra al Covid-19. Quello con lo stesso nome robot è stato sviluppato presso l'Istituto di chimica bioorganica dell'Accademia polacca delle scienze (ICHB PAN) con la partecipazione di partner tecnologici Mitsubishi Electric, Perlan Technologies e Labomatica per applicazioni nel automazione di laboratorio sviluppato.
contenuto
- Agamede contro il Covid-19
- Automazione di laboratorio con intelligenza artificiale
- Robot da laboratorio originariamente sviluppato per Epicell
- Valuta 15.000 test in un giorno
- Robotica, controllo e software da un'unica fonte
- antichità e futurismo
- Laboratorio in camera bianca con un nuovo look
Agamede contro il Covid-19
Il robot da laboratorio può testare migliaia di singoli campioni ogni giorno. Con Agamede il Diagnostica di Sars-CoV-2 essere notevolmente accelerato. Inoltre, dovrebbe aiutare a ricercare nuovi farmaci, creare ricette cosmetiche e sviluppare terapie personalizzate per i malati di cancro, basate sulle ultime soluzioni di automazione e Intelligenza artificiale (AI).
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Agamede è considerato il prima scienziata della storia. Omero li ha nell'Iliade nel XII secolo aC. descritto come uno che conosceva i poteri curativi di tutte le erbe e sapeva come mescolarle correttamente. Agamede è l'omonimo dell'automazione di laboratorio sviluppata presso l'Istituto di chimica bioorganica dell'Accademia delle scienze polacca (ICHB PAN).
Automazione di laboratorio con intelligenza artificiale
La cosa speciale di Agamede non è quella automazione del lavoro di laboratorio stesso, ma l'integrazione di automazione e intelligenza artificiale utilizzata per l'interpretazione dei dati Software per giochi genetici di Labomatica viene usato. Questa combinazione rende il sistema automatizzato un circuito chiuso. In esso, i robot di laboratorio preparano esperimenti, leggono i risultati in un momento specifico e interpretano i dati in preparazione per il prossimo ciclo di test. Tutto ciò che l'operatore deve fare è definire le sue domande, progettare l'impianto di prova e monitorare il funzionamento dell'impianto automatizzato, XNUMX ore su XNUMX, XNUMX giorni su XNUMX.
La svolta decisiva con questo nuovo tipo di robot da laboratorio è che non è più necessario che una persona alla fine di un ciclo esegua l'analisi soggettiva dei risultati e pianifichi la serie di test successiva. “Agamede, invece, interpreta grazie al modulo for Intelligenza artificiale gli esperimenti senza partecipazione umana, basati su modelli matematici”. Radoslaw Pilarski, PhD, inventore e capo ingegnere del sistema.
“Agamede può essere utilizzato da laboratori diagnostici centrali, aziende farmaceutiche nello sviluppo di farmaci, laboratori di oncologia che cercano terapie personalizzate per i pazienti, ma anche nei dipartimenti di ricerca e sviluppo di aziende chimiche e biotecnologiche per ottimizzare i bioprocessi”, aggiunge Pilarski
Robot da laboratorio originariamente sviluppato per Epicell
L'ICHB PAN ha iniziato a sviluppare il robot da laboratorio nel 2015. L'automazione del laboratorio è stata originariamente sviluppata per un progetto del consorzio Epicell (Institute of Bioorganic Chemistry PAS, Institute of Human Genetics PAS e tre ospedali di Poznań) finanziato dal National Center for Research and Development (NCBiR) nell'ambito del programma "Strategmed" Prevenzione e cura delle malattie dello stile di vita è stato promosso.
L'obiettivo del progetto di ricerca era lo sviluppo di supporti ottimizzati per applicazioni automatizzate Raccolta di cardiomiociti con potenziale terapeutico da cellule staminali pluripotenti indotte (Ipscs), che sono precedentemente ottenute all'interno dei processi di differenziazione delle cellule muscolari o dei miociti.
L´ Consorzio Epicell combina competenze nel campo dei modulatori epigenetici di piccole molecole e l'esperienza nella riprogrammazione cellulare. A tal fine, ha condotto studi sullo sviluppo futuro di metodi per trasformare ipscs indotti a fini di medicina rigenerativa, come l'impianto mirato nel cuore dei pazienti dopo un infarto. Questo ha lo scopo di ripristinare la gittata cardiaca prima dell'infarto.
Il numero di esperimenti necessari per trovare un adatto Cocktail di modulatori epigenetici di piccole molecole progettarlo è stata una sfida. Dieci componenti del cocktail e dieci diverse concentrazioni hanno richiesto 10 milioni di esperimenti.
"Con Agamede è stata ricercata la giusta combinazione di connessioni in un sistema multidimensionale di soluzioni e da questo è stata sviluppata la composizione del mezzo di riprogrammazione 'Epicell One'." Prof. Wojciech T. Markiewicz, capofila del progetto Epicell.
Valuta 15.000 test in un giorno
La situazione è poi cambiata a fine marzo 2020. L'Istituto di Chimica Bioorganica si occupa di DNA e RNA acidi nucleici sin dall'inizio della sua esistenza. Questo gli ha dato tutte le opportunità per affrontare il Diagnosi Sars-CoV-2 trattare con.
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"Il nostro istituto è stato il primo in Polonia a sviluppare un test per rilevare Sars-CoV-2 - Medipan", afferma Professor Marek Figlerowicz, Direttore dell'ICHB PAN. "Presto abbiamo deciso di combinare l'automazione di Agamede con i nostri test e abbiamo sviluppato un protocollo diagnostico ad alto rendimento che ci consente di testare 15.000 campioni in un giorno. Almeno questo è il potenziale, perché ICHB PAN come entità scientifica non dispone di un sistema diagnostico accreditato laboratorio. Questo è un ottimo risultato, perché quando si analizzano i campioni manualmente, una persona può elaborare solo poche centinaia di campioni al massimo".
Robotica, controllo e software da un'unica fonte
Mitsubishi Electric, Perlan Technologies e Labomatica erano i partner del progetto di automazione di laboratorio Agamede. Mitsubishi Electric ha partecipato con un 6 assi robot, Controlli PLC e il software Melfa Basic. il Robot industrialiè il componente centrale del sistema con il suo braccio lungo. Riproduce il lavoro di un tecnico di laboratorio e fa funzionare continuamente gli analizzatori sulla base dei protocolli di prova inseriti nel software di controllo dall'operatore.
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Un integrato set di strumenti robotici consente esperimenti su microscala su micropiastre da 96 e 384 pozzetti. Questa suite include alimentatori per piastre e puntali, incubatori per colture cellulari industriali, stazioni di pipettaggio, barcode scanner, etichettatrici, sigillatrici per lastre, spettrofotometri e lettori di fluorescenza.
Microscopio confocale automatizzato
Il microscopio confocale automatizzato HCA occupa un posto speciale nell'apparecchiatura quattro canali di fluorescenza un. Per la comunità biotecnologica, questo microscopio è l'equivalente del telescopio Hubble nel microcosmo. Fotografa e analizza milioni di cellule e strutture tissutali con efficienza e qualità simili. Il dispositivo è completato da un erogatore acustico per il dosaggio Quantità di liquido nell'ordine dei nanolitri. L'erogazione di questi piccoli campioni riduce rapidamente i costi di ricerca e aumenta la produttività. Il dispenser consente di condurre esperimenti con una raccolta di oltre 115 composti chimici.
“Nell'implementazione del primo sistema avanzato di questo tipo in Polonia, il robotica In combinazione con le attrezzature di laboratorio, abbiamo beneficiato della nostra esperienza internazionale. “Il supporto della struttura internazionale di Mitsubishi Electric dedicata ai progetti innovativi è stato molto utile”, afferma Romano Janik, coordinatore delle soluzioni per l'industria delle scienze della vita in Polonia. Se ricorda il lavoro del progetto oggi, dice dell'elevata pressione del tempo. “Abbiamo lavorato tutti sotto pressione per sviluppare una soluzione che sollevasse i tecnici di laboratorio il più rapidamente possibile. Siamo stati in grado di fornire un throughput settimanale di 100.000 campioni, che è scalabile. È un risultato fenomenale".
Molte tecnologie si traducono in un'innovazione
"La pressione del tempo non ha reso il compito, che sarebbe stato complicato anche senza di esso, più facile", riassume Tomasz Scholz, ingegnere di robotica presso Mitsubishi Electric. "Agamede è un progetto interdisciplinare. Unisce le tecnologie dell'informatica, robotica, matematica, chimica, biologia e disegno industriale. Le soluzioni automatizzate utilizzate sono innovative e uniche."
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Come per molti progetti, il sfida più grande nel definire l'obiettivo e il modo in cui vogliamo raggiungerlo. La chiave per raggiungere l'obiettivo era trovare un gergo comune in modo che persone di diversi settori potessero comunicare su un unico livello e chiarire le loro aspettative. Spesso è stato difficile colmare il divario tra il mondo accademico, che pensa in termini astratti, e il mondo industriale, che segue per lo più uno schema fisso", afferma Scholz.
antichità e futurismo
Il risultato è un Robot da laboratorio, che funziona bene e sembra interessante. “L'identificazione visiva si riferisce all'antica Grecia e rende omaggio agli inizi del pensiero scientifico nella nostra civiltà e alle donne nella scienza in particolare. Abbiamo aggiunto elementi futuristici al poster che visualizzano il mitico Agamede. Nasce così la figura di una scultura antica e di un cyborg.
Il cervello blu brillante e il motivo del bit sono uno Combinazione di processi di pensiero umani e intelligenza artificiale. Il personaggio è pensato per essere associato a un robot umanoide che risolve compiti combinatori simboleggiati dalla piegatura di cubi come un cubo di Rubik. Lo posizioniamo su tutto il materiale promozionale, compresi gli imballaggi dei prodotti e i prototipi creati con l'aiuto di Agamede, afferma Radosław Pilarski, PhD.
Laboratorio in camera bianca con un nuovo look
Il Sig. Pilarski sottolinea che la pianificazione tiene conto anche della stanza del laboratorio è stato rispettato. Una camera bianca per la coltura cellulare asettica è priva di finestre e buia nella maggior parte dei laboratori. Gli standard precedenti sono stati violati in questo progetto e la camera bianca ha ricevuto un aspetto completamente nuovo con grandi finestre accuratamente sigillate.
Le lastre di vetro consentono di monitorare e controllare il sistema automatizzato in ogni momento senza dover indossare tute per camere bianche. L'illuminazione è stata realizzata con faretti scenici e conferisce all'apparato un accento moderno. Tre raggi di luce in bianco, rosso e blu si mescolano sull'apparato di Agamede. I riflessi creano accenti, che vengono creati specchiando i raggi su elementi metallici. I banchi da lavoro sono realizzati in Corian bianco come la neve, un materiale estremamente liscio e malleabile Composit. I monitor 4K ad alta risoluzione e le telecamere 4K semplificano il lavoro e consentono il monitoraggio e gli esperimenti remoti in qualsiasi parte del mondo.
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