Laboratoriumautomatisering versnelt Sars-CoV-2-diagnostiek
- Details
- Hits: 5869
'S Werelds eerste vrouwelijke wetenschapper zorgt vandaag voor een revolutie in de biotechnologie. haar naam is Gespeeld en heeft de oorlog verklaard aan Covid-19. Die met dezelfde naam robot werd ontwikkeld aan het Instituut voor Bioorganische Chemie van de Poolse Academie van Wetenschappen (ICHB PAN) met de deelname van technologiepartners Mitsubishi Electric, Perlan Technologies en Labomatica voor toepassingen in de laboratorium automatisering heeft ontwikkeld.
inhoud
- Agamede tegen Covid-19
- Laboratoriumautomatisering met kunstmatige intelligentie
- Laboratoriumrobot oorspronkelijk ontwikkeld voor Epicell
- Evalueer 15.000 tests op één dag
- Robotica, besturing en software uit één hand
- oudheid en futurisme
- Cleanroom laboratorium in nieuwe look
Agamede tegen Covid-19
De laboratoriumrobot kan elke dag duizenden individuele monsters testen. Met Agamede de Diagnostiek van Sars-CoV-2 aanzienlijk worden versneld. Bovendien moet het helpen bij het onderzoeken van nieuwe medicijnen, het creëren van cosmetische recepten en het ontwikkelen van geïndividualiseerde therapieën voor kankerpatiënten - op basis van de nieuwste automatiseringsoplossingen en Kunstmatige intelligentie (AI).
Precisie gelijkstroom- en andere motoren voor medische technologie
Agamede wordt beschouwd als de eerste vrouwelijke wetenschapper in de geschiedenis. Homerus heeft ze in de Ilias in de 12e eeuw voor Christus. beschreven als iemand die bekend was met de genezende krachten van alle kruiden en wist hoe ze op de juiste manier te mengen. Agamede is de naamgever van de laboratoriumautomatisering die is ontwikkeld aan het Instituut voor Bioorganische Chemie van de Poolse Academie van Wetenschappen (ICHB PAN).
Laboratoriumautomatisering met kunstmatige intelligentie
Het bijzondere aan Agamede is niet dat automatisering van het laboratoriumwerk zelf, maar de integratie van automatisering en AI die wordt gebruikt voor gegevensinterpretatie Gene Game Software van Labomatica is gebruikt. Deze combinatie maakt van het geautomatiseerde systeem een gesloten kringloop. Daarin bereiden laboratoriumrobots experimenten voor, lezen resultaten op een bepaald tijdstip en interpreteren gegevens ter voorbereiding op de volgende testcyclus. De operator hoeft alleen maar zijn vragen te definiëren, de testfaciliteit te ontwerpen en de werking van de geautomatiseerde faciliteit XNUMX/XNUMX te bewaken.
De beslissende doorbraak met dit nieuwe type laboratoriumrobot is dat er niet langer een persoon aan het einde van een cyclus nodig is om de subjectieve analyse van de resultaten uit te voeren en de volgende testreeks te plannen. “Agamede interpreteert daarentegen dankzij de module voor Kunstmatige intelligentie de experimenten zonder menselijke deelname, gebaseerd op wiskundige modellen”. Radoslaw Pilarski, PhD, uitvinder en hoofdingenieur van het systeem.
“Agamede kan worden gebruikt door centrale diagnostische laboratoria, farmaceutische bedrijven in de ontwikkeling van geneesmiddelen, oncologische laboratoria die op zoek zijn naar gepersonaliseerde therapieën voor patiënten, maar ook in R&D-afdelingen van chemische en biotechnologische bedrijven om bioprocessen te optimaliseren”, voegt dhr. Pilarski . toe
Laboratoriumrobot oorspronkelijk ontwikkeld voor Epicell
De ICHB PAN is in 2015 gestart met de ontwikkeling van de laboratoriumrobot. De laboratoriumautomatisering is oorspronkelijk ontwikkeld voor een project van het Epicell-consortium (Institute of Bioorganic Chemistry PAS, Institute of Human Genetics PAS en drie ziekenhuizen uit Poznań), gefinancierd door het National Center for Research and Development (NCBiR) binnen het "Strategmed"-programma Preventie en behandeling van leefstijlziekten is gepromoot.
Het doel van het onderzoeksproject was de ontwikkeling van geoptimaliseerde media voor geautomatiseerde toepassingen Verzameling van cardiomyocyten met therapeutisch potentieel van geïnduceerde pluripotente stamcellen (Ipscs), die eerder zijn verkregen binnen de processen van differentiatie van spiercellen of myocyten.
de Epicell-consortium combineert expertise op het gebied van kleine-molecuul epigenetische modulatoren en ervaring in celherprogrammering. Daartoe voerde het studies uit naar de toekomstige ontwikkeling van methoden voor het transformeren van geïnduceerde ipscs voor doeleinden in de regeneratieve geneeskunde, zoals gerichte implantatie in de harten van patiënten na een hartaanval. Dit is bedoeld om het hartminuutvolume van vóór het infarct te herstellen.
Het aantal experimenten dat nodig is om een geschikte Cocktail van epigenetische modulatoren met kleine moleculen het ontwerpen ervan was een uitdaging. Tien componenten van de cocktail en tien verschillende concentraties vereisten 10 miljoen experimenten.
"Met Agamede is gezocht naar de juiste combinatie van verbanden in een multidimensionaal systeem van oplossingen en daaruit is de samenstelling van het herprogrammeermedium 'Epicell One' ontwikkeld." Prof. Wojciech T. Markiewicz, leider van het Epicell-project.
Evalueer 15.000 tests op één dag
Eind maart 2020 veranderde de situatie toen. Het Instituut voor Bio-organische Chemie houdt zich al sinds het prille begin van zijn bestaan bezig met DNA- en RNA-nucleïnezuren. Dit gaf het alle gelegenheid om te gaan met de Sars-CoV-2 diagnostiek om mee om te gaan.
Hoe maak je een beschermend masker in je eigen productie?
"Ons instituut was de eerste in Polen die een test ontwikkelde om Sars-CoV-2 - Medipan te detecteren", zegt Professor Marek Figlerowicz, directeur van de ICHB PAN. "We besloten al snel om de automatisering van Agamede te combineren met onze tests en ontwikkelden een diagnostisch protocol met hoge doorvoer waarmee we 15.000 monsters op één dag kunnen testen. Dit is tenminste het potentieel, omdat ICHB PAN als wetenschappelijke entiteit geen geaccrediteerde diagnostische laboratorium. Dit is een zeer goed resultaat, want bij handmatige analyse van monsters kan één persoon hooguit een paar honderd monsters verwerken."
Robotica, besturing en software uit één hand
Mitsubishi Electric, Perlan Technologies en Labomatica waren: de projectpartners van laboratoriumautomatisering Agamede. Mitsubishi Electric deed mee met een 6-assige robot, PLC-besturingen en de Melfa Basic-software. de Industriële robotsis de centrale component in het systeem met zijn lange armbereik. Het reproduceert het werk van een laboratoriumtechnicus en bedient de analysatoren continu op basis van de testprotocollen die door de operator in de besturingssoftware zijn ingevoerd.
Grijpers voor medische technologie: geconcentreerde knowhow voor de megatrend
Een geïntegreerde robot gereedschapset maakt experimenten op microschaal mogelijk op microplaten met 96 en 384 putjes. Deze suite omvat plaat- en tipfeeders, industriële celcultuurincubatoren, pipetteerstations, Streepjescodescanner, labellers, plaatsealers, spectrofotometers en fluorescentielezers.
Geautomatiseerde confocale microscoop
De geautomatiseerde confocale microscoop HCA heeft een speciale plaats in de apparatuur vier fluorescentiekanalen A. Voor de biotec-gemeenschap is deze microscoop het equivalent van de Hubble-telescoop in de microkosmos. Het fotografeert en analyseert miljoenen cellen en weefselstructuren met vergelijkbare efficiëntie en kwaliteit. Het apparaat wordt aangevuld met een akoestische dispenser voor dosering Hoeveelheden vloeistof in het bereik van nanoliter. Door deze kleine monsters snel af te geven, worden de onderzoekskosten verlaagd en de doorvoer verhoogd. Met de dispenser kunnen experimenten worden uitgevoerd met een verzameling van meer dan 115 chemische verbindingen.
“Bij de implementatie van het eerste dergelijke geavanceerde systeem in Polen heeft de robotica Gecombineerd met laboratoriumapparatuur profiteerden we van onze internationale ervaring. “De steun van de internationale structuur van Mitsubishi Electric die zich toelegt op innovatieve projecten is zeer nuttig geweest”, zegt Romeinse Janik, coördinator van oplossingen voor de life science-industrie in Polen. Als hij zich het projectwerk van vandaag herinnert, zegt hij over de hoge tijdsdruk. “We hebben allemaal onder tijdsdruk gewerkt om een oplossing te ontwikkelen die de laboranten zo snel mogelijk zou ontlasten. We hebben een wekelijkse doorvoer van 100.000 samples kunnen leveren, die schaalbaar is. Het is een fenomenaal resultaat."
Veel technologieën resulteren in een innovatie
"De tijdsdruk maakte de taak, die zelfs zonder deze ingewikkeld zou zijn geweest, niet eenvoudiger", vat hij samen Tomasz Scholz, robotica-ingenieur bij Mitsubishi Electric. "Agamede is een interdisciplinair project. Het combineert de technologieën van informatica, robotica, wiskunde, scheikunde, biologie en industrieel ontwerpen. De geautomatiseerde oplossingen die erin worden gebruikt, zijn innovatief en uniek."
Positiesensoren voor speciale effecten in de grote kaskraker
Zoals bij veel projecten, grootste uitdaging bij het definiëren van het doel en de manier waarop we dat willen bereiken. De sleutel tot het bereiken van het doel was het vinden van een gemeenschappelijk jargon, zodat mensen uit verschillende bedrijfstakken op één niveau konden communiceren en hun verwachtingen duidelijk konden maken. Het was vaak moeilijk om de kloof te overbruggen tussen de academische wereld, die abstract denkt, en de industriële wereld, die meestal een vast patroon volgt', zegt dhr. Scholz.
oudheid en futurisme
Het resultaat is een laboratoriumrobot, die goed werkt en er interessant uitziet. “De visuele identificatie verwijst naar het oude Griekenland en is een eerbetoon aan het begin van het wetenschappelijk denken in onze beschaving en aan vrouwen in de wetenschap in het bijzonder. We hebben futuristische elementen aan de poster toegevoegd die de mythische Agamede visualiseren. Zo ontstond de figuur van een oud beeldhouwwerk en een cyborg.
Het blauw gloeiende brein en het bitmotief zijn één Combinatie van menselijke denkprocessen en kunstmatige intelligentie. Het karakter is bedoeld om te worden geassocieerd met een humanoïde robot die combinatorische taken oplost die worden gesymboliseerd door kubussen te vouwen zoals een Rubik's Cube. We plaatsen het op al het promotiemateriaal, inclusief productverpakkingen en prototypes die zijn gemaakt met de hulp van Agamede, zegt Radosław Pilarski, PhD.
Cleanroom laboratorium in nieuwe look
De heer Pilarski benadrukt dat bij de planning ook rekening wordt gehouden met de laboratorium kamer werd gerespecteerd. Een cleanroom voor aseptische celkweek is in de meeste laboratoria zonder ramen en donker. Bij dit project werden eerdere normen doorbroken en kreeg de cleanroom een compleet nieuwe look met grote, zorgvuldig afgedichte ramen.
Glazen ruiten maken een constante bewaking en controle van het geautomatiseerde systeem mogelijk zonder dat u een cleanroomkostuum hoeft te dragen. De verlichting is uitgevoerd met podiumspots en geeft het apparaat een modern accent. Drie lichtstralen in wit, rood en blauw vermengen zich op het Agamede-apparaat. Reflecties zetten accenten, die ontstaan door de stralen te spiegelen op metalen elementen. De werkbanken zijn gemaakt van sneeuwwit Corian, een extreem glad, kneedbaar materiaal Composit. Hoge resolutie 4K-monitoren en 4K-camera's maken het werk gemakkelijker en maken monitoring en experimenten op afstand overal ter wereld mogelijk.
Misschien ben je ook geïnteresseerd in...
Kunstmatige intelligentie | trends en ontwikkelingen
Voorspellend onderhoud voor robotica, machines en systemen
Mitsubishi Elektrisch | De wereld automatiseren
Cobot | Ontdek collaboratieve robots als nieuwe medewerker
Intelligente CNC-besturing voor werktuigmachines
