AGAMEDE-robotsystemet, der er udviklet ved Institut for Bioorganisk Kemi ved det polske Videnskabsakademi i samarbejde med Mitsubishi Electric, Labomatica og Perlan Technologies, fremskynder diagnosticeringen af SARS-CoV-2. Takket være avanceret automatiseringsteknologi udstyret med kunstig intelligens har systemet kapacitet til at teste 15 tusinde prøver om dagen. Teknologi; Det kan også bruges i andre anvendelsesområder, såsom forskning i nye lægemidler, personlige kræftbehandlinger og endda udvikling af kosmetiske formler.
AGAMEDE, der betragtes som den første kvindelige videnskabsmand i historien, var inspirationen til navnet på laboratorieautomatiseringssystemet udviklet ved Institut for Bioorganisk Kemi ved det polske Videnskabsakademi. Mens automatisering af laboratorieprocesser er almindelig praksis, er AGAMEDE-robotsystemet begyndt at tilbyde et unikt lukket sløjfe-eksperimentmiljø ved at kombinere automatisering og kunstig intelligens (AI). Robotterne, der forbereder eksperimenterne, læser resultaterne på bestemte tidspunkter med Labomatica Gene GameTM-softwaren, på den anden side fortolker dataene og forbereder selvstændigt den næste eksperimentcyklus. Forskerne står således kun tilbage med opgaven med at definere spørgsmålet, designe det eksperimentelle system og overvåge systemets smidige drift. Robot AGAMEDE arbejder derimod 24 timer i døgnet for at eksperimentere og rapportere resultaterne.
Kombinationen af kunstig intelligens og automatisering i et system, der kan producere output ved høje hastigheder, fremstår som et gennembrud. De fleste automatiserede højhastighedsoutputsystemer kræver, at en operatør læser resultaterne og planlægger den næste serie af eksperimenter, efter at en cyklus er afsluttet. AGAMEDE kan på den anden side gøre dette selvstændigt uden menneskelig indblanding.
"Takket være det kunstige intelligensmodul fortolker AGAMEDE eksperimenter uden menneskelig indgriben udelukkende baseret på matematiske modeller," sagde opfinderen og chefingeniøren af systemet, Prof. Dr. Radoslaw Pilarski fortsatte sine ord som følger: “Systemet; Det kan bruges i centrale diagnostiske laboratorier, farmaceutiske virksomheder, der udvikler medicinske lægemidler og onkologiske laboratorier, der forsker i patientspecifikke terapier, samt i R&D-afdelingerne i kemiske og bioteknologiske virksomheder til optimering af bioprocesser."
Udviklet til EPICELL projektet
AGAMEDE-arbejdet startede i 2015 inden for IBCH PAS. Systemet blev primært udviklet til EPICELL-projektet finansieret af National Research and Development Center under det STRATEGMED "Forebyggelse og behandling af Modern Age Diseases"-programmet. Formålet med projektet var at udvikle et optimeret medium til kardiomyocytdyrkning. Den største udfordring i denne undersøgelse var antallet af eksperimenter, der krævedes for at designe en passende blanding af små molekyle epigenetiske modulatorer. For eksempel kræver en formel med ti ingredienser og ti forskellige koncentrationer 10 millioner eksperimenter. AGAMEDE blev på dette tidspunkt brugt til at søge efter den rigtige kombination af komponenter i et multidimensionelt løsningssystem. Dette forbedrede indholdet af EPICELL One-omprogrammeringsmediet.
Den kan lave 15 tests om dagen.
Med angivelse af, at IBCH PAS har arbejdet på RNA- og DNA-nukleinsyrer siden etableringen, og at de har alt det nødvendige udstyr og faciliteter til SARS-CoV-2 diagnostiske processer, siger IBCH/PAS-direktør Prof. Marek Figlerowicz; "Vores institut var det første i Polen til at udvikle en test til påvisning af SARS-CoV-2. Vi besluttede hurtigt at kombinere AGAMEDEs automatiseringsmuligheder med vores tests og udviklede en hurtig diagnostisk protokol, der gjorde det muligt for os at teste 15 prøver om dagen. Selvom vi ikke har et akkrediteret diagnostisk laboratorium, har vi opnået et utroligt resultat, fordi en person højst kan analysere flere hundrede prøver på en dag. Med AGAMEDE var vi i stand til at udføre 15 tusinde test,” sagde han.
Robotter, PLC og software leveret af Mitsubishi Electric
AGAMEDE-projektet, implementeret med støtte fra Mitsubishi Electric, Labomatica og Perlan Techologies teknologipartnere, brugte Mitsubishi Electrics 6-aksede robot, PLC-controllere og MELFA Basic-software. Industrirobotten med en lang arm er hovedkomponenten i systemet. Ved hjælp af et integreret robotværktøj kan robotten udføre mikroskalaeksperimenter på 96- og 384-brønds mikroanalyseplader, der efterligner en laboratorieteknikers arbejde, der konstant bruger analytisk udstyr. Til dette anvendes eksperimentelle protokoller, som operatøren har indtastet i kontrolsoftwaren.
Industrielle cellekulturinkubatorer, plade- og spidsfødere, pipetteringsstationer, etikettemaskiner, stregkodescannere, pladeforseglere, fluorescenslæsere og spektrofotometre blev også brugt i applikationen. Et automatisk konfokalmikroskop HCA med fire fluorescenskanaler som highlight-enhed er inkluderet i AGAMEDE-systemet. For bioteknologiens verden repræsenterer denne enhed mikrokosmos-ækvivalenten til Hubble-teleskopet. I stedet for astronomiske objekter analyserer den millioner af celle- og vævsstrukturer ved at fotografere dem med samme kvalitet og effektivitet. Enheden er udstyret med en akustisk diffuser, der leverer væske i nanoliterområdet (milliontedel af en milliliter). Den hurtige levering af så små mængder væsker reducerer forskningsomkostninger og øger arbejdshastigheden. På den måde er det muligt at udføre forsøg på kort tid med en samling på over 115 kemikalier.
Erfaring fra Mitsubishi Electrics globale styrke
Mitsubishi Electric Poland Life Sciences Sector Solutions-koordinator Roman Janik understreger, at de nyder godt af international erfaring med at implementere et så avanceret system, hvor robotter og laboratorieudstyr arbejder sammen for første gang i Polen; “Støtten fra Mitsubishi Electrics globale organisation, som er engageret i innovative projekter, har været yderst hjælpsom i dette projekt. Vi arbejdede alle hårdt på kort tid for at udvikle en løsning, der ville berolige laboranterne så hurtigt som muligt, og vi var i stand til at levere 100 prøver om ugen. "Dette har været et utroligt resultat for os."
Samler mange discipliner
AGAMEDE-projektet er tværfagligt og samler verdener inden for robotteknologi, datalogi, industrielt design, matematik, biologi og kemi; Mitsubishi Electric Robotics Engineer Tomasz Scholz, som sagde, at det ville være et komplekst projekt selv uden tidspres, fortsatte sine ord som følger: "Løsningerne, vi brugte til dette projekt, er innovative og unikke... Som i mange projekter var den største udfordring at definere målet og hvordan vi ville nå målet. Svaret var at finde et fælles fagsprog, hvor folk fra forskellige fagområder kunne kommunikere på samme niveau og afklare forventninger. At bygge bro mellem den akademiske verden, der tænker abstrakt, og den industrielle verden, der typisk følger et fast system, er ofte en svær opgave, men det lykkedes.”
Nye tilgange i laboratorieplanlægning
Udtalende, at AGAMEDE refererer til det antikke Grækenland med dets design, siger Prof. Dr. Radosław Pilarski understregede, at de også lagde vægt på laboratorieområdet, hvor systemet er placeret i planlægningen, og afsluttede med at sige: ”Det rene rum, der bruges til aseptisk cellekultur, som er vinduesløst i de fleste laboratorier, er adskilt fra etablerede standarder ved at give det et helt nyt look. Miljøet er godt oplyst takket være de omhyggeligt lukkede store vinduer. Med de tilføjede glaspaneler sikres det, at systemet holdes under konstant observation og kontrol uden at bære overalls til renrum. Takket være de højopløselige 4K-skærme og kameraer, der blev brugt i undersøgelsen, kan AGAMEDE og eksperimenterne desuden ses på afstand fra hvor som helst i verden."
Vær den første til at kommentere