Robotický systém AGAMEDE, vyvinutý v Ústave bioorganickej chémie Poľskej akadémie vied v spolupráci s Mitsubishi Electric, Labomatica a Perlan Technologies, urýchľuje diagnostiku SARS-CoV-2. Systém má kapacitu na testovanie 15 tisíc vzoriek denne, a to vďaka pokročilej automatizačnej technológii vybavenej umelou inteligenciou. technológie; Môže byť tiež použitý v iných aplikačných oblastiach, ako je výskum nových liekov, personalizovaná liečba rakoviny a dokonca vývoj kozmetických receptúr.
AGAMEDE, ktorá je považovaná za prvú vedkyňu v histórii, inšpirovala názov pre laboratórny automatizačný systém vyvinutý v Ústave bioorganickej chémie Poľskej akadémie vied. Zatiaľ čo automatizácia laboratórnych procesov je bežnou praxou, robotický systém AGAMEDE začal ponúkať jedinečné experimentálne prostredie s uzavretou slučkou spojením automatizácie a umelej inteligencie (AI). Roboty, ktoré pripravujú experimenty, čítajú výsledky v určitých časoch pomocou softvéru Labomatica Gene GameTM, pričom interpretujú údaje a nezávisle pripravujú ďalší experimentálny cyklus. Výskumníci teda musia iba definovať otázku, navrhnúť experimentálny systém a sledovať plynulú prevádzku systému. Robot AGAMEDE pracuje 24 hodín denne, vykonáva experimenty a hlási výsledky.
Kombinácia umelej inteligencie a automatizácie v systéme, ktorý dokáže produkovať výstup pri vysokých rýchlostiach, vyniká ako prelom. Väčšina automatizovaných vysokorýchlostných výstupných systémov vyžaduje, aby po dokončení cyklu operátor prečítal výsledky a naplánoval ďalšiu sériu experimentov. Na druhej strane AGAMEDE to dokáže samostatne, bez ľudského zásahu.
„Vďaka modulu umelej inteligencie AGAMEDE interpretuje experimenty bez ľudského zásahu, len na základe matematických modelov,“ povedal Prof., vynálezca a hlavný inžinier systému. DR. Radoslaw Pilarski pokračoval: „Systém; "Môže byť použitý v centrálnych diagnostických laboratóriách, farmaceutických spoločnostiach vyvíjajúcich liečivá a onkologických laboratóriách skúmajúcich špecifické terapie pre pacienta, ako aj vo výskumných a vývojových oddeleniach chemických a biotechnologických spoločností na optimalizáciu bioprocesov."
Bol vyvinutý pre projekt EPICELL
Štúdium AGAMEDE začalo v roku 2015 v rámci IBCH PAS. Systém bol vyvinutý primárne pre projekt EPICELL financovaný Národným výskumným a vývojovým centrom v rámci programu STRATEGMED „Prevencia a liečba chorôb modernej doby“. Cieľom projektu bolo vyvinúť médium optimalizované pre kultiváciu kardiomyocytov. V tejto štúdii bol hlavnou výzvou počet experimentov potrebných na navrhnutie vhodnej zmesi epigenetických modulátorov s malými molekulami. Napríklad receptúra s desiatimi zložkami a desiatimi rôznymi koncentráciami vyžaduje 10 miliónov experimentov. V tomto bode sa AGAMEDE použil na preskúmanie správnej kombinácie komponentov v systéme viacrozmerných riešení. Týmto spôsobom sa zlepšil obsah preprogramovacieho média EPICELL One.
Denne dokáže vykonať 15 tisíc testov
Riaditeľ IBCH/PAS prof. uviedol, že IBCH PAS pracuje na RNA a DNA nukleových kyselinách od svojho založenia a má všetko vybavenie a zariadenia potrebné na diagnostické procesy SARS-CoV-2. Marek Figlerowicz; „Náš inštitút bol prvou organizáciou v Poľsku, ktorá vyvinula test na detekciu SARS-CoV-2. Čoskoro sme sa rozhodli spojiť automatizačné schopnosti AGAMEDE s našimi testami a vyvinuli sme rýchly diagnostický protokol, ktorý nám umožnil otestovať 15 tisíc vzoriek za jeden deň. Aj keď nemáme akreditované diagnostické laboratórium, dosiahli sme neskutočný výsledok, pretože jeden človek dokáže analyzovať maximálne niekoľko stoviek vzoriek za deň. "S AGAMEDE sa nám podarilo vykonať 15 tisíc testov," povedal.
Roboty, PLC a softvér poskytla spoločnosť Mitsubishi Electric
V projekte AGAMEDE, ktorý bol realizovaný s podporou technologických partnerov Mitsubishi Electric, Labomatica a Perlan Technologies, bol použitý 6-osový robot Mitsubishi Electric, riadiace jednotky PLC a softvér MELFA Basic. Hlavnou súčasťou systému je priemyselný robot s dlhým ramenom. Robot, ktorý dokáže pomocou integrovaného robotického nástroja vykonávať experimenty v mikromeradle na 96- a 384-jamkových mikrotestových platniach, napodobňuje prácu laboratórneho technika, ktorý neustále používa analytické vybavenie. Na tento účel slúžia experimentálne protokoly zadané operátorom do riadiaceho softvéru.
V aplikácii boli tiež použité priemyselné inkubátory bunkových kultúr, podávače doštičiek a hrotov, pipetovacie stanice, označovacie zariadenia, snímače čiarových kódov, uzatváračky platní, fluorescenčné čítačky a spektrofotometre. Výnimočným zariadením je HCA, automatizovaný konfokálny mikroskop so štyrmi fluorescenčnými kanálmi, ktorý je súčasťou systému AGAMEDE. Pre svet biotechnológie je toto zariadenie mikrokozmickým ekvivalentom Hubblovho teleskopu. Namiesto astronomických objektov analyzuje milióny buniek a tkanivových štruktúr ich fotografovaním s rovnakou kvalitou a účinnosťou. Zariadenie je doplnené o akustický dispergátor, ktorý do okolia dodáva tekutú látku v rozsahu nanolitrov (milióntina mililitra). Rýchla dodávka takýchto malých objemov tekutiny znižuje náklady na výskum a zvyšuje prevádzkovú rýchlosť. Týmto spôsobom je možné v krátkom čase uskutočniť experimenty s použitím zbierky viac ako 115 tisíc chemikálií.
Skúsenosti z globálnej veľmoci Mitsubishi Electric
Koordinátor sektorových riešení Mitsubishi Electric Poland Roman Janik zdôraznil, že ťažili z medzinárodných skúseností pri implementácii takého pokročilého systému, v ktorom roboty a laboratórne vybavenie po prvýkrát v Poľsku spolupracujú; „V tomto projekte bola podpora globálnej organizácie Mitsubishi Electric, ktorá sa angažuje v inovatívnych projektoch, mimoriadne užitočná. Všetci sme tvrdo pracovali v krátkom čase, aby sme vyvinuli riešenie, ktoré odbremení laborantov v čo najkratšom čase a podarilo sa nám dodať 100 tisíc vzoriek týždenne. "Bol to pre nás neuveriteľný výsledok," povedal.
Spájalo veľa disciplín
Projekt AGAMEDE je interdisciplinárny, spája svety robotiky, informatiky, priemyselného dizajnu, matematiky, biológie a chémie; Inžinier Mitsubishi Electric Robotics Tomasz Scholz uviedol, že by išlo o komplexný projekt, aj keď by neexistovala časová tieseň, pokračoval: „Riešenia, ktoré sme použili pri tomto projekte, sú inovatívne a jedinečné... Ako to už v mnohých projektoch býva, najväčšou výzvou bolo definovanie cieľa a spôsobu jeho dosiahnutia. Odpoveďou bolo nájsť spoločný technický jazyk, v ktorom by ľudia z rôznych oblastí odbornosti mohli komunikovať na rovnakej úrovni a ujasniť si očakávania. „Preklenúť priepasť medzi akademickým svetom, ktorý myslí v abstraktných pojmoch, a priemyselným svetom, ktorý sa zvyčajne riadi pevným systémom, je často náročná úloha, ale uspeli sme.“
Nové prístupy k plánovaniu laboratórií
Prof. povedal, že s návrhom AGAMEDE sa odvolávali na staroveké Grécko a že to bolo vyjadrením ich úcty k počiatkom vedeckého myslenia, najmä k ženám vo svete vedy. DR. Radosław Pilarski zdôraznil, že pri plánovaní kládli dôraz aj na priestor laboratória, kde bol systém umiestnený, a svoje slová uzavrel takto: „Čistá miestnosť používaná na aseptickú bunkovú kultúru, ktorá je vo väčšine laboratórií bez okien, dostala úplne nový vzhľad. a odchýlili sa od stanovených noriem. Prostredie je veľmi dobre presvetlené vďaka veľkým, starostlivo uzavretým oknám. Vďaka pridaným skleneným panelom je systém neustále sledovaný a kontrolovaný bez toho, aby ste nosili kombinézy pre čisté priestory. Navyše vďaka 4K monitorom a kamerám s vysokým rozlíšením použitým v štúdii možno AGAMEDE a experimenty monitorovať na diaľku odkiaľkoľvek na svete.“
Buďte prvý komentár