Роботизираната система AGAMEDE, разработена в Института по биоорганична химия на Полската академия на науките в сътрудничество с Mitsubishi Electric, Labomatica и Perlan Technologies, ускорява диагностицирането на SARS-CoV-2. Благодарение на усъвършенстваната технология за автоматизация, оборудвана с изкуствен интелект, системата има капацитет да тества 15 хиляди проби на ден. Технология; Може да се използва и в други области на приложение, като изследвания на нови лекарства, персонализирани лечения на рак и дори разработване на козметични формули.
Считана за първата жена учен в историята, AGAMEDE беше вдъхновението за името, дадено на системата за автоматизация на лабораторията, разработена в Института по биоорганична химия на Полската академия на науките. Докато автоматизацията на лабораторните процеси е обичайна практика, роботизираната система AGAMEDE започна да предлага уникална експериментална среда със затворен цикъл чрез комбиниране на автоматизация и изкуствен интелект (AI). Роботите, подготвящи експериментите, четат резултатите в определени моменти със софтуера Labomatica Gene GameTM, от друга страна, интерпретират данните и самостоятелно подготвят следващия експериментален цикъл. Така на изследователите остава само задачата да дефинират въпроса, да проектират експерименталната система и да наблюдават гладкото функциониране на системата. Роботът AGAMEDE, от друга страна, работи 24 часа в денонощието, за да експериментира и да докладва резултатите.
Комбинацията от изкуствен интелект и автоматизация в система, която може да произвежда продукция при високи скорости, се откроява като пробив. Повечето автоматизирани високоскоростни изходни системи изискват оператор да прочете резултатите и да планира следващата серия от експерименти след завършване на цикъла. AGAMEDE, от друга страна, може да направи това самостоятелно без човешка намеса.
„Благодарение на модула за изкуствен интелект, AGAMEDE интерпретира експерименти без човешка намеса въз основа само на математически модели“, каза изобретателят и главен инженер на системата проф. д-р Радослав Пиларски продължи думите си така: „Системата; Може да се използва в централни диагностични лаборатории, фармацевтични компании, разработващи медицински лекарства и онкологични лаборатории, изследващи специфични за пациента терапии, както и в отделите за научноизследователска и развойна дейност на химически и биотехнологични компании за оптимизиране на биопроцесите.
Разработено за проекта EPICELL
Работата на AGAMEDE стартира през 2015 г. в рамките на IBCH PAS. Системата е разработена основно за проекта EPICELL, финансиран от Националния център за научни изследвания и развитие по програма STRATEGMED „Превенция и лечение на болести на съвременната епоха”. Целта на проекта беше да се разработи оптимизирана среда за култура на кардиомиоцити. Основното предизвикателство в това проучване беше броят на експериментите, необходими за проектиране на подходящ микс от епигенетични модулатори с малки молекули. Например, формула с десет съставки и десет различни концентрации изисква 10 милиона експеримента. AGAMEDE беше използван в този момент за търсене на правилната комбинация от компоненти в система с многоизмерни решения. Това подобри съдържанието на средата за препрограмиране EPICELL One.
Може да прави 15 XNUMX теста на ден.
Заявявайки, че IBCH PAS работи върху РНК и ДНК нуклеиновите киселини от създаването си и че разполага с цялото оборудване и съоръжения, необходими за диагностичните процеси на SARS-CoV-2, директорът на IBCH/PAS проф. Марек Фиглерович; „Нашият институт беше първият в Полша, който разработи тест за откриване на SARS-CoV-2. Скоро след това решихме да комбинираме възможностите за автоматизация на AGAMEDE с нашите тестове и разработихме бърз диагностичен протокол, който ни позволи да тестваме 15 15 проби на ден. Въпреки че нямаме акредитирана диагностична лаборатория, постигнахме невероятен резултат, защото човек може да анализира най-много няколкостотин проби на ден. С AGAMEDE успяхме да извършим XNUMX хиляди теста“, каза той.
Роботи, PLC и софтуер, предоставени от Mitsubishi Electric
Проектът AGAMEDE, реализиран с подкрепата на технологичните партньори на Mitsubishi Electric, Labomatica и Perlan Techologies, използваше 6-осния робот на Mitsubishi Electric, PLC контролери и софтуер MELFA Basic. Индустриалният робот с дълга ръка е основният компонент на системата. С помощта на интегриран роботизиран инструмент, роботът може да извършва експерименти в микромащаб върху 96- и 384-ямкови микро-анализови плаки, имитирайки работата на лаборант, който постоянно използва аналитично оборудване. За това се използват експериментални протоколи, въведени в софтуера за управление от оператора.
Индустриалните инкубатори за клетъчни култури, подаващи устройства за плочи и накрайници, станции за пипетиране, етикетиращи устройства, скенери за баркод, уплътнители на плочи, флуоресцентни четци и спектрофотометри също бяха използвани в приложението. В системата AGAMEDE е включен автоматичен конфокален микроскоп HCA с четири флуоресцентни канала като светло устройство. За света на биотехнологиите това устройство представлява микрокосмическия еквивалент на телескопа Хъбъл. Вместо астрономически обекти, той анализира милиони клетъчни и тъканни структури, като ги снима със същото качество и ефективност. Устройството е снабдено с акустичен дифузор, който доставя течност в диапазона на нанолитри (милионна от милилитъра). Бързата доставка на толкова малки обеми течности намалява разходите за изследвания и увеличава скоростта на работа. По този начин е възможно да се провеждат експерименти за кратко време, като се използва колекция от над 115 XNUMX химикала.
Опит от глобалната сила на Mitsubishi Electric
Подчертавайки, че са се възползвали от международния опит при внедряването на такава усъвършенствана система, в която роботи и лабораторно оборудване работят заедно за първи път в Полша, Mitsubishi Electric Poland координатор на решенията в сектора на науките за живота Роман Яник; „Подкрепата на глобалната организация на Mitsubishi Electric, която се ангажира с иновативни проекти, беше изключително полезна за този проект. Всички работихме усилено за кратко време, за да разработим решение, което да успокои лабораторните техници възможно най-бързо, и успяхме да доставяме 100 XNUMX проби на седмица. "Това беше невероятен резултат за нас."
Обединяване на много дисциплини
Проектът AGAMEDE е интердисциплинарен, обединяващ световете на роботиката, компютърните науки, индустриалния дизайн, математиката, биологията и химията; Инженерът по роботика на Mitsubishi Electric Tomasz Scholz, който каза, че това ще бъде сложен проект дори и без времево напрежение, продължи думите си по следния начин: „Решенията, които използвахме за този проект, са иновативни и уникални... Както в много проекти, най-голямото предизвикателство беше дефинирането целта и как ще постигнем целта. Отговорът беше да се намери общ технически език, на който хора от различни области на експертиза да могат да общуват на едно и също ниво и да изяснят очакванията. Преодоляването на академичния свят, който мисли в абстрактни термини, и индустриалния свят, който обикновено следва фиксирана система, често е трудна задача, но ние успяхме."
Нови подходи в планирането на лабораторията
Заявявайки, че AGAMEDE се отнася за Древна Гърция със своя дизайн, проф. д-р Радослав Пиларски подчерта, че при планирането са отдали значение и на лабораторната зона, където е поставена системата, и завърши с думите: „Чистата стая, използвана за асептична клетъчна култура, която е без прозорци в повечето лаборатории, е отделена от установените стандарти, като дава това е напълно нов външен вид. Благодарение на внимателно затворените големи прозорци, околната среда е добре осветена. С добавените стъклени панели се гарантира, че системата се поддържа под постоянно наблюдение и контрол, без да се носи гащеризон за чиста стая. В допълнение, благодарение на 4K мониторите и камерите с висока разделителна способност, използвани в изследването, AGAMEDE и експериментите могат да се гледат дистанционно от всяка точка на света.“
Бъдете първите, които коментират