AGAMEDE robotsüsteem, mis on välja töötatud Poola Teaduste Akadeemia Bioorgaanilise Keemia Instituudis koostöös Mitsubishi Electricu, Labomatica ja Perlan Technologiesiga, kiirendab SARS-CoV-2 diagnoosimist. Tänu tehisintellektiga varustatud täiustatud automatiseerimistehnoloogiale suudab süsteem testida 15 tuhat proovi päevas. Tehnoloogia; Seda saab kasutada ka muudes rakendusvaldkondades, nagu uute ravimite uurimine, isikupärastatud vähiravi ja isegi kosmeetiliste koostiste väljatöötamine.
Ajaloo esimeseks naisteadlaseks peetud AGAMEDE oli inspiratsiooniallikaks Poola Teaduste Akadeemia bioorgaanilise keemia instituudis välja töötatud laboriautomaatikasüsteemile. Kui laboriprotsesside automatiseerimine on tavaline praktika, siis AGAMEDE robotsüsteem on hakanud pakkuma ainulaadset suletud ahelaga katsekeskkonda, kombineerides automatiseerimist ja tehisintellekti (AI). Katseid ette valmistavad robotid loevad Labomatica Gene GameTM tarkvaraga teatud aegadel tulemusi, seevastu tõlgendavad andmeid ja valmistavad iseseisvalt ette järgmise katsetsükli. Seega jääb teadlaste ülesandeks vaid küsimuse määratlemine, katsesüsteemi kujundamine ja süsteemi tõrgeteta toimimise jälgimine. Robot AGAMEDE seevastu töötab 24 tundi ööpäevas, et katsetada ja tulemusi raporteerida.
Tehisintellekti ja automatiseerimise kombinatsioon süsteemis, mis suudab toota suurel kiirusel väljundit, paistab silma läbimurdena. Enamik automatiseeritud kiireid väljundsüsteeme nõuab, et operaator loeks pärast tsükli lõppu tulemusi ja kavandaks järgmise katseseeria. AGAMEDE seevastu saab seda teha iseseisvalt ilma inimese sekkumiseta.
"Tänu tehisintellekti moodulile tõlgendab AGAMEDE eksperimente ilma inimese sekkumiseta ainult matemaatiliste mudelite põhjal," ütles süsteemi leiutaja ja peainsener prof. Dr. Radoslaw Pilarski jätkas oma sõnu järgmiselt: „Süsteem; Seda saab kasutada keskdiagnostika laborites, meditsiinilisi ravimeid arendavates ravimifirmades ja patsiendispetsiifilisi ravimeetodeid uurivates onkoloogialaborites, samuti keemia- ja biotehnoloogiaettevõtete teadus- ja arendusosakondades bioprotsesside optimeerimiseks.
See töötati välja projekti EPICELL jaoks
AGAMEDE tööd algasid 2015. aastal IBCH PASi korpuses. Süsteem töötati välja eelkõige projekti EPICELL jaoks, mida rahastab Riiklik Teadus- ja Arenduskeskus programmi STRATEGMED “Moodsa aja haiguste ennetamine ja ravi” raames. Projekti eesmärk oli välja töötada optimeeritud sööde kardiomüotsüütide kultuuri jaoks. Selle uuringu peamiseks väljakutseks oli väikeste molekulide epigeneetiliste modulaatorite sobiva segu kavandamiseks vajalike katsete arv. Näiteks kümne koostisosa ja kümne erineva kontsentratsiooniga valem nõuab 10 miljonit katset. Siinkohal kasutati AGAMEDE abil õiget komponentide kombinatsiooni mitmemõõtmelises lahendussüsteemis. See parandas EPICELL One ümberprogrammeerimismeediumi sisu.
See suudab teha 15 XNUMX testi päevas.
Teatades, et IBCH PAS on RNA ja DNA nukleiinhapetega tegelenud alates selle loomisest ning neil on kõik SARS-CoV-2 diagnostikaprotsesside jaoks vajalikud seadmed ja vahendid, IBCH/PAS direktor prof. Marek Figlerowicz; „Meie instituut töötas esimesena Poolas välja SARS-CoV-2 tuvastamise testi. Varsti pärast seda otsustasime ühendada AGAMEDE automatiseerimisvõimalused meie testidega ja töötasime välja kiirdiagnostika protokolli, mis võimaldas meil testida 15 15 proovi päevas. Kuigi meil pole akrediteeritud diagnostikalaborit, oleme saavutanud uskumatu tulemuse, sest inimene suudab ööpäevas analüüsida maksimaalselt mitusada proovi. AGAMEDE abil suutsime teha XNUMX tuhat testi, " ütles ta.
Mitsubishi Electricu pakutavad robotid, PLC ja tarkvara
Mitsubishi Electricu, Labomatica ja Perlan Techologies tehnoloogiapartnerite toel ellu viidud AGAMEDE projektis kasutati Mitsubishi Electricu 6-teljelist robotit, PLC kontrollereid ja MELFA Basic tarkvara. Pika käega tööstusrobot on süsteemi põhikomponent. Integreeritud robottööriista abil saab robot teha mikromastaabis katseid 96- ja 384-süvendilistel mikroanalüüsi plaatidel, imiteerides pidevalt analüüsiseadmeid kasutava laboritehniku tööd. Selleks kasutatakse operaatori poolt kontrolltarkvarasse sisestatud katseprotokolle.
Rakenduses kasutati ka tööstuslikke rakukultuuri inkubaatoreid, plaadi- ja otsasööturid, pipeteerimisjaamu, märgistajaid, vöötkoodiskannereid, plaatide sulgejaid, fluorestsentslugejaid ja spektrofotomeetreid. AGAMEDE süsteemis on nelja fluorestsentskanaliga automatiseeritud konfokaalne mikroskoop HCA. Biotehnoloogia maailma jaoks on see seade Hubble'i teleskoobi mikrokosmose ekvivalent. Astronoomiliste objektide asemel analüüsib see miljoneid raku- ja koestruktuure, pildistades neid sama kvaliteediga ja tõhusalt. Seade on varustatud akustilise difuusoriga, mis edastab vedelikku nanoliitrises (miljonik milliliitris) vahemikus. Selliste väikeste vedelike koguste kiire kohaletoimetamine vähendab uurimiskulusid ja suurendab töö kiirust. Nii on võimalik lühikese ajaga katseid läbi viia, kasutades üle 115 tuhandest kemikaalist koosnevat kollektsiooni.
Kogemus Mitsubishi Electricu ülemaailmsest tugevusest
Rõhutades, et nad said kasu rahvusvahelisest kogemusest sellise arenenud süsteemi rakendamisel, kus robotid ja laboriseadmed töötavad Poolas esimest korda koos, Mitsubishi Electric Poola bioteaduste sektori lahenduste koordinaator Roman Janik; “Mitsubishi Electricu uuenduslikele projektidele pühendunud globaalse organisatsiooni toetus on selles projektis olnud väga suureks abiks. Tegime kõik lühikese aja jooksul kõvasti tööd, et töötada välja lahendus, mis paneks laboritehnikud võimalikult kiiresti rahule, ja suutsime tarnida 100 XNUMX proovi nädalas. "See on meie jaoks olnud uskumatu tulemus."
Paljude erialade kokkuviimine
AGAMEDE projekt on interdistsiplinaarne, koondades robootika, arvutiteaduse, tööstusdisaini, matemaatika, bioloogia ja keemia maailmad; Mitsubishi elektrirobootika insener Tomasz Scholz, kes ütles, et see saab olema keeruline projekt ka ilma ajasurveta, jätkas oma sõnu järgmiselt: „Selle projekti jaoks kasutatud lahendused on uuenduslikud ja ainulaadsed... Nagu paljude projektide puhul, oli suurimaks väljakutseks defineerimine. eesmärk ja kuidas me eesmärgini jõuaksime. Vastuseks tuli leida ühine tehniline keel, milles erinevate erialade inimesed saaksid samal tasemel suhelda ja ootusi selgitada. Abstraktselt mõtleva akadeemilise maailma ja tavaliselt fikseeritud süsteemi järgiva tööstusmaailma ühendamine on sageli keeruline ülesanne, kuid see õnnestus.
Uued lähenemisviisid labori planeerimisel
Prof. Dr. Radosław Pilarski rõhutas, et nad pidasid planeerimisel tähtsaks ka laboriala, kuhu süsteem paigutatakse, ning lõpetas oma sõnadega: „Aseptilise rakukultuuri jaoks kasutatav puhas ruum, mis on enamikus laborites akendeta, on kehtestatud standarditest eraldatud. andes täiesti uue välimuse. Keskkond on hästi valgustatud tänu hoolikalt suletud suurtele akendele. Lisatud klaaspaneelidega on tagatud, et süsteemi hoitakse pideva jälgimise ja kontrolli all ilma puhta ruumi kombinesooni kandmata. Lisaks on tänu uuringus kasutatud kõrge eraldusvõimega 4K monitoridele ja kaameratele AGAMEDE ja katsed kaugvaatatavad kõikjal maailmas.
Ole esimene, kes kommenteerib