Automazione di laboratorio 101: una visione dall’interno del nostro esperto in materia
Nelle scienze naturali, di più è meglio. È fondamentale ricavare una grande quantità di dati coerenti e approfonditi per ottenere una panoramica qualitativa e quantitativa del modello di interesse. Tuttavia, ci sono molte difficoltà nell'esecuzione di sperimentazioni con set di dati di grandi dimensioni, tra cui la natura soggetta a errori dell'immissione manuale, il controllo dell'ambiente e il consumo di tempo, per citarne alcuni. Fortunatamente, l'automazione del laboratorio può fare meraviglia per i tuoi progetti di ricerca.
Per chi non ha familiarità con il termine, l'automazione di laboratorio integra nuove tecnologie per migliorare la capacità e l'efficienza dell'esperienza. Dal punto di vista del concetto, suona bello, ma come si traduce nella vita reale?
Ci siamo seduti con Constantin Radu, responsabile delle proposte globali di Molecular Devices, che ha aperto gli occhi alle infinite opportunità dell’automazione di laboratorio con esempi delle nostre recenti collaborazioni.
Potreste presentare voi stessi e il vostro ruolo presso i Dispositivi Molecolari?
Sì, assolutamente; mi chiamo Constantin Radu. Sono il responsabile delle offerte globali del team di automazione e personalizzazione di Molecular Devices e ho lavorato con l’azienda per più di quattro anni.
Prima di Molecolari Devices, ho passato molti anni nel settore facendo vari schermi. La mia carriera è iniziata al Memorial Sloan Kettering Cancer Center come responsabile di laboratorio e scienziato dell’automazione, implementando e monitorando varie campagne di screening. Nel corso degli anni, ho acquisito molta esperienza nella gestione, manutenzione e utilizzo di piattaforme di automazione. L'esperienza mi dà informazioni esperte sui flussi di lavoro scientifici e sulla comprensione della logistica dell'automazione di tali flussi di lavoro.
Il mio ruolo era quello di lavorare con i test sviluppati dagli scienziati e capire come gestirli dal punto di vista ingegneristico. Questi test sono stati sviluppati in piastre per microtitolazione. Abbiamo dovuto sottoporre a vaglio circa 400.000 piccole molecole in migliaia di piastre. Il mio obiettivo era quello di capire come eseguire questi test su piattaforme di grandi dimensioni.
Questi tipi di progetti innovativi si sono tradotti in modo significativo con la mia posizione attuale in Molecular Devices. Il mio compito è quello di consultare e comprendere i requisiti applicativi dei nostri clienti, determinare l'aspetto dei loro flussi di lavoro e la rendimento che desiderano ottenere oggi e in futuro. Quindi, propongo una soluzione di lavoro per le loro esigenze specifiche, tra cui articoli da laboratorio, robotica di laboratorio e soluzioni software.
Perché gli scienziati dovrebbero volere rendere il loro flusso di lavoro più automatico?
Ci sono molti motivi per rendere automatico il tuo flusso di lavoro, ma i sei motivi principali includono:
- Coerenza nell'acquisizione dei dati
- Flessibilità
- Ridurre gli errori umani
- Miglioramento della sicurezza di laboratorio
- Aumento del tempo di fuga
- Miglioramento della rendimento
La coerenza nell'acquisizione dei dati è una cosa. Supponiamo che si esegua un corso nel tempo sui piatti per fino 48 a 96 ore e che si raccoglino dati ogni 6 ore. Attendere in laboratorio tutta la notte non è fattibile. Al contrario, un sistema automatizzato fornisce una soluzione in cui le piastre entrano ed escono da un incubatore automatizzato per l'imaging o la misurazione in punti temporali programmati .
Un braccio robotizzato nel sistema automatico non si stanca mai, ma gli esseri umani lo fanno. A volte ci dimentichiamo di leggere o acquisire un'immagine di una piastra in un determinato momento. Alla fine, è incoerente per l'acquisizione dei dati.
Un altro vantaggio dell'automazione dei flussi di lavoro è l'aumento del tempo di fuga. Quando gli esperimenti sono in esecuzione sulla piattaforma automatica, gli scienziati possono utilizzare quel tempo in modo più produttivo per scrivere assegni, lavorare su documenti scientifici o concentrarsi su altri aspetti relativi alla ricerca piuttosto che essere costantemente davanti al banco.
Questi miglioramenti alla fine portano a risultati più presentabili in tempi più brevi, aumentando la rendimento, e possono accelerare le pubblicazioni, che sono, dopo tutto, la moneta di uno scienziato e la chiave per le collaborazioni e l’aumento dei fondi. Ho assistito in prima persona a come l’automazione del laboratorio ha contribuito al flusso di networking e fondi al Memorial Sloan Kettering Cancer Center.
In che modo l'automazione di laboratorio aggiunge valore ai vari tipi di test?
Ad esempio, un ELISA può beneficiare enormemente dell'automazione di laboratorio e diventare parte di un flusso di lavoro di test basato su piastra ad alta rendimento . Durante lo screening di celle vive con biblioteche composte, che richiedono un'incubatrice, il controllo dell'ambiente diventa una delle principali difficoltà perché l'incubatore è molto sensibile ai cambiamenti. La temperatura deve essere a 37°C con 5% CO 2. Se questi valori si deviano, potrebbe rovinare l'esperimento. Tenere presente che la procedura di test è laboriosa.
Dopo che i clienti hanno acquistato il sistema di base ELISA, abbiamo impostato per loro un flusso di lavoro di automazione pronto per l’ISAD e seguiamo un processo che può sembrare simile a questo:
- Il flusso di lavoro è stato avviato con la manipolazione automatica dei liquidi per la distribuzione di campioni e reagenti. Ha anche coinvolto un sigillatore di calore automatico che ha mantenuto la temperatura e ha impedito l'evaporazione durante l'incubazione.
- Le piastre sono state trasferite a pela-guarne, seguito da una lavatrice per micropiastre automatica , che esegue il lavaggio simultaneo delle piastre a pozzo 96- e 384-.
- Il flusso di lavoro ha generato automaticamente letture dell'assorbenza nei lettore di micropiastre utilizzate per calcolare la concentrazione dell'antigene target dei campioni.
Il punto principale è che il flusso di lavoro automatico ha portato facilità e serenità a quella che sarebbe stata una procedura molto intricata in ogni fase del percorso.
Ritengo che lo sviluppo di linee cellulari sia un altro esempio perfetto in cui possiamo beneficiare dell'automazione perché si caratterizzano e si analizzano fino a milioni di celle. Abbiamo sviluppato dei flussi di lavoro di selezione dei cloni automatici, che hanno consentito lo sviluppo di linee cellulari senza soluzione di continuità da cloni derivati da singole cellule, assicurando al contempo che tutti i cloni producessero alti livelli di proteine target. Ancora una volta, la soluzione integrata ha comportato il coordinamento tra stampa a cella singola, imager, lettore di micropiastre e l'incubatore automatico. Puoi per saperne di più sulle nostre soluzioni di selezione dei cloni ad alta rendimento sul nostro sito web, ma in modo simile all’esempio di ELISA, finisci per risparmiare molto tempo e risorse.
Potreste descrivere il vostro coinvolgimento nell’Organoid Innovation Center di Molecular Devices?
Il mio coinvolgimento è iniziato con una collaborazione tra i dispositivi Molecolari e il Centro per i Pezzi Cincinnati per le Celle Staminali e la Medicina degli organoidi (CuSTOM) . Fondamentalmente, li abbiamo contattati per identificare le loro esigenze e i loro obiettivi. All’epoca, il loro gruppo di ricerca era un pioniere nella ricerca sugli organoidi. Volevano rendere il loro flusso di lavoro più automatico per la coltivazione di cellule 3D e lo screening di organoidi per migliorare i risultati della ricerca in medicina personalizzata.
Gli strumenti utilizzati – l’incubatore, l’ambiente e gli strumenti di stoccaggio – non erano nulla di nuovo. Tuttavia, le nostre metodologie di flusso di lavoro automatizzate li hanno aiutati a ottimizzare la comunicazione tra questi strumenti.
In seguito, abbiamo realizzato una tendenza comune tra i nostri nuovi clienti: il desiderio di lavorare con campioni rilevanti dal punto di vista biologico come gli organoidi . La difficoltà era che non sapevano come ottenere risultati riproducibili. Inoltre, non vi era alcuna procedura standardizzata per la crescita, l’immagine e l’analisi di questi campioni complessi.
Con l’apertura dell’Organoid Innovation Center (OIC), abbiamo iniziato ad assistere i nostri clienti dimostrando flussi di lavoro automatici 3D per i loro test specifici in tempo reale. CuSTOM è stata in grado di assistere a ogni passo, dalla coltivazione cellulare alla differenziazione e allo screening.
Prima dello screening, abbiamo anche eseguito test di stabilità sui loro reagenti. Qualcuno potrebbe aver bisogno di entrare a determinati intervalli per preparare nuovi buffer, quindi abbiamo testato per quanto tempo un buffer sarebbe rimasto stabile. Abbiamo anche formato i nostri clienti su come utilizzare i loro flussi di lavoro designati ed eseguire test di stabilità.
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Per riassumere, l’OIC è diventato una piattaforma per i nostri clienti per dare vita ai loro obiettivi di ricerca e alle loro metodologie desiderate.
Che cosa rende i dispositivi molecolari diversi dai concorrenti nella personalizzazione delle soluzioni automatiche di laboratorio?
In Molecular Devices, dedichiamo del tempo ad approfondire i flussi di lavoro dei nostri clienti e a comprendere l’applicazione e l’obiettivo finale. Dimostriamo una simulazione del modello del loro flusso di lavoro ideale. Ciò che è affascinante dell’automazione di laboratorio presso l’OIC è la sua capacità di imitare i passaggi manuali che un membro del laboratorio eseguirebbe per la ricerca sugli organoidi. Questa funzione rende la dimostrazione più convincente. Forniamo anche report scritti dei nostri test di strumenti e flussi di lavoro in seguito. Quindi, i clienti si sentono sicuri che questo flusso di lavoro sia una buona soluzione.
I nostri tecnici dell'assistenza forniscono assistenza clienti in tutto il mondo 24/7. Inoltre, il nostro team di assistenza è il migliore della categoria e offre un supporto continuo dopo l'installazione.
Ottenere un supporto globale tempestivo da un'azienda con sede negli Stati Uniti può essere difficile. Ad esempio, lavoravo in un laboratorio di ricerca in Corea del Sud, ma il supporto ingegneristico proveniva dalla Germania e le parti da Singapore: ci sarebbero voluti diversi mesi per riparare i nostri imager. In Molecular Devices, lavoriamo diligentemente per eliminare i ritardi derivanti da diversi fusi orari.
Un altro esempio esclusivo delle nostre soluzioni automatiche è la flessibilità con sistemi di automazione di laboratorio integrati. Utilizziamo strumenti di dispositivi Molecolari e altri strumenti di terze parti che vanno a integrare le esigenze scientifiche del ricercatore.
Qual è il futuro dell’automazione di laboratorio?
L'automazione non è nuova; è stata utilizzata dalla metà degli anni '90 per lo screening dei farmaci. La differenza allora era che più fornitori sviluppavano imager e piastre di diverse dimensioni, quindi non tutte le automazioni di laboratorio erano compatibili con tutti gli strumenti.
L'automazione del laboratorio ha un enorme potenziale e spazio per le scoperte. L’obiettivo successivo è migliorare l’esperienza utente attraverso robot mobili avanzati che potrebbero aiutare gli esperti nell’esecuzione dei flussi di lavoro o nel lavoro fianco a fianco con i ricercatori.
So per esperienza che per prendersi cura delle proprie cellule, a volte è necessario andare in laboratorio il sabato e la domenica. Con le restrizioni del COVID-19, le ore di lavoro devono essere più flessibili per i ricercatori. L'automazione del laboratorio diventerà pratica, in particolare nella nuova normalità, quindi non sarà necessario essere fisicamente in laboratorio ogni giorno e 24 ore su 24. L'automazione consentirà di avere spazio per la produttività, grazie all'aumento del tempo di fuga, consentendo di svolgere più attività poiché la robotica automatizzata farà la maggior parte del sollevamento pesante.
Scopri i sistemi pronti per l'automazione
Indipendentemente dalla domanda o applicazione scientifica in questione, un flusso di lavoro automatico può portare le risposte più velocemente. Integrando la tecnologia all’avanguardia di tutto il settore in una cella di lavoro flessibile e personalizzabile, i ricercatori possono ottimizzare notevolmente il loro tempo in laboratorio e liberare risorse per altri compiti fondamentali, accelerando la ricerca.
Esplora i flussi di lavoro pronti per l'automazione di laboratorio in una soluzione di screening end-to-end ad alto rendimento per quanto segue:
- Screening cellulare ad alto contenuto
- Screening di cloni ad alto rendimento
- Biologia proteica e cellulare
https://main--moleculardevices--hlxsites.hlx.page/service-support/lab-automation-solutions
Dagli incubatori e i sistemi di gestione dei liquidi fino alla robotica e ai software e hardware personalizzati, potete contare su di noi e sulla nostra esperienza di oltre 35 anni nel settore delle scienze naturali per la fornitura di prodotti di qualità e l’erogazione di servizi di assistenza in tutto il mondo.
I nostri team di Global Professional Services si impegnano a riscuotere la lealtà dei clienti attraverso l’abilitazione del loro successo con persone responsabilizzate e soluzioni innovative. Dal nostro Ph.D. livello Assistenza tecnica ai nostri tecnici di assistenza sul campo qualificati e certificati, abbiamo costruito un team di livello mondiale per supportare le attività di ricerca dei nostri clienti, in modo che possano aiutare a rispondere alle domande più importanti di Life Science.