Sementes são o novo ouro. Como assim? Os alimentos à base de plantas nutrem a população mundial em constante crescimento. Porém, mudanças climáticas, pragas e doenças ameaçam o cultivo de plantas. Para que possam desenvolver sementes resistentes e disponibilizá-las à agricultura, os produtores de plantas necessitam de grandes quantidades de DNA. Para isso, a Synchron Lab desenvolveu a "DNA Factory": automatizada com pórticos de manuseio, eixos elétricos, garras pneumáticas e sensores da Festo.
O sistema permite extrair inacreditáveis 40 mil amostras de DNA em 24 horas. Dessa forma, atende às crescentes demandas por alto rendimento na automação de laboratório. Há muito tempo que a demanda por amostras de DNA tem sido tão alta que é impossível empregar tantos assistentes de laboratório para fornecer essas quantidades. Sem mencionar os custos com pessoal. Graças a esse sistema, os assistentes de laboratório altamente qualificados podem se concentrar em sua principal competência: a análise dos resultados.
Pelo método manual, assistentes de laboratório experientes conseguem realizar a extração de DNA de duas placas de microtitulação por dia. Com pequenos sistemas automatizados de bancada, é possível obter uma quantidade de oito placas de microtitulação por dia. Com a nova "fábrica de DNA" da Synchron Lab, é possível obter um rendimento de 400 placas de microtitulação por dia. Apenas um operador é necessário para carregar e descarregar as placas de microtitulação.
"Os laboratórios encaram a automação ainda com um certo ceticismo. Por isso, é importante que a equipe do laboratório possa sempre ver o que está acontecendo no sistema", explica Glenn Dukel, Gerente de Desenvolvimento de Projetos e Negócios da Synchron Lab. Assim, eles incluíram os produtores de plantas no desenvolvimento e também tornaram o software operacional o mais intuitivo possível, com elementos de arrastar e soltar, por exemplo.
O sistema extrai o DNA do material vegetal triturado. O ponto de partida do processo é um magazine de placas de microtitulação que acolhe até 400 placas - 200 para entrada e 200 para saída. O leitor de código de barras SBSI da Festo escaneia todas as placas de microtitulação no início de cada execução. Os eixos elétricos do tipo EGC, em combinação com o atuador semirrotativo DRRD e a garra pneumática DHPS, coletam as placas de microtitulação e as colocam em suportes de peças que se deslocam de uma estação para outra em um sistema de transporte.
Na primeira estação, para separar o DNA de outros materiais, são adicionadas às amostras de lisado, microesferas metálicas codificadas, denominadas magnetic beads, às quais o DNA se adere, enquanto o restante do material flutua nas placas de microtitulação. Para isso, uma solução-tampão de isopropanol puro é aspirada de recipientes rotativos com um ímã de sílica revestido e pipetada nas placas de microtitulação. É assim que se inicia o processo de lavagem do DNA.
Os cabeçotes de dosagem são movidos por meio de um manipulador cartesiano EXCH no eixo X e do eixo elétrico EGC-HD no eixo Z, com a rigidez necessária. Também aqui os atuadores elétricos com servomotores do tipo EMMT-AS garantem sequências de movimento precisas. Esses servomotores são predestinados para aplicações exigentes e dinâmicas, destacando-se pela excelente capacidade de controle e fidelidade de trajetória nas tarefas de posicionamento. A solução de cabo único, que economiza espaço, também reduz significativamente o esforço de instalação.
A segunda e a terceira estações são utilizadas para o processo de lavagem. Na segunda estação, a solução-tampão do aglutinante é aspirada. O ímã forma um anel com a solução-tampão. O DNA permanece na placa de microtitulação.
Na terceira estação, a solução-tampão de isopropanol libera o DNA dos sais e do etanol. Aqui é utilizado o cabeçote de dosagem VTOI da Festo de 8 canais, com controle eficiente para placas de microtitulação e equipado com apenas uma válvula para oito saídas. Com o VTOI, os líquidos podem ser dispensados e aspirados na faixa ínfima de µl. O processo é repetido quatro vezes.
Na quarta estação, o DNA é separado das esferas usando uma solução-tampão de lavagem. Sempre quatro placas de microtitulação são submetidas simultaneamente a esse processo, o que permite ao sistema alcançar economias de escala em comparação com outros sistemas. Os eixos ELGC são usados na direção X e os atuadores EGSC, na direção Y. Também são utilizadas garras pneumáticas DHPS, para levantar as placas de microtitulação, e um atuador semirrotativo DRRD, para mover as placas.
"Para nós, era importante ter um parceiro de automação neste projeto, que fosse sinônimo de alta qualidade e confiabilidade, e oferecesse disponibilidade mundial", acrescenta Dukel. "Por isso, decidimos pela tecnologia de automação da Festo, seguindo o lema "O melhor ou nada", o slogan de uma renomada marca automotiva."
De fato, o sistema altamente automatizado possui características de uma fábrica de automóveis, com alta produtividade e modularidade. Assim, a Synchron Lab estabelece um padrão ouro na extração de DNA, permitindo que os produtores de sementes atendam à enorme demanda global da agricultura no futuro.
A Synchron desenvolve soluções personalizadas para automação de laboratórios e é especializada em manuseio automatizado de líquidos. Em seu setor, a Synchron é conhecida como uma empresa progressista e inovadora. Desde 1985, a empresa vem desenvolvendo produtos personalizados com base em excelentes relacionamentos com fabricantes de equipamentos de laboratório. Seus produtos, tanto de software quanto de hardware, estão em uso atualmente em muitos laboratórios em toda a Europa. A Synchron oferece know-how em todas as áreas de automação e tem uma vasta experiência no desenvolvimento e comercialização da automação robótica flexível.
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