Des semences qui valent de l'or. C'est-à-dire ? Les aliments d’origine végétale nourrissent une population mondiale en constante augmentation. Mais le changement climatique, les parasites et les maladies menacent la culture des plantes. Pour que les phytogénéticiens puissent développer des semences résistantes et les mettre à la disposition de l’agriculture, ils ont besoin d’énormes quantités d’ADN. Pour cela, Synchron Lab a développé la « DNA Factory », automatisée avec des portiques de manipulation, des axes électriques, des préhenseurs pneumatiques et des capteurs Festo.
L’installation permet d’extraire pas moins de 40 000 échantillons d’ADN en 24 heures. Elle répond ainsi aux exigences croissantes en matière de haut débit dans l’automatisation des laboratoires. La demande d’échantillons d’ADN est depuis longtemps si élevée qu’il ne serait pas possible d’employer assez d’assistants de laboratoire pour fournir ces quantités. Sans parler des frais de personnel. Grâce à cette installation, les assistants de laboratoire hautement qualifiés peuvent se concentrer sur leur compétence principale, à savoir l’analyse des résultats.
Manuellement, les assistants de laboratoire expérimentés parviennent à effectuer l’extraction d’ADN de deux plaques de microtitration par jour. Avec les petits systèmes automatisés Benchtop, on atteint une quantité de huit plaques de microtitration par jour. La nouvelle « usine à ADN » de Synchron Lab permet d’atteindre un débit de 400 plaques de microtitration par jour. Un seul opérateur est nécessaire pour charger et décharger les plaques de microtitration.
« Les laboratoires sont encore sceptiques face à l’automatisation. Il était donc important que le personnel du laboratoire puisse toujours voir ce qui se passe dans l’installation », explique Glenn Dukel, directeur de projet et de développement commercial chez Synchron Lab. Les phytogénéticiens ont été impliqués dans le développement et le logiciel de commande a été rendu aussi intuitif que possible, par exemple grâce à des éléments de type « glisser-déposer ».
L’installation extrait l’ADN de matériel végétal broyé. Le point de départ du processus est un magasin de plaques de microtitration, qui peut contenir jusqu’à 400 plaques, 200 chacune pour l’entrée et la sortie. Au début de l’analyse, le lecteur de code-barres SBSI Festo scanne toutes les plaques de microtitration. Des axes électriques de type EGC en combinaison avec le vérin oscillant DRRD et à la pince pneumatique DHPS prennent les plaques de microtitration et les placent sur des porte-pièces qui se déplacent d’une station à l’autre sur un système de transport.
Pour séparer l’ADN des autres matériaux, des microsphères métalliques codées, appelées billes magnétiques, sont ajoutées aux échantillons de lysat dans la première station. L’ADN se fixe à ces billes tandis que le reste du matériel flotte dans les plaques de microtitration. Pour ce faire, une solution tampon d’isopropanol pur est aspirée à partir de récipients rotatifs munis d’un aimant en silice revêtu et pipetée dans les plaques de microtitration. C’est ainsi que démarre le processus de lavage de l’ADN.
Les têtes de pipetage sont déplacées sur l’axe X par un portique bidimensionnel EXCH et sur l’axe Z par l’axe électrique EGC-HD avec la rigidité nécessaire. Ici aussi, des actionneurs électriques avec des servomoteurs de type EMMT-AS assurent des mouvements précis. Ces servomoteurs sont prédestinés aux applications complexes et dynamiques : ils se distinguent par une très bonne maniabilité et fidélité de trajectoire dans les tâches de positionnement. La solution à un seul câble, peu encombrante, réduit le travail d’installation.
La deuxième et la troisième station servent au processus de lavage. La solution tampon de liant est aspirée à la deuxième station. L’aimant forme une bague avec la solution tampon. L’ADN reste dans la plaque de microtitration.
Dans la troisième station, la solution tampon d’isopropanol libère l’ADN des sels et de l’éthanol. La tête de dosage VTOI Festo est utilisée à cet effet. Il s’agit d’une tête de dosage à 8 canaux, contrôlable efficacement, pour plaques de microtitration, équipée d’un seul distributeur pour huit sorties. Le VTOI permet de distribuer et d’aspirer des liquides de l’ordre du µl. Le processus est répété quatre fois.
Dans la quatrième station, l’ADN est séparé des billes à l’aide d’une solution tampon de lavage. Quatre plaques de microtitration sont soumises à ce processus en permanence, ce qui permet à l’installation de réaliser des économies d’échelle par rapport à d’autres installations. Des axes ELGC dans la direction X et des actionneurs EGSC dans la direction Y sont utilisés. De même, des pinces pneumatiques DHPS pour soulever les plaques de microtitration ainsi que l’entraînement pivotant DRRD pour déplacer les plaques.
« Pour ce projet, il était important pour nous d’avoir à nos côtés un partenaire en automatisation qui soit synonyme de qualité et de fiabilité élevées ainsi que de disponibilité mondiale », ajoute Dukel. « Nous avons donc opté pour la technique d’automatisation de Festo selon la devise « Le meilleur sinon rien », le slogan d’une marque automobile bien connue. »
En fait, l’installation hautement automatisée a les traits d’une usine automobile, avec une productivité et une modularité élevées. Synchron Lab constitue ainsi une référence absolue dans l’extraction d’ADN, ce qui permettra aux producteurs de semences de répondre à l’avenir à l’énorme demande mondiale dans le domaine de l’agriculture.
Synchron développe des solutions sur mesure pour l’automatisation des laboratoires et est spécialisée dans la manipulation automatisée des liquides. Dans son secteur, Synchron est connue comme une entreprise progressiste et innovante. Depuis 1985, l’entreprise développe des produits personnalisés en s’appuyant sur d’excellentes relations avec les fabricants d’équipements de laboratoire. Leurs produits, tant logiciels que matériels, sont aujourd’hui utilisés dans de nombreux laboratoires à travers l’Europe. Synchron offre une expertise dans tous les domaines de l’automatisation et dispose d’une grande expérience dans le développement et la commercialisation de l’automatisation robotique flexible.
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