Si tout pouvait aller aussi vite ! Vingt minutes par processus d'extraction et une nouvelle plaque toutes les 2,5 minutes la société néerlandaise Synchron Lab Automation a développé une petite installation automatisée d'extraction d'ADN en collaboration avec Festo. Les clients de l'industrie des semences peuvent l'utiliser pour extraire l'ADN de 40 000 échantillons par jour.
« En fait, nous avons construit une très petite usine », explique Niels Kruize, responsable du développement commercial chez Synchron Lab Automation. « Récemment, un de nos clients a fait une déclaration inestimable. Il a dit : "C'est si beau et si facile à la fois, je ne comprends tout simplement pas pourquoi cela n'a pas été inventé auparavant". »
Le processus qui s'exécute sur la machine est utilisé dans l'industrie agricole pour la sélection végétale. L'ADN est extrait de la matière végétale déchiquetée. Les composants Festo remplissent des fonctions cruciales à toutes les phases. Le point de départ du processus est un magasin qui peut contenir jusqu'à 400 plaques de microtitration, soit 200 pour l'entrée et 200 pour la sortie. Bert Baas, Key Account Manager chez Festo, explique : « Ceci est un exemple parfait d'une combinaison d'automatisation industrielle et de laboratoire. » Le matériel de la machine est divisé en fonctions conçues pour être aussi simples et efficaces que possible. La petite usine est équipée d'actionneurs en série plutôt qu'en parallèle. Les plaques sont déplacées et positionnées en continu dans les stations de pipetage, de rinçage et de lavage.
Dès le début, les développeurs de Synchron ont reçu un soutien intensif de la part de Festo. Bert Baas rapporte : « Nos experts en automatisation nous ont accompagnés dans l'ensemble du développement du système d'extraction. Par exemple, ils ont proposé d'utiliser la nouvelle unité CPX-E pour apporter une réelle valeur ajoutée. Ils ont utilisé l'unité dans ce projet avant même qu'elle ne soit disponible sur le marché. »
La machine d'extraction fonctionne en continu pendant huit heures et peut également fonctionner pendant 24 heures si nécessaire. Sa capacité est déjà huit fois supérieure à celle des autres alternatives actuellement disponibles sur le marché.
Au début de l'analyse, le lecteur de code-barres SBSI scanne toutes les plaques de microtitrage. Les axes électriques EGC en combinaison avec un actionneur rotatif DRRD et une pince DHPS prennent les plaques de microtitration et les placent sur des supports. Ceux-ci se déplacent à travers les différentes stations sur un système de transport.
Des microsphères métalliques sont ajoutées pour séparer l'ADN de l'autre matériau. L'ADN se fixe aux microsphères, tandis que le reste du matériel flotte dans les plaques de microtitration. Du liquide est ajouté aux plaques de microtitration dans plusieurs stations de lavage et aspiré à nouveau. À cet effet, la tête de pipetage est abaissée à l'aide d'un chariot électrique EGSC. Après le processus de rinçage, l'ADN propre reste dans la plaque de microtitration. Via le système de transport, cette dernière est acheminée vers l'étape de traitement finale : l'extraction de l'ADN.
La manipulation de la tête de pipetage pour l'extraction de l'ADN est effectuée par des axes électriques de type EGC, associés à un chariot électrique EGSL. Chaque plaque contient 96 échantillons. Le processus d'extraction dure au total vingt minutes. Une nouvelle plaque est commencée toutes les 2,5 minutes.
La machine possède une structure de série et modulaire et ne présente pratiquement aucun retard de commutation. Le CPX-E et les terminaux de distributeurs VTUG avec IO-Link® sont utilisés pour contrôler le système. Le CPX-E a été développé en tant que système E/S déporté ou API avec un contrôleur maître EtherCAT et un contrôleur motion, afin d'assurer une combinaison simple du boîtier de commande avec les actionneurs électriques.
Derk Wilten, propriétaire et directeur général de Synchron Lab Automation, explique comment la collaboration avec Festo a vu le jour : « Dans le passé, nous nous concentrions uniquement sur la conception d'une solution et faisions ensuite créer cette solution par un partenaire. La raison est que nous sommes à l'origine une société de logiciels. Lorsque Niels Kruize est arrivé dans l'entreprise, il nous a dit que nous devions développer nous-mêmes des solutions clés en main. Il en était fermement convaincu. Niels Kruize est responsable du développement commercial chez Synchron Lab Automation. Auparavant, il avait travaillé en Angleterre, notamment en étroite collaboration avec Festo. Sur la base de son expérience positive, il a proposé de mettre en œuvre notre premier "produit propre" avec le savoir-faire technique et les composants Festo. »
Niels Kruize explique : « Festo est une entreprise leader avec un réseau mondial de fournisseurs de composants ainsi qu'un service et un support mondiaux. Les experts Festo nous ont aidés dans la construction et ont partagé leurs connaissances avec nous. Leurs connaissances des différents marchés et leurs activités sur ces derniers étaient fort précieuses. Des clients du monde entier sont livrés de manière synchrone. Nous sommes donc ravis de travailler avec un partenaire qui peut livrer des pièces en Allemagne aussi rapidement qu'à Singapour. »Derk Wilton a rapidement été convaincu : « Festo utilise exactement les mêmes méthodes de travail que nous. C'est très rassurant de travailler avec un partenaire qui croit au projet. »
Niels Kruize est heureux que sa confiance dans la collaboration se soit révélée payante. « Elle offre une énorme valeur ajoutée. La collaboration est en fait un véritable partenariat pour les deux parties. Ce projet est une toute nouvelle entreprise pour les deux sociétés, même la technologie de communication est nouvelle pour nous. Nous apprenons les uns des autres et regardons vers l'avenir pour voir à quoi ressemblera la prochaine étape. » Bert Baas : « Nous discutons des nouvelles technologies avec Synchron et anticipons les opportunités qu'elles offrent. Cela donne un nouvel élan à Festo. »
Synchron développe des solutions d'automatisation de laboratoire depuis 1985 et se spécialise dans la manipulation automatisée de liquides, tubes et plaques. Au cours des dernières années, Synchron a inclus dans son portefeuille le design de novo et la construction de plateformes automatisées spéciales pour l'industrie des biosciences agricoles. Il s'agit notamment du SeedPicking, de la germination, des tests de santé des graines et des systèmes de nettoyage de l'ADN. La plateforme logicielle Experimate™ de Synchron offre une interface conviviale et contrôle tous les systèmes et modules connectés de Synchron, de la connexion LIMS au poste de travail automatisé.