I semi sono il nuovo oro. In che senso? Gli alimenti di origine vegetale nutrono la popolazione mondiale in continua crescita. Ma i cambiamenti climatici, i parassiti e le malattie minacciano la selezione delle piante. Per sviluppare sementi resistenti e metterle a disposizione dell'agricoltura, i selezionatori di piante hanno bisogno di grandi quantità di DNA. A tale scopo, Synchron Lab ha progettato la "DNA Factory", automatizzata con portali di movimentazione, assi elettrici, pinze pneumatiche e sensori di Festo.
L'impianto consente di estrarre ben 40.000 campioni di DNA in 24 ore, soddisfando così le crescenti richieste di elevata produttività nell'automazione di laboratorio. Da tempo la richiesta di campioni di DNA è talmente elevata che non sarebbe possibile impiegare così tanti assistenti di laboratorio per fornire tali quantità. Per non parlare dei costi del personale. Grazie a questo impianto, gli assistenti di laboratorio altamente qualificati possono concentrarsi sulla loro competenza principale, l'analisi dei risultati.
Manualmente, gli assistenti di laboratorio esperti riescono a eseguire l'estrazione del DNA di due piastre per microtitolazione al giorno. Con piccoli sistemi automatizzati da banco è possibile ottenere una quantità di otto piastre per microtitolazione al giorno. La nuova "fabbrica del DNA" di Synchron Lab permette di ottenere una resa di 400 piastre per microtitolazione al giorno. Per caricare e scaricare le piastre per microtitolazione è necessario un solo operatore.
"I laboratori si avvicinano all'automazione ancora con un certo scetticismo. Ragion per cui era importante che il personale di laboratorio potesse sempre vedere cosa succede nell'impianto", spiega Glenn Dukel, Project and Business Development Manager di Synchron Lab. Pertanto sono stati coinvolti i coltivatori di piante nello sviluppo e il software operativo è stato reso il più intuitivo possibile, ad esempio dotandolo di elementi di drag and drop.
L'impianto estrae il DNA da materiale vegetale sminuzzato. Il punto di partenza del processo è un caricatore per micropiastre che può contenere fino a 400 piastre, 200 ciascuna per ingresso e uscita. All'inizio della corsa, il lettore di codici a barre SBSI di Festo scansiona tutte le piastre per microtitolazione. Gli assi elettrici della serie EGC, combinati all'attuatore oscillante DRRD e alla pinza pneumatica DHPS, prelevano le piastre per microtitolazione e le posizionano su portapezzi che si spostano da una stazione all'altra su un sistema di trasporto.
Per separare il DNA dagli altri materiali, ai campioni di lisato nella prima stazione vengono aggiunte microsfere metalliche codificate, le cosiddette Magnetic Beads, alle quali si attacca il DNA mentre il resto del materiale galleggia nelle piastre per microtitolazione. A tale scopo, una soluzione tampone di isopropanolo puro viene aspirata da contenitori rotanti con un magnete rivestito di silice e pipettata nelle piastre per microtitolazione. Così inizia il processo di lavaggio del DNA.
Le teste di pipettaggio vengono movimentate tramite un portale bidimensionale EXCH sull'asse X e tramite l'asse elettrico EGC-HD con la necessaria rigidità sull'asse Z. Anche in questo caso, gli attuatori elettrici con servomotori della serie EMMT-AS garantiscono sequenze di movimento precise. Questi servomotori sono predestinati ad applicazioni complesse e dinamiche: sono caratterizzati da un'ottima regolabilità e precisione di percorso durante le operazioni di posizionamento. La soluzione monocavo a ingombro ridotto riduce lo sforzo di installazione.
La seconda e la terza stazione sono utilizzate per il processo di lavaggio. Nella seconda stazione viene aspirata la soluzione tampone del legante. Il magnete forma un anello con la soluzione tampone. Il DNA rimane nella piastra per microtitolazione.
In corrispondenza della terza stazione, la soluzione tampone isopropanolo libera il DNA dai sali e dall'etanolo. In questo caso viene utilizzata la testina dosatrice VTOI di Festo. Si tratta di una testina dosatrice a 8 canali per piastre per microtitolazione, efficacemente controllabile, dotata di una sola valvola per otto uscite. La VTOI consente di dosare e aspirare fluidi nell'ordine di µl. Il processo viene ripetuto quattro volte.
In corrispondenza della quarta stazione, il DNA viene separato dalle microsfere utilizzando una soluzione tampone di lavaggio. Quattro piastre per microtitolazione vengono costantemente sottoposte a questo processo in contemporanea, il che, rispetto ad altri sistemi, consente all'impianto di realizzare economie di scala. Gli assi ELGC vengono utilizzati nella direzione X e gli attuatori EGSC nella direzione Y. Allo stesso modo, le pinze pneumatiche DHPS per il sollevamento delle piastre per microtitolazione e l'attuatore oscillante DRRD per lo spostamento delle piastre.
"Per questo progetto, era importante avere al nostro fianco un partner per l'automazione che fosse sinonimo di elevata qualità e affidabilità, oltre che di disponibilità a livello mondiale", aggiunge Dukel, "Abbiamo quindi scelto la tecnica dell'automazione di Festo, in linea con il motto "Il meglio o niente", lo slogan di un rinomato marchio automobilistico".
In effetti, l'impianto altamente automatizzato ha le caratteristiche di una fabbrica di automobili, con elevata produttività e modularità. Synchron Lab stabilisce quindi uno standard d'oro nell'estrazione del DNA, consentendo ai produttori di sementi di rispondere all'enorme domanda globale nell'agricoltura del futuro.
Synchron sviluppa soluzioni personalizzate per l'automazione di laboratorio ed è specializzata nella movimentazione automatizzata dei liquidi. Nel suo settore, Synchron è conosciuta come un'azienda progressista e innovativa. Dal 1985, l'azienda sviluppa prodotti personalizzati basandosi su ottimi rapporti con i produttori di apparecchiature di laboratorio. I loro prodotti, software e hardware, oggi vengono usati in molti laboratori in tutta Europa. Synchron offre competenze in tutti i settori dell'automazione e vanta una grande esperienza nello sviluppo e nella commercializzazione di robot flessibili.
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