種は新しい金です。そうですか？植物ベースの食品は増え続ける世界人口を養っています。しかし、気候変動, 害虫, 病気が植物の育種を脅かしています。植物育種家が耐性のある種子を開発し、農業に利用できるようにするには膨大な量の DNA が必要です。Synchron Lab はこの目的のために、Festo のハンドリングポータル, 電動アクチュエータ, 空気圧グリッパ, センサで自動化された「DNA Factory」を開発しました。
このシステムを使用すると、24 時間でなんと 40,000 個の DNA サンプルを抽出できます。したがって、研究室自動化における高スループットの増大する要件を満たします。DNA サンプルの需要は長い間非常に高かったため、これらの量を提供するためにこれほど多くの研究助手を配置することは不可能でした。人件費も言うまでもない。このシステムのおかげで、高度な資格を持つ検査助手は中核となる結果の分析に集中できます。
経験豊富な研究助手が手動で、1 日あたり 2 枚のマイクロタイタープレートから DNA 抽出を実行します。小型の自動ベンチトップ システムを使用すると、1 日あたり 8 枚のマイクロタイタープレートの量を達成できます。Synchron Lab の革新的な「DNAファクトリー」を使用すると、1 日あたり 400 枚のマイクロタイタープレートのスループットが可能です。マイクロタイタープレートのロードとアンロードに必要なオペレーターは 1 人だけです。
「研究室は依然として自動化についてやや懐疑的です。したがって、研究所の職員が工場内で何が起こっているかを常に確認できることが重要でした」と、Synchron Lab のプロジェクトおよびビジネス開発マネージャーの Glenn Dukel 氏は説明します。開発には植物育種家が関与しており、オペレーティング ソフトウェアもドラッグ アンド ドロップ要素などを使用して可能な限り直感的に作られています。
このシステムでは細かく切った植物からDNAを抽出します。このプロセスは入力用200枚, 出力用200枚の最大400枚のプレートを収容できるマイクロプレートマガジンから始まります。稼動開始時にはFestoのバーコードリーダーSBSIが全てのマイクロプレートをスキャンします。ロータリアクチュエータ DRRD および空気圧グリッパ DHPS と組み合わせた EGC タイプの電動アクチュエータはマイクロタイタープレートをピックアップしてワークピース キャリア上に置き、搬送システム上でステーション間を移動します。
DNA を他の物質から分離するために、最初のステーションではコード化された金属微小球、いわゆる磁気ビーズがライセート サンプルに追加され、DNA 自体がそれに付着し、残りの物質はマイクロタイタープレート内に浮遊します。この目的のために、純粋なイソプロパノールから作られた緩衝液を、コーティングされたシリカ磁石を備えた回転容器から吸引し、ピペットでマイクロタイタープレートに移します。これが DNA 洗浄プロセスの始まりです。
ピペッティング ヘッドはEXCH エリア ポータルを介して X軸方向へ移動し、必要な剛性を備えたEGC-HDを介して Z軸方向へ移動します。ここでも、EMMT-AS サーボモータを備えた電動アクチュエータにより、正確な動作シーケンスが保証されます。これらのサーボモータは要求の厳しい動的アプリケーション向けに設計されており、位置決めタスクにおける非常に優れた制御性と経路精度が特徴です。省スペースのシングルケーブル ソリューションにより、設置の労力が軽減されます。
第 2 ステーションと第 3 ステーションは洗浄プロセスに使用されます。バインダー緩衝液は第 2 ステーションで吸引されます。磁石は緩衝液とともにリングを形成します。DNA はマイクロタイタープレートに残ります。
3 番目のステーションではイソプロパノール緩衝液によって DNA から塩とエタノールが除去されます。ここでは Festo の分注ヘッド VTOI が使用されています。これは効率的に制御可能な、マイクロタイタープレート用の 8 チャンネル分注ヘッドで、8 つの出力に対してバルブが 1 つだけ装備されています。VTOIを使用するとµlレベルの液体を分注・吸引することができます。このプロセスが 4 回繰り返されます。
第 4 ステーションではウォッシュアウト緩衝液を使用して DNA がビーズから分離されます。4 枚のマイクロタイタープレートが同時にこのプロセスに常にさらされるため、このシステムは他のシステムと比較して規模の経済を達成できます。ELGCは X軸方向に使用され、EGSC は Y軸方向に駆動します。同様に、マイクロタイタープレートを持ち上げるための DHPS 空気圧グリッパと、プレートを移動するための DRRD ロータリアクチュエータ。
「このプロジェクトでは高品質と信頼性、そして世界中での可用性を象徴する自動化パートナーを味方につけることが私たちにとって重要でした。」と Dukel 氏は付け加えました。「そのため、私たちは「最高の」というモットーに基づいて Festo の自動化テクノロジーを採用することにしました。ng」は有名な自動車ブランドのスローガンです。
実際、高度に自動化されたシステムは高い生産性とモジュール性を備えた自動車工場の特徴を備えています。このように、Synchron Lab は DNA 抽出のゴールドスタンダードを確立し、将来の種子生産者が農業における世界的な膨大な需要に対応できるようにします。
Synchron は研究室自動化のためのオーダーメイドのソリューションを開発し、自動液体処理を専門としています。シンクロンは業界内で進歩的かつ革新的な企業として知られています。1985 年以来、同社は実験機器メーカーとの優れた関係に基づいてカスタマイズされた製品を開発してきました。ソフトウェアとハードウェアの両方の同社の製品は現在ヨーロッパ中の多くの研究室で使用されています。Synchron はオートメーションのあらゆる分野における専門知識を提供し、柔軟なロボット オートメーションの開発とマーケティングにおいて豊富な経験を持っています。