코로나 팬데믹이 우리에게 남긴 교훈이 있다면 그것은 실험실의 높은 샘플 처리량에 대한 필요성일 것입니다. 자격을 갖춘 실험실 직원들이 아무리 많아도 이런 높은 수요를 충족할 수는 없습니다. 실험실 프로세스는 더 이상 자동화에 대한 요구를 우회할 수 없습니다. 이런 이유에서 네덜란드 기업 MolGen은 분자 처리를 위해 시간당 320명의 환자 샘플을 전처리할 수 있는 PurePrep TTR을 개발했습니다. 여기에는 Festo의 실험실 맞춤형 자동화 기술이 적용되었습니다.
고속 성장
코로나 팬데믹 상황에서 빠른 시료 처리는 필수적 요소이며 이를 충족하기 위해 실험실이 대규모로 만들어졌습니다. MolGen의 CEO이자 MolGen의 세 창립자 중 한 명인 Niels Kruize는 "이런 상황에서 MolGen이 창립되었으며 2~3년이라는 매우 짧은 시간에 직원 수가 5명에서 현재 130명으로 성장할 수 있었다"라고 설명하며 네덜란드, 영국 및 미국에 있는 지사를 언급합니다.
“MolGen을 설립했을 때 우리의 핵심적 사업 역량은 동식물 유전 공학 실험실에서의 높은 시료 처리에 있었습니다. 우리는 이를 위해 필요한 화학 물질에 대해 포괄적 지식을 보유하고 있었다”라고 Kruize 대표이사는 설명합니다.
최신 개발 항목 중 하나는 핸들링 장치 PurePrep TTR입니다. 이 장치는, 샘플 바이알에서 Deep Well 마이크로플레이트로 액체를 빠르고 정확하게 안정적으로 전달하는 방식으로 액체 핸들링 과정을 고속으로 자동화합니다. "자동화 PurePrep TTR은 시간당 320개의 샘플을 핸들링할 수 있다"라고 Kruize 대표이사는 설명합니다. 이러한 엄청난 처리 속도는 우수한 교육을 이수한 실험실 직원이라도 전문적인 경험이 많지 않다면 달성할 수 없는 속도"라고 그는 덧붙입니다.
더 까다로운 작업에 실험실 직원 투입
그들의 숙련된 수작업 기술에도 불구하고 실수로 인해 오염이 발생할 수 있기 때문입니다. 샘플을 파지하고, 캡을 풀고, 캡을 제거하고, 피펫으로 액체를 추출하고, 플레이트로 옮기는 개별 단계는 오랜 시간이 소요되고 매우 번거로운 절차입니다. 샘플 바이알과 플레이트 모두에 바코드가 부착되어 있으며 스캐너로 판독할 수 있고 전체 작업 절차에서 샘플은 모니터링 및 추적됩니다. "이런 프로세스 단계의 자동화로 인해 우수한 자격을 갖춘 실험실 직원을 테스트 결과 분석과 같은 더욱 까다로운 작업에 투입할 수 있게 되었습니다."
신뢰를 기반으로 하는 협업
"저는 특히 네덜란드에 있는 Festo 자회사와 함께 10년 동안 일해 왔다"라고 MolGen 사 이사는 설명합니다. 이 자회사에서는 표준 제품을 판매하는 것 이상의 다양한 서비스를 제공하기 하기에 그에게 있어 이 협업은 특별한 기억으로 남아 있습니다. “귀사의 혁신 장비는 우리의 요구를 만족시키고 파일럿 프로젝트에서 당사 모듈과 함께 사용할 수 있습니다. 이런 장비로는 이제 여기에서 'Magic Box'라 부르고 있는 CPX-E 컨트롤러와 분산형 압력 및 진공 발생기 PGVA를 들 수 있다"며 "이 장비를 사용한 회사는 우리가 처음일 것"이라고 Kruize 대표이사는 덧붙입니다.
분산형 압력 및 진공 공급장치
Festo에서 실험실 자동화를 담당하는 네덜란드 영업 엔지니어인 Bert Baas는 "이 장비는 기계 하우징에 숨겨져 있다"라고 설명합니다. PGVA에서는 컴프레서, 필터 시스템이 포함된 공기 처리 장치, 용기, 전자식 압력 및 진공 제어 장치가 협소한 공간에 통합되어 있습니다. Baas는 "우리는 코로나 팬데믹 기간 동안 높은 수요를 충족하기 위해 제품의 기술 승인 단계에서 압력 및 진공 발생기를 MolGen에 양도했다"고 설명합니다.
"PGVA에서는 다양한 Festo 팀의 열정을 엿볼 수 있습니다. 이런 열정 덕분에 우리는 성공적인 자동화 솔루션을 도출할 수 있었습니다. 이런 과정에서 서로의 능력에 대한 신뢰를 바탕으로 프로토타입과 시스템을 훨씬 더 빠르고 유연하게 구축할 수 있었다"고 MolGen 이사는 그의 결론에서 덧붙였습니다.
압력 제어식 피펫팅
피펫팅 과정에는 DHOE 피펫팅 헤드가 사용됩니다. 이것은 높은 피펫팅 정밀도로 최대 5 µl의 최소 피펫팅 용량을 운반할 수 있습니다. 액체를 쉽게 운반할 수 있는 DHOE 피펫팅 헤드가 포함된 개방형 피펫팅 시스템을 사용하면 가장 중요한 피펫팅 기능을 필요에 따라 구성하고 유연하게 확장할 수 있습니다. 이 시스템은 대형 피펫 팁과도 호환됩니다. 높은 내화학성 덕분에 피펫팅 헤드는 점도가 다른 다양한 액체에 사용할 수 있습니다.
“압력 제어 원리를 이용해 피펫팅 과정을 매우 정밀하게 조절할 수 있습니다. 이것은 주사기 기반 시스템에서는 불가능합니다. 노하우는 분명히 레벨 인식 기능에 있다”고 실험실 자동화 전문가 Kruize는 말합니다.
정확한 레벨 인식 기능을 통한 샘플 핸들링
2대의 Scara 로봇이 탑재된 PurePrep TTR에서는 첫 번째 로봇 팔이 공압 그리퍼를 이용해 샘플 바이알의 뚜껑을 잡고 뚜껑을 제거할 수 있는 위치로 이동합니다. 개봉 후 두 번째 로봇 팔은 DHOE 피펫팅 헤드를 사용하여 시료 바이알에서 마이크로타이터 플레이트로 액체를 운반합니다. MolGen의 어플리케이션 전문가 Bastiaan Ebbelaar는 "이 과정에서 피펫팅 시스템은 PGVA를 통한 압력 및 진공의 고정밀 조절을 통해 샘플 바이알의 액체 레벨을 정확하게 결정할 수 있다"고 설명합니다. Ebbelaar는 개인적으로 레벨 인식 기능이 가장 매력적인 기능이라고 생각합니다. 액체 핸들링과 동시에 첫 번째 로봇 팔은 열린 샘플 바이알을 닫고 랙에 다시 넣습니다. 그 후에 이것은 다음 샘플 바이알을 계속 이동시킵니다.
MolGen은 인간 및 동물 진단, 농업 및 생명공학 산업을 위한 하드웨어, 시약, 소모품, 소프트웨어 및 서비스를 제공하는 DNA/RNA 기술 분야의 글로벌 통합 솔루션 공급사입니다. 동사의 자동화 솔루션은 고객의 특정 요구에 맞게 개발되며 항상 생명 과학 분야의 최신 기술이 반영됩니다.