시료 처리의 속도 경쟁

자동화된 Liquid Handling의 정확성과 신뢰성

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.

MolGen 소개

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.