Als de coronapandemie ons iets heeft geleerd, dan is het wel dat laboratoria grote behoefte hebben aan een hoge doorvoer van monsters. Zelfs met hooggekwalificeerd laboratoriumpersoneel is het niet meer mogelijk om aan deze vraag te voldoen. Laboratoriumprocessen konden niet langer om de automatisering heen. Daarom heeft het Nederlandse bedrijf MolGen de Pureprep TTR ontwikkeld die 320 patiëntmonsters per uur kan voorbereiden voor verdere moleculaire verwerking. Ook aan boord: laboratoriumspecifieke automatiseringstechniek van Festo.
Snel gegroeid
Tijdens de coronapandemie werden op grote schaal laboratoria gebouwd omdat een grote doorvoer van monsters essentieel was. "Hier kwam MolGen in beeld, en in zeer korte tijd, dat wil zeggen binnen 2 tot 3 jaar, zijn we gegroeid van vijf naar nu meer dan 130 medewerkers, vertelt Niels Kruize, CEO van het bestuur van MolGen en een van de drie oprichters van het bedrijf, verwijzend naar de vestigingen in Nederland, het Verenigd Koninkrijk en de VS.
„Toen wij MolGen oprichtten, was onze belangrijkste activiteit gericht op een grote doorvoer van monsters in laboratoria voor gentechniek van dieren en planten. We hadden veel kennis over de chemicaliën die daarvoor nodig waren," legt Kruize uit.
Tot de nieuwste ontwikkelingen hoort het handlingapparaat PurePrep TTR. Met hoge snelheid verwerkt dit apparaat automatisch vloeistoffen door deze snel, nauwkeurig en betrouwbaar vanuit monsterflesjes over te dragen op deepwell-microtiterplaten. „De geautomatiseerde PurePrep TTR heeft een doorvoer van 320 monsters per uur“, vertelt Kruize. Deze enorme doorvoer is niet haalbaar met laboratoriumassistenten ondanks hun goede opleiding en ook niet met veel beroepservaring“, voegt hij eraan toe.
Laboratoriumpersoneel voor veeleisendere taken
Want ondanks hun vakmanschap kunnen fouten ontstaan die verontreinigingen veroorzaken. De afzonderlijke stappen vanaf het grijpen van een monster, eraf draaien van het kapje, neerleggen van het kapje, onttrekken van de vloeistof met een pipet tot het overbrengen op een plaat zijn tijdrovend en omslachtig. Zowel de monsterflesjes als de platen hebben barcodes die door scanners worden gelezen om de monsters tijdens het hele proces te controleren en volgen. „Dankzij de automatisering van deze processtappen kon hooggekwalificeerd laboratoriumpersoneel bij veeleisendere taken veel beter worden ingezet, zoals het analyseren van testresultaten.“
Samenwerking in vertrouwen
„Ik werk al tien jaar samen met Festo, vooral met de vestiging van Festo in Nederland“, vertelt het bestuurslid van MolGen. Voor hem is de samenwerking uitzonderlijk omdat ze altijd bereid zijn meer te doen dan alleen standaardproducten te verkopen. „Hun innovatieve unit gaat in op onze wensen en laat ons in pilootprojecten met modules werken. Dit was het geval met de CPX-E besturing en nu met de 'Magic Box‘, zoals wij die noemen, de gedecentraliseerde druk- en vacuümgenerator PGVA“, zegt Kruize en voegt eraan toe: „Wij waren een van de eersten, misschien zelfs de allereerste, die er gebruik van maakte.“
Gedecentraliseerde druk- en vacuümvoorziening
„Deze zit enigszins verborgen in de machinebehuizing“, verklaart Bert Baas, Nederlandse sales engineer voor laboratoriumautomation bij Festo. De PGVA integreert compressor, luchtverzorging inclusief filtersysteem, reservoir en elektronische druk- en vacuümregeling in de kleinst mogelijke ruimte. „Om tijdens de coronapandemie te kunnen voldoen aan de grote vraag, hebben we de druk- en vacuümgenerator al tijdens de technische vrijgavefase van het product aan MolGen overgedragen“, vertelt Baas.
„Bij PGVA ervaar je de passie voor automatisering die de verschillende teams van Festo laten blijken en die samen met ons tot succesvolle gezamenlijke oplossingen leidt. Het schept vertrouwen in elkaars mogelijkheden, om veel snellere en flexibelere prototypes en systemen te bouwen“, voegt het bestuurslid van MolGen als conclusie toe.
Drukgestuurd pipetteren
Voor het pipetteren wordt de DHOE-pipetteerkop gebruikt. Deze kan de kleinste pipetteervolumes tot 5 µl met uiterste pipetteerprecisie transporteren. Met een open pipetteersysteem met de DHOE-pipetteerkop kunnen voor het eenvoudige vloeistoftransport de belangrijkste pipetteerfuncties naar wens worden ingesteld en flexibel worden uitgebreid – het systeem is ook compatibel met de grotere pipettips. Dankzij de hoge chemische weerstand is de pipetteerkop geschikt voor een breed scala van vloeistoffen met verschillende viscositeiten.
„Met het drukgestuurde principe kan het pipetteerproces zeer nauwkeurig worden ingesteld. Dat is met een op injectie gebaseerd systeem niet mogelijk. De knowhow ligt duidelijk bij de detectie van het vulniveau“, zegt laboratorium automatiseerder Kruize tevreden.
Handling van monsters met precieze vulpeildetectie
Bij de PurePrep TTR, uitgerust met twee Scara robots, pakt de eerste robotarm een monsterflesje bij het deksel op met een pneumatische grijper en beweegt het naar een positie waarin het deksel wordt verwijderd. Na het openen transporteert de tweede robotarm de vloeistof met de DHOE-pipetteerkop van het monsterflesje naar de microtiterplaat. „Hierbij kan het pipetteersysteem door middel van zeer nauwkeurige instelling van druk en vacuüm via de PGVA zelfs nauwkeurig het vloeistofniveau in een monsterflesje bepalen“, verklaart Bastiaan Ebbelaar, applicatiespecialist bij MolGen. Voor Ebbelaar persoonlijk is de vulpeildetectie de meest fascinerende functie. Parallel met de handling van vloeistoffen sluit de eerste robotarm het geopende monsterflesje en plaatst het terug in het rack. Daarna gaat hij verder met het volgende monsterflesje.
MolGen is een wereldwijde leverancier van totaaloplossingen voor de DNA/RNA-technologie met hardware, reagentia, verbruiksartikelen, software en services voor de diagnostiek voor mens en dier, de landbouw en de biotechnologische industrie. De automatiseringsoplossingen van het bedrijf worden ontwikkeld volgens de specifieke behoeftes van de klanten en houden altijd rekening met de laatste stand van de techniek bij de biowetenschappen.