Prawdziwa modułowa fabryka DNA

Ekstrakcja DNA na skalę przemysłową dzięki technologii automatyzacji

Nasiona to nowe złoto. Jak to możliwe? Stale rosnąca populacja świata żywi się pokarmami pochodzenia roślinnego. Jednak zmiany klimatu, szkodniki i choroby zagrażają hodowli roślin. Aby pomóc w stworzeniu odpornych nasion i udostępnieniu ich rolnictwu, hodowcy roślin potrzebują ogromnych ilości DNA. Synchron Lab opracował w tym celu "Fabrykę DNA" - zautomatyzowaną za pomocą manipulatorów, osi elektrycznych, chwytaków pneumatycznych i czujników Festo.

System pozwala na ekstrakcję 40 000 próbek DNA w ciągu 24 godzin. W ten sposób spełnia rosnące wymagania w zakresie automatyzacji laboratoriów w celu uzyskania wysokiej przepustowości. Od dłuższego czasu zapotrzebowanie na próbki DNA jest tak duże, że nie byłoby możliwe zatrudnienie tylu asystentów laboratoryjnych, aby dostarczyć te ilości. Nie wspominając o kosztach osobowych. Dzięki temu systemowi wysoko wykwalifikowani asystenci laboratoryjni mogą skoncentrować się na swoich głównych kompetencjach, czyli analizie wyników.

Wysoka wydajność: 400 płytek mikrotitracyjnych dziennie

Doświadczeni asystenci laboratoryjni są w stanie przeprowadzić ekstrakcję DNA z dwóch płytek mikrotitracyjnych dziennie. W przypadku małych zautomatyzowanych systemów stacjonarnych można uzyskać ilość z ośmiu płytek mikrotitracyjnych dziennie. Dzięki nowatorskiej "fabryce DNA" od Synchron Lab możliwa jest wobsługa 400 płytek mikrotitracyjnych dziennie. Do załadunku i rozładunku płytek mikrotitracyjnych potrzebny jest tylko jeden operator.

"Laboratoria wciąż podchodzą do automatyzacji z pewną dozą sceptycyzmu. Dlatego ważne jest, aby pracownicy laboratorium zawsze widzieli, co dzieje się w systemie" - wyjaśnia Glenn Dukel, Project and Business Development Manager w Synchron Lab. Zaangażowali więc hodowców roślin w fazę rozwoju, a także sprawili, że oprogramowanie operacyjne było tak intuicyjne, jak to tylko możliwe, na przykład przy użyciu funkcji "drag and drop".

Zautomatyzowane przygotowanie próbek

System ekstrahuje DNA z rozdrobnionego materiału roślinnego. Proces rozpoczyna się od magazynu płytek z mikrodołkami, który mieści do 400 płytek tj. 200 na wejściu i 200 na wyjściu. Na początku badania, czytnik kodów kreskowych SBSI z Festo skanuje wszystkie płytki z mikrodołkami. Osie elektryczne EGC w połączeniu z napędem obrotowym DRRD i chwytakiem pneumatycznym DHPS podnoszą płytki mikrotitracyjne i umieszczają je na nośnikach detali, które przemieszczają się z jednej stacji do drugiej w systemie transportowym.

W celu oddzielenia DNA od innych materiałów, do próbek lizatu w pierwszej stacji dodawane są kodowane metalowe mikrosfery, tak zwane kulki magnetyczne, do których przyczepia się DNA, podczas gdy reszta materiału unosi się na płytkach mikrotitracyjnych. W tym celu roztwór buforowy czystego izopropanolu jest zasysany z obrotowych pojemników za pomocą powlekanego magnesu krzemionkowego i pipetowany do płytek mikrotitracyjnych. W ten sposób rozpoczyna się proces oczyszczania DNA.

Głowice pipetujące są przemieszczane za pomocą płaskiego portalu EXCH w osi X oraz za pomocą napędu elektrycznego EGC-HD z wymaganą sztywnością w osi Z. Również w tym przypadku napędy elektryczne z silnikami serwo typu EMMT-AS zapewniają precyzyjne sekwencje ruchu. Te silniki serwo są przeznaczone do wymagających i dynamicznych aplikacji: charakteryzują się dużymi możliwościami sterowania i precyzją dla zadań pozycjonowania. Rozwiązanie z jednym kablem zajmuje małą przestrzeń zabudowy i wyraźnie redukuje nakłady związane z instalacją.

Rozbudowany proces oczyszczania

Druga i trzecia stacja są używane do procesu oczyszczania. W drugiej stacji zasysany jest roztwór buforu wiążącego. Magnes tworzy pierścień z roztworem buforowym. DNA pozostaje na płytce mikrotitracyjnej.

Na trzecim stanowisku roztwór buforowy izopropanolu uwalnia DNA od soli i etanolu. Zastosowano tu głowicę dozującą VTOI firmy Festo. Jest to wydajnie sterowana, 8-kanałowa głowica dozująca do płytek mikrotitracyjnych - wyposażona tylko w jeden zawór na osiem wyjść. Za pomocą VTOI można dozować i aspirować ciecze w zakresie najmniejszych dawek w µl. Proces ten jest powtarzany czterokrotnie.

Zautomatyzowane moduły handlingowe

W czwartej stacji DNA jest oddzielane od kulek za pomocą roztworu buforu płuczącego. Cztery płytki mikrotitracyjne są stale poddawane temu procesowi w tym samym czasie, co pozwala systemowi osiągnąć korzyści skali w porównaniu z innymi systemami. Osie ELGC są używane w kierunku X, a napędy EGSC w kierunku Y. Podobnie, chwytaki pneumatyczne DHPS do podnoszenia płytek mikrotitracyjnych i napęd obrotowy DRRD do przesuwania płytek.

"Dla nas ważne było, aby w tym projekcie mieć po swojej stronie partnera w zakresie automatyzacji, który oznacza wysoką jakość i niezawodność, a także dostępność na całym świecie" - dodaje Dukel - "Dlatego zdecydowaliśmy się na technologię automatyzacji Festo, kierując się mottem "Najlepsze albo nic", sloganem znanej marki motoryzacyjnej".

W rzeczywistości, wysoce zautomatyzowany system ma cechy fabryki samochodów - z wysoką produktywnością i modułowością. W ten sposób Synchron Lab ustanawia złoty standard w ekstrakcji DNA, umożliwiając producentom nasion reagowanie na ogromne globalne zapotrzebowanie w rolnictwie w przyszłości.

Informacje o Synchron Lab

Synchron opracowuje dostosowane do indywidualnych potrzeb klientów rozwiązania w zakresie automatyzacji laboratoriów i specjalizuje się w zautomatyzowanej obsłudze cieczy. W swojej branży Synchron jest znany jako postępowa i innowacyjna firma. Od 1985 roku firma opracowuje niestandardowe produkty w oparciu o doskonałe relacje z producentami sprzętu laboratoryjnego. Ich produkty, zarówno oprogramowanie, jak i sprzęt, są obecnie używane w wielu laboratoriach w całej Europie. Synchron oferuje specjalistyczną wiedzę we wszystkich obszarach automatyzacji i posiada bogate doświadczenie w rozwoju i marketingu elastycznej automatyzacji robotów.

Przejdź do oficjalnej strony Synchron Lab

Bądź na bieżąco dzięki blogowi LifeTech Festo

Nasi eksperci od automatyzacji laboratoriów piszą dla Ciebie.

Do Bloga LifeTech