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.
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".
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.
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.
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.
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.
Nasi eksperci od automatyzacji laboratoriów piszą dla Ciebie.