Robotski sustav AGAMEDE, razvijen u Institutu za bioorgansku kemiju Poljske akademije znanosti u suradnji s Mitsubishi Electric, Labomatica i Perlan Technologies, ubrzava dijagnostiku SARS-CoV-2. Zahvaljujući naprednoj tehnologiji automatizacije opremljenoj umjetnom inteligencijom, sustav ima kapacitet testiranja 15 tisuća uzoraka dnevno. Tehnologija; Također bi se mogao koristiti u drugim područjima primjene kao što su istraživanje novih lijekova, personalizirani tretmani raka, pa čak i razvoj kozmetičkih formula.
Smatra se prvom znanstvenicom u povijesti, AGAMEDE je bila inspiracija za ime dato sustavu za automatizaciju laboratorija razvijenom na Institutu za bioorgansku kemiju Poljske akademije znanosti. Dok je automatizacija laboratorijskih procesa uobičajena praksa, robotski sustav AGAMEDE počeo je nuditi jedinstveno eksperimentalno okruženje zatvorene petlje kombinirajući automatizaciju i umjetnu inteligenciju (AI). Roboti koji pripremaju eksperimente čitaju rezultate u određenim trenucima pomoću softvera Labomatica Gene GameTM, s druge strane, interpretiraju podatke i samostalno pripremaju sljedeći ciklus eksperimenta. Dakle, istraživačima ostaje samo zadatak definiranja pitanja, dizajniranja eksperimentalnog sustava i praćenja nesmetanog rada sustava. Robot AGAMEDE, s druge strane, radi 24 sata na dan kako bi eksperimentirao i izvijestio rezultate.
Kombinacija umjetne inteligencije i automatizacije u sustavu koji može proizvesti izlaz pri velikim brzinama ističe se kao proboj. Većina automatiziranih izlaznih sustava velike brzine zahtijeva od operatera da pročita rezultate i planira sljedeću seriju eksperimenata nakon završetka ciklusa. AGAMEDE, s druge strane, to može učiniti samostalno bez ljudske intervencije.
"Zahvaljujući modulu umjetne inteligencije, AGAMEDE interpretira eksperimente bez ljudske intervencije samo na temelju matematičkih modela", rekao je izumitelj i glavni inženjer sustava, prof. dr. Radoslaw Pilarski je nastavio svoje riječi ovako: “Sustav; Može se koristiti u središnjim dijagnostičkim laboratorijima, farmaceutskim tvrtkama koje razvijaju medicinske lijekove i onkološkim laboratorijima koji istražuju specifične terapije za pacijente, kao i u odjelima za istraživanje i razvoj kemijskih i biotehnoloških tvrtki za optimizaciju bio-procesa.”
Razvijen za projekt EPICELL
AGAMEDE radovi započeli su 2015. godine u sklopu IBCH PAS-a. Sustav je razvijen prvenstveno za projekt EPICELL financiran od strane Nacionalnog centra za istraživanje i razvoj u okviru STRATEGMED programa “Prevencija i liječenje bolesti modernog doba”. Cilj projekta bio je razviti optimizirani medij za kulturu kardiomiocita. Glavni izazov u ovoj studiji bio je broj eksperimenata potrebnih za dizajniranje odgovarajuće mješavine epigenetskih modulatora malih molekula. Primjerice, formula s deset sastojaka i deset različitih koncentracija zahtijeva 10 milijuna eksperimenata. AGAMEDE je korišten u ovom trenutku za traženje prave kombinacije komponenti u sustavu višedimenzionalnih rješenja. Time je poboljšan sadržaj medija za reprogramiranje EPICELL One.
Može napraviti 15 testova dnevno.
Navodeći da IBCH PAS od svog osnivanja radi na RNA i DNK nukleinskim kiselinama te da ima svu opremu i objekte potrebne za dijagnostičke procese SARS-CoV-2, ravnatelj IBCH/PAS prof. Marek Figlerowicz; “Naš institut je prvi u Poljskoj razvio test za otkrivanje SARS-CoV-2. Ubrzo nakon toga, odlučili smo kombinirati mogućnosti automatizacije AGAMEDE-a s našim testovima i razvili brzi dijagnostički protokol koji nam je omogućio testiranje 15 uzoraka dnevno. Iako nemamo akreditirani dijagnostički laboratorij, postigli smo nevjerojatan rezultat, jer čovjek može analizirati najviše nekoliko stotina uzoraka dnevno. S AGAMEDE-om smo uspjeli izvesti 15 tisuća testova”, rekao je.
Roboti, PLC i softver koji osigurava Mitsubishi Electric
Projekt AGAMEDE, koji se provodi uz podršku tehnoloških partnera Mitsubishi Electric, Labomatica i Perlan Techologies, koristio je Mitsubishi Electricov 6-osni robot, PLC kontrolere i MELFA Basic softver. Industrijski robot s dugom rukom glavna je komponenta sustava. Uz pomoć integriranog robotskog alata, robot može izvoditi eksperimente na mikro-razmjerima na mikro-analitičkim pločama s 96 i 384 jažice, oponašajući rad laboratorijskog tehničara koji stalno koristi analitičku opremu. Za to se koriste eksperimentalni protokoli koje je operater unio u upravljački softver.
U primjeni su također korišteni industrijski inkubatori staničnih kultura, hranilice ploča i vrhova, stanice za pipetiranje, uređaji za označavanje, skeneri barkodova, uređaji za brtvljenje ploča, fluorescentni čitači i spektrofotometri. Automatski konfokalni mikroskop HCA s četiri fluorescentna kanala kao uređaj za isticanje uključen je u sustav AGAMEDE. Za svijet biotehnologije ovaj uređaj predstavlja mikrokozmos ekvivalent teleskopu Hubble. Umjesto astronomskih objekata, analizira milijune staničnih i tkivnih struktura fotografirajući ih s istom kvalitetom i učinkovitošću. Uređaj je opremljen akustičnim difuzorom koji isporučuje tekućinu u rasponu nanolitara (milijunti dio mililitra). Brza isporuka tako malih količina tekućine smanjuje troškove istraživanja i povećava brzinu rada. Na taj način moguće je provesti eksperimente u kratkom vremenu koristeći zbirku od preko 115 kemikalija.
Iskustvo iz globalne snage Mitsubishi Electrica
Naglašavajući da su imali koristi od međunarodnog iskustva u implementaciji tako naprednog sustava u kojem roboti i laboratorijska oprema rade zajedno po prvi put u Poljskoj, Mitsubishi Electric Poland koordinator rješenja sektora za životne znanosti Roman Janik; “Podrška globalne organizacije Mitsubishi Electric, koja je predana inovativnim projektima, bila je od izuzetne pomoći u ovom projektu. Svi smo naporno radili u kratkom vremenu kako bismo razvili rješenje koje bi olakšalo laboratorijske tehničare što je brže moguće, a uspjeli smo isporučiti 100 uzoraka tjedno. “Ovo je za nas nevjerojatan rezultat.”
Okupljajući mnoge discipline
Projekt AGAMEDE je interdisciplinaran, okuplja svjetove robotike, informatike, industrijskog dizajna, matematike, biologije i kemije; Inženjer Mitsubishi Electric Robotics Tomasz Scholz, koji je rekao da će to biti složen projekt čak i bez vremenskog pritiska, nastavio je svoje riječi na sljedeći način: „Rješenja koja smo koristili za ovaj projekt su inovativna i jedinstvena... Kao i u mnogim projektima, najveći izazov je bilo definiranje cilj i kako bismo došli do cilja. Odgovor je bio pronaći zajednički tehnički jezik kojim bi ljudi iz različitih područja stručnosti mogli komunicirati na istoj razini i razjasniti očekivanja. Premostiti akademski svijet, koji razmišlja apstraktno, i industrijski svijet, koji obično slijedi fiksni sustav, često je težak zadatak, ali uspjeli smo.”
Novi pristupi u planiranju laboratorija
Navodeći da se dizajnom AGAMEDE odnose na antičku Grčku, prof. Dr. Radosław Pilarski naglasio je da su također pridali važnost laboratorijskom području u kojem je sustav postavljen u planiranju, te zaključio svoje riječi riječima: „Čista soba koja se koristi za aseptičnu kulturu stanica, koja je bez prozora u većini laboratorija, odvojena je od utvrđenih standarda dajući potpuno novi izgled. Okruženje je dobro osvijetljeno zahvaljujući pažljivo zatvorenim velikim prozorima. S dodanim staklenim pločama, osigurano je da se sustav drži pod stalnim promatranjem i kontrolom bez nošenja kombinezona za čistu sobu. Osim toga, zahvaljujući 4K monitorima i kamerama visoke razlučivosti korištenim u studiji, AGAMEDE i eksperimenti mogu se gledati daljinski s bilo kojeg mjesta u svijetu.”
Budite prvi koji će komentirati