El sistema robótico AGAMEDE, desarrollado en el Instituto de Química Bioorgánica de la Academia de Ciencias de Polonia en colaboración con Mitsubishi Electric, Labomatica y Perlan Technologies, acelera el diagnóstico del SARS-CoV-2. Gracias a la tecnología de automatización avanzada equipada con inteligencia artificial, el sistema tiene la capacidad de probar 15 mil muestras por día. Tecnología; También podría utilizarse en otras áreas de aplicación como la investigación de nuevos fármacos, tratamientos personalizados contra el cáncer e incluso el desarrollo de fórmulas cosméticas.
Considerada la primera mujer científica de la historia, AGAMEDE inspiró el nombre que recibió el sistema de automatización de laboratorio desarrollado en el Instituto de Química Bioorgánica de la Academia de Ciencias de Polonia. Si bien la automatización de los procesos de laboratorio es una práctica común, el sistema robótico de AGAMEDE ha comenzado a ofrecer un entorno experimental de ciclo cerrado único al combinar la automatización y la inteligencia artificial (IA). Los robots que preparan los experimentos leen los resultados en determinados momentos con el software Labomatica Gene GameTM, por otro lado, interpretan los datos y preparan de forma independiente el siguiente ciclo de experimentos. Por lo tanto, a los investigadores solo les queda la tarea de definir la pregunta, diseñar el sistema experimental y monitorear el buen funcionamiento del sistema. Robot AGAMEDE, por su parte, trabaja las 24 horas del día para experimentar y reportar los resultados.
La combinación de inteligencia artificial y automatización en un sistema que puede producir resultados a altas velocidades se destaca como un gran avance. La mayoría de los sistemas de salida de alta velocidad automatizados requieren que un operador lea los resultados y planifique la siguiente serie de experimentos después de completar un ciclo. AGAMEDE, por otro lado, puede hacer esto de forma independiente sin intervención humana.
"Gracias al módulo de inteligencia artificial, AGAMEDE interpreta experimentos sin intervención humana basándose únicamente en modelos matemáticos", dijo el inventor e ingeniero jefe del sistema, el Prof. Dr. Radoslaw Pilarski continuó sus palabras de la siguiente manera: “El sistema; Se puede utilizar en laboratorios centrales de diagnóstico, empresas farmacéuticas que desarrollan fármacos y laboratorios de oncología que investigan terapias específicas para pacientes, así como en los departamentos de I+D de empresas químicas y biotecnológicas para la optimización de bioprocesos”.
Fue desarrollado para el proyecto EPICELL
Las obras de AGAMEDE iniciaron en 2015 dentro del cuerpo del IBCH PAS. El sistema fue desarrollado principalmente para el proyecto EPICELL financiado por el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo bajo el programa STRATEGMED "Prevención y Tratamiento de Enfermedades de la Edad Moderna". El objetivo del proyecto era desarrollar un medio optimizado para el cultivo de cardiomiocitos. El mayor desafío en este estudio fue la cantidad de experimentos necesarios para diseñar una combinación adecuada de moduladores epigenéticos de molécula pequeña. Por ejemplo, una fórmula con diez ingredientes y diez concentraciones diferentes requiere 10 millones de experimentos. En este punto, se utilizó AGAMEDE para buscar la combinación correcta de componentes en un sistema de solución multidimensional. Esto mejoró el contenido del medio de reprogramación EPICELL One.
Puede hacer 15 pruebas al día.
Afirmando que IBCH PAS ha estado trabajando en ácidos nucleicos de ARN y ADN desde su creación y que cuenta con todos los equipos e instalaciones necesarios para los procesos de diagnóstico de SARS-CoV-2, el Director de IBCH/PAS Prof. Marek Figlerowicz; “Nuestro instituto fue el primero en Polonia en desarrollar una prueba para la detección del SARS-CoV-2. Poco después, decidimos combinar las capacidades de automatización de AGAMEDE con nuestras pruebas y desarrollamos un protocolo de diagnóstico rápido que nos permitió analizar 15 muestras al día. Aunque no contamos con un laboratorio de diagnóstico acreditado, hemos logrado un resultado increíble, porque una persona puede analizar como máximo varios cientos de muestras en un día. Con AGAMEDE logramos realizar 15 mil pruebas”, dijo.
Robots, PLC y software proporcionados por Mitsubishi Electric
El proyecto AGAMEDE, implementado con el apoyo de los socios tecnológicos de Mitsubishi Electric, Labomatica y Perlan Techologies, utilizó el robot de 6 ejes de Mitsubishi Electric, los controladores PLC y el software MELFA Basic. El robot industrial de brazo largo es el componente principal del sistema. Con la ayuda de una herramienta robótica integrada, el robot puede realizar experimentos a microescala en placas de microensayo de 96 y 384 pocillos, imitando el trabajo de un técnico de laboratorio que utiliza constantemente equipos analíticos. Para ello se utilizan protocolos experimentales introducidos en el software de control por el operador.
En la aplicación también se utilizaron incubadoras industriales de cultivo celular, alimentadores de placas y puntas, estaciones de pipeteo, etiquetadoras, lectores de códigos de barras, selladoras de placas, lectores de fluorescencia y espectrofotómetros. El sistema AGAMEDE incluye un microscopio confocal automático HCA con cuatro canales de fluorescencia como dispositivo destacado. Para el mundo de la biotecnología, este dispositivo representa el microcosmos equivalente al telescopio Hubble. En lugar de objetos astronómicos, analiza millones de estructuras de células y tejidos fotografiándolos con la misma calidad y eficiencia. El dispositivo está equipado con un difusor acústico que libera líquido en el rango de nanolitros (millonésima parte de un mililitro). La entrega rápida de volúmenes tan pequeños de líquidos reduce los costos de investigación y aumenta la velocidad de trabajo. De esta forma, es posible realizar experimentos en poco tiempo utilizando una colección de más de 115 mil químicos.
Experiencia de la fuerza global de Mitsubishi Electric
Destacando que se beneficiaron de la experiencia internacional en la implementación de un sistema tan avanzado en el que los robots y los equipos de laboratorio trabajan juntos por primera vez en Polonia, el Coordinador de Soluciones del Sector de Ciencias de la Vida de Mitsubishi Electric Polonia, Roman Janik; “El apoyo de la organización global de Mitsubishi Electric, que está comprometida con proyectos innovadores, ha sido de gran ayuda en este proyecto. Todos trabajamos arduamente en poco tiempo para desarrollar una solución que tranquilizara a los técnicos de laboratorio lo más rápido posible, y pudimos entregar 100 XNUMX muestras por semana. “Este ha sido un resultado increíble para nosotros”.
Uniendo muchas disciplinas
El proyecto AGAMEDE es interdisciplinario y reúne los mundos de la robótica, la informática, el diseño industrial, las matemáticas, la biología y la química; El ingeniero de robótica de Mitsubishi Electric, Tomasz Scholz, quien dijo que sería un proyecto complejo incluso sin la presión del tiempo, continuó sus palabras de la siguiente manera: “Las soluciones que usamos para este proyecto son innovadoras y únicas… Como en muchos proyectos, el mayor desafío fue definir la meta y cómo llegaríamos a la meta. La respuesta fue encontrar un lenguaje técnico común en el que personas de diferentes campos de especialización pudieran comunicarse al mismo nivel y aclarar expectativas. Unir el mundo académico, que piensa en términos abstractos, y el mundo industrial, que normalmente sigue un sistema fijo, suele ser una tarea difícil, pero lo logramos”.
Nuevos enfoques en la planificación del laboratorio
Afirmando que AGAMEDE se refiere a la Antigua Grecia con su diseño, el Prof. Dr. Radosław Pilarski enfatizó que también le dieron importancia al área de laboratorio donde se ubica el sistema en la planificación, y concluyó diciendo: “La sala limpia utilizada para el cultivo celular aséptico, que no tiene ventanas en la mayoría de los laboratorios, se separa de los estándares establecidos dando es un aspecto completamente nuevo. Gracias a los grandes ventanales cuidadosamente cerrados, el ambiente está bien iluminado. Con los paneles de vidrio agregados, se garantiza que el sistema se mantenga bajo observación y control constantes sin usar overoles de sala limpia. Además, gracias a los monitores y cámaras 4K de alta resolución utilizados en el estudio, AGAMEDE y los experimentos se pueden ver de forma remota desde cualquier parte del mundo”.
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