昆士蘭科技大學(xué)的 Sebastian Eggert 使用其組織工程實(shí)驗(yàn)室的 Opentrons OT-1 機(jī)器人獲得了實(shí)驗(yàn)室自動化博士學(xué)位規模最大。

沒想到簡單的設(shè)備訂購，竟包含著能斬獲博士學(xué)位的寶藏靈感！這正是澳洲昆士蘭科技大學(xué)（QUT）的Sebastian Eggert 的親身經(jīng)歷集聚效應，他為學(xué)校的組織工程實(shí)驗(yàn)室訂購了一臺Opentrons OT-1機(jī)器人深刻認識。正是這臺 Opentrons OT-1 自動化移液平臺讓他獲得了實(shí)驗(yàn)室自動化博士學(xué)位。本期為大家分享他的 Opentrons 使用經(jīng)驗(yàn)成就。

“作為一名工程師激發創作，你常常會思考很多事物是可以自動化的”

在德國南部出生長大的 Sebastian 在慕尼黑工業(yè)大學(xué)獲得了機(jī)械工程碩士學(xué)位，同時也在基於生物學(xué)和化學(xué)的實(shí)驗(yàn)室工作競爭力所在。 2017年4月引人註目，他搬到澳大利亞，在昆士蘭大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程中心開始攻讀博士學(xué)位溝通機製。

我們正在創(chuàng)造黏稠的凝膠生物材料來模擬人體細(xì)胞好宣講，同時也設(shè)計(jì)和建構(gòu)生理相關(guān)的新型微環(huán)境。這些3D模型領先水平，例如乳腺癌和前列腺癌模型，被用於藥物篩選以評估化學(xué)、物理或生物因素的影響設計能力，以確定服用新藥物可能對人類的影響品牌。

然而，不用說對數(shù)百種藥物進(jìn)行篩選求得平衡，即使只對一種藥物進(jìn)行篩選紮實做，都可能涉及數(shù)百萬個乏味、耗時且令人頭腦麻木的移液步驟至關重要。

操作這些簡單重複的移液工作根本就不需要有博士學(xué)位或花費(fèi) 10 年時間接受專業(yè)教育提供深度撮合服務，我告訴自己，那不是我想做的的發生，我不會浪費(fèi)整天時間進(jìn)行移液組成部分。身為工程師，您常常會思考事物是可以自動化的新的動力。

這就是他當(dāng)時所做的的過程中。 2017 年 12 月，他得到了教授的許可廣泛關註，為實(shí)驗(yàn)室購入了一臺 OT-1 移液工作站促進進步，用於這些常規(guī)工作的自動化執(zhí)行。

我們可以根據(jù)應(yīng)用需求客製協(xié)議優勢領先。當(dāng)時我?guī)缀蹩梢哉f是沒有任何預(yù)期和經(jīng)驗(yàn)迎來新的篇章。博士生通常不會訂購大型實(shí)驗(yàn)室設(shè)備！但因?yàn)槲矣泄こ瘫尘巴苿觼K實現，所以對自動化技術(shù)相對容易理解薄弱點，並開始嘗試程式設(shè)計(jì)。

可適應(yīng)的編碼是 Sebastian 選擇較舊的 OT-1 移液平臺優化程度，而不是剛發(fā)布的 OT-2積極性。

我們想要設(shè)備可自訂話，OT-1 更適合 DIY。使用其他機(jī)器人實施體系，我們必須堅(jiān)持使用它們的軟體和 API顯著，無法存取它們的協(xié)議參數(shù)。但是的方法，Opentrons 為我們提供了免費(fèi)實事求是、開源的軟體落到實處，因此我們可以根據(jù)應(yīng)用需求自訂協(xié)議處理方法。 Opentrons 網(wǎng)站上的教學(xué)和影片非常直觀進展情況。為了適應(yīng)我們的應(yīng)用不久前，我產(chǎn)生了自己的 API 並更改了內(nèi)容。當(dāng)我看到通常手動使用的移液器突然開始自動分配和吸取自然條件，這個瞬間讓我感到振奮不已。

處理棘手的情況

然而發揮重要帶動作用，用 Opentrons 機(jī)器人處理黏稠的、像蜂蜜一樣的水凝膠與其他常規(guī)液體的處理方法是不同的意料之外。

使用傳統(tǒng)的空氣墊移液器時文化價值，黏性液體會緩慢地移動到吸頭形式，並產(chǎn)生氣泡。此外不斷完善，吸頭往往會殘留一些材料數字化。您可以購買手持式正位移移液器，該移液器使用固體活塞可靠地將黏性液體推出吸頭著力提升，但這類設(shè)備價(jià)格昂貴深刻內涵。我定制並3D列印了特殊的移液器支架，並優(yōu)化了OT-1以整合正位移移液器融合，從而實(shí)現(xiàn)黏性液體的自動化移液深入闡釋，同時確保了移液效率和可重複性。

光是這項(xiàng)創(chuàng)新就已經(jīng)是一項(xiàng)顯著的成就完成的事情，但對 Sebastian 來說物聯與互聯，這只是他創(chuàng)造力和博士課題的開始。

在我開始博士研究時改造層面，我構(gòu)思了一個模組化的開源工作站的概念供給，其中移液是吸取和分配的基本模組。我們根據(jù)我的概念購買了 OT-1經驗分享。從我拿到 OT-1 開始解決方案，Opentrons 的開源願景就激發(fā)了我的博士研究的靈感。我對可選擇客製化硬體和軟體變更感到著迷不難發現。

在Sebastian 整合了正位移移液器並更加熟悉程式方法後貢獻法治，他與前Opentrons高級軟體工程師Toma Morris 聯(lián)繫， Toma 為Sebastian 提供了軟體導(dǎo)航的相關(guān)指導(dǎo)發展需要，以補(bǔ)充他的硬體專業(yè)知識攻堅克難。

「我很高興能夠幫助塞巴斯蒂安激發(fā)他的博士研究靈感，這樣他和他所做的工作就可以幫助更多人顯示‰p向互動！埂猅oma Morris

非常感謝 Opentrons，讓我在開發(fā)客製化解決方案的時候能夠存取所有參數(shù)和步驟設計能力。此外品牌，由於 Opentrons 的開源特性，讓我可以整合其他客製化模組以同步運(yùn)作更為一致。 2018 年中旬等形式，我準(zhǔn)備整合一個額外的硬體模組以建立更複雜的工作站。透過概念構(gòu)思研究與應用、分析和方案設(shè)計(jì)飛躍，我最終提出了一個簡單的、更容易被其他實(shí)驗(yàn)室採納的研究概念。這花了一些時間自動化方案，但最終緊密協作，我找到了將這個概念納入我的博士研究的方法。多虧了 OT-1線上線下，我的博士研究已經(jīng)演變?yōu)閷Ｗ㈧?3D 細(xì)胞培養(yǎng)工作流程的自動化解決方案的設(shè)計(jì)和開發(fā)發揮重要作用。

行使集會權(quán)利－自動化

Sebastian 的概念展示了一種流水線式的做法，以用戶友好的方式執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室所需的基本步驟數據顯示，以便於其他實(shí)驗(yàn)室採用高質量。

他使用鋁製框架和丙烯酸板，自己負(fù)責(zé)電氣工程記得牢、焊接和組裝智能設備，獨(dú)立製作一個外殼。然後蓬勃發展，他設(shè)計(jì)並開發(fā)了可互相替換的硬體模組，包括一個儲存模組積極回應，用於存放待處理的孔板重要性，以增加吞吐量；一個交聯(lián)劑模組多種場景，用於啟動水凝膠的光聚合多元化服務體系；以及一個運(yùn)輸模組，用於透過系統(tǒng)移動和定位孔板擴大公共數據。

與獨(dú)立的自動化移液平臺不同深度，所有組件完全組裝到外殼中，並配合OT-1核心技術體系，基座可以自動將樣本輸送到各個模組中開拓創新。 （按此處查看正在運(yùn)行的系統(tǒng)。）

在一個系統(tǒng)中必然趨勢，各個模組的組合可以實(shí)現(xiàn)一組特定的功能促進善治。

現(xiàn)在他正在回饋社會。

Opentrons的願景也激勵了我們多樣性，我們願意遵循同樣的開源理念發揮效力。關(guān)於如何使用正位移移液器與OT-1配合使用的所有文件，包括修訂的軟體腳本用於「獲取吸頭」功能的10行代碼明顯，以及用於3D列印或雷射切割移液器支架的圖案安全鏈，現(xiàn)在都可以透過GitHub免費(fèi)存取。

Opentrons一直樂於助人創新為先，他們非常支持我的工作進一步完善。

如今，Sebastian 正在進(jìn)行他的博士研究的最後一次實(shí)驗(yàn)。他的研究結(jié)果的摘要已經(jīng)發(fā)表在《HardwareX》上關規定，這是一份同行評審的開源獲取科學(xué)期刊發展基礎，專門致力於科學(xué)儀器的開放源代碼設(shè)計(jì)和構(gòu)建，這也將成為他今年晚些時候提交的博士論文的一章建強保護。

第二個原型的硬體開發(fā)也已經(jīng)完成同期，運(yùn)作狀況良好。在會議上使命責任，看到其他科學(xué)家對這個計(jì)畫的熱情以及其他博士生在自己的研究中採用該系統(tǒng)的熱情效果，這真的令人感到興奮。 Opentrons一直樂於助人合規意識，並支持我的工作密度增加。在訪問紐約期間，我有機(jī)會向Toma, Will Canine（共同創(chuàng)辦人和首席產(chǎn)品長）和 Alfie Umbhau （產(chǎn)品總監(jiān)）展示我的概念創新內容。他們都很熱情機遇與挑戰，並提供了額外的支持和見解。尤其感謝Toma善於監督，他幫助我整合並開發(fā)了自己的API集成技術。沒有他的幫助，這個計(jì)畫就不會達(dá)到現(xiàn)在的階段更合理。我非常感激適應能力！