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(dòng)化博士學(xué)位堅定不移。
沒(méi)想到簡(jiǎn)單的設(shè)備訂購(gòu)增產，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)歷確定性，他為學(xué)校的組織工程實(shí)驗(yàn)室訂購(gòu)了一臺(tái)Opentrons OT-1機(jī)器人勃勃生機。正是這臺(tái) Opentrons OT-1 自動(dòng)化移液平臺(tái)讓他獲得了實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化博士學(xué)位更優美。本期為大家分享他的 Opentrons 使用經(jīng)驗(yàn)。
“作為一名工程師更多可能性，你常常會(huì)思考很多事物是可以自動(dòng)化的”
在德國(guó)南部出生長(zhǎng)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)位去創新，同時(shí)也在基於生物學(xué)和化學(xué)的實(shí)驗(yàn)室工作。 2017年4月緊迫性，他搬到澳大利亞學習，在昆士蘭大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程中心開(kāi)始攻讀博士學(xué)位。
我們正在創(chuàng)造黏稠的凝膠生物材料來(lái)模擬人體細(xì)胞聽得懂，同時(shí)也設(shè)計(jì)和建構(gòu)生理相關(guān)的新型微環(huán)境應用優勢。這些3D模型，例如乳腺癌和前列腺癌模型全方位，被用於藥物篩選以評(píng)估化學(xué)高效節能、物理或生物因素的影響，以確定服用新藥物可能對(duì)人類的影響深刻認識。
然而核心技術，不用說(shuō)對(duì)數(shù)百種藥物進(jìn)行篩選，即使只對(duì)一種藥物進(jìn)行篩選主動性，都可能涉及數(shù)百萬(wàn)個(gè)乏味創造性、耗時(shí)且令人頭腦麻木的移液步驟。
操作這些簡(jiǎn)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(shí)間接受專業(yè)教育道路，我告訴自己規模設備，那不是我想做的，我不會(huì)浪費(fèi)整天時(shí)間進(jìn)行移液指導。身為工程師競爭力，您常常會(huì)思考事物是可以自動(dòng)化的。
這就是他當(dāng)時(shí)所做的進一步完善。 2017 年 12 月集聚，他得到了教授的許可，為實(shí)驗(yàn)室購(gòu)入了一臺(tái) OT-1 移液工作站，用於這些常規(guī)工作的自動(dòng)化執(zhí)行狀況。
我們可以根據(jù)應(yīng)用需求客製協(xié)議機製性梗阻。當(dāng)時(shí)我?guī)缀蹩梢哉f(shuō)是沒(méi)有任何預(yù)期和經(jīng)驗(yàn)。博士生通常不會(huì)訂購(gòu)大型實(shí)驗(yàn)室設(shè)備全過程！但因?yàn)槲矣泄こ瘫尘凹蓱?，所以?duì)自動(dòng)化技術(shù)相對(duì)容易理解，並開(kāi)始嘗試程式設(shè)計(jì)不負眾望。
可適應(yīng)的編碼是 Sebastian 選擇較舊的 OT-1 移液平臺(tái)高效流通，而不是剛發(fā)布的 OT-2。
我們想要設(shè)備可自訂話精準調控，OT-1 更適合 DIY功能。使用其他機(jī)器人，我們必須堅(jiān)持使用它們的軟體和 API構建，無(wú)法存取它們的協(xié)議參數(shù)創新科技。但是，Opentrons 為我們提供了免費(fèi)共創輝煌、開(kāi)源的軟體即將展開，因此我們可以根據(jù)應(yīng)用需求自訂協(xié)議規定。 Opentrons 網(wǎng)站上的教學(xué)和影片非常直觀。為了適應(yīng)我們的應(yīng)用，我產(chǎn)生了自己的 API 並更改了內(nèi)容意料之外。當(dāng)我看到通常手動(dòng)使用的移液器突然開(kāi)始自動(dòng)分配和吸取非常完善，這個(gè)瞬間讓我感到振奮不已迎難而上。
處理棘手的情況
然而反應能力，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增產。
使用傳統(tǒng)的空氣墊移液器時(shí)便利性，黏性液體會(huì)緩慢地移動(dòng)到吸頭，並產(chǎn)生氣泡行動力。此外提供有力支撐，吸頭往往會(huì)殘留一些材料。您可以購(gòu)買(mǎi)手持式正位移移液器保供，該移液器使用固體活塞可靠地將黏性液體推出吸頭自行開發，但這類設(shè)備價(jià)格昂貴。我定制並3D列印了特殊的移液器支架責任，並優(yōu)化了OT-1以整合正位移移液器應用情況，從而實(shí)現(xiàn)黏性液體的自動(dòng)化移液，同時(shí)確保了移液效率和可重複性組建。
光是這項(xiàng)創(chuàng)新就已經(jīng)是一項(xiàng)顯著的成就表現，但對(duì) Sebastian 來(lái)說(shuō)特點，這只是他創(chuàng)造力和博士課題的開(kāi)始。
在我開(kāi)始博士研究時(shí)相互配合，我構(gòu)思了一個(gè)模組化的開(kāi)源工作站的概念慢體驗，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(gòu)買(mǎi)了 OT-1智能化。從我拿到 OT-1 開(kāi)始，Opentrons 的開(kāi)源願(yuàn)景就激發(fā)了我的博士研究的靈感處理。我對(duì)可選擇客製化硬體和軟體變更感到著迷建設。
在Sebastian 整合了正位移移液器並更加熟悉程式方法後，他與前Opentrons高級(jí)軟體工程師Toma Morris 聯(lián)繫開展研究， Toma 為Sebastian 提供了軟體導(dǎo)航的相關(guān)指導(dǎo)姿勢，以補(bǔ)充他的硬體專業(yè)知識(shí)。
「我很高興能夠幫助塞巴斯蒂安激發(fā)他的博士研究靈感首要任務，這樣他和他所做的工作就可以幫助更多人綠色化。」——Toma Morris
非常感謝 Opentrons發展，讓我在開(kāi)發(fā)客製化解決方案的時(shí)候能夠存取所有參數(shù)和步驟保持穩定。此外，由於 Opentrons 的開(kāi)源特性面向，讓我可以整合其他客製化模組以同步運(yùn)作支撐作用。 2018 年中旬，我準(zhǔn)備整合一個(gè)額外的硬體模組以建立更複雜的工作站建設項目。透過(guò)概念構(gòu)思最為突出、分析和方案設(shè)計(jì)，我最終提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的相結合、更容易被其他實(shí)驗(yàn)室採(cǎi)納的研究概念高效化。這花了一些時(shí)間，但最終為產業發展，我找到了將這個(gè)概念納入我的博士研究的方法範圍和領域。多虧了 OT-1，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(dòng)化解決方案的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)服務好。
行使集會(huì)權(quán)利－自動(dòng)化
Sebastian 的概念展示了一種流水線式的做法新趨勢，以用戶友好的方式執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室所需的基本步驟，以便於其他實(shí)驗(yàn)室採(cǎi)用共謀發展。
他使用鋁製框架和丙烯酸板學習，自己負(fù)責(zé)電氣工程、焊接和組裝聽得懂，獨(dú)立製作一個(gè)外殼應用優勢。然後高質量發展，他設(shè)計(jì)並開(kāi)發(fā)了可互相替換的硬體模組，包括一個(gè)儲(chǔ)存模組高效節能，用於存放待處理的孔板影響力範圍，以增加吞吐量；一個(gè)交聯(lián)劑模組新創新即將到來，用於啟動(dòng)水凝膠的光聚合不合理波動；以及一個(gè)運(yùn)輸模組，用於透過(guò)系統(tǒng)移動(dòng)和定位孔板重要工具。
與獨(dú)立的自動(dòng)化移液平臺(tái)不同積極拓展新的領域，所有組件完全組裝到外殼中，並配合OT-1更優質，基座可以自動(dòng)將樣本輸送到各個(gè)模組中相對開放。 （按此處查看正在運(yùn)行的系統(tǒng)。）
在一個(gè)系統(tǒng)中脫穎而出，各個(gè)模組的組合可以實(shí)現(xiàn)一組特定的功能拓展應用。
現(xiàn)在他正在回饋社會(huì)。
Opentrons的願(yuàn)景也激勵(lì)了我們結構，我們願(yuàn)意遵循同樣的開(kāi)源理念管理。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行代碼哪些領域，以及用於3D列印或雷射切割移液器支架的圖案敢於挑戰，現(xiàn)在都可以透過(guò)GitHub免費(fèi)存取。
Opentrons一直樂(lè)於助人建立和完善，他們非常支持我的工作提供了遵循。
如今，Sebastian 正在進(jìn)行他的博士研究的最後一次實(shí)驗(yàn)大型。他的研究結(jié)果的摘要已經(jīng)發(fā)表在《HardwareX》上服務效率，這是一份同行評(píng)審的開(kāi)源獲取科學(xué)期刊，專門(mén)致力於科學(xué)儀器的開(kāi)放源代碼設(shè)計(jì)和構(gòu)建重要意義，這也將成為他今年晚些時(shí)候提交的博士論文的一章統籌發展。
第二個(gè)原型的硬體開(kāi)發(fā)也已經(jīng)完成，運(yùn)作狀況良好體系。在會(huì)議上生產製造，看到其他科學(xué)家對(duì)這個(gè)計(jì)畫(huà)的熱情以及其他博士生在自己的研究中採(cǎi)用該系統(tǒng)的熱情，這真的令人感到興奮攜手共進。 Opentrons一直樂(lè)於助人共同，並支持我的工作。在訪問(wèn)紐約期間經過，我有機(jī)會(huì)向Toma, Will Canine（共同創(chuàng)辦人和首席產(chǎn)品長(zhǎng)）和 Alfie Umbhau （產(chǎn)品總監(jiān)）展示我的概念簡單化。他們都很熱情力度，並提供了額外的支持和見(jiàn)解。尤其感謝Toma設計，他幫助我整合並開(kāi)發(fā)了自己的API業務指導。沒(méi)有他的幫助，這個(gè)計(jì)畫(huà)就不會(huì)達(dá)到現(xiàn)在的階段就此掀開。我非常感激長足發展！
