O sistema robótico AGAMEDE, desenvolvido no Instituto de Química Bioorgânica da Academia de Ciências da Polônia em colaboração com a Mitsubishi Electric, Labomatica e Perlan Technologies, acelera o diagnóstico de SARS-CoV-2. Graças à avançada tecnologia de automação equipada com inteligência artificial, o sistema tem capacidade para testar 15 mil amostras por dia. Tecnologia; Também pode ser usado em outras áreas de aplicação, como pesquisa de novos medicamentos, tratamentos personalizados contra o câncer e até mesmo no desenvolvimento de fórmulas cosméticas.
Considerada a primeira mulher cientista da história, AGAMEDE foi a inspiração para o nome dado ao sistema de automação laboratorial desenvolvido no Instituto de Química Bioorgânica da Academia de Ciências da Polônia. Embora a automação de processos de laboratório seja uma prática comum, o sistema robótico AGAMEDE começou a oferecer um ambiente exclusivo de experimentos em circuito fechado, combinando automação e inteligência artificial (IA). Os robôs que preparam os experimentos leem os resultados em determinados momentos com o software Labomatica Gene GameTM, por outro lado, interpretam os dados e preparam de forma independente o próximo ciclo do experimento. Assim, resta aos pesquisadores apenas a tarefa de definir a questão, projetar o sistema experimental e monitorar o bom funcionamento do sistema. Já o robô AGAMEDE trabalha 24 horas por dia para experimentar e relatar os resultados.
A combinação de inteligência artificial e automação em um sistema que pode produzir saída em alta velocidade se destaca como um avanço. A maioria dos sistemas automatizados de saída de alta velocidade exige que um operador leia os resultados e planeje a próxima série de experimentos após a conclusão de um ciclo. A AGAMEDE, por outro lado, pode fazer isso de forma independente, sem intervenção humana.
“Graças ao módulo de inteligência artificial, o AGAMEDE interpreta experimentos sem intervenção humana com base apenas em modelos matemáticos”, disse o inventor e engenheiro-chefe do sistema, Prof. Dr. Radoslaw Pilarski continuou suas palavras da seguinte forma: “O sistema; Ele pode ser usado em laboratórios centrais de diagnóstico, empresas farmacêuticas que desenvolvem medicamentos e laboratórios de oncologia que pesquisam terapias específicas para pacientes, bem como nos departamentos de P&D de empresas químicas e de biotecnologia para a otimização de bioprocessos.”
Desenvolvido para o projeto EPICELL
Os trabalhos da AGAMEDE iniciaram em 2015 no âmbito do IBCH PAS. O sistema foi desenvolvido principalmente para o projeto EPICELL financiado pelo Centro Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento sob o programa STRATEGMED “Prevenção e Tratamento de Doenças da Idade Moderna”. O objetivo do projeto era desenvolver um meio otimizado para cultura de cardiomiócitos. O principal desafio neste estudo foi o número de experimentos necessários para projetar uma mistura apropriada de moduladores epigenéticos de moléculas pequenas. Por exemplo, uma fórmula com dez ingredientes e dez concentrações diferentes requer 10 milhões de experimentos. AGAMEDE foi usado neste momento para buscar a combinação certa de componentes em um sistema de solução multidimensional. Isso melhorou o conteúdo do meio de reprogramação EPICELL One.
Ele pode fazer 15 testes por dia.
Afirmando que o IBCH PAS trabalha com ácidos nucleicos de RNA e DNA desde a sua criação e que possui todos os equipamentos e instalações necessários para os processos de diagnóstico de SARS-CoV-2, o Diretor do IBCH/PAS Prof. Marek Figlerowicz; “Nosso instituto foi o primeiro na Polônia a desenvolver um teste para a detecção de SARS-CoV-2. Pouco depois, decidimos combinar os recursos de automação do AGAMEDE com nossos testes e desenvolvemos um protocolo de diagnóstico rápido que nos permitiu testar 15 amostras por dia. Embora não tenhamos um laboratório de diagnóstico credenciado, conseguimos um resultado incrível, pois uma pessoa pode analisar no máximo várias centenas de amostras em um dia. Com o AGAMEDE, conseguimos realizar 15 mil testes”, disse.
Robôs, PLC e software fornecidos pela Mitsubishi Electric
O projeto AGAMEDE, implementado com o apoio dos parceiros tecnológicos Mitsubishi Electric, Labomatica e Perlan Techologies, utilizou o robô de 6 eixos da Mitsubishi Electric, controladores PLC e software MELFA Basic. O robô industrial com braço longo é o principal componente do sistema. Com o auxílio de uma ferramenta robótica integrada, o robô pode realizar experimentos em microescala em placas de microensaio de 96 e 384 poços, imitando o trabalho de um técnico de laboratório que usa constantemente equipamentos analíticos. Para isso, são utilizados protocolos experimentais inseridos no software de controle pelo operador.
Incubadoras industriais de cultura de células, alimentadores de placas e pontas, estações de pipetagem, rotuladoras, scanners de código de barras, seladoras de placas, leitores de fluorescência e espectrofotômetros também foram usados na aplicação. Um microscópio confocal automático HCA com quatro canais de fluorescência como dispositivo de realce está incluído no sistema AGAMEDE. Para o mundo da biotecnologia, este dispositivo representa o microcosmo equivalente ao telescópio Hubble. Em vez de objetos astronômicos, ele analisa milhões de estruturas de células e tecidos fotografando-os com a mesma qualidade e eficiência. O dispositivo é equipado com um difusor acústico que fornece líquido na faixa de nanolitros (milionésimo de mililitro). A entrega rápida de volumes tão pequenos de líquidos reduz os custos de pesquisa e aumenta a velocidade do trabalho. Dessa forma, é possível realizar experimentos em pouco tempo usando uma coleção de mais de 115 produtos químicos.
Experiência da força global da Mitsubishi Electric
Enfatizando que eles se beneficiaram da experiência internacional na implementação de um sistema tão avançado em que robôs e equipamentos de laboratório trabalham juntos pela primeira vez na Polônia, o Coordenador de Soluções do Setor de Ciências da Vida da Mitsubishi Electric Polônia, Roman Janik; “O apoio da organização global da Mitsubishi Electric, comprometida com projetos inovadores, foi extremamente útil neste projeto. Todos trabalhamos duro em pouco tempo para desenvolver uma solução que deixasse os técnicos de laboratório à vontade o mais rápido possível, e conseguimos entregar 100 amostras por semana. “Este foi um resultado incrível para nós.”
Reunindo muitas disciplinas
O projeto AGAMEDE é interdisciplinar, reunindo os mundos da robótica, informática, desenho industrial, matemática, biologia e química; O engenheiro de robótica da Mitsubishi Electric, Tomasz Scholz, que disse que seria um projeto complexo mesmo sem pressão de tempo, continuou suas palavras da seguinte forma: “As soluções que usamos para este projeto são inovadoras e únicas… Como em muitos projetos, o maior desafio foi definir a meta e como alcançaríamos a meta. A resposta foi encontrar uma linguagem técnica comum na qual pessoas de diferentes áreas de especialização pudessem se comunicar no mesmo nível e esclarecer expectativas. Fazer a ponte entre o mundo acadêmico, que pensa em termos abstratos, e o mundo industrial, que normalmente segue um sistema fixo, muitas vezes é uma tarefa difícil, mas conseguimos.”
Novas abordagens no planejamento laboratorial
Afirmando que AGAMEDE se refere à Grécia Antiga com o seu desenho, o Prof. dr. Radosław Pilarski enfatizou que eles também atribuíram importância à área do laboratório onde o sistema é colocado no planejamento e concluiu dizendo: “A sala limpa usada para cultura asséptica de células, que não tem janelas na maioria dos laboratórios, é separada dos padrões estabelecidos, dando é um visual completamente novo. O ambiente é bem iluminado graças às grandes janelas cuidadosamente fechadas. Com os painéis de vidro adicionados, é garantido que o sistema seja mantido sob constante observação e controle sem o uso de macacão de sala limpa. Além disso, graças aos monitores e câmeras 4K de alta resolução usados no estudo, o AGAMEDE e os experimentos podem ser vistos remotamente de qualquer lugar do mundo.”
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