为您的实验室带来的核心you势
提高实验室的通量
集成的实验室自动化提高了实验室的效率和通量,使您能够更快地获得结果
并快速改进科学。
访问和解释更丰富的数据
更快、更准确的实验室流程可生成更可靠的数据。我们值得信赖、适应性强且易于访问的实验室自动化提高了准确性并加速了这种数据流。
使您的科学家能够改变世界
集成实验室自动化增加了wu人值守时间。这意味着,实验室科学家可以自由地更聪明地工作,重新参与开创性研究并继续他们的发展,而不是专注于手动任务。
平台组件
我们模块化和可扩展的集成实验室自动化平台具有三个关键组件
允许实验室以数字方式链接和编排其数字资源和物理资源之间的命令和数据流,以在世界任何地方成功执行工作流程。还可以轻松创建和验证新工作流程,zui大限度地利用工作单元(实验室中物理资源的安排)。
简单的设计
再现性
连续的提高
Automata 开放式集成细胞培养自动化解决方案的you势
取消周末和晚上的工作
减少人工错误和污染
提高可重复性和标准化
了解我们自动化哺乳动物细胞培养的方法如何提高实验室的规模和质量
为什么要自动化细胞培养?
wu论实验室是从事尖端癌症研究、药物开发、基于细胞的疫苗开发还是合成食品生产,它都需要以高生产力、效率和可靠性为目标,以保持竞争力1。
然而,正如任何与哺乳动物细胞系打过交道的科学家所知,哺乳动物细胞系的要求可能相当高。重复传代、健康和生长监测以及适当培养条件的维护可能非常繁琐,通常需要熟练的科学家在晚上或周末在实验室工作。
自动化细胞培养系统越来越受欢迎,因为它们有可能通过提高可靠性和可扩展性,以及通过重新部署熟练的员工2-4来克服手动细胞培养的缺点。
可靠性
即使是zui有经验和训练有素的科学家也会犯错误5,6。在细胞培养过程中,这会导致异常生长模式、细胞附着不均匀、生长速率变化或污染,从而导致实验变异性7,8,9。自动化细胞培养系统能够满足严格的标准化要求,降低污染率,并zui大限度地减少人为错误2。
规模
如果实验室能够在早期阶段引入自动化,而他们仍在管理少量细胞培养物,那么当他们准备好这样做时,他们将能够更好地扩大他们的流程10。可以扩大自动化细胞培养框架以提供高通量、高纯度和高产量的细胞生长11。他们可以克服人员流动造成的知识转移瓶颈12,进行大规模筛选,同时开展细胞系开发项目13。
例如,从手动细胞系开发工作流程切换到自动化过程可能意味着从 96 孔板转移到 384 孔板,导致克隆密度增加 4 倍14。
重新部署
自动化处理可以用仪器代替数小时的重复性手动工作4,这意味着熟练的员工可以自由地执行其他任务,例如流程改进14或研发4。
哪些流程适合自动化?
自动化可应用于jue大多数细胞培养过程。用于实现此目的的方法可能有所不同,但以下代表了一些已使用的方法:
传代
可以通过多种不同的方式实现自动传代。对于大多数应用,用于测量汇合度的自动成像系统与培养箱和液体处理器的简单组合就足够了。在更专业的一端,倒置显微镜与电动载物台和机械臂的组合可以通过刮擦来挑选菌落或收获细胞,这可能更适合未分化的 PSC 传代。可以存储细胞培养物或所选菌落的图像以供将来参考15。
用于转置培养瓶和其他容器的液体处理器和机械臂可以对许多协议参数进行精细控制,包括细胞培养条件、流体温度和分配速度3。
细胞活力、汇合度和细胞计数
自动化分析工具可以通过将台盼蓝排除等测定与高分辨率图像扫描仪相结合,提供有关细胞浓度、活力、聚集和形态学的信息。
如果细胞已准备好进行传代或离线分析,则可以通过液体处理机器人添加额外的培养基以达到所需的细胞密度,并且可以通过烧瓶或板处理机械臂接种细胞。
自动化系统增加了进行更多分析的可能性,因为系统可以在非工作时间工作,收集更深入的数据。例如,收集聚糖和电荷差异数据以结合细胞健康和纯产品数量数据更好地衡量产品质量。
培养基交换和细胞维护
zui繁琐的过程之一,通常需要在非工作时间出席。自动化系统可用于按用户定义的时间表交换培养基,在低温下储存培养基并在分配前加热。这意味着媒体交流可以在员工正常工作时间之外进行,例如周末。
冷冻保存
需要you化冷冻和解冻方法以zui大限度地提高冷冻保存后的细胞恢复率。例如,干细胞在解冻和接种后可能需要 2-3 周才能准备好进行进一步的实验,但在you化条件下,这可以减少到 4-7 天17。自动化系统可以控制冷冻和解冻速率,以确保一致和可行的细胞系4。
离线分析采样
板处理机器人可以与液体处理程序一起工作,将培养细胞的准确样本分配到 96 孔板或 384 孔板,盖上板盖,然后将其放回培养箱,以便稍后检索以进行筛选或实验16。如果需要,他们甚至可以直接准备用于检测的细胞。
是什么让自动化细胞培养具有挑战性?
贴壁与悬浮细胞培养
许多哺乳动物细胞系需要附着在基质上以维持活力和表型,但贴壁细胞的自动监测提出了挑战,因为用于分析和监测的代表性样本的想法很少适用18。因此,实验室经常转向悬浮技术以提高通量19。在进入生物反应器世界之前,悬浮细胞提出了一些特定的挑战。摇瓶的使用可能需要改为与自动振荡培养箱配合使用的实验室器具。离心机可能需要并入自动化系统。
还有一些工具可用于模拟人类对贴壁细胞采取的准备步骤。与培养瓶相比,更适合自动化的专用实验室器具;倾斜和敲击硬件,允许细胞从角落移出和吸出。
细胞培养瓶
贴壁细胞培养通常在一次性塑料瓶18中进行,这对于机械操作来说可能具有挑战性,需要机械臂拧开瓶盖,并倾斜和敲击容器以分离细胞。为了解决这些问题,实验室需要考虑使用特殊的机器人友好型培养瓶16或微孔板进行细胞培养过程。
通常在摇瓶中培养的悬浮培养物存在其自身的自动化挑战。当需要大量细胞21时,摇瓶会变得沉重和笨重,而自动化系统需要能够对生长的培养物进行喂养和取样22。目前,能够处理悬浮培养实验室器具的自动化培养箱的容量非常有限,迫使人们就可能的培养规模做出决定。
wu菌性
在手动细胞培养过程中保持wu菌需要层流柜、实验室外套、手套和仔细的wu菌技术。因此,一些自动化系统将wu菌外壳与孵化器连接起来,并将新鲜介质从wu菌存储区3,16直接泵入系统。但是,值得记住的是,自动化系统可能不需要相同级别的遏制;细胞培养环境与实验室其他部分之间的空气交换将会减少,与(充满细菌的)人类的接触也会减少。
大流体体积
传统的液体处理设备可能难以分配和吸出介质交换过程中可能遇到的大量流体。因此,细胞培养自动化需要专门的液体处理器来快速更换培养基,同时zui大限度地减少对细胞的剪切力。
数据存储和处理
自动化系统需要收集有关多种细胞培养的大量数据,实验室科学家需要轻松访问这些数据。这通常是通过将包括实验室信息管理系统 (LIMS) 和电子实验室笔记本 (ELN) 在内的数字生态系统与自动化机器和流程集成来实现的,从而有可能通过机器学习和人工智能23改进工作流程。
与传统手动方法相比,细胞培养应用程序的自动化提供了一个du特的机会来收集更广泛的数据集。
可追溯性
将自动化设备集成到实验室通常需要过程控制软件,通常称为实验室自动化系统 (LAS)。在细胞培养系统中,LAS 应该扫描细胞培养的条形码,允许在整个实验室路径中跟踪样品24,以便与其相关的数据都可以在数字生态系统中链接在一起。
概括
自动化有可能解决细胞培养中的单调乏味和人为错误,让科学家有更多的脑力活动。还有未开发的潜力可以通过自动化收集更大的数据集,因为它们可以超越传统的时间限制并在更大的范围内工作。
通过在细胞培养过程中引入更多自动化,实验室可以开始满足该科学领域对可靠性和可扩展性快速增长的需求。