Tự động hóa sinh học tổng hợp

Ứng dụng giải pháp tự động hóa Hamilton trong sinh học tổng hợp

Sinh học tổng hợp là sản xuất công nghiệp hóa sinh học của các sản phẩm sinh học mục tiêu được hướng dẫn bởi các ý tưởng kỹ thuật. Quá trình này liên quan đến sự giao thoa của nhiều ngành. Sinh học tổng hợp bao gồm công việc kiểm tra sàng lọc phức tạp, thông lượng cao, cho nên rất coi trọng hiệu quả thời gian kinh tế. Ví dụ, khoảng cách 10% về hiệu quả biểu hiện của các chủng vi khuẩn có thể là chìa khóa thành công hay thất bại trong kinh doanh.

Toàn bộ quá trình sinh học tổng hợp thường bao gồm thiết kế và tổng hợp gen trước đó, nhân bản các vectơ biểu hiện, sàng lọc các chủng hoặc tế bào biểu hiện, xác định sản phẩm biểu hiện, sàng lọc các điều kiện biểu hiện và quá trình thử nghiệm từng cấp tiếp theo cho sản xuất hàng loạt. Mỗi khâu trong đó đều có bước kiểm tra và phân tích chuyên môn. Các đơn vị công nghiệp hoặc nghiên cứu khoa học thường chọn một hoặc nhiều bước trong số này để nghiên cứu và thử nghiệm nhằm đạt được sản xuất công nghiệp hiệu quả cao. Do đó, sinh học tổng hợp phải đối mặt với những khó khăn như thông lượng cao, quy trình phức tạp, yêu cầu hoạt động cao (song song) và khối lượng xử lý dữ liệu lớn. Sau đó, việc sử dụng nhiều thiết bị bao gồm trạm dịch tự động và tích hợp trong đó đặc biệt quan trọng.

Trong các thí nghiệm tổng hợp gen, thường cần phải trộn nhiều mồi và cấu hình hệ thống phản ứng thông qua một lượng lớn pipet vi lượng, sau đó là tổng hợp phân đoạn bằng máy PCR. Các sản phẩm của nó có thể được tinh chế và sau đó được lắp ráp thêm thành các đoạn gen dài hơn.

Trạm làm việc Hamilton PipetteHiệu suất pipet, cũng như khả năng đọc và phân tích dữ liệu đầu vào mạnh mẽ của phần mềm Hamilton, giúp người dùng tự động hóa các bước như trộn mồi, xây dựng hệ thống PCR và tinh chế sản phẩm. Hiện nay, một số lượng lớn người dùng trong và ngoài nước đang sử dụng thiết bị tự động hóa Hamilton để hoàn thành các bước này. Trong thí nghiệm có thể chọn đầu hút xếp chồng lên nhau, cải thiện đáng kể công suất đầu hút bên trong bàn. Ngoài ra, nhiều mô-đun điều khiển nhiệt độ và giá đỡ có thể được tùy chọn để đáp ứng các yêu cầu của các loại kho lạnh và thùng chứa khác nhau. Thậm chí tốt hơn, người dùng cũng có thể tập trung vào trạm làm việc để tích hợp nhiều thiết bị hoặc mô-đun chức năng của bên thứ ba để tự động hóa toàn bộ quy trình và không giám sát trong thời gian dài. Từ đó, có thể tự động hóa hoàn toàn các bước thử nghiệm phức tạp.

Trong quá trình nhân bản và lắp ráp plasmid, các bước như cắt enzyme, tinh chế, kết nối, chuyển đổi được bao gồm. Trong số các bước này là pipet, xây dựng hệ thống, phân phối thuốc thử enzyme, tinh chế hạt từ và ủ có kiểm soát nhiệt độ. Nhờ hiệu suất, công nghệ và hàng thập kỷ kinh nghiệm của kênh pipet Hamilton, các bước này có thể được thực hiện một cách chính xác và an toàn. Trạm làm việc pipet Hamilton cũng có thể tự động hóa hơn nữa các bước như chuyển đổi bằng cách lựa chọn các mô-đun ủ có kiểm soát nhiệt độ, mô-đun sốc, máy PCR tự động và bộ chuyển đổi điện.

Ngoài ra, có các giải pháp cho các loại phương pháp chuyển đổi plasmid khác nhau, trong khi quá trình phủ tương đối phức tạp, Hamilton cũng có nhiều giải pháp khác nhau, chẳng hạn như cạo và phun xoắn ốc.

Về nuôi cấy tế bào, trạm pipet của Hamilton có thể tự động hóa các bước cần thiết để hoàn thành nuôi cấy tế bào, chẳng hạn như chọn nhân bản, nắp công tắc ống ly tâm, v.v., do đó giải quyết các điểm đau cho nuôi cấy tế bào. Với phần mềm quản lý nuôi cấy tế bào mạnh mẽ, Hamilton cũng có thể tích hợp nhiều thiết bị nuôi cấy tế bào từ nhiều hướng, chẳng hạn như buồng nuôi cấy, mô-đun cung cấp dịch nuôi cấy và mô-đun nghiêng, đảm bảo sự ổn định và tiêu chuẩn cao trong nuôi cấy tế bào.

Sau khi các chủng được nuôi dưỡng thông lượng lớn để biểu hiện sản phẩm cảm ứng, các sản phẩm cần được thử nghiệm để sàng lọc các chủng năng suất cao và điều kiện sản xuất phù hợp với nhu cầu. Do đó, các sản phẩm phải được tinh chế, làm giàu và thử nghiệm. Đầu tiên, các sản phẩm lên men thông lượng lớn được sử dụng để chiết pha rắn hoặc chiết pha lỏng bằng máy trạm xử lý pha lỏng Hamilton. Sau khi lọc sản phẩm, nó đi vào hệ thống HPLC để phát hiện. Sau đó, đối với chủng vi khuẩn năng suất cao được lựa chọn và bảo quản. Đầu hút IMCS được sử dụng kết hợp với các kênh pipet Hamilton để hoàn thành quá trình làm giàu nhanh chóng của sản phẩm, trong khi các sản phẩm làm giàu có thể được sử dụng trực tiếp để cấu hình bước tiếp theo của hệ thống phát hiện để phát hiện hoạt động của kháng thể hoặc enzyme của sản phẩm.