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自动化将如何将科学创新达到新的高度
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自动化将如何将科学创新达到新的高度

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自动化将如何将科学创新达到新的高度

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以下文章是Rich Ellson撰写的意见文章。本文中表达的观点和观点是作者的观点,不一定反映了技术网络的官方立场。捷克葡萄牙直播


精致的实验乐器让我们做我们十年前几乎没有想到的事情。从Biopharma和Biotech到大学和政府的研究人员正在投资实验室工具和技术,以加快其研究。易于自动化,改进的工作流和微型实验结合了快速准确的结果。实验室中的这些令人兴奋的趋势承诺将在未来几年内增长。

自动化将继续改变我们花费时间的方式

实验室仪器越来越自动化。这意味着减少手动工作,更少的错误以及更高的速度,准确性和灵活性。我的专长是在广泛研究中使用的液体处理程序。一些基于活塞的液体处理程序取得了惊人的进步。有些人有板载摄像头可以检查是否正确加载试剂以进行复杂的实验。有些人使用高级自动化来移动材料,而无需研究人员。

Automated instruments streamline and speed up workflows. The challenge and opportunity is that automating one element invariably presents new bottlenecks to solve. For example, the ability to combine many compounds using automation makes work go faster, but it may also require automated ordering. This in turn may streamline work to the point of requiring new methods of data collection and analysis. The trick is to determine the required level of automation for a given workflow and to address the outcomes that might occur—which, though challenging, is a good problem to have.

Miniaturization will continue to make brilliant ideas possible

我帮助开发了一个使用声波在最复杂的协议中移动液体的液体处理程序。该声学液体处理程序将纳米量转移到微量量体积,以实现前所未有的微型化。

Automation, particularly for acoustic liquid handlers, is synergistic with miniaturization. The miniaturization of lab workflows can speed processes by a factor of 100. For example, Golden Gate and Gibson DNA assemblies and the polymerase chain reaction move from the microliter to the nanoliter scale. When working with smaller quantities, processes tend to get faster. What’s more, they get more accurate and cheaper, cutting reagent costs by 20- to 100-fold. At that point, the sky is the limit. Innovative, outside-the-box applications now become possible.

食品行业中非直觉应用自动化和小型化的一个很好的例子。传统上,雄性雏鸡在孵化后不久就被摧毁,因为它们对行业不重要。性爱直到孵化后才是可行的。雄性小鸡的最终破坏引起了道德问题。此外,票据后性别双打需要能量需求和孵化空间。现在存在一种自动化方法来对鸡蛋进行性爱,并使用一种仪器提取微量的液体来分析生物标志物。该仪器在一秒钟内确定鸡蛋的性别,并将雄性卵用于其他目的。

梦想新应用程序并不容易,因为它们需要创新的精神飞跃。但是,随着我们设想并接受增加自动化和微型化的可能性,我们将拥有更多个性化的医学,更好的诊断,便宜较低,更容易获得的测试方法等等。更多的知识意味着可以改变行为和实践的应用的发展,这是人类(和动物)健康真正开始转移的时候。

实验室的工作 - 完全无能为力?

在大流行之前,世界正在缓慢而有些不均匀地走向偏远的工作。Covid-19是一场冲击波,加速了这一转变。现在,许多员工更喜欢在家工作,并且公司正在让他们允许他们。尽管实验室工作似乎不适合远程工作,但得益于复杂和自动化的乐器,研究人员可以是像在实验室里一样在家中富有成效。例如,研究人员可以建立一个复杂的多组分实验并走开。研究人员可以在家中启动和监视工作,而无需返回实验室数小时或数天。

一些工具非常聪明,可以与服务部门联系以进行维护,零件更换或故障排除。这些功能使研究人员可以专注于更大规模的思维和计划,而不是细节。

虚拟实验室,远程实验室和云实验室都是远程工作运动的扩展。在这些模型中,研究人员可以向世界另一端进行实验的指示发送指令。这对于可能没有内部设备或材料的较小公司特别有用。公司现在正在建立工具来管理云实验室中的实验,从而缩小用户和服务提供商之间的差距。生态系统变得非常有趣,并且在这些新模型上投入了大量资金。在未来几年中,我们将继续看到这些路线的发展。

较小,更智能的设备简化或现代化旧过程

较旧的技术正在通过自动化和微型化来恢复活力。例如,通过表面生物标志物对细胞进行排序的流式细胞仪是需要大量动手时间的大型仪器。尽管有效用,但一些实验室将其细胞分类运送到核心实验室。拥有一个内部是不切实际的。但是现在有些流式细胞仪适合台式机,需要更少的劳动力,并且更具用途。虽然没有完全自动化,但改进却很重要。现在外包工作的实验室现在在内部进行。这已经返回了实验室,并向研究人员提供了便利。

Likewise, instruments used for DNA cleanup have not been updated in 30 years. Their operation required constant attention and hundreds of touchpoints. Now a small, toaster-sized instrument updates the process. It reduces touchpoints, eliminates mundane tasks and lets researchers spend time in more useful ways.

Looking forward

生命科学研究的未来是光明的。具有更大能力的复杂仪器将阐明生物学的新理解。我们在这里培养的跨学科合作将使工具更加丰富,更简化。我的团队和其他人将继续为小型工作构建新的自动化仪器。我们将与合作伙伴和合作者合作,以确定他们的需求和愿景。借助我们的开创性工具,研究人员将以基本的方式改变生命科学研究。

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