Tự động hóa Tốt nhất trong lĩnh vực 1 cái Tự động hóa phòng thí nghiệm Công cụ AI

Một nhóm nghiên cứu dược phẩm cần thử nghiệm một thư viện gồm 100.000 hợp chất hóa học để tìm hoạt tính tiềm năng chống lại một dòng tế bào ung thư cụ thể. Sử dụng nền tảng tự động hóa phòng thí nghiệm, họ thiết kế một quy trình làm việc trong đó một cánh tay robot chuyển các hợp chất từ các đĩa nguồn sang các đĩa xét nghiệm chứa tế bào. Sau đó, hệ thống thêm thuốc thử, ủ các đĩa và sử dụng kính hiển vi tự động để chụp ảnh khả năng sống của tế bào. Một mô hình AI tích hợp sẽ phân tích những hình ảnh này theo thời gian thực, đánh dấu các hợp chất 'trúng đích' ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Quá trình này chạy 24/7, hoàn thành toàn bộ việc sàng lọc trong vòng chưa đầy một tuần, một công việc sẽ mất hàng tháng nếu làm thủ công.

Một cơ sở lõi về di truyền học xử lý hàng trăm mẫu DNA mỗi tuần cho Giải trình tự Thế hệ mới (NGS). Việc chuẩn bị thư viện giải trình tự thủ công rất tẻ nhạt và dễ xảy ra lỗi hút pipet. Họ triển khai một máy xử lý chất lỏng tự động được lập trình riêng cho quy trình chuẩn bị thư viện NGS của họ. Robot thực hiện tất cả các bước, bao gồm phân mảnh, gắn adapter và khuếch đại PCR, với độ chính xác cao. Điều này không chỉ giảm hơn 80% thời gian làm việc thủ công của kỹ thuật viên mà còn cải thiện đáng kể tính nhất quán giữa các thư viện, dẫn đến dữ liệu giải trình tự chất lượng cao hơn và phân tích sau đó đáng tin cậy hơn.

Một phòng thí nghiệm chẩn đoán lâm sàng đang đối mặt với số lượng lớn các lam kính bệnh học cần được phân tích bởi một số lượng hạn chế các nhà bệnh học. Họ áp dụng một công cụ quét và phân tích lam kính được hỗ trợ bởi AI. Hệ thống trước tiên số hóa các lam kính thủy tinh thành hình ảnh toàn bộ lam kính có độ phân giải cao. Sau đó, một thuật toán AI sẽ sàng lọc trước các hình ảnh, tự động xác định và khoanh vùng các vùng quan tâm tiềm năng, chẳng hạn như các cụm khối u hoặc các khu vực có hoạt động phân bào cao. Điều này cho phép các nhà bệnh học tập trung đánh giá vào các khu vực quan trọng nhất, giảm thời gian xem xét mỗi ca bệnh lên đến 40% và cải thiện tính nhất quán trong chẩn đoán trong toàn đội ngũ.

Một phòng thí nghiệm nghiên cứu tế bào gốc cần duy trì hàng chục dòng tế bào nhạy cảm, đòi hỏi phải thay đổi môi trường và cấy chuyền hàng ngày. Đây là một nhiệm vụ tốn thời gian và dễ bị nhiễm bẩn. Họ lắp đặt một hệ thống nuôi cấy tế bào tự động bao gồm một cánh tay robot bên trong tủ ấm vô trùng. Hệ thống giám sát mật độ tế bào qua kính hiển vi tích hợp, quyết định khi nào cấy chuyền tế bào dựa trên các thông số được cài đặt sẵn và thực hiện tất cả các nhiệm vụ xử lý chất lỏng. Điều này đảm bảo chất lượng tế bào nhất quán, cung cấp một bản ghi kỹ thuật số hoàn chỉnh về tất cả các hành động và cho phép các nhà nghiên cứu tập trung vào các thí nghiệm thực tế của họ thay vì công việc bảo trì tế bào thông thường.

Một công ty dược phẩm sinh học phải thực hiện các xét nghiệm kiểm soát chất lượng (QC) định kỳ, chẳng hạn như ELISA và qPCR, trên mỗi lô protein trị liệu được sản xuất. Để tăng thông lượng và đảm bảo tuân thủ, họ triển khai một trạm làm việc tự động. Hệ thống thực hiện pha loãng mẫu, thêm thuốc thử và đọc đĩa cho các xét nghiệm ELISA, và thiết lập các đĩa qPCR. Tất cả các hành động được ghi lại trong một phần mềm tuân thủ 21 CFR Phần 11, tạo ra một dấu vết kiểm toán mạnh mẽ. Việc tự động hóa này làm giảm nguy cơ sai sót của con người, đảm bảo tính nhất quán của xét nghiệm giữa các lô và giải phóng các nhà phân tích QC cho các nhiệm vụ phức tạp hơn như xem xét dữ liệu và khắc phục sự cố.

Một phòng thí nghiệm khoa học vật liệu đang phát triển các hợp kim mới với các đặc tính cụ thể. Thay vì phương pháp thử và sai, họ sử dụng một 'phòng thí nghiệm tự lái'. Một mô hình AI trước tiên dự đoán các thành phần hợp kim hứa hẹn. Sau đó, một hệ thống robot tổng hợp các mẫu nhỏ này, cho chúng trải qua các bài kiểm tra tự động (ví dụ: độ cứng, độ dẫn điện) và cung cấp kết quả trở lại cho AI. Mô hình AI cập nhật sự hiểu biết của mình và đề xuất bộ thí nghiệm tiếp theo, có nhiều thông tin hơn. Chu trình vòng lặp kín này gồm dự đoán, tổng hợp, thử nghiệm và học hỏi sẽ tự chủ khám phá không gian hóa học rộng lớn, khám phá ra các vật liệu tối ưu nhanh hơn nhiều so với nghiên cứu do con người dẫn dắt.