Drosophila melanogaster, lepiej znana jako muszka owocowa, może wydawać się zwykłym szkodnikiem. Owady te są jednak kluczowe dla trwających badań nad różnymi chorobami neurologicznymi w Texas Children's Hospital.
Muszki owocowe są tak ważne dla tych badań, ponieważ mają 75% wspólnych genów wywołujących choroby u ludzi, szybko się rozmnażają, a naukowcy mogą łatwo zmienić ich kod DNA, zgodnie z UC Davis. Jednak obchodzenie się z tymi muszkami owocowymi w laboratorium może być trudnym zadaniem.
ABB Robotics i Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute (Duncan NRI) w Texas Children's Hospital stworzyli zautomatyzowaną stację roboczą do transferu muszek owocowych. System obejmuje dwuramiennego robota współpracującego YuMi firmy ABB, który ma pomóc w badaniu chorób, w tym choroby Alzheimera, Huntingtona i Parkinsona.
Firma powiedziała, że jest to pierwszy zautomatyzowany system, który nie wymaga unieruchomienia much środkami znieczulającymi, takimi jak dwutlenek węgla, przed przeniesieniem. Etap znieczulenia jest żmudnym krokiem w poprzednich systemach, który może zaszkodzić zachowaniu much i dokładności wyników badań.
„Widzieliśmy znaczące postępy w automatyzacji laboratoriów na przestrzeni lat, jednak niektóre kluczowe zadania są nadal wykonywane ręcznie, co może mieć wpływ na wyniki” — stwierdził Jose-Manuel Collados, kierownik linii produktów ABB Service Robotics. „Ramiona naszego robota YuMi pracują niezależnie, ale w skoordynowany sposób, co umożliwia automatyzację złożonego zadania przenoszenia żywych much między fiolkami”.
Przenoszenie muszek owocówek między fiolkami to trudne zadanie
W ramach rutynowej konserwacji naukowcy z Texas Children's Hospital karmią muszki owocówki, przenosząc je do fiolek z jedzeniem co 30 dni. Typowe laboratorium utrzymuje około 20,000 fiolek, co oznacza, że naukowcy spędzają 20% dnia roboczego na „odrzucaniu much”, umieszczając fiolkę z zapasem much nad fiolką ze świeżym jedzeniem, a następnie stukając w nią, aby upuścić muchy.
Wszystkie dotychczasowe próby zautomatyzowania procesu obejmowały wystawianie much na zewnątrz fiolek podczas transferu, co wymagało sedacji, powiedział ABB. Nowy system może również poprawić dokładność wyników i przyspieszyć proces transferu, zauważył ABB Robotics.
Inżynierowie z ABB współpracowali z naukowcami z Duncan NRI w celu zaprojektowania i zbudowania stanowiska do transferu much, w którego skład wchodzi cobot YuMi, stół z fiolkami do transferu, jednostka kodu kreskowego i etykietowania oraz zsyp na śmieci.
Cobot YuMi firmy ABB wykonuje te same ruchy, co badacze-ludzie, aby dotykać i przenosić muchy między fiolkami. Dzięki temu naukowcy mogą skupić się na zadaniach o znaczeniu krytycznym dla misji, takich jak odkrywanie nowych ścieżek i testowanie skuteczności nowych leków w leczeniu zaburzeń neurologicznych.
YuMi umożliwia dokładne śledzenie w Texas Children’s Hospital
YuMi zajmuje się całym procesem odwracania muszek owocówek, który obejmuje wykonywanie 10 zaprogramowanych kroków w szybkiej kolejności. Podobnie jak ludzie, robot podnosi fiolkę zawierającą żywe muchy, otwiera ochronną zatyczkę z octanu celulozy, umieszcza fiolkę nad fiolką ze świeżym jedzeniem i stuka w fiolkę, aby przenieść muchy.
Następnie zakręca, etykietuje i skanuje fiolkę, a na koniec układa ją w tekturowych stojakach. Następnie robot wyrzuca fiolki ze starą żywnością, aby uniknąć zanieczyszczenia krzyżowego.
Jedną z wyróżniających się cech systemu, według ABB, jest jego zdolność do odczytywania kodów kreskowych i drukowania etykiet. Naukowcy używają tych etykiet do identyfikacji informacji o szczepach i genotypie podczas transferu. Ta funkcja zapewnia skrupulatne śledzenie i zarządzanie szczepami Drosophila.
Zaawansowane technologie czujników robota pozwalają na precyzyjne umieszczanie fiolek w standardowych tekturowych stojakach, dając naukowcom możliwość dalszego korzystania z istniejących stojaków na fiolki, co zmniejsza koszty operacyjne Szpitala Dziecięcego w Teksasie.
ABB poinformowało, że zaprojektowało ten system tak, aby był kooperatywny i bezpieczny dla interakcji międzyludzkich. Jego ramiona wykrywające ruch są wyposażone w wykrywanie pobliskich ludzi lub obiektów, natychmiast zatrzymując ruch, aby zapobiec wypadkom, umożliwiając tym samym bezpieczną wspólną przestrzeń roboczą.