醫(yī)療自動化|史陶比爾機器人自動化細胞培養(yǎng)
挑戰(zhàn)
作為生物技術(shù)中最核心的基礎(chǔ)技術(shù)之一，細胞培養(yǎng)在諸多細胞功能和疾病的研究，藥物研發(fā)與基礎(chǔ)研究，胚胎發(fā)育和基因表達的研究中都是必不可少的環(huán)節(jié)。
傳統(tǒng)細胞培養(yǎng)必須由人來手工操作，KUKA機器人示教器維修，占用了實驗員大量時間和精力，也很難保證各批次之間的穩(wěn)定性。在對細胞的需求急劇增加的情況下，需要一種比人工更高效的規(guī)模化細胞培養(yǎng)方式，最大程度地減少批間差異。
生命科學領(lǐng)域的細胞培養(yǎng)自動化需求正在逐步提升，制藥和生物科技企業(yè)已經(jīng)意識到機器人在復(fù)雜實驗室操作上的精確性、可靠性及持續(xù)性。
解決方案
隸屬于SartoriusStedimBiotech集團的英國TAPBiosystems公司（簡稱TAP）是生物醫(yī)療領(lǐng)域首屈一指的細胞培養(yǎng)及高通量篩選系統(tǒng)設(shè)計和制造領(lǐng)導(dǎo)者。
TAP公司開發(fā)了一套全自動化的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)Cellmate，KUKA機器人維修，適用于滾瓶和T形瓶，可兼容實驗室小批量和生產(chǎn)型高通量的細胞培養(yǎng)，且無需更改流程。其核心是一臺高精準、潔凈的史陶比爾TX60六軸機器人，主要用于取代人工重復(fù)性工作。
TX60機器人緊湊集成在Cellmate系統(tǒng)內(nèi)，可實現(xiàn)接種、培養(yǎng)液更換、細胞采收、沖洗、胰蛋白酶處理、廢料處理等自動化操作。在GMPA級潔凈等級下，機器人動作需要非常平穩(wěn)緩和，以確保不會對脆弱的細胞產(chǎn)生破壞。史陶比爾機器人專利的零間隙JCS減速機系統(tǒng)保證了動作的平穩(wěn)性和可控性，可以精確模仿操作人員的每個步驟。
所有操作參數(shù)均儲存在電腦端，包括體積、溫度、時間和特定的機器人動作。史陶比爾和TAP共同開發(fā)了簡單的控制界面，只需簡單培訓，操作人員就能輕松按照實驗要求修改參數(shù)或重新編程，用于任何特殊細胞株操作或其他動作。
成果
Cellmate適用于1-10種細胞株培養(yǎng)，m.twshmhelmet.com，一天可處理包含10個細胞株系的10-500個培養(yǎng)瓶，是人工處理量的2-3倍。同時機器人系統(tǒng)也大大減少了操作中的污染概率，其概率通常是1/50,000,000，而人工操作的污染概率通常是1/20。新一代Cellmate系統(tǒng)軟件支持21CFRPart11電子簽名，保證其可追溯性。
Cellmate最初針對嚴格的GMP環(huán)境而開發(fā)，保證了細胞培養(yǎng)的規(guī)模化、規(guī)范化、以及批次之間的穩(wěn)定性，滿足臨床的要求。現(xiàn)已有百余套系統(tǒng)被安裝在應(yīng)用于細胞培養(yǎng)的生產(chǎn)和研究中，包括Serono、Amgen、Avigen和NovartisAnimalHealth。
TAP的細胞培養(yǎng)系列現(xiàn)已開發(fā)出多套全自動化系統(tǒng)，基本都使用史陶比爾六軸機器人作為系統(tǒng)核心。其CompacTSelecT藥物篩選自動化系統(tǒng)通過采用更緊湊的史陶比爾TX40機型，可幫助實驗員快速，重復(fù)地培養(yǎng)無污染的干細胞和其他貼壁細胞，用于自體和異體干細胞治療的臨床試驗。
隨著免疫細胞、干細胞治療方式的重大突破，以及單克隆抗體和蛋白質(zhì)類藥物等生物治療藥物的需求不斷增加，細胞培養(yǎng)的高效生產(chǎn)已成為生物醫(yī)療機構(gòu)的當務(wù)之急。此外，在評估和測試新藥物方面需要應(yīng)用更多高通量和有效技術(shù)。
憑借高速、高精度、高防護性能、低排放、表面易清潔、高效等優(yōu)勢，史陶比爾機器人將持續(xù)為生命科學領(lǐng)域多樣化和要求苛刻的自動化應(yīng)用提供首選解決方案。GMP標準下A/B/C/D級區(qū)環(huán)境下的各類應(yīng)用，都可以從SCARA、快速拾放和六軸機器人全系列中找到完美對應(yīng)的機型。
客戶收益
■消除人工操作的污染風險
■無需調(diào)整流程即可改變規(guī)模
■減少一次性耗材使用量
■提高一致性和生產(chǎn)流程的標準化