Robotergestützte a zároveň flexibilní pipetování

V průlomové pipetovací buňce je použitý Stäubli TX2-60L ve verzi Stericlean. (Copyright: ESSERT Robotics)

Stäubli Stericlean roboty mohou pracovat trvale v aseptických výrobních prostředích. Tím otevírají robotice nové možnosti. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

stäubli de (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Jako opakování úlohy, která musí probíhat za vysokých hygienických požadavků, je pipetování v lékařském výzkumu ideální pro robotizovanou automatizaci. Obtížné je to, když je zároveň požadována flexibilita, protože je třeba manipulovat s zdrojovými a cílovými nádobami různých velikostí. ESSERT Robotics se této problematice věnoval a vyvinul první plně automatizované a zároveň flexibilní robotické řešení pro pipetování a alikvotování. Hlavní úlohu přitom plní robot Stericlean od Stäubli.

V oblasti výzkumu i při výrobě farmaceutických produktů hraje pipetování a alikvotování látek klíčovou roli. U této opakující se činnosti je nutné dodržovat přísné časové a bezpečnostní požadavky a provádět ji za sterilních podmínek.

Proto se v lékařském výzkumu etablovala plně automatizovaná řešení, která byla vyvinuta na základě stávajících laboratorních přístrojů.

Automatizace však dosud narážela na hranice tam, kde nebylo možné provádět pouze opakující se úkoly. Například pokud bylo třeba pipetovat jak z malých, tak velkých nádob (nebo do nich), bylo a stále je potřeba lidského obsluhujícího.

Průlomové: Roboti s elektronickou pipetou

ESSERT Robotics, specialista na flexibilní automatizační řešení ze Bruchsalu, nyní vyvinul průlomovou robotickou buňku právě pro tento rozsah úkolů. Řešení sestává ze šestiosého robota od Stäubli, který je vybaven elektronickou pipetou a vykonává manipulační úkoly v pracovním prostoru mikrobiologické bezpečnostní skříně.

Nejedná se o „obyčejného“ průmyslového robota, ale o robot Stericlean od Stäubli. Tento typ – zde je použit kompaktní model TX2-60L Stericlean – byl speciálně navržen pro provoz v aseptických výrobních prostorách třídy A.

Navržen pro použití v aseptickém prostředí

Plně uzavřená konstrukce robotů, provedení zvlášť namáhaných dílů z nerezové oceli a speciální povrchová úprava vytvářejí předpoklady pro trvalou práci robotů TX2 Stericlean v aseptických výrobních prostorách. Jsou GMP-kompatibilní a splňují normy ANSI/RIA R15.06. Navíc podporují vysoké požadavky AAP. S těmito vlastnostmi zajišťují komplexní ochranu produktů, které manipulují, balí nebo pipetují.

To znamená, že lze automatizovat sterilní procesy, při nichž by použití standardních robotů bylo zcela nemožné – například při pipetování. Dalším výrazným prvkem je patentovaná řídicí technologie JCS od Stäubli, která umožňuje trvale splnit vysoké požadavky na přesnost při pipetování.

Pipetování na mikrobiologické bezpečnostní skříni

S tímto robotem jako klíčovou součástí vyvinul ESSERT systém automatizace laboratorní techniky s dosud nedosažitelnou flexibilitou. Manipulace a pipetování probíhají na mikrobiologické bezpečnostní skříni třídy II od Weiss Pharmatechnik, která byla speciálně navržena pro tento případ použití. Vyhovuje požadavkům normy DIN EN 12469 („Biotechnika - kritéria výkonu pro mikrobiologické bezpečnostní skříně“) a nabízí čistý vzduch třídy ISO 5 podle ISO 14644-1 nebo čistý vzduch třídy A podle EU-GMP Annex 1 (aseptické podmínky).

Navíc jsou oblasti kontaminace pod pracovní plochou udržovány podtlakem s inflowem 0,5 m/s, takže z nich nemohou uniknout žádné částice. Potřebný vzduch je odsáván z prostoru a vracen přes HEPA filtr na střeše skříně.

Flexibilní pipetování – s nádobami od několika mililitrů až po dva nebo tři litry

Takto popisujeme prostředí, ve kterém probíhá inovativní – díky své flexibilitě – plně automatizované pipetování. Klíčová inovace spočívá v tom, že robot Stäubli je schopen přistupovat k několika zdrojovým i cílovým nádobám různých velikostí – od několika mililitrů po 2 nebo 3 litry. Taková flexibilní automatizace je například vhodná, když je třeba bez prodlení pipetovat menší dávky, aby byl zajištěn efektivní tok práce v laboratoři. Navíc se tím minimalizuje riziko zavlečení kontaminace zvenčí do procesu.

(Téměř) vše je možné: testování zmrazených médií, automatické odšroubování víček…

Podle aplikace může robot Stäubli TX2-60L rozdělit pipetovaný materiál do několika cílových nádob, tj. alikvotovat. Pokud je potřeba, může elektrický uchopovač také odebrat nádoby s zmrazenými médii z plně integrované ultrafrostové skříně.

Po stanovené době rozmrazení robot pomocí pipety odebere médium a provede jeho testování v určených nádobách. Podle potřeby může automatizovaný odšroubovač zajistit vyšší průchodnost. Volitelně je možné vzorky plně automaticky označit štítky. Vysoká rychlost práce robota zajišťuje vysoký výkon a maximální produktivitu.

Splnění přísných GMP požadavků

Operační systém OS od ESSERT využívá osvědčené funkce Audit Trail a PM Quality, takže jsou plně splněny GMP požadavky. Přesné umístění pipety na robotickém rameni a opakované kontroly zaručují velmi vysokou kvalitu procesu. Celé řešení je vyrobeno z nerezové oceli a splňuje všechny požadavky na hygienický proces. Kompaktní design navíc šetří drahou laboratorní plochu.

Závěr: Nová efektivita v laboratorní automatizaci

Systém pipetování plně automatizovaný, vyvinutý společností ESSERT Robotics, umožňuje uživateli provádět řadu běžných laboratorních činností, které vyžadují jistou míru flexibility, zcela bez zásahu obsluhy a kdykoliv podle potřeby. Zařízení je v provozu právě tehdy, když je potřeba, takže navazující procesy mohou být obslouženy v režimu just-in-time.

Manuální chyby, neefektivní využití personálu, rizika kontaminace pro osoby i média a výpadky způsobené nedostatkem nebo nevyhovujícími vzorky jsou minulostí – a robotika si tak našla další (flexibilní) pole působnosti v sterilním prostředí farmaceutického průmyslu.