Проект компании BIOCAD «Робот отбора проб колоний» стал победителем конкурса «GxP-Профи 2025». Разработка автоматизирует визуализацию, распознавание и перенос бактериальных колоний между различными типами емкостей. Какие преимущества дает инновация, рассказала команда проекта.
Эта разработка представляет собой импортозамещающее решение, созданное с нуля, рассказали GxP News представители команды проекта. По их данным, даже зарубежные системы имеют ряд ограничений. Например, в них не предусмотрена лазерная стерилизация иглы, а изоляция не обеспечивает достаточной защиты оператора и продукта, что не соответствует требованиям GMP. При этом стоимость таких систем примерно в десять раз выше, говорят эксперты.
«Внедрение робота позволило полностью автоматизировать визуализацию, распознавание, отбор и перенос бактериальных колоний между различными типами емкостей. Процесс теперь сопровождается полной цифровой прослеживаемостью каждой пробы в соответствии с требованиями GMP, а время цикла сокращено до 35 минут», — поделились в компании BIOCAD.
Из-за отсутствия готовых технических решений специалистам пришлось разрабатывать уникальные элементы системы, моделировать их при помощи аддитивных технологий и симуляторов. Из-за ограниченного рабочего пространства вспомогательные системы были размещены внутри робота, не увеличивая его габариты. В итоге специалисты успешно выполнили все стадии создания робота: проектирование, сборку, пуско-наладочные работы, программирование и ввод в эксплуатацию.
Этап проектирования включал разработку 3D-модели, подготовку чертежей для заказных позиций, 3D-печать деталей со сложной конфигурацией.
Были разработаны уникальные технические решения:
- рабочий стол с вакуумной рампой, держателями для образцов;
- проточная мойка с лазерной стерилизацией;
- воздушный барьер, защищающий персонал и исследуемый продукт от загрязнений;
- подсветка чашки Петри;
- стерилизация рабочей камеры УФ-лампой;
- защитные рукава для кабель-менеджера;
- игла из вольфрама;
- система контроля усилия нажатия иглы на агар.
На этапе программирования проходило обучение нейросети (CNN + Mask RCNN) на 10 000 размеченных изображений (разные размеры, склеенные колонии).
Быстрее и надежнее
До внедрения этого решения в подразделении ранней разработки генотерапевтических препаратов ежедневно проводился анализ бактериальных клонов. Текущий процесс переноса колоний между емкостями (чашка Петри ↔ 96‑луночный планшет) был полностью ручным, что приводило к следующим проблемам:
- длительное время цикла — от 45 минут до 1 часа при непрерывной работе сотрудника;
- высокая частота ошибок — около 6% образцов требуют повторного анализа;
- риск загрязнения и травмирования колоний;
- отсутствие автоматической записи координат перемещений иглы.
Так и возникла необходимость разработки собственной, полностью адаптированной системы автоматического отбора и переноса колоний с возможностью гибкой работы с различными типами сред и видами лабораторного пластика, а также строгим соблюдением биобезопасности, что позволило бы подстроиться под рост производства, отвечало требованиям регуляторов и снизило затраты.
В результате применения робота отбора проб колоний ручные операции были заменены роботизированными, что позволило повысить пропускную способность отбора, сократить количество ошибок при распознавании и переносе колоний, а также высвободить сотрудников и обеспечить полную прослеживаемость процесса.
«Мы смогли полностью автоматизировать процесс визуализации, распознавания, отбора и переноса бактериальных колоний между различными типами емкостей с обеспечением полной цифровой прослеживаемости каждой пробы в соответствии с требованиями GMP, сократив время полного цикла: раньше оно составляло 45 минут — 1 час, а при непрерывной работе сотрудника теперь занимает до 35 минут, а также снизить количество ошибок с 6 до 0,8%. Кроме того, число операторов сократилось с трех до одного сотрудника, а производительность выросла на 73% до 260 проб в месяц.» — поделились в BIOCAD.
Проект является высокотехнологичным, экономически выгодным и масштабируемым, он ускорит разработку препаратов и задаст новый стандарт автоматизации микробиологических процессов, считают в компании.