本期我們采訪了我們的來自倫敦大學(xué)的三位資深用戶，他們在適應(yīng)性和響應(yīng)性納米材料小組(AdReNa Group)項目中使用到了Opentrons OT-2液體處理機(jī)器人和Python協(xié)議API的開源平臺，通過實驗室自動化來加速材料創(chuàng)新。

Stefan Guldin, 倫敦大學(xué)學(xué)化學(xué)工程系的副教授，領(lǐng)導(dǎo)適應(yīng)性和響應(yīng)性納米材料小組 Adaptive & Responsive Nanomaterials Group (AdReNa Group)。Alaric Taylor, 倫敦帝國理工學(xué)院的物理學(xué)家、劍橋大學(xué)工程學(xué)碩士、倫敦大學(xué)電子電氣工程學(xué)博士；UCL初創(chuàng)公司Vesynta的榮譽(yù)研究員和首席技術(shù)官。Yann Mamie, 瑞士EPFL材料科學(xué)與工程碩士。

Opentrons: 請介紹一下您的專業(yè)背景

Alaric Taylor:?我最初是倫敦帝國理工學(xué)院的物理學(xué)家。然后，我進(jìn)入了工程學(xué)領(lǐng)域，并在劍橋大學(xué)獲得了碩士學(xué)位，隨后在倫敦大學(xué)學(xué)院獲得了電子和電氣工程博士學(xué)位。之后，我加入了AdReNa小組，并與Stefan一起研究在空氣 - 水界面上進(jìn)行納米材料自組裝，擔(dān)任EPSRC研究員。我受到一位前小組成員（Stuart Ibsen，現(xiàn)在是俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)教授）的啟發(fā)，并將我的重點轉(zhuǎn)向生物分析設(shè)備開發(fā)，希望能夠支持癌癥患兒。AdReNa是OT-1（以及后來的OT-2）的早期采用者，我們非常信任Opentrons平臺，并使用它來實現(xiàn)我們的實驗室自動化。

Yann Mamie:?我擁有EPFL（瑞士）的材料科學(xué)與工程碩士學(xué)位，并與UCL的AdReNa小組合作完成了我的最終研究項目。畢業(yè)后，我回到倫敦，重新加入了由倫敦大學(xué)學(xué)院初創(chuàng)企業(yè)Vesynta支持的研究和開發(fā)項目，在該項目中，我們正在開發(fā)用于治療藥物監(jiān)測(TDM)的生物樣本處理的實驗室自動化的創(chuàng)新用途。

Stefan Guldin:?我在卡爾斯魯厄工業(yè)大學(xué)和慕尼黑工業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)用物理，專業(yè)重點是軟物質(zhì)。攻讀博士學(xué)位期間，我前往劍橋大學(xué)進(jìn)行有機(jī)自組裝納米結(jié)構(gòu)無機(jī)材料的研究。隨后，我加入了瑞士的EPFL從事博士后研究，研究液晶和納米顆粒在生物傳感應(yīng)用中的相互作用。在倫敦大學(xué)學(xué)院，我是化學(xué)工程系的副教授，領(lǐng)導(dǎo)AdReNa研究小組，教分子工程和軟納米技術(shù)。我也是倫敦大學(xué)學(xué)院軟材料網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合負(fù)責(zé)人，我積極參與變革性制藥技術(shù)博士培訓(xùn)中心，并且我正在開發(fā)一個新的先進(jìn)材料數(shù)字制造碩士課程。

Opentrons: 請介紹一下您的研究項目

Stefan Guldin:?我們正在使用分子自組裝來創(chuàng)造能夠與環(huán)境相互作用的材料——最突出的應(yīng)用是用于傳感化學(xué)物質(zhì)或生物標(biāo)志物。我們還將研究成果應(yīng)用于功能性涂料，如自清潔應(yīng)用，以及具有光學(xué)特性的涂料。高通量樣品制備、材料表征和分析能力的提高推動了我們的工作。

Opentrons: 您如何使用OT-2來融入工作流？

Yann Mamie:?我們正在通過跟蹤容器中的液體體積和液體高度來擴(kuò)展Opentrons OT-2的移液功能。通過使用我們的自定義函數(shù)，我們可以跟蹤液體的彎月面和確定吸液深度。有了這種一致性和可重復(fù)性的數(shù)據(jù)結(jié)果，我們可以推動高級協(xié)議的實現(xiàn)。我們也在使用特定為OT-2設(shè)計和制造的實驗室設(shè)備。

Stefan Guldin:?自定義移液有助于更迅速地分散化合物或使其更易溶解。水相兩相系統(tǒng)是一個熱門話題，定制化移液對這些雙相混合物非常有用，您可以在其中一相中吸取并分散在另一相中。我們還檢查了移液的準(zhǔn)確性作為位置測量：我們發(fā)現(xiàn) Opentrons OT-2 是準(zhǔn)確的，如果您處理常規(guī)粘度的溶液，移液器在孔中的位置對準(zhǔn)確性并不那么重要。

Alaric Taylor:?感恩我們的前輩和同行的開源開發(fā)意愿是非常重要的。我希望我們的發(fā)展比我們當(dāng)前的應(yīng)用程序更長久，并且有可能為地球另一端的人們帶來更多研究動力。

Opentrons: 您是否考慮過使用其他自動化？

Yann Mamie:?我們正在對方案的每個移液器行程進(jìn)行自動誤差傳播計算，以便在創(chuàng)建優(yōu)化的移液方案時將錯誤降至最低。如果我們知道移液存在一定的不確定性，我們可以跟蹤每個孔中包含的液體容積以及從一個孔轉(zhuǎn)移到另一個孔的液體容積的不確定性。通過協(xié)議內(nèi)的簡單設(shè)置，我們可以直觀地查看所有孔槽的液體容積和濃度。

Opentrons: 請介紹一下您的研究項目

Stefan Guldin:?我們將OT-2與qTLC 結(jié)合使用——我們的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序通過薄層色譜法對化合物進(jìn)行量化。它已在六大洲的37個國家/地區(qū)使用，以非常簡單的方式支持分析化學(xué)。用戶遵循分離分子的協(xié)議，從他們的智能手機(jī)拍攝圖像并將其上傳到服務(wù)器，然后我們幫助他們分析和量化他們的化合物。

Alaric Taylor:?在OT-2等用戶友好、代碼靈活的平臺上自動處理液體的能力支持了我們實驗室的許多原理驗證研究。應(yīng)用范圍從受控和可重復(fù)的生物分析樣品制備到篩選反應(yīng)的化學(xué)成分?；谶@些能力，該學(xué)院系、整個大學(xué)和其他研究機(jī)構(gòu)經(jīng)常要求我們與他們合作。

Opentrons: 您還會用OT-2做什么？

Stefan Guldin:?我們正在領(lǐng)導(dǎo)一個名為ChromaDose的NIHR資助項目，項目目標(biāo)是建立一種評估液體中化療藥物濃度的新方法。目前的腫瘤學(xué)給藥是基于體表面積，但這與個人新陳代謝無關(guān)。這意味著患者體內(nèi)的額外濃度變化很大，尤其是兒童。這是一個巨大的問題，因為它會導(dǎo)致嚴(yán)重的副作用和較低的功效。我們正在嘗試使用Opentrons在相對較短的時間內(nèi)自動分析血液樣本，然后進(jìn)行量化。這有助于醫(yī)生評估患者化療藥物的濃度，從而獲得更準(zhǔn)確的劑量。Opentrons平臺對我們實現(xiàn)程序自動化很重要，它為我們提供了很好的原型設(shè)計服務(wù)。

Yann Mamie:?我們還創(chuàng)建了一個調(diào)試器來模擬Opentrons協(xié)議并創(chuàng)建易于閱讀的日志。此外，它還提供了有關(guān)實驗室器具要求及其各自定位和內(nèi)容的指導(dǎo)。用戶只需輸入相應(yīng)移液協(xié)議的文件和任何自定義實驗室器具定義的文件夾。下面是使用這個調(diào)試器獲得的兩個打印輸出示例:

Opentrons: 讓您的OT-2啟動運(yùn)行是什么感覺？

Yann Mamie:?當(dāng)我在2020年9月來到這里時，OT-2 已經(jīng)在這了。我開始使用它并使用Opentrons Python API弄清楚協(xié)議的編碼。我一直在開發(fā)自定義功能，例如彎月面跟蹤、視頻、混合或傳輸功能類型，還為我們自己的容器設(shè)計了一些自定義實驗室器具。

Opentrons: 您在使用OT-2時遇到過的挑戰(zhàn)是什么？

Alaric Taylor:?OT-1是我們的第一個移液機(jī)器人，我們喜歡它！但當(dāng)OT-2出現(xiàn)時，我們意識到所有的工程都在改善用戶體驗，從機(jī)械部件到軟件都有所升級。更新Opentrons Python API對我們來說是一個挑戰(zhàn)，因為我們要識別和調(diào)試以前的協(xié)議中存在的錯誤。我們知道這是因為我們正在使用一個積極開發(fā)的工具，我們很感激這些API更新帶來的增強(qiáng)OT-2的一般功能。

Opentrons: 您所屬大學(xué)的學(xué)生們會使用OT-2嗎？

Stefan Guldin:?在我們新的先進(jìn)材料數(shù)字制造碩士課程中，我們希望向新一代工程師傳授一種整體方法，將材料制造與高通量表征和數(shù)據(jù)分析相結(jié)合。我們將在我們的實驗室中置辦八臺Opentrons機(jī)器人，學(xué)生們將以完全集成的方式解決問題。他們將致力于設(shè)計和計劃實驗內(nèi)容；使用 Opentrons 機(jī)器人生成大量樣本；通過高通量表征收集數(shù)據(jù)；應(yīng)用包括機(jī)器學(xué)習(xí)在內(nèi)的統(tǒng)計方法來分析數(shù)據(jù)；并以循環(huán)迭代的方式來繪制實驗領(lǐng)域。

Opentrons: 您能分享一下對開源共享的看法嗎

Stefan Guldin:?我們認(rèn)為我們可以通過分享我們的工具對這個領(lǐng)域產(chǎn)生最大的正面影響。我們正在嘗試創(chuàng)建對我們有用的東西，然后與社區(qū)進(jìn)行交流和檢查。我們堅定地致力于把我們集團(tuán)的硬件和軟件開發(fā)開源化。這就是我們在 GitHub平臺上分享我們所有工作的原因。最終，使用、采納和分享經(jīng)驗可以幫助我們所有人進(jìn)步——而且由于Opentrons相信這一點并提供工具來幫助實現(xiàn)這一點，我們真的很喜歡它。