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[专家专栏 – 实验室自动化] Chemspeed 在药物研发领域的应用案例 (二)

前沿:化合物库管理与药物研发的关系

化合物库是按照特殊的研究目的研制的大量化合物集合,应用于高通量药物筛选,可帮助找到新药研发的先导化合物。随着人工智能大数据和实验筛选模型的迅速发展,化合物筛选已成为发现先导化合物的主要途径,因此化合物库的建设已经是我国发展创新药物研究的工作重点。

【化合物库管理】

“使用 Chemspeed SWILE 工具可以更精确、更快速的进行亚毫克级别的化合物分配任务。它采用决策式分配过程,无死体积,无交叉污染,可实现一对一或一对多的加样方式。即使是 100µg 这样人手操作时束手无策的量也可以进行准确添加,无论是准确度还是精确度都可以满足严苛的标准。”

—— 杜世振丨力扬自动化合成及优化专家

化合物库中的化合物重新分配的过程,它通常面临三大难点:第一,化合物的种类繁多;第二,毫克或者是毫克级别以下的化合物分配时的高误差;第三, 96 / 384 孔板操作时位置上出错。而 Chemspeed 的解决方案中,完美的解决了以上三个难点。

Chemspeed 的化合物库管理要用到的一个非常关键的工具叫 SWILE (取样分配工具)。它适合于毫克级别的化合物或是毫克以下的几百微克化合物的精确且快速的分配过程,SWILE 通过顶置式天平抓取的毛细管活塞来进行物料分配。根据不同的加料需求、不同量的范围,Chemspeed 有不同规格的毛细管可供选择。

化合物库管理 - Chemspeed SWILE 自动加样工具

SWILE 一个非常关键的特点是其取样决策分配过程。具体指在原料瓶中取样结束之后,天平会对取样的量首先做一个判定,例如设定目标分配的量为 5 毫克,取样完成后天平随后进行判定,如果取样的量大于或等于 5 毫克,天平才会执行下一个分配任务,如果没有达到 5 毫克,天平会再次进行提取直到 5 毫克。这个特点可以最大限度地保证在加样过程的效率和准确性。

SWILE 对不同性质、不同类型的化合物进行了分配测试,测试样品包括了密度小且非常松散的气相的硅胶、实验室常用到的金属配合物、或者是香草醛为代表的以纯的有机物。从结果中可以看到, 1 毫克级别以下的准确度达到了 10% 左右。随着分配质量的逐渐增大,准确度会有一个非常大的提升,到 5 毫克的时候,准确度可达到 2% 以内。过往经验证明,人手准确分配一毫克以下的物料,几乎是不可能的,如果在分配过程中稍微地不小心,带来误差几乎都是 100% 以上的,所以说一毫克级别的加料对人手操作来说是极大的挑战。对于这种人手操作束手无策的微量物质加样过程,SWILE 可以进行自动化的准确添加,无论是准确度还是精确度都可以满足严苛的标准。

视频案例中是SWILE 在 384 孔板上进行一个矩阵式的加样过程,384 孔板相较于常用的 96 孔板,其孔数更多,间隔更小,在视觉上极易造成混乱,尤其是在大批量按照 384 个孔的顺序进行加样操作的过程中,很容易因为无法准确识别每个孔的位置,而造成错加或漏加。借助自动化技术可以轻松解决这一难题,我们可将实验设计软件如 JMP、或编辑好的 excel 文件直接导入控制软件,无需手动逐一输入加样参数。仪器操作过程中自动记录所有数据,并可再以 excel 文件格式导出,方便查找和溯源,不会再因数据混乱而导致实验失败。 

Chemspeed SWILE 全自动药物研发平台
Chemspeed SWILE 自动化操作平台
实验室自动化专家-杜世振博士Dr. Simon Du专家简历

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