Робот-микроскоп заменит человека

Робот-микроскоп заменит человека / фото носит иллюстративный характер
Наука

Исследователи научили устройство изолировать раковые клетки.

Группа ученых из Венгрии, России и Финляндии разработала систему SpheroidPicker. Он способен выделять раковые клетки определенной формы и размера (сфероиды).

Анализы клеточных культур широко используются в исследованиях новых лекарств и методов лечения. Этот метод называется ex vivo, что в переводе с латыни буквально означает «то, что происходит вне тела». Он используется для изучения лечения рака. У больного берется образец опухолевых клеток, которые подвергаются воздействию в особых условиях, что позволяет подобрать средства и методы индивидуального лечения. Такой подход позволяет изучать редкие формы рака, где применение новых методов лечения затруднено из-за небольшого числа пациентов.

Чтобы понять, работает ли лекарство в этих клетках, чаще всего используют двумерные (2D) модельные системы. Однако микроокружение опухоли in vivo отличается от двумерных монослойных культур клеток. Трехмерные (3D) клеточные культуры являются более физиологически подходящими модельными системами для тестирования лекарств и исследования рака, поскольку они позволяют более точно исследовать проникновение лекарств и развитие опухоли.

Одной из наиболее распространенных 3D-культур клеток являются сфероидные модели, в которых клетки агрегируют, производят внеклеточный матрикс и образуют сфероидальную структуру. Эта структура более точно имитирует микроокружение солидных опухолей.

Для изучения эффектов лекарств и поведения опухоли модели сфероидов должны иметь однородную морфологию, микроокружение и клеточную физиологию. В большинстве случаев предварительный отбор сфероидов по их морфологии является очень трудоемким и непоследовательным процессом, поскольку требует помощи человека. Ученый отбирает сфероиды невооруженным глазом или, в случае небольших образцов (до 500 микрон в диаметре), под простым микроскопом. Метод отбора основан на субъективных оценках площади или периметра клетки, но свет, освещение, плотность среды или форма тромбоцитов в разных образцах могут сильно различаться, и это может повлиять на решение ученого. В таких условиях добиться однородности образца очень сложно.

В настоящее время существуют устройства, которые могут автоматизировать различные этапы обработки клеточных культур. Например, отрегулируйте размер сфероида, отрегулируйте чистящую жидкость или перенесите объект с планшета на планшет. Однако большинство из них способны выполнять только одну функцию.

Группа ученых из Венгрии, России и Финляндии разработала и построила роботизированный микроскоп, который может поддержать или полностью заменить человека в этом процессе. Он может автоматически выбирать и передавать 3D-культуры клеток для дальнейших экспериментов.

Система основана на стереомикроскопе с большим рабочим расстоянием, позволяющим помещать пипетку между образцом и объективом. Этот микроскоп имеет встроенную 10-мегапиксельную CMOS-камеру, напрямую подключенную к контроллеру. Рядом с микроскопом установлен двухкоординатный микроманипулятор, которым можно управлять с точностью до микрометра. Инжекторный насос с шаговым двигателем специальной конструкции подает жидкость с высокой точностью (3 мкл). Вся система очень маленькая, мобильная и может быть установлена ??под стерильным корпусом.

Программное обеспечение использует уникальную базу данных аннотированных сфероидов, составленную учеными, способно обнаруживать сфероиды с помощью алгоритма глубокого обучения и полностью управляет оборудованием.

Эта система может обнаруживать и сегментировать сфероиды с высокой точностью. Используя эту точную сегментацию, алгоритм может надежно извлекать элементы и решать, основываясь на пользовательских критериях, какими сфероидами он будет манипулировать. Эта система была разработана для автоматизации одного из наиболее трудоемких процессов подготовки проб, этапа предварительного отбора, где точность имеет решающее значение.

Создание микроскопической системы, объединяющей искусственный интеллект и робототехнику, может повысить эффективность лабораторных работ со сфероидами. Это первая роботизированная рука с глубоким обучением, несущая сфероиды. По сравнению с другими устройствами эта машина намного дешевле и занимает мало места.

SpheroidPicker специально разработан для работы с трехмерными культурами клеток. Поскольку система обеспечивает быстрый и надежный выбор и передачу 3D-объектов, ее можно широко использовать в фундаментальных и клинических исследованиях.

Эта система может обнаруживать и сегментировать сфероиды с высокой точностью. Используя эту точную сегментацию, алгоритм может надежно извлекать элементы и решать, основываясь на пользовательских критериях, какими сфероидами он будет манипулировать. Эта система была разработана для автоматизации одного из наиболее трудоемких процессов подготовки проб, этапа предварительного отбора, где точность имеет решающее значение.

Создание микроскопической системы, объединяющей искусственный интеллект и робототехнику, может повысить эффективность лабораторных работ со сфероидами. Это первая роботизированная рука с глубоким обучением, несущая сфероиды. По сравнению с другими устройствами эта машина намного дешевле и занимает мало места.

SpheroidPicker специально разработан для работы с трехмерными культурами клеток. Поскольку система предоставляет rбыстрый и надежный выбор и передача 3D-объектов, может широко использоваться в фундаментальных и клинических исследованиях.

Поделись публикацией

Самые популярные публикации


Следи за нами в социальных сетях