Automatización de laboratorio

format_list_bulleted Contenido keyboard_arrow_down
ImprimirCitar
Automated laboratory equipment
Equipo de laboratorio automatizado

La automatización de laboratorios es una estrategia multidisciplinaria para investigar, desarrollar, optimizar y aprovechar las tecnologías en el laboratorio que permiten procesos nuevos y mejorados. Los profesionales de la automatización de laboratorios son investigadores, científicos e ingenieros académicos, comerciales y gubernamentales que realizan investigaciones y desarrollan nuevas tecnologías para aumentar la productividad, elevar la calidad de los datos experimentales, reducir los tiempos de ciclo de los procesos de laboratorio o permitir la experimentación que de otro modo sería imposible.

La aplicación más conocida de la tecnología de automatización de laboratorios es la robótica de laboratorio. En términos más generales, el campo de la automatización de laboratorios comprende muchos instrumentos, dispositivos (los más comunes son los muestreadores automáticos), algoritmos de software y metodologías de laboratorio automatizados que se utilizan para permitir, acelerar y aumentar la eficiencia y la eficacia de la investigación científica en los laboratorios.

La aplicación de tecnología en los laboratorios actuales es necesaria para lograr avances oportunos y seguir siendo competitivos. Los laboratorios dedicados a actividades como el cribado de alto rendimiento, la química combinatoria, las pruebas clínicas y analíticas automatizadas, los diagnósticos, los biorepositorios a gran escala y muchos otros, no existirían sin los avances en la automatización de los laboratorios.

An autosampler for liquid or gaseous samples based on a microsyringe
Autosampler para muestras líquidas o gaseosas basadas en microsyringe

Algunas universidades ofrecen programas completos que se centran en las tecnologías de laboratorio. Por ejemplo, la Universidad de Indiana-Universidad de Purdue en Indianápolis ofrece un programa de posgrado dedicado a la informática de laboratorio. Asimismo, el Instituto de Posgrado Keck en California ofrece un título de posgrado con énfasis en el desarrollo de ensayos, instrumentación y herramientas de análisis de datos necesarios para el diagnóstico clínico, el cribado de alto rendimiento, la genotipificación, las tecnologías de microarrays, la proteómica, la obtención de imágenes y otras aplicaciones.

Historia

Al menos desde 1875 se han conocido aparatos automatizados para la investigación científica. Estos primeros aparatos fueron construidos en su mayoría por los propios científicos para resolver problemas en el laboratorio. Después de la segunda guerra mundial, las empresas comenzaron a ofrecer equipos automatizados cada vez de mayor complejidad.

La automatización se fue extendiendo en los laboratorios a lo largo del siglo XX, pero luego se produjo una revolución: a principios de los años 80, el Dr. Masahide Sasaki inauguró el primer laboratorio totalmente automatizado. En 1993, el Dr. Rod Markin, del Centro Médico de la Universidad de Nebraska, creó uno de los primeros sistemas automatizados de gestión de laboratorios clínicos del mundo. A mediados de los años 90, presidió un grupo de normalización llamado Comité Directivo de Normas de Automatización de Pruebas Clínicas (CTASSC) de la Asociación Estadounidense de Química Clínica, que más tarde se convirtió en un comité de área del Instituto de Normas Clínicas y de Laboratorio. En 2004, los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y más de 300 líderes reconocidos a nivel nacional en el ámbito académico, la industria, el gobierno y el público completaron la Hoja de Ruta de los NIH para acelerar el descubrimiento médico con el fin de mejorar la salud. La hoja de ruta de los NIH identifica claramente el desarrollo de tecnología como un factor crítico para la misión del Grupo de Implementación de Bibliotecas Moleculares e Imágenes (consulte el primer tema, Nuevas vías para el descubrimiento, en https://web.archive.org/web/20100611171315/http://nihroadmap.nih.gov/).

A pesar del éxito del laboratorio del Dr. Sasaki y otros similares, el costo multimillonario de dichos laboratorios ha impedido su adopción por parte de grupos más pequeños. Esto es aún más difícil porque los dispositivos fabricados por diferentes fabricantes a menudo no pueden comunicarse entre sí. Sin embargo, los avances recientes basados en el uso de lenguajes de programación como Autoit han hecho posible la integración de equipos de diferentes fabricantes. Usando este enfoque, muchos dispositivos electrónicos de bajo costo, incluidos los dispositivos de código abierto, se vuelven compatibles con los instrumentos de laboratorio comunes.

Algunas empresas emergentes como Emerald Cloud Lab y Strateos ofrecen acceso a laboratorios remotos y a pedido a escala comercial. Un estudio de 2017 indica que estos laboratorios automatizados totalmente integrados a escala comercial pueden mejorar la reproducibilidad y la transparencia en experimentos biomédicos básicos, y que más de nueve de cada diez artículos biomédicos utilizan métodos actualmente disponibles a través de estos grupos.

Automatización de laboratorio de bajo costo

Un gran obstáculo para la implementación de la automatización en los laboratorios ha sido su alto coste. Muchos instrumentos de laboratorio son muy caros. Esto es justificable en muchos casos, ya que dichos equipos pueden realizar tareas muy específicas empleando tecnología de vanguardia. Sin embargo, existen dispositivos empleados en el laboratorio que no son altamente tecnológicos pero que aun así son muy caros. Este es el caso de muchos dispositivos automatizados, que realizan tareas que podrían ser fácilmente realizadas por dispositivos simples y de bajo coste como simples brazos robóticos, módulos electrónicos universales (de código abierto), Lego Mindstorms o impresoras 3D.

Hasta ahora, se consideraba muy difícil utilizar dispositivos de bajo coste junto con equipos de laboratorio. Sin embargo, se ha demostrado que estos dispositivos de bajo coste pueden sustituir sin problemas a las máquinas estándar que se utilizan en el laboratorio. Se puede prever que más laboratorios aprovecharán esta nueva realidad, ya que la automatización de bajo coste resulta muy atractiva para los laboratorios.

Una tecnología que permite la integración de cualquier máquina, independientemente de su marca, es el scripting, más específicamente, el scripting que implica el control de clics del ratón y entradas del teclado, como AutoIt. Al sincronizar los clics y las entradas del teclado, se pueden sincronizar perfectamente las diferentes interfaces de software que controlan distintos dispositivos.

Referencias

  1. ^ Olsen, Kevin (2012-12-01). "Los primeros 110 años de tecnologías de automatización de laboratorio, aplicaciones y el científico creativo". Journal of Laboratory Automation. 17 (6): 469-480. doi:10.1177/2211068212455631. ISSN 2211-0682. S2CID 37758591.
  2. ^ Felder, Robin A. (2006-04-01). "El químico clínico: Masahide Sasaki, MD, PhD (27 de agosto de 1933 – 23 de septiembre de 2005)". Química Clínica. 52 (4): 791–792. doi:10.1373/clinchem.2006.067686. ISSN 0009-9147.
  3. ^ Boyd, James (2002-01-18). "Automatización del Laboratorio Robótico". Ciencia. 295 (5554): 517–518. doi:10.1126/ciencia.295.5554.517. ISSN 0036-8075. S2CID 108766687.
  4. ^ "LIM Source, un recurso de sistemas de gestión de la información de laboratorio". Archivado desde el original el 2009-08-11. Retrieved 2009-02-20.
  5. ^ "Clínica Química 46, No 5, 2000, pgs. 246–250" (PDF). Archivado (PDF) original el 2011-06-07. Retrieved 2009-02-20.
  6. ^ "Revista de Tecnología de Gestión de la Salud, 1 de octubre de 1995". Archivado desde el original el 2012-02-17. Retrieved 2009-02-20.
  7. ^ "Clinical and Laboratory Standards Institute (antes NCCLS)". Archivado desde el original el 10 de septiembre de 2008. Retrieved 2009-02-20.
  8. ^ Felder, Robin A (1998-12-01). "Callas de trabajo móviles: métodos modernos para la automatización de laboratorio". Clinica Chimica Acta. 278 (2): 257–267. doi:10.1016/S0009-8981(98)00151-X. PMID 10023832.
  9. ^ a b Carvalho, Matheus C. (2013-08-01). "Integration of Analytical Instruments with Computer Scripting". Journal of Laboratory Automation. 18 (4): 328-333. doi:10.1177/2211068213476288. ISSN 2211-0682. PMID 23413273.
  10. ^ Pearce, Joshua M. (2014-01-01). Capítulo 1 – Introducción al hardware de código abierto para la ciencia. Boston: Elsevier. pp. 1–11. doi:10.1016/b978-0-12-410462-4.00001-9. ISBN 9780124104624.
  11. ^ Groth, P.; Cox, J. (2017). "Indicadores para el uso de laboratorios robóticos en investigación biomédica básica: Un análisis de literatura". PeerJ. 5: e3997. doi:10.7717/peerj.3997. PMC 5681851. PMID 29134146.
  12. ^ a b Carvalho, Matheus C.; Eyre, Bradley D. (2013-12-01). "A bajo costo, fácil de construir, portátil, y automovilizador universal para líquidos". Métodos en Oceanografía. 8: 23–32. Código:2013MetOc...8...23C. doi:10.1016/j.mio.2014.06.001.
  13. ^ Chiu, Shih-Hao; Urban, Pawel L. (2015). "Robotics-assisted mass spectrometry assay platform enabled by open-source electronics". Biosensores y Bioelectrónica. 64: 260-268. doi:10.1016/j.bios.2014.08.087. PMID 25232666.
  14. ^ Chen, Chih-Lin; Chen, Ting-Ru; Chiu, Shih-Hao; Urban, Pawel L. (2017). "El ensayo de espectrometría masiva del brazo robótico "línea de producción" guiado por múltiples microcontroladores tipo Arduino". Sensores y actuadores B: Química. 239: 608-616. doi:10.1016/j.snb.2016.08.031.
  15. ^ Urbano, Pawel L. (2015). " Electrónica universal para ensayos químicos en miniatura y automatizados". El analista. 140 (4): 963-975. código:2015Ana...140..963U. doi:10.1039/C4AN02013H. PMID 25535820. Archivado desde el original en 2018-11-06. Retrieved 2018-12-15.
  16. ^ Urbano, Pawel (2016-04-20). "Equipo abierto: Labware autoconstruido estimula la creatividad". Naturaleza. 532 (7599): 313. Código:2016Natur.532..313U. doi:10.1038/532313d. PMID 27127816.
  17. ^ Baillargeon P, Spicer TP, Scampavia L (2019). "Applications for Open Source Microplate-Compatible Illumination Panels". J Vis Exp (152): e60088. doi:10.3791/60088. PMID 31633701. S2CID 204813315.{{cite journal}}: CS1 maint: múltiples nombres: lista de autores (link)
  18. ^ Baillargeon P, Coss-Flores K, Singhera F, Shumate J, Williams H, DeLuca L; et al. (2019). "Design of Microplate-Compatible Illumination Panels for a Semiautomated Benchtop Pipetting System". SLAS Technol. 24 (4): 399–407. doi:10.1177/2472630318822476. PMID 30698997. S2CID 73412170.{{cite journal}}: CS1 maint: múltiples nombres: lista de autores (link)
  19. ^ Iglehart B (2018). "MVO Automation Platform: Addressing Unmet Needs in Clinical Laboratories with Microcontrollers, 3D Printing, and Open-Source Hardware/Software". SLAS Technol. 23 (5): 423-431. doi:10.1177/2472630318773693. PMID 29746790. S2CID 13671203.
  20. ^ Waltz, Emily (2017-03-22). "DIY Lego Robot trae la automatización de laboratorio a los estudiantes - IEEE Spectrum". IEEE Spectrum. Retrieved 2024-02-02.
  21. ^ Carvalho, Matheus. "Auto-HPGe, un autosampler para la espectroscopia de rayos gamma usando detectores de germanio de alta pureza (HPGe) y escudos pesados". HardwareX.
  22. ^ Carvalho, Matheus (2018). "Osmar, el automovilizador de microsyringe de código abierto". HardwareX. 3: 10-38. doi:10.1016/j.ohx.2018.01.001.
  23. ^ Carvalho, Matheus (2017). Automatización práctica de laboratorio: Fácil con AutoIt. Wiley VCH. ISBN 978-3-527-34158-0.

Más lectura

  • Katz, Alan (1 de mayo de 2009), "Protocolos de Automatización de laboratorio y Workcells Virtuales", Ingeniería Genética " Biotecnología Noticias, OMICS, vol. 29, no. 9, Mary Ann Liebert, pp. 40–41, ISSN 1935-472X, OCLC 77706455, archivado desde el original el 25 de febrero de 2012, recuperado 25 de julio 2009
Más resultados...
Te puede interesar
Tamaño del texto:
undoredo
format_boldformat_italicformat_underlinedstrikethrough_ssuperscriptsubscriptlink
save
cancelcheck_circle