PSI AlgaeScreen - Автоматизированная система скрининга и фенотипирования водорослей


AlgaeScreen идеально подходит для исследований биотехнологий, медицины, скрининга новых штаммов водорослей/цианобактерий на предмет продуктивности, устойчивости к факторам среды, селекции ценных метаболитов и пр. Это мощное решение для быстрого, тщательного и масштабируемого фенотипирования водорослей в лабораторных или полупромышленных условиях.


Лабораторная автоматизация и робототехника
Photon Systems Instruments

AlgaeScreen — это комплексная роботизированная платформа для скрининга и фенотипирования штаммов водорослей и цианобактерий, а также для их культивирования в микроформате (multi-well пластины). Система объединяет контролируемые среды выращивания, станцию для приготовления образцов (liquid handling), автоматизированную конвейерную (conveyor-based) доставку пластин к различным станциям анализа, включая станции оптической визуализации (хлорофилл-флуоресценция, гиперспектральная съёмка) и возможные дополнительные модули (UV-мутагенез, поточные цитометры и т. д.). AlgaeScreen может быть размещён как в лабораторном помещении, так и в капсуле роста (Growth Capsule) от PSI.


Основные компоненты системы

  1. Инкубаторы (AlgaeHotels)

    • Shaked incubators с контролируемыми условиями (температура 15–30 °C, свет до 1,500 мкмоль м⁻² с⁻¹).
    • Вместимость: до 48 пластиковых планшетов (6/24/96-луночные).
    • Поддержка управляемого освещения и орбитального шейкера.
  2. Роботизированная рука

    • Автономно переносит планшеты из инкубаторов к станциям измерения и обратно.
    • Зона ручной загрузки/выгрузки («Manual Loading Area») для удобного вмешательства оператора без прерывания процесса.
  3. Станции визуализации (имиджинга)

    • Хлорофилл-флуоресцентная камера (ChlF Imaging) – для анализа фотосистемы II.
    • Гиперспектральная камера (видимый диапазон) – для анализа оптических свойств клеток (пигменты, OD, пользовательские индексы).
  4. Станция подготовки образцов (Liquid Handling Station)

    • Высокоточный дозирующий модуль (pipetting robot) с 1- или много-канальными пипетками (1–1,000 мкл).
    • 10 позиций для пластин, резервуаров, наконечников; одна из позиций оснащена магнитной мешалкой для гомогенизации.
    • Полная интеграция с роботизированной рукой: автономное pipetting по заданным протоколам.
  5. Модули хранения реагентов и наконечников

    • Storage station для резервуаров со средами, наконечников, запасных планшетов.
  6. Автоматизированные режимы

    • Смешивание, подача среды, инокуляция, добавление реагентов (например, стресс-факторов, мутагенов).
  7. Дополнительные опции

    • UV-мутагенезный модуль, центрифуги, поточные цитометры и т. д.
    • Все внешние приборы, поддерживающие роботизацию, могут быть интегрированы.

AlgaeHotels (Инкубаторы)

  • Температурный диапазон: 15–30 °C
  • Освещение: до 1,500 мкмоль м⁻² с⁻¹
  • Шейкер: орбитальный, обеспечивает гомогенизацию суспензий
  • Вместимость: до 48 планшетов формата 6/24/96 лунок
  • Контроль влажности (опционально)

Программное обеспечение

PlantScreen™ Software обеспечивает:

  1. Управление всем оборудованием (робот-рука, станции, инкубаторы, осветители).
  2. Сбор, хранение и анализ данных:
    • Ведение SQL-базы.
    • Доступ к сырым и обработанным результатам через секунды.
    • Одновременные эксперименты (calendar scheduling).
  3. Liquid Handling Protocols:
    • Настройка pipetting операций (объём, позиции, скорость).
    • Поддержка орбитального перемешивания.
  4. Интеллектуальные режимы:
    • Randomization (случайное распределение проб).
    • Темновая/световая адаптация.
    • Автоматическое обнаружение ошибок (нехватка наконечников и т. д.).
  5. Параллельный доступ:
    • Разделение прав доступа (логины) на нескольких клиентах.
    • Экспорт данных (TXT, Excel, снимки).
  6. Уведомления:
    • SMS, e-mail при необходимости (аварии, завершение цикла и т. д.).
  7. Онлайн-мониторинг:
    • Дистанционный контроль эксперимента, просмотр данных, логов.

Датчики и методы анализа

  1. Кинетика хлорофилл-флуоресценции (ChlF Imaging)

    • Оценка активности фотосистемы II (Fv/Fm, Yield, NPQ).
    • Мульти-цветовая LED-панель (до 2,000 мкмоль м⁻² с⁻¹).
    • Насыщающие вспышки (до 6,000 мкмоль м⁻² с⁻¹).
    • Доп. LED: дальний красный (735 нм) для Fo′, королевский синий (450 нм) для GFP.
    • Колёсный фильтр (7 позиций): каналы ChlF, GFP и др.
  2. Гиперспектральная камера (видимый диапазон):

    • Спектр 380–900 нм.
    • Режим пропускания (transmission) – нижняя подсветка планшета.
    • Линейная (linescan) регистрация для каждой ячейки.
    • Автоматическая калибровка, экспорт спектральных данных (OD, пигменты).
  3. Возможная интеграция 3rd-party:

    • Поточный цитометр, центрифуга, станции УФ-обработки и пр.
    • Robotic-friendly устройства.

Станция жидкостного менеджмента (Liquid Handling Station)

  • Высокоточный pipetting робот:
    • 2 слота для пипеток: одиночный (1–1000 мкл) и многоканальный (1–300 мкл).
    • 10 позиций на рабочем столе (plates, reservoirs, tipracks).
    • Магнитная мешалка для равномерного перемешивания культуры.
  • Пользовательские протоколы:
    • Инокуляция (раздача стартовых суспензий).
    • Добавка реагентов (стрессоры, витамины).
    • Различные схемы полива.

Сценарии использования

  • Высокопроизводительный скрининг штаммов водорослей и цианобактерий (биодизель, биопродукты).
  • Быстрая фенотипизация в микроформате (multi-well plates).
  • Генетические исследования: выбор стойких к стрессу культур, мутантов.
  • Обучаемость: метод легко перестраивается под различные задачи (увеличение числа станций, sensors).
  • Stress physiology (засуха, соль, pH), оценка фотосинтетической активности с помощью ChlF.

Ключевые преимущества

  1. Полная автоматизация: минимум ручного вмешательства, высокая воспроизводимость.
  2. Компактная интеграция: подходит для лабораторий или Growth Capsule PSI.
  3. Высокая пропускная способность: параллельное культивирование до 48 пластин (24/96 лунок).
  4. Широкий набор анализов: ChlF, гиперспектр, возможно подключение других приборов.
  5. Гибкий софт: многопараметрическая аналитика, хранение в SQL-базе, расширения (ML toolbox).
  6. Поддержка: 24/7 онлайн, сервис от PSI (установка, настройка, PoC эксперименты).

AlgaeScreen идеально подходит для исследований биотехнологий, медицины, скрининга новых штаммов водорослей/цианобактерий на предмет продуктивности, устойчивости к факторам среды, селекции ценных метаболитов и пр. Это мощное решение для быстрого, тщательного и масштабируемого фенотипирования водорослей в лабораторных или полупромышленных условиях.