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
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.
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.
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).
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.
Модули хранения реагентов и наконечников
- Storage station для резервуаров со средами, наконечников, запасных планшетов.
Автоматизированные режимы
- Смешивание, подача среды, инокуляция, добавление реагентов (например, стресс-факторов, мутагенов).
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:
- Управление всем оборудованием (робот-рука, станции, инкубаторы, осветители).
- Сбор, хранение и анализ данных:
- Ведение SQL-базы.
- Доступ к сырым и обработанным результатам через секунды.
- Одновременные эксперименты (calendar scheduling).
- Liquid Handling Protocols:
- Настройка pipetting операций (объём, позиции, скорость).
- Поддержка орбитального перемешивания.
- Интеллектуальные режимы:
- Randomization (случайное распределение проб).
- Темновая/световая адаптация.
- Автоматическое обнаружение ошибок (нехватка наконечников и т. д.).
- Параллельный доступ:
- Разделение прав доступа (логины) на нескольких клиентах.
- Экспорт данных (TXT, Excel, снимки).
- Уведомления:
- SMS, e-mail при необходимости (аварии, завершение цикла и т. д.).
- Онлайн-мониторинг:
- Дистанционный контроль эксперимента, просмотр данных, логов.
Датчики и методы анализа
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.
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).
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
- Полная автоматизация: минимум ручного вмешательства, высокая воспроизводимость.
- Компактная интеграция: подходит для лабораторий или Growth Capsule PSI.
- Высокая пропускная способность: параллельное культивирование до 48 пластин (24/96 лунок).
- Широкий набор анализов: ChlF, гиперспектр, возможно подключение других приборов.
- Гибкий софт: многопараметрическая аналитика, хранение в SQL-базе, расширения (ML toolbox).
- 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.