本期我們采訪了我們的來(lái)自倫敦大學(xué)的三位資深用戶，他們?cè)谶m應(yīng)性和響應(yīng)性納米材料小組(AdReNa Group)項(xiàng)目中使用到了Opentrons OT-2液體處理機(jī)器人和Python協(xié)議API的開(kāi)源平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化來(lái)加速材料創(chuàng)新。

Stefan Guldin, 倫敦大學(xué)學(xué)化學(xué)工程系的副教授，領(lǐng)導(dǎo)適應(yīng)性和響應(yīng)性納米材料小組 Adaptive & Responsive Nanomaterials Group (AdReNa Group)。Alaric Taylor, 倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的物理學(xué)家、劍橋大學(xué)工程學(xué)碩士、倫敦大學(xué)電子電氣工程學(xué)博士；UCL初創(chuàng)公司Vesynta的榮譽(yù)研究員和首席技術(shù)官。Yann Mamie, 瑞士EPFL材料科學(xué)與工程碩士。

Opentrons: 請(qǐng)介紹一下您的專業(yè)背景

Alaric Taylor:?我最初是倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的物理學(xué)家。然后，我進(jìn)入了工程學(xué)領(lǐng)域，并在劍橋大學(xué)獲得了碩士學(xué)位，隨后在倫敦大學(xué)學(xué)院獲得了電子和電氣工程博士學(xué)位。之后，我加入了AdReNa小組，并與Stefan一起研究在空氣 - 水界面上進(jìn)行納米材料自組裝，擔(dān)任EPSRC研究員。我受到一位前小組成員（Stuart Ibsen，現(xiàn)在是俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)教授）的啟發(fā)，并將我的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向生物分析設(shè)備開(kāi)發(fā)，希望能夠支持癌癥患兒。AdReNa是OT-1（以及后來(lái)的OT-2）的早期采用者，我們非常信任Opentrons平臺(tái)，并使用它來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化。

Yann Mamie:?我擁有EPFL（瑞士）的材料科學(xué)與工程碩士學(xué)位，并與UCL的AdReNa小組合作完成了我的最終研究項(xiàng)目。畢業(yè)后，我回到倫敦，重新加入了由倫敦大學(xué)學(xué)院初創(chuàng)企業(yè)Vesynta支持的研究和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，在該項(xiàng)目中，我們正在開(kāi)發(fā)用于治療藥物監(jiān)測(cè)(TDM)的生物樣本處理的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的創(chuàng)新用途。

Stefan Guldin:?我在卡爾斯魯厄工業(yè)大學(xué)和慕尼黑工業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)用物理，專業(yè)重點(diǎn)是軟物質(zhì)。攻讀博士學(xué)位期間，我前往劍橋大學(xué)進(jìn)行有機(jī)自組裝納米結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)材料的研究。隨后，我加入了瑞士的EPFL從事博士后研究，研究液晶和納米顆粒在生物傳感應(yīng)用中的相互作用。在倫敦大學(xué)學(xué)院，我是化學(xué)工程系的副教授，領(lǐng)導(dǎo)AdReNa研究小組，教分子工程和軟納米技術(shù)。我也是倫敦大學(xué)學(xué)院軟材料網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合負(fù)責(zé)人，我積極參與變革性制藥技術(shù)博士培訓(xùn)中心，并且我正在開(kāi)發(fā)一個(gè)新的先進(jìn)材料數(shù)字制造碩士課程。

Opentrons: 請(qǐng)介紹一下您的研究項(xiàng)目

Stefan Guldin:?我們正在使用分子自組裝來(lái)創(chuàng)造能夠與環(huán)境相互作用的材料——最突出的應(yīng)用是用于傳感化學(xué)物質(zhì)或生物標(biāo)志物。我們還將研究成果應(yīng)用于功能性涂料，如自清潔應(yīng)用，以及具有光學(xué)特性的涂料。高通量樣品制備、材料表征和分析能力的提高推動(dòng)了我們的工作。

Opentrons: 您如何使用OT-2來(lái)融入工作流？

Yann Mamie:?我們正在通過(guò)跟蹤容器中的液體體積和液體高度來(lái)擴(kuò)展Opentrons OT-2的移液功能。通過(guò)使用我們的自定義函數(shù)，我們可以跟蹤液體的彎月面和確定吸液深度。有了這種一致性和可重復(fù)性的數(shù)據(jù)結(jié)果，我們可以推動(dòng)高級(jí)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。我們也在使用特定為OT-2設(shè)計(jì)和制造的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

Stefan Guldin:?自定義移液有助于更迅速地分散化合物或使其更易溶解。水相兩相系統(tǒng)是一個(gè)熱門(mén)話題，定制化移液對(duì)這些雙相混合物非常有用，您可以在其中一相中吸取并分散在另一相中。我們還檢查了移液的準(zhǔn)確性作為位置測(cè)量：我們發(fā)現(xiàn) Opentrons OT-2 是準(zhǔn)確的，如果您處理常規(guī)粘度的溶液，移液器在孔中的位置對(duì)準(zhǔn)確性并不那么重要。

Alaric Taylor:?感恩我們的前輩和同行的開(kāi)源開(kāi)發(fā)意愿是非常重要的。我希望我們的發(fā)展比我們當(dāng)前的應(yīng)用程序更長(zhǎng)久，并且有可能為地球另一端的人們帶來(lái)更多研究動(dòng)力。

Opentrons: 您是否考慮過(guò)使用其他自動(dòng)化？

Yann Mamie:?我們正在對(duì)方案的每個(gè)移液器行程進(jìn)行自動(dòng)誤差傳播計(jì)算，以便在創(chuàng)建優(yōu)化的移液方案時(shí)將錯(cuò)誤降至最低。如果我們知道移液存在一定的不確定性，我們可以跟蹤每個(gè)孔中包含的液體容積以及從一個(gè)孔轉(zhuǎn)移到另一個(gè)孔的液體容積的不確定性。通過(guò)協(xié)議內(nèi)的簡(jiǎn)單設(shè)置，我們可以直觀地查看所有孔槽的液體容積和濃度。

Opentrons: 請(qǐng)介紹一下您的研究項(xiàng)目

Stefan Guldin:?我們將OT-2與qTLC 結(jié)合使用——我們的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序通過(guò)薄層色譜法對(duì)化合物進(jìn)行量化。它已在六大洲的37個(gè)國(guó)家/地區(qū)使用，以非常簡(jiǎn)單的方式支持分析化學(xué)。用戶遵循分離分子的協(xié)議，從他們的智能手機(jī)拍攝圖像并將其上傳到服務(wù)器，然后我們幫助他們分析和量化他們的化合物。

Alaric Taylor:?在OT-2等用戶友好、代碼靈活的平臺(tái)上自動(dòng)處理液體的能力支持了我們實(shí)驗(yàn)室的許多原理驗(yàn)證研究。應(yīng)用范圍從受控和可重復(fù)的生物分析樣品制備到篩選反應(yīng)的化學(xué)成分?；谶@些能力，該學(xué)院系、整個(gè)大學(xué)和其他研究機(jī)構(gòu)經(jīng)常要求我們與他們合作。

Opentrons: 您還會(huì)用OT-2做什么？

Stefan Guldin:?我們正在領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)名為ChromaDose的NIHR資助項(xiàng)目，項(xiàng)目目標(biāo)是建立一種評(píng)估液體中化療藥物濃度的新方法。目前的腫瘤學(xué)給藥是基于體表面積，但這與個(gè)人新陳代謝無(wú)關(guān)。這意味著患者體內(nèi)的額外濃度變化很大，尤其是兒童。這是一個(gè)巨大的問(wèn)題，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的副作用和較低的功效。我們正在嘗試使用Opentrons在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)分析血液樣本，然后進(jìn)行量化。這有助于醫(yī)生評(píng)估患者化療藥物的濃度，從而獲得更準(zhǔn)確的劑量。Opentrons平臺(tái)對(duì)我們實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)化很重要，它為我們提供了很好的原型設(shè)計(jì)服務(wù)。

Yann Mamie:?我們還創(chuàng)建了一個(gè)調(diào)試器來(lái)模擬Opentrons協(xié)議并創(chuàng)建易于閱讀的日志。此外，它還提供了有關(guān)實(shí)驗(yàn)室器具要求及其各自定位和內(nèi)容的指導(dǎo)。用戶只需輸入相應(yīng)移液協(xié)議的文件和任何自定義實(shí)驗(yàn)室器具定義的文件夾。下面是使用這個(gè)調(diào)試器獲得的兩個(gè)打印輸出示例:

Opentrons: 讓您的OT-2啟動(dòng)運(yùn)行是什么感覺(jué)？

Yann Mamie:?當(dāng)我在2020年9月來(lái)到這里時(shí)，OT-2 已經(jīng)在這了。我開(kāi)始使用它并使用Opentrons Python API弄清楚協(xié)議的編碼。我一直在開(kāi)發(fā)自定義功能，例如彎月面跟蹤、視頻、混合或傳輸功能類(lèi)型，還為我們自己的容器設(shè)計(jì)了一些自定義實(shí)驗(yàn)室器具。

Opentrons: 您在使用OT-2時(shí)遇到過(guò)的挑戰(zhàn)是什么？

Alaric Taylor:?OT-1是我們的第一個(gè)移液機(jī)器人，我們喜歡它！但當(dāng)OT-2出現(xiàn)時(shí)，我們意識(shí)到所有的工程都在改善用戶體驗(yàn)，從機(jī)械部件到軟件都有所升級(jí)。更新Opentrons Python API對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)槲覀円R(shí)別和調(diào)試以前的協(xié)議中存在的錯(cuò)誤。我們知道這是因?yàn)槲覀冋谑褂靡粋€(gè)積極開(kāi)發(fā)的工具，我們很感激這些API更新帶來(lái)的增強(qiáng)OT-2的一般功能。

Opentrons: 您所屬大學(xué)的學(xué)生們會(huì)使用OT-2嗎？

Stefan Guldin:?在我們新的先進(jìn)材料數(shù)字制造碩士課程中，我們希望向新一代工程師傳授一種整體方法，將材料制造與高通量表征和數(shù)據(jù)分析相結(jié)合。我們將在我們的實(shí)驗(yàn)室中置辦八臺(tái)Opentrons機(jī)器人，學(xué)生們將以完全集成的方式解決問(wèn)題。他們將致力于設(shè)計(jì)和計(jì)劃實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；使用 Opentrons 機(jī)器人生成大量樣本；通過(guò)高通量表征收集數(shù)據(jù)；應(yīng)用包括機(jī)器學(xué)習(xí)在內(nèi)的統(tǒng)計(jì)方法來(lái)分析數(shù)據(jù)；并以循環(huán)迭代的方式來(lái)繪制實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。

Opentrons: 您能分享一下對(duì)開(kāi)源共享的看法嗎

Stefan Guldin:?我們認(rèn)為我們可以通過(guò)分享我們的工具對(duì)這個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生最大的正面影響。我們正在嘗試創(chuàng)建對(duì)我們有用的東西，然后與社區(qū)進(jìn)行交流和檢查。我們堅(jiān)定地致力于把我們集團(tuán)的硬件和軟件開(kāi)發(fā)開(kāi)源化。這就是我們?cè)?GitHub平臺(tái)上分享我們所有工作的原因。最終，使用、采納和分享經(jīng)驗(yàn)可以幫助我們所有人進(jìn)步——而且由于Opentrons相信這一點(diǎn)并提供工具來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們真的很喜歡它。