医疗自动化|史陶比尔机器人自动化细胞培养

挑战

作为生物技术中最核心的基础技术之一，细胞培养在诸多细胞功能和疾病的研究，药物研发与基础研究，胚胎发育和基因表达的研究中都是必不可少的环节。

传统细胞培养必须由人来手工操作，KUKA机器人示教器维修，占用了实验员大量时间和精力，也很难保证各批次之间的稳定性。在对细胞的需求急剧增加的情况下，需要一种比人工更高效的规模化细胞培养方式，最大程度地减少批间差异。

生命科学领域的细胞培养自动化需求正在逐步提升，制药和生物科技企业已经意识到机器人在复杂实验室操作上的精确性、可靠性及持续性。

解决方案

隶属于SartoriusStedimBiotech集团的英国TAPBiosystems公司（简称TAP）是生物医疗领域首屈一指的细胞培养及高通量筛选系统设计和制造领导者。

TAP公司开发了一套全自动化的细胞培养系统Cellmate，KUKA机器人维修，适用于滚瓶和T形瓶，可兼容实验室小批量和生产型高通量的细胞培养，且无需更改流程。其核心是一台高精准、洁净的史陶比尔TX60六轴机器人，主要用于取代人工重复性工作。

TX60机器人紧凑集成在Cellmate系统内，可实现接种、培养液更换、细胞采收、冲洗、胰蛋白酶处理、废料处理等自动化操作。在GMPA级洁净等级下，机器人动作需要非常平稳缓和，以确保不会对脆弱的细胞产生破坏。史陶比尔机器人专利的零间隙JCS减速机系统保证了动作的平稳性和可控性，可以精确模仿操作人员的每个步骤。

所有操作参数均储存在电脑端，包括体积、温度、时间和特定的机器人动作。史陶比尔和TAP共同开发了简单的控制界面，只需简单培训，操作人员就能轻松按照实验要求修改参数或重新编程，用于任何特殊细胞株操作或其他动作。

成果

Cellmate适用于1-10种细胞株培养，www.zr-kuka.com，一天可处理包含10个细胞株系的10-500个培养瓶，是人工处理量的2-3倍。同时机器人系统也大大减少了操作中的污染概率，其概率通常是1/50,000,000，而人工操作的污染概率通常是1/20。新一代Cellmate系统软件支持21CFRPart11电子签名，保证其可追溯性。

Cellmate最初针对严格的GMP环境而开发，保证了细胞培养的规模化、规范化、以及批次之间的稳定性，满足临床的要求。现已有百余套系统被安装在应用于细胞培养的生产和研究中，包括Serono、Amgen、Avigen和NovartisAnimalHealth。

TAP的细胞培养系列现已开发出多套全自动化系统，基本都使用史陶比尔六轴机器人作为系统核心。其CompacTSelecT药物筛选自动化系统通过采用更紧凑的史陶比尔TX40机型，可帮助实验员快速，重复地培养无污染的干细胞和其他贴壁细胞，用于自体和异体干细胞治疗的临床试验。

随着免疫细胞、干细胞治疗方式的重大突破，以及单克隆抗体和蛋白质类药物等生物治疗药物的需求不断增加，细胞培养的高效生产已成为生物医疗机构的当务之急。此外，在评估和测试新药物方面需要应用更多高通量和有效技术。

凭借高速、高精度、高防护性能、低排放、表面易清洁、高效等优势，史陶比尔机器人将持续为生命科学领域多样化和要求苛刻的自动化应用提供首选解决方案。GMP标准下A/B/C/D级区环境下的各类应用，都可以从SCARA、快速拾放和六轴机器人全系列中找到完美对应的机型。

客户收益

■消除人工操作的污染风险

■无需调整流程即可改变规模

■减少一次性耗材使用量

■提高一致性和生产流程的标准化