瑞孚迪(Revvity)围绕基因构建、菌株与细胞处理、高通量筛选、产物提取、检测表征及数据管理等环节,提供可按应用组合的自动化整合方案。核心思路并不复杂:先把实验流程翻译成机器可执行、软件可调度、数据可追踪的任务,再用液体处理、机械臂、培养与检测模块把任务稳定跑起来。
真正的自动化,绝非各类仪器硬件的简单堆砌。核心不在于集齐设备拍下一张 "全家福",而是实现全链路的流程贯通,让不同仪器在同一套工作范式下协同运转、数据同源。
从基因合成与组装,到转化、涂布、挑克隆、培养,再到酶活检测、产物提取与表征,整合平台可将移液、转板、封膜/撕膜、离心、孵育、读板等动作串联起来。研究人员不再频繁充当"移动传送带",而能把精力放在实验设计、异常判断与结果解释上。
对需要跨天运行、多个批次并行或高频重复的任务,系统化排程尤其重要:同一时间谁用哪台设备、哪块板先走、哪一步需要等待,都由流程逻辑统筹,而不是靠便利贴和记忆力硬扛。
①.微孔板筛选:多通道液体处理与微孔板体系能够在保证方法适配的前提下,降低样品与试剂消耗,并把更多条件纳入同一轮实验。对于珍贵样本、昂贵酶或高维度组合筛选,这种"少用一点,多试几种"往往直接决定探索空间。
②.微流控筛选:瑞孚迪自动化负责文库构建、样本处理和数据回流,DREM CELL将单细胞封装进皮升级液滴,按荧光信号分选阳性克隆。联用可减少试剂人工,提高筛选通量和数据一致性,加速DBTL迭代与优良菌株发现。
当然,微量化不是把体积数字一键缩小。死体积、吸附、蒸发、混匀、交叉污染和检测灵敏度都需要在方法开发阶段验证。
面对不同团队的场地、通量、培养条件和检测终点,整合平台可以拆分为载体构建、微生物处理、培养表达、提取纯化、检测分析等功能岛,也可以组合为一体化系统。关键设备、第三方仪器和离线节点按接口与节拍评估后接入,避免为了"全自动"而强行自动。
在落地前,通过流程仿真评估板数、设备占用、并行策略与真正瓶颈,再决定设备数量和布局。
条码、样本、方法、参数、时间点、设备状态与检测结果可以在流程中关联起来,并与LIMS、ELN、数据分析或存储系统衔接。这样做不仅减少手工抄录,也让批次比较、异常追踪、方法复用和审计更有依据。
配合动态排程、状态监控和异常恢复机制,系统不只是把SOP执行一遍,而是在约束条件内持续维持流程秩序——这正是从"自动操作"走向"自动化运营"的分水岭。
把微孔板筛选后的优良菌株放大到摇瓶,并衔接培养、诱导表达、细胞裂解和蛋白纯化,形成自动化流程。减少人工转移与批次差异,提高表达结果的可重复性和数据完整性,加快从候选菌株到蛋白验证的DBTL迭代。
传统DBTL往往要等一轮实验结束后,再由团队集中分析、重新设计。Lab-in-the-Loop(LITL)则把人工智能、自动化执行和实验数据连接成更紧密的迭代回路:模型提出实验或参数建议,自动化系统执行,检测结果形成可行动数据,再回流用于更新下一轮决策。
在这一架构中,实验室自动化系统更像可信赖的"执行层"——既是AI的手,也是AI的眼。它负责把实验定义可靠地变成现实操作,也把现实世界的结果完整带回模型。
①.实验开始前:定义板型、样本、方法、参数与资源约束,让任务具备可执行性。
②.实验运行中:依据状态、时间与检测结果进行路径选择或参数更新,动态调整后续处理。
③.实验结束后:将结构化结果回传分析模型,筛选更有希望的设计,进入下一轮实验。
场景 A|基因合成与文库构建
适合串联寡核苷酸混合、PCR、纯化、组装、转化、涂布、挑克隆、培养和后续验证。样本多、步骤固定、板式操作密集,是自动化最容易释放规模效应的场景之一。
场景 B|酶定向进化与菌株优化
突变文库生成、蛋白表达与纯化、酶活/表型检测、阳性克隆回收和下一轮突变可以形成连续迭代。自动化既扩大搜索范围,也提升不同轮次之间的数据一致性,为模型学习提供更干净的"教材"。
场景 C|产物提取、纯化与检测
针对蛋白、多肽或有机小分子,可按方法整合磁珠或过滤板纯化、液液萃取、固相萃取、离心、酶标检测,以及HPLC/LC-MS前处理等步骤。这里的价值不仅是加快样品制备,更是把样品身份与检测结果稳稳对应起来。