Maximización de la eficiencia de los laboratorios que trabajan con biomoléculas perecederas

Un equipo de científicos dirigido por la profesora asociada Haruka Ozaki del Centro de Investigación en Inteligencia Artificial de la Universidad de Tsukuba en colaboración con el Dr. Koichi Takahashi de RIKEN utilizó algoritmos matemáticos para optimizar el programa de robots de laboratorio de biología automatizados. Al analizar las necesidades de muestras sensibles al tiempo que requieren investigación utilizando múltiples instrumentos, los investigadores pudieron maximizar el número de experimentos que se pueden realizar dentro de las limitaciones de tiempo y recursos del laboratorio. Este trabajo puede ayudar en el diseño de futuros laboratorios de biología automatizados y otros espacios de trabajo.

Los laboratorios de biología han experimentado una automatización cada vez mayor porque muchas tareas, como pipetear soluciones o mover células de un instrumento a otro, pueden ser realizadas por robots. Controlar el cronograma de estas máquinas para realizar la mayoría de los experimentos es complicado por el hecho de que las células vivas y los reactivos perecederos a menudo vienen con sus propias limitaciones de tiempo especiales. Los algoritmos de programación anteriores no se centraban en «limitaciones de tiempo por límites mutuos», en los que se permite un tiempo limitado entre el inicio o el final de una operación con el límite de otra. Este tipo de restricciones ocurren con frecuencia en biología, donde, por ejemplo, una proteína se desnaturalizará o degradará si no se procesa de inmediato.

Ahora, los investigadores de la Universidad de Tsukuba han desarrollado un nuevo marco matemático que tiene en cuenta estas limitaciones de tiempo, junto con la posibilidad de conflictos de recursos, como la capacidad limitada de los instrumentos. «Llamamos a nuestro enfoque» S-LAB «, que significa» programación para la automatización del laboratorio en biología «, para enfatizar las limitaciones de tiempo especiales que se encuentran en este tipo de instalaciones», dice el autor, profesor asociado Ozaki.

Incluso en una era de robots multipropósito, se requieren varios tipos diferentes de instrumentos de laboratorio, como termocicladores o evaporadores, para ejecutar incluso experimentos biológicos simples. Los robots deben estar programados para transportar las muestras de un lado a otro sin que las células se expongan a los elementos durante demasiado tiempo. «Al utilizar el método de programación propuesto, los laboratorios automatizados pueden mejorar la eficiencia en una amplia gama de experimentos de ciencias de la vida», dice el profesor asociado Ozaki. Esta investigación también puede aplicarse a otros procesos industriales que involucran materiales perecederos que no se pueden dejar de lado indefinidamente.