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Perspectiva de la industria

El auge de la automatización en la ciencia analítica

Perspectiva de la industria

El auge de la automatización en la ciencia analítica

La demanda de automatización en el campo de la ciencia analítica está aumentando, en gran parte impulsada por un aumento del interés en la bioterapéutica. A diferencia de los fármacos de moléculas pequeñas, los bioterapéuticos son moléculas grandes y complejas, lo que puede hacer que su análisis sea particularmente desafiante.

Para obtener más información sobre la importancia del análisis bioterapéutico y cómo la automatización puede ayudar a abordar algunos de los desafíos asociados, Redes tecnológicas habló con Sudharshan Rangarajan, especialista en gestión de productos, Lab Automation, Thermo Fisher Scientific. En esta entrevista, Sudharshan también analiza cómo los laboratorios pueden superar algunos de los obstáculos
de incorpora la automatización en su flujo de trabajo y destaca algunas de las soluciones que Thermo Fisher Scientific ofrece en este espacio.

Anna MacDonald AM: ¿Puede describir algunas de las principales formas en que se caracterizan los bioterapéuticos y por qué el análisis es tan importante?

Sudharshan Rangarajan SR :
Los productos bioterapéuticos consisten en moléculas grandes y complejas en comparación con sus contrapartes sintetizadas químicamente fármacos de moléculas pequeñas. Aunque la gran superficie de estas moléculas se traduce en interacciones muy específicas con los objetivos del fármaco, su tamaño y complejidad dificultan las técnicas de caracterización.Algunas de las principales características que se analizan típicamente en bioterapéutica incluyen :

1. Análisis de glicosilación de proteínas.

2. Análisis de agregación de proteínas.

3. Análisis de proteínas de la célula huésped.

4. Análisis de interacción biomolecular.

El análisis de las características mencionadas anteriormente se logra mediante una amplia gama de técnicas que incluyen :

· Cromatografía líquida de interacción hidrofílica HILIC.

· Cromatografía líquida bidimensional.

· Electroforesis capilar CE.

· Cromatografía líquida en fase inversa.

· Cromatografía de exclusión por tamaño.

· ELISA.

· SDS-PAGE.

· Interferometría de biocapa.


Las técnicas de espectrometría de masas MS se pueden combinar con la mayoría de las técnicas mencionadas anteriormente.

El análisis es muy importante, y esto incluye la caracterización completa de los bioterapéuticos que se realiza en todas las etapas del proceso de descubrimiento y desarrollo. Es importante porque el conocimiento de la consistencia, seguridad y eficacia del producto se transfiere a todo el proceso. Condiciones de estrés, fabricaciónLos procesos y el almacenamiento afectan la estructura de la proteína y a menudo conduce a problemas de estabilidad y agregación. Por lo tanto, los candidatos a fármacos biológicos prometedores aquellos con buena actividad terapéutica y estabilidad en las primeras etapas del proceso de descubrimiento se eligen para una caracterización en profundidad.

Aquí es donde se puede implementar la automatización. La consistencia en los datos sin variabilidad entre las réplicas de muestras en términos de resultados, que es uno de los principales beneficios de la automatización, puede ser muy valiosa aquí.

AM: ¿Qué hace que el análisis bioterapéutico sea particularmente desafiante?

SR:
Algunas de las principales razones por las que el análisis bioterapéutico es un desafío son las siguientes :

1. Énfasis en una mayor productividad, lo que significa que los investigadores se ven obligados a seleccionar candidatos a fármacos lo más rápido posible para aumentar las posibilidades de llegar a los ensayos clínicos.

2. Necesidad de reducir el tiempo y los costos en el ciclo de desarrollo de medicamentos, lo que ejerce mucha presión sobre los métodos y procesos analíticos.

3. Bioterapéuticos avanzados que están diseñados de manera más exhaustiva y que se suman a la complejidad estructural.

4. A medida que aumenta la complejidad del bioterapéutico, se producen mayores probabilidades de modificaciones postraduccionales, así como heterogeneidad molecular, lo que requiere poder controlar estas modificaciones.

5. Los productos proteicos se encuentran típicamente en los medios celulares, lo que a menudo es muy complejo, lo que dificulta la identificación de los productos proteicos.

6. Las técnicas analíticas tradicionales que son adecuadas para fármacos de moléculas pequeñas no son adecuadas para moléculas grandes, por lo que es necesario investigar nuevas técnicas. Con los bioterapéuticos de moléculas grandes, los ensayos son secuenciales, mientras que en el caso de las pantallas tradicionales basadas en moléculas pequeñas,los ensayos son paralelos.

Por lo tanto, es imperativo que los investigadores que trabajan con bioterapéuticos empleen varias tecnologías analíticas para caracterizar estas moléculas grandes.

AM: ¿Puede resaltar algunas de las razones por las que las empresas en este campo quieren automatizarse? ¿Cómo ha contribuido la pandemia de COVID-19 a esto?

SR :
Hoy en día, existe una gran demanda de soluciones de automatización flexibles y estandarizadas en el campo de las ciencias analíticas. También existe la necesidad de mantener una alta productividad, así como un costo y tiempo reducidos para los procesos de descubrimiento y desarrollo de fármacos bioterapéuticos. El COVID-19 pandemia solo ha resaltado esta necesidad aún más con laboratorios en todo el mundo que tienen que mantener un número mínimo de personal mientras siguen los protocolos de distanciamiento social y aún tienen que seguir siendo productivos. El personal de laboratorio tiene un tiempo limitado para pasar en el laboratorio y, por lo tanto, monitorea estos procesosEsto da como resultado la necesidad de tener sistemas analíticos automatizados que se ejecuten sin supervisión durante las horas de inactividad.

Hasta hace unos años, el campo de la ciencia analítica estaba dominado por sistemas parcialmente automatizados. La presencia de sistemas totalmente automatizados era específica para aplicaciones particulares. Esto a menudo resultaba en islas de automatización, que estaban desconectadas entre sí y requerían humanosAdemás, a diferencia de los sistemas de cribado de alto rendimiento, existe una demanda de soluciones de automatización flexibles para los procesos analíticos debido a los flujos de trabajo muy complejos y a los procesos que cambian con frecuencia con numerosos subprocesos. El material de laboratorio utilizado para los procesos analíticos no está estandarizado con diversas formas y volúmenesusó.

La automatización del laboratorio puede resolver la mayoría de estos desafíos y beneficia enormemente a los investigadores analíticos con otras mejoras como la reproducibilidad de los datos, el seguimiento de los datos y la reducción del tiempo de práctica para el personal que podría concentrarse más en los resultados en lugar de realizar los experimentos.La estandarización de los contenedores también es importante para los flujos de trabajo de automatización, ya que la mayoría de los instrumentos fáciles de automatizar, así como los motores robóticos, manejan formatos de placa SBS.

AM: ¿Hay algún obstáculo que los laboratorios que buscan incorporar la automatización en su flujo de trabajo deban tener en cuenta?

SR :
Uno de los principales obstáculos de incorporar la automatización en los flujos de trabajo existentes enfocados manualmente es el desafío de la transición de los flujos de trabajo manuales a los automatizados. Los investigadores y otro personal de laboratorio deben pensar en cómo se deberían modificar sus flujos de trabajo existentes para adaptarse a la automatización. Los requisitos presupuestarios yOtras consideraciones como el espacio deben tenerse en cuenta al planificar la automatización y esto podría plantear algunos desafíos para ciertos laboratorios. Este es especialmente el caso en laboratorios más pequeños que no tienen la experiencia de trabajar con instrumentos de automatización previamente.

También existe el mito de que las nuevas tecnologías y los métodos que las acompañan para hacer las cosas están plagados de dificultades y tienen una curva de aprendizaje pronunciada. Los instrumentos de automatización actuales son cada vez más fáciles de usar y ofrecen una buena flexibilidad. La interfaz de usuario de estos sistemas se ha vuelto muy simpley aprender a automatizar estos instrumentos es relativamente sencillo y requiere un tiempo mínimo por parte del personal.

Otro obstáculo es la noción de que la instrumentación de automatización necesita un cierto nivel de conocimiento de programación para funcionar. ¡Esto no es cierto! El software actual es simple con interfaces de apuntar y hacer clic, arrastrar y soltar. El conjunto de productos de hardware y software de automatización de Thermo Fisher Scientific sonconstruido con el científico en mente. No hay absolutamente ninguna necesidad de conocimientos de programación para utilizar o incluso dominar el uso de estos instrumentos. El caso en cuestión es
Software de programación de flujo de trabajo Thermo Scientific ™ Momentum ™. Momentum es un software de programación dinámica que permite a los usuarios de automatización de laboratorio diseñar flujos de trabajo complejos con múltiples procesos de manera eficiente y sencilla. La disponibilidad de la función de controles de flujo en Momentum es el ejemplo perfecto de cómo los usuarios puedenhacer que los instrumentos realicen tareas complejas sin ningún conocimiento de programación.

¡Finalmente, el precio o la percepción de cuánto cuesta la tecnología de automatización! La instrumentación de automatización es mucho más asequible en comparación con lo que era hace unas décadas gracias a las mejoras en la tecnología. Es importante que los clientes tengan en cuenta que pararealizar un análisis de costo-beneficio, se debe considerar el panorama general. Con la automatización, algunos de los beneficios financieros directos incluyen :

· Reducción de errores experimentales.

· Mejora de resultados reproducibles.

· Capacidad para escalar.

· Disminución del tiempo de trabajo de los empleados a tiempo completo.

· Maximización del rendimiento.


AM: ¿Puede hablarnos sobre algunas de las optimizaciones de técnicas analíticas automatizadas y soluciones de automatización que Thermo Fisher Scientific ofrece en esta área?

SR:
La automatización del laboratorio está evolucionando con avances en instrumentación y software. Acelerado por la reciente pandemia, las discusiones estratégicas sobre cómo adoptar la automatización y la transformación digital han consumido a la industria y han puesto de relieve la necesidad de soluciones diversas y conectadas. Dio lugar a nuevas mejoras enen el campo para garantizar la continuidad del negocio sin comprometer la productividad y la reproducibilidad de los datos.

Thermo Fisher Scientific ofrece una gama de soluciones en el campo de la ciencia analítica. El Cargador Thermo Scientific ™ Vanquish ™ UHPLC es una solución de flujo de trabajo analítico de extremo a extremo que permite una integración perfecta entre la preparación de muestras y el análisis posteriores con poca o ninguna intervención humana. Todos los pasos del flujo de trabajo analítico se pueden integrar con los productos de automatización de laboratorio de Thermo Fisher Scientific.La solución de automatización del flujo de trabajo proporciona una mejor productividad, una reproducibilidad mejorada y un seguimiento de los datos, allanando así el camino hacia un laboratorio completamente conectado.

El Plataforma de automatización de laboratorio colaborativa Thermo Scientific ™ inSPIRE ™ integra todo lo que necesita para sus flujos de trabajo científicos. Dado que la modularidad y la flexibilidad son fundamentales para su diseño, la plataforma inSPIRE proporciona una solución escalable para laboratorios que buscan obtener los beneficios de rendimiento, eficiencia y reproducibilidad de los flujos de trabajo automatizados.

nuestro líder en la industria Software de programación de flujo de trabajo Thermo Scientific ™ Momentum ™ permite a los usuarios definir, ejecutar y monitorear procesos científicos y flujos de trabajo en un entorno visual poderoso pero fácil de usar. Ya sea que conecte cargadores de instrumentos, estaciones de trabajo o un sistema de automatización transformador completo, Momentum proporciona una interfaz fluida dirigida por el usuario y dinámicaconectividad digital para flujos de trabajo científicos de un extremo a otro. con herramientas de datos integradas, ayuda a conectarse al ecosistema de software de un laboratorio para la transferencia de datos bidireccional, lo que lo convierte en un software poderoso para lograr nuevos niveles de rendimiento de automatización

Thermo Fisher Scientific también ofrece el único robot de automatización de laboratorio tipo SCARA brazo robótico articulado de cumplimiento selectivo con enseñanza asistida por visión integrada, lectura de códigos de barras y 4 ejes de movimiento: el Robot de microplacas Thermo Scientific ™ Spinnaker ™ . Funciones como la detección de placas, la recuperación de errores incorporada, la parada automática con colisiones inesperadas, la reorientación y apertura de la placa incorporadas, todas trabajan juntas para garantizar la entrega sólida de sus resultados.

Las necesidades de incubación automatizada en todas las aplicaciones de cultivo celular pueden satisfacerse con Thermo Scientific ™ Cytomat ™ incubadora serie, que incluye características como control preciso de la humedad, rango de temperatura ampliado, rutina de descontaminación automatizada, agitación orbital VERDADERA y control de CO2 para respaldar el crecimiento celular de alta capacidad y calidad.

Además, Thermo Fisher Scientific ofrece varias soluciones en el campo de las ciencias analíticas que incluyen Software Thermo Scientific ™ Chromeleon ™ Chromatography Data System CDS , software Thermo Scientific ™ BioPharma Finder ™ , Columnas de desalación por centrifugación Thermo Scientific ™ Zeba ™ , Columnas de proteína A Thermo Scientific ™ Pierce ™ , Columnas de centrifugado Thermo Scientific ™ NAb ™ Protein G y kits similares Kit de preparación de muestras Thermo Scientific ™ EasyPep ™ 96 MS así como Kits de proteinasa K Thermo Scientific ™ SMART Digest ™ .

AM: ¿Tiene planes para futuros desarrollos en el análisis bioterapéutico que pueda compartir?

SR:
Existe una enorme demanda en el campo de las ciencias analíticas para soluciones de automatización. Específicamente, vemos esto en el área de flujos de trabajo bioterapéuticos / flujos de trabajo de moléculas grandes con varios proyectos realizados en esta área. Estos proyectos masivos son en su mayoría soluciones personalizadas que ofrecemos portrabajando en estrecha colaboración con nuestros clientes desde el comienzo del proyecto hasta su finalización.

Aunque todavía tenemos la capacidad para respaldar estas soluciones de tipo de proyecto personalizado, planeamos ofrecer estas soluciones como paquetes estándar con instrumentos de uso rutinario para estos flujos de trabajo de moléculas grandes. Estamos en planes de ofrecer estos paquetes estándar junto con otrosunidades de negocio de Thermo Fisher Scientific haciendo uso de su experiencia en el proceso. Esto permitirá a los clientes acceder a soluciones llave en mano que les permitirán empezar a trabajar con un tiempo de inactividad mínimo.

Sudharshan Rangarajan estaba hablando con Anna MacDonald, redactora científica de Technology Networks.

Conozca al autor
Anna MacDonald
Escritor científico
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