造物致用，合成未来--TECAN 自动化解决方案

合成生物学是一门交叉学科，是将工程学的思想―― 模块化、标准化、数理计算和数据分析―― 引入到生命科学领域。合成生物学也是一种有效的技术方法，通过设计和改造生物系统，得到新的或增强的功能，利用自然的力量来解决医药、制造业和农业领域的问题。与传统发酵工程相比，合成生物学强调的是对人造生物系统的精准控制。

近年来，合成生物学正走向爆发期，作为生命科学与工程学的桥梁，合成生物学一方面探索并提出新理论，增进人们对生命的理解-“造物致知”，一方面设计、改造甚至创建新的生命体为人类所用，解决国计民生问题-“造物致用”。越来越多的合成生物学家在各个领域为各种应用设计合成生命。合成生物学的商业转化正在迅速推进，药品、农产品、消费品、生物燃料、生物材料和生物化学品等新产品正在快速开发中。

由于生命系统过于复杂，且我们对其认识有限，所以在研究中需要海量的工程化试错性实验，即需要快速、低成本、多循环地完成“设计- 构建- 测试- 学习”（DBTL）这一闭环，从而让合成生物变得更加直接和可预测，提高研究效率。

传统的“手工作坊”式、“劳动密集”型研究难以满足海量实验和不断试错的需求，标准化更高、效率更高并且可以不停工作的自动化平台将成为趋势。自动化平台将各种实验所需装备（如液体操作平台、PCR 仪、酶标仪、自动培养箱、离心机等）整合起来，能够提高精准、快速制造生物的能力。

一种是全自动化整合方式，如伊利诺伊大学的iBioFAB 平台、爱丁堡大学的EGF 设施，规模大、集成度高，旨在实现人工合成体系的精准设计、标准合成与精确调控。一种是功能岛- 模块化设计，包含若干个侧重于不同合成生物工艺的功能岛，如帝国理工大学搭建的London Biofoundry、Ginkgo Bioworks 公司开发的自动化平台、正在建设中的深圳先进院合成生物学大设施。模块化设计在提高实验效率的同时, 可显著降低由于单台设备故障等原因造成的停车风险, 也为将来的升级提供更好的扩展空间。还有一种是可进行高通量操作的单台自动化平台，如英国Earlham 研究所的DNA Foundry、天津大学Biofoundry 等。单台自动化平台可实现具体某一功能，如自动化克隆构建、高通量酶活筛选等，台面紧凑、自动化、高通量。

无论哪一种自动化设施平台，Tecan 均可在其中发挥重要作用，或依靠自身机械臂，整合多种实验设备，实现某一具体功能，加速构建和筛选进程；或与大机械臂协作，构建更大更全面的合成生物学平台，为合成生物学的发展助力。

参考资料：

1. 合成生物学研究的工程化平台

2. 自动化合成生物技术与工程化设施平台

3. CB Insights：合成生物学全球初创公司图谱，万亿美金市场现状梳理

4. 序言：合成生物学前沿研究及转化应用

自动化是合成生物学的核心部分。为了在快速发展、不断迭代的合成生物学领域保持创新并应对更复杂的生物系统的挑战，需要自动化基础设施平台提供精确、稳健、快速和标准化的合成生物学工作流程。

从构建新的生命形式到测试您的工程系统和产品，Tecan 自动化解决方案为您的合成生物学方法提供完整的工作流程。

 基因工程的进步是合成生物学的基础，使创造具有新能力的新生命形式成为可能。Tecan 工作站自动化您的基因组学需求，以高通量设计新的生物系统。

自动化克隆构建工作站

功能

自动化完成分子克隆中的基因扩增、质粒抽提、核酸纯化、酶切、连接、转化等流程。

进行各种高通量反应体系配制、分装、混合等，进行各种复杂加样操作，如微板复制、梯度稀释、系列稀释等。

自动化核酸提取工作站

- 自动化所需的所有硬件、软件和耗材，实现无人值守

- 提供多种核酸提取解决方案：磁珠法、柱膜法、溶剂法

- 可使用光吸收/荧光法进行核酸定量

- 配备Frida Reader™，可进行无损核酸定量和质量控制

- 使用配套软件灵活进行核酸浓度均一化

更有效地利用您的时间并自动化您的定制PCR 和CRISPR/Cas9 工作流程。

- 高通量自动液体处理 Tecan 的MCA 和动态可更换适配器一次处理多达384 个样品，为您节省更多时间来创建新设计或分析数据。

- 小体积移液精确 灵活通道机械臂和96/384 通道机械臂能够做到小体积精准移液

- 点击即可操作 配合触摸屏，可设置图形化向导脚本，操作简单

- 实时了解仪器状态 使用Tecan 的Connect 应用程序，可远程获取实验进度和结果

自动化克隆筛选工作站

在工作站上集成SciRobotic 的PetriPlater™ 涂布模块和Pickolo™ 克隆筛选模块，通过全自动的高通量细菌转化、铺板和克隆筛选加快您的克隆筛选流程。

Pickolo 克隆筛选模块

特点

- 可以根据大小、颜色、圆度、形状、克隆间的距离筛选克隆

- 通量：800 个克隆/小时

- 可以挑细菌、酵母、藻类、真菌、菌丝体…

- 可使用的培养皿：90mm Petri-dish，SBS 多孔板 (1、4、6、8、12、24 方形的或圆形的孔)

- 琼脂类型：LB、巧克力琼脂、血琼脂

- 可用一次性吸头/ 钢针挑选

特色

- 手动 /自动交互式挑选

- 提高长出率：同时在做吸液动作和侧向微幅位移动作

- 自动探测琼脂位置

- 用户自定义挑选位置，如从克隆边缘而不是中心挑选

- 结果追溯：图片及挑选结果存档

从日常传代到筛选正确的克隆， Tecan 为各种2D 和3D 表达系统提供解决方案。自动化处理耗时的细胞培养，标准化实验过程，并使您获得可重复的结果。

使用在线培养箱，可以自动化表达系统的整个处理过程，用于哺乳动物、细菌、酵母或真菌细胞培养，实现无人值守。

自动化细胞生物学工作站

处理细胞温和：

- 机械臂吸液喷液的速度可以降低

- 提供适合细胞培养的大口径吸头

无菌环境：

- 在HEPA 层流罩的保护环境中进行自动化细胞处理操作。

提高实验效率：

- 硬件与软件配合，最大限度地缩短培养箱外的时间。

实时细胞监测：

- Spark® 成像酶标仪可进行检测环境控制，进行细胞长时间监测

细胞培养功能集成到自动化系统中

自动检测细胞活力、汇合度和筛选所需克隆，消除/ 减少处理昂贵表达系统时的人为错误。

Spark®为细胞水平研究作了针对性设计，配备的明场细胞成像功能，再结合其类似培养箱的环境控制，可进行长时间的细胞学实验，并在线监测细胞增殖。

使用Tecan 的Scheduler 程序，您可以在同一平台上同时运行多种方法，软件会自动调度机械臂、设备、耗材，优化实验时序，提高实验效率。

借助Tecan 自动化，您可以高通量测试您构建的生物系统和产品。