Pipette automatisée et pince comme effecteurs d'un bras robotique collaboratif pour l'automatisation de procédés expérimentaux en biologie synthétique

Abstract

Les plateformes robotiques sont de plus en plus abordables et accessibles. Le laboratoire de biologie synthétique de l'Université de Sherbrooke a recours à de tels robots pour pipetter divers liquides afin d'augmenter la productivité et l'efficacité lors de l'exécution de protocoles expérimentaux simples. Par contre, pour des protocoles complexes, une intervention humaine est requise pratiquement à chacune des étapes. Par exemple, certains protocoles nécessitent plusieurs étapes successives de quelques heures chacune, mais qui au final s'échelonnent sur plusieurs jours. Les nombreux instruments de laboratoire impliqués et le besoin d'une attention constante de la part de l'expérimentateur rendent ce type d'expériences particulièrement pénibles malgré un intérêt scientifique grandissant envers de telles approches.

Ce projet de recherche vise à développer une plateforme robotique capable d'automatiser un protocole biologique complexe sans intervention humaine. Pour y arriver, l'approche consiste à concevoir une pipette automatisée et à manipuler des instruments couramment retrouvés dans les laboratoires de biologie à l'aide d'une pince robotisée. Une caractérisation du matériel et des appareils doit être faite a priori, définissant une structure de données ayant des zones ou éléments d'intérêt utilisés pour la planification des mouvements et des manipulation. De plus, les instruments de laboratoire sont associés à des actions spécifiques qui régissent les interactions entre éléments. Une interface graphique est disponible pour faciliter l'enregistrement de ces données. Ainsi, l'opérateur peut créer, ajouter ou exécuter un protocole complexe, avec les objets déjà caractérisés, à partir de l'interface graphique.

La plateforme robotique est utilisée pour effectuer un protocole simple de dilution en série d'échantillons liquides à l'aide de la pipette automatisée. Un protocole plus complexe permettant l'introduction d'ADN recombinant chez des bactéries par électroporation est également réalisé. Cette dernière manipulation fait appel à du matériel et des appareils spécialisés qui ne peuvent pas facilement être intégrés dans les plateformes robotiques conventionnelles.

La plateforme robotique démontrée dans le cadre de ce projet pourrait ainsi devenir un outil d'intérêt en biologie afin de d'exécuter diverses manipulations qui sont présentement jugées trop complexes ou laborieuses pour être automatisées.