机器人接手细胞培养

　　

细胞培养，可以说是生物技术中最核心、最基础的技术。从诸多细胞功能和五花八门疾病的研究，胚胎发育和基因影响的探索，到动植物新品种的培育，细胞培养都是必不可少的环节。

细胞又是那样的微小，必须由人来手工操作，种植在盛有特殊培养基的培养皿中。到生长出足够的细胞后，再借助刻读吸管，将其无损地转移到第二代培养皿中继续培育。这样的工作繁复乏味，也往往占用了细胞生物学家宝贵的时间和精力。

科学家早就设想将细胞培养的工作交给机器人去干，只是一些机器人配备的“手”触摸物件还不够温柔；而机器人又受不了细胞生长所需要的潮湿、温暖的环境，这个计划一直未能完成。

德国科学家最近开发的机器人细胞工厂，有望让自动化设备接手实验室中费时费工的任务，包括细胞的接种、饲养和观察，从而腾出科研人员提出新问题、执行新研究。

在实验室中，第一代细胞培养在分布各处的多滴定培养皿中进行。按设计，一个机器人将移动巡视，辅助显微镜定期检查细胞，评估细胞簇的状态及其增长。它将培养皿移动到显微镜物镜台，聚焦，或按需要切换镜头、调整光线。图像馈送给计算机系统，专用软件据此确定培养皿里有多少细胞群落，判断数量是否足够，形态是否正常，有无污染。显微分析的结果反馈给系统进行控制，这是自动细胞培养中前所未见的能力。整个光学系统的设计考虑到承受高湿度的工作条件。

另一机器人的任务则是在细胞群落合适时将其取下。它使用空心的刻读吸管，专门选择尺寸在100至200微米的细胞，送到第二代容器继续生长。在开始处理新的细胞时，用户需要对软件进行“培训”，让系统掌握如何识别新的细胞。具体方法是在样本区域定义前景和背景，告诉软件。系统就会在随后的步骤中自动标识这个新的细胞类型。生物学家甚至可以训练该系统基于某种物理特性而识别特定类型的细胞。

这个细胞工厂每月可完成约500宗的细胞培养。整套系统需要一个小型的专用实验室才能容纳。好在工厂采用模块化设计，能适应各种用途，比如某个实验室只需要将细胞培养过程的一部分自动化。

细胞工厂的研制的确难度很高，弗劳恩霍夫研究所组合了旗下的制造工程和自动化、物理测量技术、应用信息技术等3个研究所参加开发，使用多种不同的机器人和机器，完成整个自动化过程。