ImageXpress成像系统：推动3D生物打印自动化

2023年1月12日，南极熊获悉，硅谷实验室设备制造商Molecular Devices与生物打印公司Advanced Solutions Life Sciences合作开发用于药物发现的3D生物学自动化技术。



作为商业合作伙伴关系的一部分，Molecular Devices 将销售 Advanced Solutions 的生物打印平台BioAssemblyBot 400 (BAB 400)，这是一种智能六轴机械臂，生命科学家使用它来构建具有更高吞吐量和精度的3D模型系统，从而减轻与生物打印相关的常见的手动工作流程。得益于新的合作伙伴关系，BAB 400 包括对 Advanced Solutions 现有生物打印平台的特定增强，帮助生命科学家进行药物开发，具有大规模制造一致性、打印复杂的类器官模型的能力。BAB 400 的最大卖点之一是它与 Molecular Devices 专有的ImageXpress Confocal HT.ai 高成像系统无缝集成，创建一个完全优化的自动化工作流程。


△BioAssemblyBot 400 是生命科学家用来构建生物结构的智能机器人。

全新的ImageXpress Confocal HT.ai 高成像系统专为 3D 成像而设计。该系统提供八个高功率激光激发通道和自动水浸物镜，可在不牺牲速度的情况下提高信号和测定灵敏度。具有五个针孔几何形状选项的旋转圆盘共聚焦技术可减少离焦光的雾度，从而实现更深的类器官穿透并提高轴向分辨率。对于复杂的 3D 生物学分析，IN Carta 图像分析软件提供了一个简化的工作流程，具有强大的基于深度学习的分割、基于机器学习的分类和 3D 体积分析。

该公司声称，ImageXpress 旨在帮助研究人员推进3D类器官模型的制造，提供更快的图像采集和多路复用灵活性与高性能激光器。该系统配备了遵循生命科学解决方案的机器学习图像分析软件，并通过该品牌的机器学习IN Carta 图像分析软件提供支持，以完善类器官开发、筛选等工作流程。

Molecular Devices 总裁 Susan Murphy 表示，当手动过程和手动技术产生混合结果、浪费时间和资源时，研究人员正在寻找一种更好的方法来开发和筛选类器官。因此，与像 Advanced Solutions 这样的创新者合作可以为我们的客户解决这些痛点。ImageXpress 细胞成像系统和 BAB 400 提供了一个自动化平台，能够以更高的通量提高 3D 细胞培养的质量和活力。

类器官筛选工作流程：
1. 2d 预培养——从 iPSC 衍生细胞或原代细胞（肠、肺或脑）中预培养类器官
2. 开发 3D 类器官——将细胞转移至 24 孔板，然后置于培养箱中以促进细胞生长并分化为 3D 特定组织
3. 类器官培养——类器官培养过程需要多个步骤和不同的媒体交换
4. 监测类器官的生长和发育——监测和表征类器官以进行复杂的组织结构和分化分析
5. 共聚焦成像和 3D 分析——用于研究疾病表型和复合效应的多个定量，进行可视化和表征分析

像自组织类器官这样的 3D 细胞模型可以加快药物发现过程并降低临床试验的失败率，因为它们具有更人性化的生物学相关结构。然而，根据现有的技术、工作流程和专业知识，目前的类器官具有高度可变性，从而破坏分析的可靠性。Molecular Devices 在全自动外壳中向客户承诺，BAB 400 的六轴机械臂使用范围广泛的可互换 BAB 手来系统地复制类器官，而 ImageXpress Confocal HT.ai 系统为建模和筛选过程提供高内涵信息细胞成像信息以提高精度。


△BAB400 与 Molecular Devices 的 ImageXpress Confocal HT.ai 无缝集成，完善了集成的类器官工作流程。图片由 Molecular Devices 提供。

BAB 400 的一些主要优势包括开发新药物靶标、提高 3D 细胞培养的活力以及提高集成工作流程的灵活性。此外，BAB400 的六轴机械臂的精度超过了人类生物打印、提取生物和完成复杂测定的技能，同时减少了人为错误、可变性和成本。该技术自动化的另一大好处是研究人员只需要添加他们的生物材料并按下“开始”键即可，因此BAB将使打印过程自动化，例如类器官分配和生物打印。

Advanced Solutions 总裁兼首席执行官 Michael Golway 表示：“将BAB 400灵活而可控的特性与ImageXpress的图像质量和速度相结合，可以在独特的集成和高效过程中自动进行高内容 3D 模型研究。共同使用户能够以前所未有的方式快速设计、开发和成像复杂的类器官，有望提高疗效和毒性结果，为更多新疗法的成功奠定基础。”


△Molecular Devices ImageXpress Confocal HT.ai 高内涵成像系统与 IN Carta 图像分析软件配对。图片由 Molecular Devices 提供。

BAB 400 和集成的 ImageXpress 细胞成像系统可供北美和欧洲的客户使用，是现代生物学和药物发现实验室的理想选择，能够同时编译并生成人造组织中具有不同来源和功能的细胞类型，旨在振兴未来的生物医学 3D 器官和组织工程，特别是再生疗法、药物筛选和疾病建模领域。

BAB 400 最初由 Advanced Solutions 于 2015 年发布，正在帮助世界各地的实验室构建生物结构：
●例如，美国退伍军人事务部的VA Ventures项目正在研究名为 BioBone的3D 打印活骨替代物，并使用 BAB 生物打印机从患者自身的细胞中 3D 打印结构，这些结构随后可以血管化为活骨。

●在法国，里昂大学生物化学系的 Christophe Marquette 教授也在利用该技术开发结合机器人技术和 3D 生物打印的新型手术技术。

●Organamet Bio的首席执行官 Doris Taylor 博士正在使用BioAssemblyBot开发一种突破性的方法，使用患者自己的干细胞来设计个性化心脏。

●在与 Molecular Devices 建立最新合作伙伴关系之前，BAB 400 还与其他实验室设备无缝集成，如Cytiva 的 IN 细胞分析仪，据该公司称，未来有更多集成的计划。