Ученые MIT создали роботизированную платформу для создания молекул - Роботех

Ученые MIT создали роботизированную платформу для создания молекул

Управляемая искусственным интеллектом и работающая на роботизированной платформе, система, разработанная исследователями из Массачусетского технологического института, делает шаг вперед к автоматизации производства малых молекул, которые могут быть использованы в медицине, солнечной энергии и химии полимеров.

Система может освободить специалистов-химиков от множества рутинных и трудоемких задач и может предложить возможности для создания новых молекулярных соединений.

Эта технология «обещает помочь людям избавиться от всех утомительных частей построения молекул», включая поиск потенциальных путей реакции и создания компонентов молекулярной линии сборки при каждом производстве новой молекулы.

Новая система сочетает в себе три основных этапа. Сначала программное обеспечение, управляемое искусственным интеллектом, предлагает маршрут для синтеза молекулы, затем опытные химики рассматривают этот маршрут и превращают его в химический «рецепт», и, наконец, рецепт отправляется на роботизированную платформу, которая автоматически собирает оборудование и выполняет процессы, которые создают молекулу.

Ученые более трех лет работают над созданием пакета программного обеспечения с открытым исходным кодом, который предлагает и определяет приоритеты возможных путей синтеза. В основе программного обеспечения лежат несколько моделей нейронных сетей, которые исследователи обучили миллионам ранее опубликованных химических реакций, взятых из баз данных Reaxys и Бюро по патентам и товарным знакам США. Программное обеспечение использует эти данные для определения превращений реакции и условий, которые будут подходящими для создания нового соединения.

«Это помогает принимать решения на высоком уровне о том, какие виды промежуточных продуктов и исходных материалов использовать, а затем немного более детально анализировать, какие условия вы хотите использовать и могут ли эти реакции быть успешными», — говорит один из авторов исследования Коннор В. Коли.

Затем химики рассматривают предложенные маршруты синтеза, разработанные программным обеспечением, для создания более полного рецепта для молекулы-мишени. Химикам иногда необходимо провести лабораторные эксперименты или изменить концентрации реагентов и температуру, а также другие изменения.

«Они черпают вдохновение у ИИ и преобразуют его в исполняемый файл рецептов, в основном потому, что в химической литературе в настоящее время не хватает информации для непосредственного перехода от вдохновения к выполнению в автоматизированной системе», — говорит другой автор Тимоти Ф. Джемисон.

Затем окончательный рецепт загружается на платформу, где роботизированный манипулятор собирает модульные реакторы, сепараторы и другие технологические установки в непрерывный поток, соединяя насосы и линии, которые вводят молекулярные ингредиенты.

«Вы загружаете рецепт — это то, что контролирует роботизированную платформу — вы загружаете реагенты и нажимаете кнопку Go, и это позволяет вам генерировать интересующую молекулу. И затем, когда он будет завершен, он очищает систему, и вы можете загрузить следующий набор реагентов и рецепт, и позволить ему работать», — рассказал другой ученый.

В отличие от системы непрерывного потока, которую исследователи представили в прошлом году , которую нужно было настраивать вручную после каждого синтеза, новая система полностью настраивается с помощью роботизированной платформы.

«Это дает нам возможность секвенировать одну молекулу за другой, а также генерировать библиотеку молекул в системе автономно», — говорит ученый Клавс Ф. Дженсен, принимавший участие в исследовании.

Конструкция платформы, размер которой составляет около двух кубометров — немного меньше, чем стандартный вытяжной шкаф с химическими веществами, — напоминает телефонный коммутатор и систему оператора, которая перемещает соединения между модулями на платформе.

Исследователи проверили всю систему, создав 15 различных небольших лекарственных молекул различной сложности синтеза, причем процессы, от простейших созданий, занимали от двух часов до 68 часов для изготовления нескольких соединений.

Команда синтезировала различные соединения: аспирин и антибиотик секнидазол; обезболивающий лидокаин и лекарственное средство против тревожности диазепам; разжижающий кровь варфарин и препарат сафинамид от болезни Паркинсона, чтобы показать, как программное обеспечение может создавать соединения с аналогичными молекулярными компонентами, но с различными трехмерными структурами.

Исследование было частично поддержано программой Make-It Агентства перспективных исследований в области обороны США (DARPA).

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *