Investigadores en la UNSAM están desarrollando una plataforma de hardware abierto para automatizar procesos de laboratorio como pasar líquidos de un recipiente a otro, preparar muestras y exponerlas a distintos reactivos. El proyecto ya recibió financiamiento, planean comercializarlo y podría tener otras aplicaciones en la industria
Durante 2020, en medio de la pandemia por COVID-19, el trabajo en los laboratorios de institutos y universidades debía continuar, pese al aislamiento, pero se llevaba a cabo en condiciones de seguridad extremadas por el contexto sanitario, que volvían al trabajo diario mucho más engorroso. Esa situación era experimentada por Gastón Corthey, investigador en el Instituto de Nanosistemas en la UNSAM, quien junto con su colega Nicolás Méndez empezaron a trabajar en un un robot que pudiese realizar tareas rutinarias de laboratorio, como pasar líquidos de un recipiente a otro, preparar muestras y exponerlas a distintos reactivos.
Ambos pensaron el desarrollo del robot a partir de una plataforma abierta de hardware, para que pudiera ser replicado por cualquiera que lo necesite y que también se pudiera adaptar a las necesidades de cada proyecto. Corthey explicó a TSS: “Parte de mi trabajo de investigación en la universidad está dedicado al desarrollo de equipamiento científico y este proyecto surgió como respuesta a la necesidad de automatización de diagnóstico clínico de COVID. Después coincidimos con Nicolás en este mundo del hardware abierto y empezamos a trabajar juntos. En la universidad también formo parte de una empresa que está siendo incubada, TECSCI (por Technology for Science), con la que hacemos equipos para laboratorios. La primera versión del robot había sido desarrollada por Nicolás, así que empezamos a trabajar juntos para perfeccionarlo y agregarle funcionalidades”.
El proyecto obtuvo financiamiento del Ministerio de Ciencia de la Provincia de Buenos Aires para hacer el desarrollo y para comenzar la comercialización. Eso permitió contratar pasantes y hoy son más de 20 personas de áreas como Biotecnología, Biomedicina y Electrónica trabajando en la iniciativa.
Según Méndez, que está realizando un doctorado en Biología Molecular en la UBA, “en el sistema científico argentino hay una situación compleja que hace que la ciencia siempre se haga en base a los aparatos a los que se puede acceder y que eso muchas veces defina una línea de investigación. Yo veía estas limitaciones y quería hacer un montón de cosas en biología molecular de levaduras, para lo que contaba con un muy buen microscopio, pero pensaba que si tuviéramos un robot que pipetee la parte preparativa podríamos hacer muchísimos ensayos y entrar más en detalle en ciertos procesos de la levadura. Necesitábamos hacer miles de muestras distintas, cada una con una combinación de, supongamos, ocho estímulos diferentes, y después observarlas en el tiempo. Por eso, una plataforma de automatización de ensayos era lo ideal. En la pandemia me puse a hacer eso y despegó un montón la idea, ganamos subsidios y premios”.
El primer software de la plataforma lo hizo el primo de Nicolás, Facundo Méndez, que es programador. El hardware está basado en Arduino, con una placa Raspberry Pi y un CNC Shield, que son componentes estándar y fáciles de conseguir. “Tratamos de usar siempre tecnologías libres para que cualquier persona sea capaz de replicarlo, mejorarlo y fabricarlo. Lo único que no puede hacer es adueñarse del diseño. Para el software se está trabajando con una cooperativa de software que está haciendo las mejoras”, contó Méndez. La cooperativa con la que trabajan se llama Ficus y están formando otra centrada en automatización de procesos de laboratorios.
“Intentamos quedarnos lo más pegados posible a la tecnología de las impresoras 3D, en lo que hace a moverse entre 3 ejes, ya que son muy usadas y han reducido muchos sus costos en los últimos años”, dijo Corthey. Y agregó: “Nosotros lo estamos pensando como un pipeteador pero en realidad se puede adaptar cualquier herramienta que funcione sobre ejes cartesianos”.
Comprar un equipo comercial similar al desarrollado por Méndez y Corthey tiene costo inicial de unos 10.000 dólares, aunque muchos de ellos cuestan por arriba de 50.000 dólares. El producto local podría tener un costo de entre 500 y 1.000 dólares y también solucionaría otro problema: el de los altos precios y las trabas para conseguir repuestos de equipos importados, y luego mantenerlos o repararlos en nuestro país. En ocasiones, cuando pasa esto los equipos quedan abandonados porque no se pueden reparar, por falta de interés del fabricante o porque al ser un equipo de electrónica cerrada nadie sabe cómo hacerlo. En un equipo de hardware abierto, como es este caso, resulta más fácil que alguien puede arreglarlo o mejorar sus funciones, lo cual es una gran ventaja para muchos laboratorios nacionales.
“En estos días tendremos una visita de una empresa que no tiene nada que ver con biología molecular, que hace diagnóstico de máquinas industriales. Ellos manejan otro tipo de muestras, otra clase de líquidos, y están buscando una solución de automatización de bajo costo para sus tareas de rutina. El robot, siendo tan barato y adaptable, puede tener muchos usos y la gente que trabaja acá puede trabajar de automatizar procesos en empresas o laboratorios de cualquier tipo”, explicó Méndez.
Corthey es licenciado en Química y se doctoró en Fisicoquímica de Superficies y Nanotecnología. En un posdoctorado en Hamburgo, Alemania, estudió la dinámica ultrarrápida de reacciones químicas y procesos físicos usando láseres. Como trabajaba en técnicas experimentales, no había aparatos comerciales y parte del trabajo fue desarrollar nuevos métodos y los equipos necesarios para llevar a cabo la investigación. “Esto para mí antes estaba totalmente alejado de lo que hacía y me gustó mucho. Cuando volví a la Argentina quise seguir con eso, y también porque lo necesito para un laboratorio que estamos haciendo en la UNSAM”.
Actualmente, los investigadores continúan con el proceso de desarrollo, armando algunas partes y mejorando otras. El proyecto también tiene un fin educativo porque hay muchos estudiantes involucrados. La idea es completar el desarrollo con un robot armado y ya tienen los elementos para otros dos.
Los proyectos de hardware libre, una vez publicados, tienen una vida más larga si a su alrededor cuentan con una comunidad. “Nosotros la bautizamos OLA (autómatas de laboratorio abierto, por sus siglas en inglés) y estamos formando una comunidad en la universidad alrededor de esto. Es una de las cosas más importantes que le da vida al proyecto, junto con la generación de documentación y el desarrollo de un plan para comercializarlo”, dijo Méndez.
El proyecto se puede conocer en www.openlabautomata.xyz y para fin de año esperan tener el primer robot terminado. Cuentan con financiamiento para hacer desarrollos nuevos y están en contacto con laboratorios que tienen la necesidad de este tipo de equipos. En septiembre, Méndez viajará a Chile para realizar una residencia sobre reactivos de laboratorio abiertos, para poder fabricar sus propios insumos y así poder hacer diagnóstico molecular con plataformas abiertas, lo que permitiría achicar la brecha de precios de los reactivos, que suelen ser caros y se convierten en una traba para el avance de muchas investigaciones.
Matías Alonso