Mars 2006 - n°108

HAMILTON : l’innovation des automates de transfert de liquides

Depuis maintenant plus de 10 ans, beaucoup de sociétés se sont équipées en automates de transfert de liquides afin d’augmenter la productivité et la sécurité des laboratoires de recherche et de contrôle qualité dans le domaine de la pharmacie et des biotechnologies. La Gazette du laboratoire a interviewé Monsieur Chancel Gérard, directeur de HAMILTON France, au sujet des innovations en matière de manipulations automatisées de liquides. HAMILTON est un des acteurs principaux dans ce secteur.

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Le marché s’oriente de plus en plus vers les automates de manipulation de liquide. Comment voyez-vous l’avenir de la robotique de laboratoire?

GÉRARD CHANCEL : Le marché de la robotique de laboratoire a débuté en 1984 en France. À l‘époque nous avions essayé de reproduire les gestes de la main de l’homme dans les activités quotidiennes du laboratoire. Maintenant, la majorité des automates de laboratoire est orientée vers la manipulation de liquides. La demande dans ce secteur est en constante croissance depuis une bonne dizaine d’années et des études récentes montrent que les besoins vont doubler dans les 5 ans. De ce fait, les plus importantes innovations sont dans ce domaine. Les besoins viennent des laboratoires de biotech académiques ou privés, des institutions gouvernementales comme les laboratoires de génotypage d’ADN pour la criminalistique ou l’industrie pharmaceutique.
De nombreuses et nouvelles applications sont développées quotidiennement.

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Quelles sont les raisons de cette évolution ?

GÉRARD CHANCEL : Les sociétés que nous côtoyons sont en perpétuelle évolution, ce qui se traduit évidement par des créations innovantes pour répondre aux besoins. Ceux qui n’ont pas la capacité de suivre cette évolution sont voués à la disparition. La complexité et l’éventail des applications augmentent sans cesse. Il faut donc parler technologie, car c’est l’avenir pour les laboratoires qui utilisent ces automates.

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Qu’entendez-vous par technologie ? En quoi la technologie du « Liquid Handling » change-t-elle ?

GÉRARD CHANCEL : Hamilton a introduit une nouvelle technologie avec l’arrivée sur le marché du Microlab® STAR en 2001. Il s’agit essentiellement de la traçabilité du transfert d’un liquide. Quoi de plus sécurisant pour le chercheur que d’avoir la certitude que le résultat obtenu n’est pas altéré par un défaut de transfert de liquide dans le puits réactionnel ? Maintenant que nous maîtrisons cette traçabilité, nous poursuivons nos efforts pour apporter de plus en plus de flexibilité et de sécurité. Nous étendons notre savoir-faire en introduisant le nano pipetage et le contrôle dynamique des liquides dans la pipette.

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Le nano pipetage n’est pas vraiment une innovation, cela existe depuis un certain temps. Parlez-nous plus en détail de ce que vous apportez en plus.

GÉRARD CHANCEL : Aujourd’hui, avec le même automate de transfert de liquide, nous couvrons la gamme de 50 nl à 1 ml. Nous avons combiné toutes les fonctionnalités dans le même instrument, 1 à 12 pipettes, tête 96/384, nano pipetage.
Imaginez : avec la technologie de HAMILTON, nous assurons la traçabilité par canal, en temps réel, du pipetage de très faibles volumes ; nous gérons la viscosité en dynamique sans classe de liquide ; nous réduisons les coûts et le temps de manipulation en éliminant les dilutions intermédiaires et enfin, nous réalisons des mélanges de 1 536 nano gouttes sur une plaque sans puits. Il faut aussi parler du contrôle dynamique des liquides dans les pipettes. Cette nouvelle technologie (ADC) permet de distribuer avec une excellente précision des solvants organiques volatiles, comme de l’éther éthylique, en éliminant le phénomène de goutte pendant le transfert.

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Faceà toute cette innovation, où voyez-vous le défi d’HAMILTON ?

GÉRARD CHANCEL : Notre défi est de proposer des solutions adaptées aux besoins des laboratoires, en perpétuelle évolution, en combinant les coûts de l’analyse et les nouvelles technologies. Quand un client décide d’investir dans un automate de laboratoire, il attend une solution sur mesure parfaitement adaptée à son besoin. En même temps, les budgets sont de plus en plus limités. Généralement les solutions sur mesure sont toujours onéreuses parce que les matériels et logiciels sont développés pour un projet unique.

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Voulez-vous dire que vous faites du sur mesure avec du Standard au prix du Standard?

GÉRARD CHANCEL : Exactement ! avec la nouvelle gamme de Microlab® STAR, nous avons combiné des solutions sur mesure avec du matériel standard. Quelques exemples : à partir de l’automate de base STAR nous avons créé, le Microlab® STARlet compact et la plateforme d’intégration STARplus, la plus grande plateforme standard du marché dans un minimum de place. En même temps nous avons intégré la vision dans le bras, principalement pour les applications de « colony picking » ainsi qu’une multitude de configurations avec un deuxième bras. Cette année nous augmentons les solutions sur mesure en intégrant dans le même instrument, la nano technologie et une tête 384. Une multitude de configurations est équivalenteà du sur mesure.

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Doit-on comprendre que c’est la fin des matériels standard tels qu’ils sont définis actuellement ?

GÉRARD CHANCEL : Non, pas du tout. Il existe et existera longtemps un marché pour des applications standard comme celles utilisant les kits commerciaux de réactifs. Par exemple, Hamilton vient de développer un système de clonage « Gateway » et une solution de préparation d’échantillons Affymetrix, sans compter toutes les applications traditionnelles dans la purification d’acides nucléiques, le setup de PCR, etc.…

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Concrètement quels sont les avantages des applications sur mesure ?

GÉRARD CHANCEL : HAMILTON a créé un important centre de compétence au cœur de l’Europe, en Suisse, qui est à l’écoute des besoins et collabore avec nos clients et les équipes de terrain en Europe, en Chine et aux USA. C’est comme cela que l’application PAMPA a été développée récemment. Toute cette organisation permet de définir et de développer la bonne taille des plateformes, les meilleurs types de système de pipetage, les solutions optimisées de manipulation de microplaques et tous les petits modules intégrés à la plateforme pour répondre aux protocoles de l’utilisateur. Il est même parfois difficile de gérer les idées qui fusent de toute part. Le choix de la modularité est tout simplement défini en fonction du besoin : analyse du rendement souhaité, du type de l’échantillon et de son contenant ou encore du degré d’automatisation envisagé. Le nombre de combinaisons possibles se chiffre par centaines, ce qui permet de couvrir la plus grande majorité des besoins avec du matériel standard. Le but est de conserver des prix bas pour des solutions sur mesure.

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Tout le monde sait que des solutions sur mesures sont construites pour répondre à un besoin précis et unique. Que se passe t-il si le client veux évoluer dans son protocole, voire changer complètement d’application ?

GÉRARD CHANCEL : C’est justement notre force. L’aspect modulaire permet de reconfigurer partiellement ou en totalité la plateforme. Nous avons voulu offrir un concept qui permet de faire évoluer toute sorte d’application pour s’adapter au besoin. C’est fini le temps où l’utilisateur devait adapter ses protocoles à la machine. Nous pensons que c’est la machine qui doit servir l’utilisateur. Certes, il peut y avoir des opérations impossibles ou trop onéreuses à réaliser avec un automate, mais l’éventail des modules existants ou faciles à créer permet de répondre quasiment à toutes les demandes. Si le rendement augmente, il est possible d’augmenter le nombre de pipettes, d’empiler des plaques et des cônes dans la même plateforme, mais aussi d’augmenter la taille de la plateforme elle-même. À partir d’un investissement minimum avec un Microlab® STARlet 4 pipettes il est possible, sur site, de doubler la surface de travail en ajoutant une extension pour en faire un STARplus, mais aussi d’installer 16 pipettes et/ou un deuxième bras et/ou une tête 96 et/ou etc…

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Cela laisse supposer que, dans ce cas, le logiciel qui contrôle cette plateforme est très complexe et également fait sur mesure ou tout au moins, que des extensions lourdes doivent être installées ?

GÉRARD CHANCEL : Toutes ses extensions multiples sont réalisées avec le même logiciel. Toutes les fonctionnalités existent dans le logiciel VECTOR livré avec la machine. Bien évidemment, si l’extension consiste à intégrer un instrument d’une société tierce qui n’a pas encore fait l’objet d’une intégration, il faudra fabriquer une interface informatique qu’on appelle « driver » de pilotage. L’importance du logiciel est de plus en plus grande dans des applications de plus en plus complexes avec de plus en plus de flexibilité. C’est pourquoi nous avons développé 3 niveaux de complexité. Savez-vous qu’un utilisateur, sans grande expérience, peut faire des dilutions en cascades avec un plan de plaque complexe en une ligne de programmation et ce quel que soit le nombre ou la position des plaques dans la plateforme ! Nous avons aussi introduit un planificateur dynamique qui permet de gérer des périphériques, d’optimiser le contrôle
de plusieurs applications lancées en parallèle, de modifier toute opération non exécutée et même d’insérer ou d’éliminer des échantillons sans arrêter le processus en cours. Ce module intégrable dans le logiciel VECTOR devient fort utile pour gérer des applications complexes de synthèse de composés qui sont développées dans les grands laboratoires pharmaceutiques.

LA GAZETTE DU LABORATOIRE : Pour conclure, comment voyez-vous le laboratoire du futur ?

GÉRARD CHANCEL : Les laboratoires en Biotechnologies génèrent de plus en plus de bonnes idées et trouvent des financements pour monter en puissance. Cela se traduit pour nous, dans le domaine de l’automatisation de laboratoire, par une multitude de projets de petite ou moyenne taille aussi divers que variés. Les industries pharmaceutiques sont également de plus en plus demandeuses d’applications personnalisées. Notre objectif pour le futur, chez HAMILTON, est clair : nous voulons montrer que nous sommes LE spécialiste de la manipulation de liquide. Avec la ligne de produit des Microlab® STAR, la division Life Science Robotics d’HAMILTON est bien placée pour atteindre ce but. Toutes ces nouvelles innovations, utilisant les hautes technologies les plus récentes, prouvent notre volonté de fournir aux laboratoires les solutions les mieux adaptées à la demande avec comme mot clé « la diversité du besoin ». Nous continuons à investir dans la recherche et le développement de nouvelles plateformes. D’autre part, nous recrutons actuellement pour faire face au développement de nos activités.