細(xì)胞培養(yǎng)，可以說是生物技術(shù)中最核心、最基礎(chǔ)的技術(shù)。從諸多細(xì)胞功能和五花八門疾病的研究，胚胎發(fā)育和基因影響的探索，到動(dòng)植物新品種的培育，細(xì)胞培養(yǎng)都是必不可少的環(huán)節(jié)。

細(xì)胞又是那樣的微小，必須由人來手工操作，種植在盛有特殊培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中。到生長(zhǎng)出足夠的細(xì)胞后，再借助刻讀吸管，將其無損地轉(zhuǎn)移到第二代培養(yǎng)皿中繼續(xù)培育。這樣的工作繁復(fù)乏味，也往往占用了細(xì)胞生物學(xué)家寶貴的時(shí)間和精力。

科學(xué)家早就設(shè)想將細(xì)胞培養(yǎng)的工作交給機(jī)器人去干，只是一些機(jī)器人配備的“手”觸摸物件還不夠溫柔；而機(jī)器人又受不了細(xì)胞生長(zhǎng)所需要的潮濕、溫暖的環(huán)境，這個(gè)計(jì)劃一直未能完成。

德國(guó)科學(xué)家最近開發(fā)的機(jī)器人細(xì)胞工廠，有望讓自動(dòng)化設(shè)備接手實(shí)驗(yàn)室中費(fèi)時(shí)費(fèi)工的任務(wù)，包括細(xì)胞的接種、飼養(yǎng)和觀察，從而騰出科研人員提出新問題、執(zhí)行新研究。

在實(shí)驗(yàn)室中，第一代細(xì)胞培養(yǎng)在分布各處的多滴定培養(yǎng)皿中進(jìn)行。按設(shè)計(jì)，一個(gè)機(jī)器人將移動(dòng)巡視，輔助顯微鏡定期檢查細(xì)胞，評(píng)估細(xì)胞簇的狀態(tài)及其增長(zhǎng)。它將培養(yǎng)皿移動(dòng)到顯微鏡物鏡臺(tái)，聚焦，或按需要切換鏡頭、調(diào)整光線。圖像饋送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，專用軟件據(jù)此確定培養(yǎng)皿里有多少細(xì)胞群落，判斷數(shù)量是否足夠，形態(tài)是否正常，有無污染。顯微分析的結(jié)果反饋給系統(tǒng)進(jìn)行控制，這是自動(dòng)細(xì)胞培養(yǎng)中前所未見的能力。整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮到承受高濕度的工作條件。

另一機(jī)器人的任務(wù)則是在細(xì)胞群落合適時(shí)將其取下。它使用空心的刻讀吸管，專門選擇尺寸在100至200微米的細(xì)胞，送到第二代容器繼續(xù)生長(zhǎng)。在開始處理新的細(xì)胞時(shí)，用戶需要對(duì)軟件進(jìn)行“培訓(xùn)”，讓系統(tǒng)掌握如何識(shí)別新的細(xì)胞。具體方法是在樣本區(qū)域定義前景和背景，告訴軟件。系統(tǒng)就會(huì)在隨后的步驟中自動(dòng)標(biāo)識(shí)這個(gè)新的細(xì)胞類型。生物學(xué)家甚至可以訓(xùn)練該系統(tǒng)基于某種物理特性而識(shí)別特定類型的細(xì)胞。

這個(gè)細(xì)胞工廠每月可完成約500宗的細(xì)胞培養(yǎng)。整套系統(tǒng)需要一個(gè)小型的專用實(shí)驗(yàn)室才能容納。好在工廠采用模塊化設(shè)計(jì)，能適應(yīng)各種用途，比如某個(gè)實(shí)驗(yàn)室只需要將細(xì)胞培養(yǎng)過程的一部分自動(dòng)化。

細(xì)胞工廠的研制的確難度很高，弗勞恩霍夫研究所組合了旗下的制造工程和自動(dòng)化、物理測(cè)量技術(shù)、應(yīng)用信息技術(shù)等3個(gè)研究所參加開發(fā)，使用多種不同的機(jī)器人和機(jī)器，完成整個(gè)自動(dòng)化過程。