Роботизированная платформа автоматизирует производство молекул

Система с поддержкой ИИ и функционирующая на роботизированной платформе, разработанная исследователями Массачусетского технологического института (MIT), приближает автоматизацию производства небольших молекул. Такие молекулы используются в медицине, солнечной энергетике и химии полимеров.

Согласно исследованиям коллектива ученых, система освободит специалистов-химиков от множества рутинных и трудоемких задач. 

«Технология поможет людям избавиться от всех утомительных этапов построения молекул, включая поиск потенциальных путей реакции и создание компонентов молекулярной сборочной линии при каждом производстве новой молекул», отметил Клавс Флемминг Дженсен (Klavs F. Jensen). 

Новая система объединяет три основных этапа. 

Первый этап: Работа с ПО

Программное обеспечение, управляемое ИИ, предлагает маршрут для синтеза молекулы. Затем специалисты-химики изучают этот маршрут и превращают его в химический «рецепт». В итоге рецепт отправляется на роботизированную платформу, которая автоматически собирает оборудование  и выполняет действия, которые строят молекулу.

В основе ПО лежат несколько моделей нейронных сетей, обученных на миллионах ранее опубликованных химических реакциях, взятых из баз структурного поиска Reaxys и Бюро по патентам и товарным знакам США (U.S. Patent and Trademark Office). Программное обеспечение использует эти данные для определения превращений реакции и условий, которые, по его мнению, будут пригодны для построения нового соединения.

Второй этап: Маршруты синтеза

Затем химики рассматривают предложенные маршруты синтеза, полученные с помощью ПО, чтобы выстроить полный рецепт для “целевой” молекулы. Иногда химикам необходимо проводить лабораторные эксперименты или изменять концентрации реагентов и температуру реакции, а также другие параметры.

Третий этап: Окончательный рецепт

Окончательный рецепт загружается на платформу, где роботизированный манипулятор собирает модульные реакторы, сепараторы и другие технологические установки в непрерывный поток, соединяя насосы и направляющие, которые вводят реагенты.

Какие лекарства были синтезированы

Исследователи протестировали систему, создав 15 лекарственных малых молекул различной сложности синтеза, причем простые процессы занимают порядка двух часов, а производство нескольких соединений – 68 часов.

Команда синтезировала различные соединения: аспирин и антибиотик секнидазол; обезболивающее лидокаин и противотревожный препарат диазепам, разжижитель крови варфарин и препарат от сафинамид болезни Паркинсона.