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Development of automatized tools for a device able to sort miniature biological entities

English title Development of automatized tools for a device able to sort miniature biological entities
Applicant Bonnet Frank
Number 187879
Funding scheme Bridge - Proof of Concept
Research institution Laboratoire de biorobotique EPFL - STI - IBI - BIOROB
Institution of higher education EPF Lausanne - EPFL
Main discipline Other disciplines of Engineering Sciences
Start/End 01.09.2019 - 28.02.2021
Approved amount 188'376.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Other disciplines of Engineering Sciences
Cellular Biology, Cytology

Keywords (4)

Automation; Microfluidics ; Zebrafish; Machine Learning

Lay Summary (French)

Lead
Development of automatized tools for a device able to sort miniature biological entities
Lay summary

De nos jours, les instituts de recherches et certaines entreprises utilisent intensivement des organismes biologiques miniatures pour des études en génétique, en toxicologie et en biologie du développement, tels que les œufs de poisson-zèbre Danio rerio, qui sont collectés par centaines et triés à la main dans les laboratoires. Ce travail fastidieux est, dans la plupart des cas, effectué par le personnel du laboratoire et une inspection continue est parfois également nécessaire pour la recherche, afin d'observer l'évolution de l'embryon sur une période de plusieurs jours.

Un dispositif robotique permettant d'analyser et de trier automatiquement des entités biologiques miniatures a été développé préalablement à ce projet. Cette technologie brevetée fournit une solution portable et abordable aux laboratoires travaillant intensément avec le poisson-zèbre ou d'autres modèles similaires. Le but principal de ce projet était de développer deux nouvelles fonctionnalités à notre appareil, afin qu’il puisse être utilisable par la majeure partie des laboratoires utilisant l’œuf du poisson-zèbre comme modèle pour la recherche. La première fonctionnalité est un distributeur automatique des œufs dans des plaques à puits à la sortie de la machine, et la deuxième est la détection de biomarqueurs pour pouvoir classifier des œufs contenant l’expression d’un gène précis. Dans ce projet, nous avons travaillé également sur l’amélioration des algorithmes de classification, et, enfin, nous avons effectués des tests avec des utilisateurs pour qualifier la technologie.

En résumé, ce projet nous a permis d’obtenir un prototype de notre machine avec une caractérisation détaillée et contenant toutes les fonctionnalités nécessaires afin de lancer la phase de développement d’un produit prêt à entrer sur le marché. Un des autres résultats du projet est la création de la start-up Bionomous dont le but est de poursuivre le développement et la commercialisation du produit.

Direct link to Lay Summary Last update: 01.04.2021

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Nestlé Institute of Health Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Research Infrastructure
Oates Laboratory / Andrew Oates Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Research Infrastructure
Karolinska Instituet / Lars Bräutigam Sweden (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Research Infrastructure
Biomedical Research Foundation Greece (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Research Infrastructure

Use-inspired outputs


Start-ups

Name Year

Abstract

Nowadays, research groups at universities and in the industry are intensively using miniature biological organisms, such as the eggs of zebrafish Danio rerio, for studies in genetics, development and behavioral biology, toxicology, etc. Using the example of zebrafish eggs, the eggs are collected and sorted by hand in laboratories, and this tedious and time-consuming process is, in most cases, performed by the staff of the research laboratories, including scientists, doctoral students or dedicated technicians. Moreover, continuous inspection is sometimes also required for research, in order to observe the evolution of the embryo over a period of several days.A robotic device for automatically screening and sorting miniature biological entities was developed prior to this project. This patented technology provides a portable and affordable solution for laboratories working intensively with zebrafish or other similar models. The main goal of this project was to develop two new functionalities to this device, so that it could be used by the major part of the laboratories using the zebrafish egg as a model for research. The first feature is an automatic dispenser, to output the eggs into multi-well plates, and the second is the detection of biomarkers to be able to classify eggs containing the expression of a specific gene. In this project, we also worked on improving the classification algorithms, and finally, we did some tests with users to qualify the technology.In summary, this project allowed us to obtain a prototype of our device with a detailed characterization and containing all the necessary functionalities in order to launch the development phase of a product ready to enter the market. One of the other results of the project is the creation of the start-up Bionomous whose goal is to continue the development and commercialization of the product.
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