- L'ESRF utilise des rayons X 100 milliards de fois plus puissants que ceux des hôpitaux pour l'analyse cristalline.
- Plus de 200 000 échantillons cristallins sont traités annuellement grâce à la manipulation robotisée automatisée.
- Les étiquettes HF RFID « Piccolino » garantissent une identification fiable malgré des conditions extrêmes de température cryogénique.
- Un procédé breveté assure une connexion permanente entre l'antenne et le circuit intégré des étiquettes RFID, augmentant leur robustesse.
L'Installation européenne de rayonnement synchrotron (ESRF) aide les chercheurs du monde entier à mieux comprendre la structure atomique et microscopique des échantillons cristallins. Le synchrotron à électrons de l'ESRF, situé à proximité immédiate du site de l'EMBL à Grenoble, génère des rayons X 100 milliards de fois plus puissants que ceux utilisés dans les hôpitaux pour analyser les échantillons cristallins.
L'ESRF aide les chercheurs du monde entier à mieux comprendre la structure atomique et microscopique des échantillons cristallins. Les matériaux biologiques sont étudiés dans les lignes de faisceaux du synchrotron à électrons afin de favoriser le développement de médicaments hautement efficaces, qui devraient, par exemple, lutter plus efficacement contre le cancer.
Avec une toute nouvelle génération de synchrotrons à haute énergie, l'ESRF est la source de rayons X la plus brillante au monde et un centre d'excellence pour la recherche fondamentale et innovante dans le domaine des sciences de la matière condensée et vivante.
Fluctuations extrêmes de température entre le stockage et l'analyse
Manipulation automatisée des échantillons
Les échantillons sont stockés dans des tubes d'analyse à une température de -196 °C. Les examens et les tests sont en partie effectués à température ambiante. Les fluctuations de température sont énormes et les composants utilisés, tels que les conteneurs et les supports d'échantillons, doivent résister à plus de 500 cycles dans certains cas.
Le nombre croissant d'échantillons par an a conduit l'EMBL à décider en 2018 de développer un système de manipulation automatisée des échantillons. Une nouvelle norme pour les porte-échantillons, associée à un robot, permet de tester le nombre croissant d'échantillons sans effort manuel supplémentaire.
Richard Aufreiter explique pourquoi l'utilisation d'étiquettes RFID est la solution la plus performante pour garantir qu'aucun échantillon ne soit perdu dans le processus automatisé en raison d'une étiquette manquante :
« Dans les séries de tests comprenant plus de 200 000 échantillons par an, la technologie RFID est essentielle pour une manipulation efficace et correcte. Les transpondeurs résistent à des conditions extrêmes telles que les températures cryogéniques et les fortes variations de température. Les étiquettes Piccolino de HID offrent un équilibre technologique entre un design ultra-compact et une robustesse maximale. Il en résulte des processus sûrs et reproductibles en laboratoire. »
Richard Aufreiter - Vice-président du marketing produit
Aucun échantillon n'est perdu en raison d'une étiquette manquante
200 000 échantillons cristallins évalués chaque année
Dans le but de rechercher des principes actifs pour de nouveaux médicaments pharmaceutiques, le Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) traite plus de 200 000 échantillons cristallins par an. Les échantillons sont stockés à une température de près de -200 °C et analysés en continu dans plusieurs séries de tests dans un synchrotron électronique à température ambiante.
La manipulation des échantillons est hautement automatisée et assistée par des robots. L'identification continue pendant les séries de tests est assurée par l'étiquetage des porte-échantillons avec des étiquettes HF RFID résistantes au froid.
RFID HF proche du zéro absolu
Une méthode brevetée crée une connexion permanente entre l'antenne et le circuit intégré
Les étiquettes RFID HF de HID Global sont l'élément clé des processus de manipulation des échantillons hautement automatisés et assistés par des robots.
« Toutes les puces RFID ne fonctionnent pas de manière permanente avec des performances constantes dans ces conditions de température. Des matériaux inadaptés peuvent par exemple se briser », rapporte Richard Aufreiter.
« Le transpondeur utilisé pour l'identification permanente des porte-échantillons devait être aussi robuste que possible, mais aussi particulièrement petit. Seuls six millimètres de diamètre sont disponibles pour insérer les étiquettes dans les porte-échantillons. »
L'EMBL utilise actuellement des étiquettes « Piccolino » personnalisées de HID dans les porte-échantillons. Les étiquettes sont fabriquées selon un procédé breveté, dans lequel le circuit intégré est directement connecté à l'antenne.
« Aucun module supplémentaire n'est nécessaire pour la connexion. Parallèlement, le procédé de collage breveté augmente la robustesse des étiquettes. »
Des robots assurent une manipulation hautement automatisée des échantillons
1. Modèle de la chambre d'essai avec faisceau de rayons X entrant dans la pièce par la droite
Le tube à rayons X (faisceau - à droite) de l'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) produit un faisceau de rayons X focalisé environ 100 milliards de fois plus lumineux qu'un appareil à rayons X dans un hôpital, créant une « image fantôme » des molécules du cristal échantillon.
2. Conteneur de stockage des sondes et robot de manipulation des échantillons
Jusqu'à 200 000 cristaux échantillons sont évalués chaque année dans le laboratoire. La manipulation automatisée augmente le débit et permet d'éviter les erreurs humaines.
3. Support d'échantillon (puck) inséré dans le conteneur de stockage des sondes
Jusqu'à 10 cristaux échantillons sont stockés ensemble dans des conteneurs cylindriques appelés « pucks » pour faciliter leur manipulation et leur stockage. Pour une identification claire, ceux-ci sont équipés d'étiquettes RFID résistantes au froid.
4. Puck avec échantillons dans l'azote liquide
Dans l'azote liquide à -196 °C (-321 °F), les cristaux d'échantillons cultivés sont stockés congelés jusqu'à leur analyse. Plusieurs pucks sont stockés ensemble dans un seul conteneur, ce qui rend l'identification par RFID également importante dans ce cas.
5. Puck avec échantillons dans le lecteur
Une rondelle avec des échantillons à l'extérieur du conteneur cryogénique.
6. Capture d'écran d'un robot de positionnement d'échantillons
Le robot identifie automatiquement les échantillons individuels dans le disque et peut également les insérer dans l'analyseur ou les en retirer.
7. Chambre d'imagerie avec détecteur, porte-sonde et robot de manipulation des échantillons (FLTR)
Le robot prélève l'échantillon souhaité dans le conteneur cryogénique (à droite) et le place avec précision dans le dispositif de fixation d'échantillons refroidi (à gauche), sur lequel l'échantillon est ensuite ciblé par le faisceau de rayons X et l'image moléculaire générée dans le détecteur.
8. Fixation de la sonde cristalline devant la sortie du faisceau
Le cristal échantillon, qui est analysé avec le faisceau de rayons X du synchrotron, repose sur une petite broche (au bas de l'image), à peine visible à l'œil nu.
