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菌落挑选机器人
对微生物平皿成像、按大小/形态/荧光筛选菌落，并以每小时200–3 000个的通量挑取至新鲜生长平皿的机器人平台——是菌株工程、定向进化、CRISPR克隆筛选与微生物组培养组学的自动化前端。
1 · 带来什么
菌落挑选机器人是一类自动化微生物学平台，对已倾注的琼脂平皿成像， 按大小、形态、间距与荧光标记识别离散菌落，并用可灭菌的针头或单针 工具挑取每个选中的菌落，转印至新鲜生长平皿、液体孔或膜上。它们在 菌株工程、定向进化、CRISPR克隆筛选、抗菌药物发现与微生物组培养 组学的前端取代手动挑取环，将通量从每位技术员每天数百个菌落提升至 每小时200–3 000个，并具备完整审计追踪。该平台正沿四条轴线转型： 按表型与荧光（而非仅按大小）评分的AI菌落识别；集成式端到端微生物 筛选线（QPix FLEX）在一套密闭工作流中完成接种、划线、挑选与转接； 用于工业定向进化活动的高通量巨型挑选仪（Singer PIXL Max、 KBiosystems K8XL）；以及用于受监管制药微生物学的GMP级审计与数据 完整性（21 CFR Part 11）。
菌落挑选机器人的主要方向：
- 集成微生物筛选线（QPix FLEX）： Molecular Devices的端到端系统， 在一套软件套件中结合接种、划线、菌落挑选与再接种，配合基于表型与 荧光标准的AI菌落识别。
- 高通量巨型挑选仪（Singer PIXL Max、KBiosystems K8XL）： 用于 定向进化、CRISPR与微生物组培养组学活动的工业级挑选仪，每小时可 完成数千次挑选，具备多通道荧光检测。
- 紧凑型台式挑选仪（Hudson RapidPick SP/Lite、Singer PIXL Go!）： 用于学术与中等通量实验室的单针或低通量系统，可通过PlateCrane 板机处理器扩展至更高通量。
- GMP数据完整性与可追溯性（21 CFR Part 11）： 审计追踪、电子 记录与条码板追踪，使菌落挑选机器人可纳入受监管的制药微生物学与 质量控制工作流。
行业价值链#
[转化平皿] ──> [成像与菌落识别] ──> [挑头选择] ──> [无菌针头挑选]
│
（针头清洗/灭菌）
│
▼
[生长平皿/归档] <─── [重排与接种] <─────┘
价值链层级#
| 层级 | 描述 | 关键输入/输出 |
|---|---|---|
| 平皿制备 | 将转化文库或样品倾注并涂布于选择性琼脂 | 输入： 琼脂平皿、转化文库。输出： 已孵育菌落平皿。 |
| 成像与识别 | 高分辨率成像，按大小、形态、荧光进行AI评分 | 输入： 菌落平皿。输出： 挑选坐标列表。 |
| 无菌针头挑选 | 可灭菌针头或单针工具挑取每个菌落，挑选间用乙醇或紫外清洗 | 输入： 挑选列表、挑头。输出： 挑取的生物量。 |
| 重排与接种 | 将挑取的生物量戳印至新鲜生长平皿、液体孔或膜 | 输入： 挑取生物量。输出： 重排生长平皿。 |
| QC与审计追踪 | 按21 CFR Part 11进行条码追踪、电子记录与图像归档 | 输入： 重排平皿。输出： 放行的可追溯筛选批次。 |
| 下游分析 | 对重排克隆进行测序、表达筛选或抗菌敏感性检测 | 输入： 放行平皿。输出： 经验证的命中。 |
行业跨环节技术：
- 菌落挑选自动化（菌落挑选自动化）： 每小时200–3 000个菌落的成像、AI评分与无菌针头挑取并戳印。
- 高通量筛选（高通量筛选）： 喂入挑选的下游分析层（表达、抗菌、测序）。
- GMP数据完整性（21 CFR Part 11）： 用于受监管工作流的电子记录、审计追踪与条码板追踪。
2 · 替代什么 3 · 按行业匹配
| D3E2 | 奶牛育种以基因组选择替代后裔测定 替代: 后裔测定——待公牛女儿的产奶记录出来后才选择人工授精公牛（每头公牛需5–6年，测定成本高） | BREED |
| D3E– | 以农用喷洒无人机替代背负式和有人驾驶航空喷洒 替代: 人工背负式喷雾、小块或湿地田块的拖拉机喷雾，以及有人驾驶飞机/直升机喷洒 | EAC |
| D2E– | 以无人机释放天敌（赤眼蜂、绒茧蜂、捕食螨）替代杀虫剂喷施 替代: 针对鳞翅目幼虫和螨类的杀虫剂喷施，以及人工步行释放天敌（大规模生防的劳动力瓶颈） | MACRO |
3 · 如何实施 6 步
- 1平皿制备配方与复配将转化文库、环境样品或CRISPR编辑池接种并涂布于选择性琼脂，孵育以形成离散、可挑选的菌落。谁能完成这一步 自动匹配✓ ISO 9001 500 m3“This is a satellite blending, mixing and formulation facility, located at Vashind near Shahapur and dedicated to the company’s Animal Nutrition business.”✓ ISO 9001 7,500 MT/ 工业规模“Recent expansions and new facilities across процесses: MEG production growth (up to 200,000 MTPA), EO purification, ethoxylate, sulphation, formulation plants, and …”SyAqua Group 泰国“vannamei genetics (broodstock, nauplii, and post-larvae) built on genomic selection/marker-assisted selection plus quantitative genetics (BLUP), with disease resistance screening …”500,000 tons 中试规模“It refines sugar (including refined white sugar, golden brown sugar, fine granulated sugar and invert sugar syrup), produces bio-based chemicals/biotech outputs (alcohol, …”
- 2成像与识别在白光与多通道荧光下高分辨率成像平皿，AI按大小、形态、间距与荧光标记评分，生成挑选坐标列表。
- 3无菌针头挑选包装与灌装可灭菌针头或单针工具挑取每个选中菌落；挑选间用乙醇清洗或紫外灭菌以防交叉污染，速率每小时200–3 000次。谁能完成这一步 自动匹配RWDC Industries 新加坡工业规模“2026-04-02 [A Major Step Forward in the Fight Against Microplastics — RWDC Industries is positioning itself as a leader in sustainable biopolymers, specifically Solon PHA, a fully …”✓ ISO 9001 7,500 MT/ 工业规模“Key partners/customers mentioned: Bacardi bottling tie-up; JV with Clariant; tech partnerships with Wittemann, Hitachi, Air Liquide and Praxair; global/brand partnerships …”1940 MT per annum 工业规模“Pakka Limited (located in Ayodhya, India) provides regenerative packaging solutions for food products.”
- 4重排与接种挑取的生物量戳印至新鲜生长平皿、液体孔或膜，形成有序可存活克隆阵列以供下游培养。
- 5QC与审计追踪检测与分析按21 CFR Part 11进行条码板追踪、图像归档与电子记录，赋予每次挑选从平皿到克隆的可追溯身份。谁能完成这一步 自动匹配✓ ISO 9001 工业规模“As a contract research organization (CRO), we provide smart, rapid, and effective solutions using cutting-edge technologies to drive customer success.”
- 6下游分析检测与分析纯化与下游重排克隆进入测序、表达筛选、抗菌敏感性或其他高通量分析，以验证命中。谁能完成这一步 自动匹配✓ ISO 9001 500 m3“Development of robust, scalable fermentation and downstream processing (production and recovery/yield optimization).”工业规模“With fungal and bacterial secretion systems, we custom produce the evolved enzyme products in large-scale fermentation and downstream processes.”SilicoBio 韩国工业规模“SilicoBio is a privately held KAIST faculty startup (South Korea) developing precision-fermentation cell factory platforms to scale microbial foods and functional ingredients …”Algal Bio 日本工业规模“・Equipped with comprehensive downstream processing capabilities (Concentration, sterilization, and drying)”ScaleUp Bio 新加坡10,000 L 中试规模“Core capabilities span pilot-industrial fermentation and downstream unit operations (centrifugation, TFF, chromatography, solvent extraction, spray/freeze drying) with cGMP …”
4 · 谁来交付
匹配的供应商 (自动匹配)
| Bota Bio 恩和生物 | 中国 | 生产商 | 运营中 |
| HLB Genex (ex-GenoFocus) | 韩国 | 生产商 | 运营中 |
| Tsingke Biotechnology | 中国 | 生产商 | 运营中 |
| Paul Mueller Company | 美国 | 设备 | 运营中 |
| Ginkgo Bioworks | 美国 | 生产商 | 运营中 |
| Pairwise | 美国 | 研究机构 | 运营中 |
| Semios | 加拿大 | 生产商 | 运营中 |
服务与供货目录 3 · 付费服务
工程、EPC与验证 · 实验室与分析仪器 · 备件、服务与校准
领先企业与机构（摘自简报）
| 公司 / 机构 | 国家 | 核心产品 / 平台 | 技术特点 | 2026年状态 |
|---|---|---|---|---|
| Molecular Devices | 🇺🇸 美国 | QPix 420、QPix FLEX | 集成微生物筛选（接种/划线/挑选/转接）；AI菌落识别（Danaher公司） | 商业化 |
| Hudson Robotics | 🇺🇸 美国 | RapidPick SP/Lite、PlateCrane | 紧凑台式挑选仪 + PlateCrane顶置处理器，实现无人值守自动化 | 商业化 |
| Singer Instruments | 🇬🇧 英国 | PIXL Go!/+/Max、ROTOR | 多通道荧光巨型挑选仪；用于酵母的ROTOR阵列转移 | 商业化 |
| KBiosystems | 🇬🇧 英国 | K6、K8XL巨型挑选仪 | 用于定向进化与微生物组培养组学的工业高通量挑选仪 | 商业化 |
5 · 法规与市场准入
进入俄罗斯/欧亚经济联盟: BREED · 俄罗斯农业部（种畜进口许可）/ 俄罗斯联邦兽医和植物卫生监督局（转基因生物登记）
常规遗传材料30个工作日内获进口许可；基因编辑动物须做转基因生物登记
仅供参考，非法律意见——请针对您的产品确认流程。 (2026-10-06)
常规遗传材料30个工作日内获进口许可；基因编辑动物须做转基因生物登记
仅供参考，非法律意见——请针对您的产品确认流程。 (2026-10-06)
美国
美国是集成微生物筛选类的中心：Molecular Devices（加州圣何塞， Danaher公司）建造定义了该品类的QPix系列，Hudson Robotics（新泽西 州斯普林菲尔德）建造RapidPick与PlateCrane系列。美国制药微生物学与 合成生物学项目是主要采购方，FDA的21 CFR Part 11数据完整性框架为 菌落挑选机器人进入受监管质量控制工作流提供了路径。
集成筛选线、台式挑选仪、FDA数据完整性#
- Molecular Devices——QPix 420 / QPix FLEX： 集成端到端微生物筛选系统（接种/划线/挑选/转接），配备AI菌落识别，2017年起为Danaher公司。
- Hudson Robotics——RapidPick SP/Lite + PlateCrane： 紧凑台式挑选仪（单针SP、可扩展Lite），与PlateCrane顶置微板处理器集成实现无人值守自动化。
- FDA 21 CFR Part 11： 电子记录与审计追踪标准，使菌落挑选机器人具备GMP制药微生物学与QC资格。
欧盟
欧洲在高通量巨型挑选仪与学术台式挑选仪类别上稳固：Singer Instruments （英国沃切特）建造PIXL系列（PIXL Go!、PIXL+、PIXL Max）与ROTOR 阵列转移系统；KBiosystems（英国巴西尔登）建造用于工业定向进化与 微生物组培养组学的K6与K8XL巨型挑选仪。EMA的ICH Q2(R2)与GMP Annex 1 框架完善了受监管微生物学图景。
巨型挑选仪、阵列转移、EMA GMP微生物学#
- Singer Instruments——PIXL系列 + ROTOR： 具多通道荧光的PIXL Go!/+/Max菌落挑选仪，以及用于酵母与微生物阵列的ROTOR阵列转移系统。
- KBiosystems——K6 / K8XL巨型挑选仪： 用于定向进化、CRISPR克隆筛选与微生物组培养组学的高通量工业挑选仪。
- EMA ICH Q2(R2)与GMP Annex 1： 使挑选仪具备受监管欧洲制药微生物学资格的分析方法与无菌工艺框架。
中国
中国是菌落挑选机器人的需求侧增长市场：快速扩张的合成生物学产业 （CRISPR菌株工程、定向进化、微生物组培养组学）以及庞大的抗菌药物 发现与疫苗研发基础正将手动挑环转化为自动化挑选线。NMPA对ICH Q2(R2) 及等效于21 CFR的数据完整性期望的采纳构成了受监管路径，但挑选OEM 基础仍主要为进口（美国与英国），因此中国区域板块以定性描述为主。
合成生物学需求、NMPA数据完整性协调、进口OEM基础#
- 国产合成生物学扩建： 工业酶、精细化工与生物农药企业的CRISPR菌株工程与定向进化项目驱动自动化挑选仪采购，以QPix与Singer系列为主。
- NMPA ICH Q2(R2)/数据完整性协调： 协调后的分析方法与电子记录期望使挑选仪具备受监管制药微生物学资格。
- 进口OEM基础： 挑选OEM层主要为美国（Molecular Devices、Hudson）与英国（Singer、KBiosystems）；本土企业本地化的是平皿制备、培养基与下游分析，而非挑选仪本身。
6 · 资金：招标与资助
| 资助 | 从“同一健康”视角研究陆地畜牧业可持续性与健康的微生物组 European Commission · 欧盟 | 2027年9月23日 342 天 |
| 资助 | 定向能研发（RAD/RD）大学资助项目 Air Force -- Research Lab · 美国 | 2029年7月18日 1006 天 |
| 资助 | 推动食品体系微生物组方案商业化 European Commission · 欧盟 | 2027年9月23日 342 天 |
| 资助 | 美国国家科学基金会科学、技术、工程和数学奖学金计划 U.S. National Science Foundation · 美国 | 2027年3月2日 137 天 |
| 资助 | 自动化科学发现——食品（RAISE 试点） European Commission · 欧盟 | 2027年2月2日 109 天 |
7 · 技术栈与创新
该技术栈将平皿成像、AI菌落识别、可灭菌挑头与21 CFR Part 11数据层 整合为一个无人值守工作流。
- 成像与AI菌落识别（成像与AI识别）：
- 白光与多通道荧光下的高分辨率平皿成像；
- 按大小、形态、间距与荧光标记进行AI评分，生成挑选坐标列表。
- 可灭菌挑头（可灭菌挑头）：
- 针头（96/384格式）与单针工具，挑选间用乙醇清洗或紫外灭菌以消除交叉污染；
- 挑选速率每小时200（单针台式）至3 000（巨型挑选仪）个菌落。
- 板机处理与重排（板机处理与重排）：
- 顶置微板处理器（Hudson PlateCrane）实现无人值守运行；
- 重排至生长平皿、液体孔或膜以供下游分析。
- 数据完整性与审计（数据完整性与审计）：
- 用于受监管工作流的条码板追踪、图像归档与21 CFR Part 11电子记录。
来源 4 · 0 独立来源 · 4 生产商网站
生产商自有网站 4
- Molecular devices 生产商 核实于 2025-12-22 · 未保存链接
- Hudson robotics 生产商 核实于 2024-06-20 · 未保存链接
- Singer instruments 生产商 核实于 2026-01-20 · 未保存链接
- Kbiosystems 生产商 核实于 2026-06-30 · 未保存链接