Chemobots: Digital-Chemical-Robotics to Convert Code to Molecules and Complex Systems
化学机器人:将代码转换为分子和复杂系统的数字化学机器人
基本信息
- 批准号:EP/S019472/1
- 负责人:
- 金额:$ 641.43万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:英国
- 起止时间:2019 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Our aim is to develop an approach to make and discover molecules using a chemical programming language that is run in a modular Chemical-Robot or Chemobot. To do this we need to develop a 'Universal Chemical Synthesis Machine' architecture which we will refer to here as 'the Chemputer'. The Chemputer represents a new architecture for running chemical synthesis, and will be realised by the development of a portable and modular approach to chemistry. To do this we must establish the ontological relationships and abstractions to allow the development of a code that will drive machine-independent universal synthesis. This ontology will connect a high-level chemical programming language we will develop to the low-level machine code to run the modular Chemobots. The Chemobots will be designed and built around batch 'flask' synthesis and can be networked together allowing the molecules to be made in steps. By establishing the framework and building the underlying firmware, software, and abstractions, we will demonstrate the Chemputer by developing modular robots capable of chemistry, Chemobots. These will be built around batch 'flask' synthesis and can be networked together allowing the molecules to be made discretely in steps. Although synthetic chemistry is complex and demanding, a chemical reaction only requires five operations: i) addition of reagents; ii) reaction process; iii) work-up; iv) separation; v) purification. We will take our Chemputer standard, comprising five modules for batch operations, and enlist our expert pioneer collaborators and industrial stake holders, to test and validate our approach. Importantly, we have already validated the concept of chemical digitization, and the platform approach highlighted by our recent publications in Science and Nature earlier this year. Also, this work builds on our previous programme grant 'digital-synthesis' in terms of our technical abilities to build platforms and write software. However, the vision of the Chemputer architecture represents a step change, resulting in practical Chemobots. We will use the systems of modular Chemobots to also explore reproducibility, and to improve the environment for the chemist from a workflow, safety, and pedagogical point of view. In addition, the ability to individually validate and digitize reactions one by one should allow for the ability to synthesize very complex molecules autonomously as the stability and usability of the systems improve. We will start using our preliminary platform as a 'generation 0' to enable the development of the abstraction, architecture, and ontologies for digital chemistry. As the Chemobots are developed we will explore new reactions using sensors and statistics driven design of experiments to target unknown molecules with target-assay driven search algorithms.
我们的目标是开发一种方法,使用在模块化化学机器人或化学机器人中运行的化学编程语言来制造和发现分子。要做到这一点,我们需要开发一种“通用化学合成机”架构,我们将在这里将其称为“化学计算机”。化学计算机代表了一种运行化学合成的新架构,并将通过开发一种便携式和模块化的化学方法来实现。要做到这一点,我们必须建立本体关系和抽象,以允许开发驱动独立于机器的通用合成的代码。这个本体将把我们开发的高级化学编程语言连接到低级机器代码,以运行模块化的Chemobots。Chemobot将围绕批量“烧瓶”合成进行设计和制造,并可以联网在一起,从而使分子可以分步骤制造。通过建立框架和构建底层固件、软件和抽象,我们将通过开发能够进行化学处理的模块化机器人Chemobots来演示化学计算机。这些设备将围绕批量的“烧瓶”合成而建立,并可以联网在一起,从而使分子可以按步骤离散地制造。尽管合成化学很复杂,要求也很高,但一个化学反应只需要五个步骤:i)试剂加成;ii)反应过程;iii)精制;iv)分离;v)纯化。我们将采用我们的化学计算机标准,包括五个用于批处理操作的模块,并招募我们的专家先驱合作者和行业利益相关者来测试和验证我们的方法。重要的是,我们已经验证了化学数字化的概念,以及我们今年早些时候在《科学》和《自然》杂志上发表的最近文章所强调的平台方法。此外,这项工作建立在我们之前的计划拨款“数字合成”的基础上,这是我们构建平台和编写软件的技术能力。然而,化学计算机体系结构的愿景代表着一步的变化,导致了实用的Chemobots。我们将使用模块化Chemobots系统来探索重复性,并从工作流程、安全性和教学角度改善化学家的环境。此外,随着系统稳定性和可用性的提高,单独验证和逐一数字化反应的能力应该允许自主合成非常复杂的分子。我们将开始使用我们的初步平台作为‘0代’,以支持数字化学的抽象、体系结构和本体的开发。随着Chemobots的开发,我们将使用传感器和统计驱动的实验设计来探索新的反应,以目标分析驱动的搜索算法瞄准未知分子。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Standardization and Control of Grignard Reactions in a Universal Chemical Synthesis Machine using online NMR.
- DOI:10.1002/anie.202106323
- 发表时间:2021-10-18
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Bornemann-Pfeiffer M;Wolf J;Meyer K;Kern S;Angelone D;Leonov A;Cronin L;Emmerling F
- 通讯作者:Emmerling F
Optimization of Formulations Using Robotic Experiments Driven by Machine Learning DoE
- DOI:10.1016/j.xcrp.2020.100295
- 发表时间:2021-01-20
- 期刊:
- 影响因子:8.9
- 作者:Cao, Liwei;Russo, Danilo;Lapkin, Alexei A.
- 通讯作者:Lapkin, Alexei A.
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- DOI:10.1002/ange.202106323
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Bornemann-Pfeiffer M
- 通讯作者:Bornemann-Pfeiffer M
Autonomous execution of highly reactive chemical transformations in the Schlenkputer
在 Schlenkputer 中自主执行高反应性化学转化
- DOI:10.1038/s44286-023-00024-y
- 发表时间:2024
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Bell N
- 通讯作者:Bell N
Titelbild: Standardisierung und Kontrolle von Grignard-Reaktionen mittels Online-NMR in einer universellen chemischen Syntheseplattform (Angew. Chem. 43/2021)
标题图片:在全化学合成平台中进行格氏反应在线核磁共振标准化和控制 (Angew. Chem. 43/2021)
- DOI:10.1002/ange.202111515
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Bornemann-Pfeiffer M
- 通讯作者:Bornemann-Pfeiffer M
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