EMBION

EMBION: Piattaforma per la struttura nazionale danese di crio-EM

Il progetto

EMBION è la struttura nazionale danese di crio-EM presso l'Università di Aarhus, fondata nel 2018 con una sovvenzione di 30,8 milioni DKK (4,7 milioni USD) dal Ministero dell'Istruzione Superiore e della Scienza. La struttura rappresenta un importante progresso nell'infrastruttura di ricerca per la microscopia elettronica criogenica (crio-EM) in Danimarca, consentendo l'acquisizione di dati ad alta risoluzione da vari campioni, compresi molecole proteiche, complessi macromolecolari e cellule.

Il nostro approccio

Abbiamo collaborato con il team EMBION per creare una piattaforma digitale completa che supporta le avanzate capacità di ricerca della struttura. La nostra soluzione includeva:

• Un sofisticato sistema di prenotazione per gestire l'accesso a più microscopi elettronici all'avanguardia
• Sistema di monitoraggio e gestione dei dati in tempo reale
• Moduli personalizzati per l'acquisizione strutturata di dati scientifici
• Integrazione con i flussi di lavoro di ricerca e i sistemi universitari esistenti
• Supporto multi-piattaforma (applicazioni web, mobile e desktop)
• Archiviazione sicura e gestione di dati di ricerca sensibili

Implementazione tecnica

La piattaforma è stata sviluppata con tecnologie moderne per garantire affidabilità e scalabilità:

Stack tecnologico

La piattaforma EMBION è stata sviluppata con uno stack tecnologico robusto e moderno:

• Frontend: Flutter per applicazioni multipiattaforma

  • Base di codice unificata per applicazioni web, iOS e Android
  • Interfaccia utente ricca e reattiva con prestazioni native
  • Capacità offline per l'acquisizione ininterrotta dei dati

• Backend: Golang (Go) per l'implementazione del server

  • Elaborazione ad alte prestazioni di richieste simultanee
  • Eccellente gestione della memoria per operazioni ad uso intensivo di risorse
  • Sicurezza dei tipi e affidabilità per applicazioni di ricerca critiche

• Architettura API: gRPC per comunicazioni efficienti

  • Contratti rigorosamente tipizzati tra client e server
  • Serializzazione binaria efficiente per grandi set di dati scientifici
  • Streaming bidirezionale per il monitoraggio in tempo reale degli esperimenti

• Distribuzione: Kubernetes per l'orchestrazione

  • Infrastruttura scalabile per gestire diversi carichi di ricerca
  • Alta disponibilità per operazioni di ricerca critiche
  • Rollout e rollback automatizzati per aggiornamenti senza problemi
  • Isolamento delle risorse per sicurezza e prestazioni

Questo stack tecnologico è stato specificamente scelto per soddisfare le esigenze uniche di una struttura di ricerca scientifica. Flutter consente ai ricercatori di accedere alla piattaforma da qualsiasi dispositivo con un'esperienza coerente. Golang fornisce le prestazioni e l'affidabilità necessarie per elaborare grandi set di dati. gRPC consente una comunicazione efficiente tra microscopi, server e applicazioni client. Infine, Kubernetes garantisce che la piattaforma rimanga disponibile e performante anche durante i periodi di picco della ricerca.

Integrazione con microscopi elettronici

Il sistema si integra con diversi microscopi elettronici, tra cui:

• Titan Krios G3i (300 keV)
• Titan Krios 300 kV TEM
• Aquilos 2 Cryo FIB
• Tecnai Spirit 120 kV TEM
• Versa 3D Focused Ion Beam SEM
• Nova NanoSEM

Risultati

La piattaforma EMBION ha migliorato significativamente le capacità di ricerca presso l'Università di Aarhus:

• Accesso ottimizzato alle attrezzature all'avanguardia di crio-EM
• Acquisizione dati standardizzata tra progetti di ricerca
• Collaborazione migliorata tra ricercatori
• Capacità avanzate di sicurezza dei dati e backup
• Monitoraggio in tempo reale degli esperimenti
• Processo di candidatura semplificato per il tempo al microscopio
• Integrazione con programmi di ricerca internazionali (iNEXT Discovery)

Referenza del cliente

"La piattaforma digitale sviluppata per EMBION ha trasformato il modo in cui gestiamo la nostra struttura di crio-EM. È diventata uno strumento indispensabile per i nostri ricercatori, consentendo una pianificazione efficiente, l'acquisizione dei dati e l'analisi. La flessibilità e l'affidabilità del sistema lo hanno reso un pilastro della nostra infrastruttura di ricerca."

— Thomas Boesen, Manager della struttura di crio-EM

La piattaforma continua a evolversi con nuove funzionalità e capacità, supportando la missione della struttura di far progredire la ricerca nella biologia strutturale in Danimarca e oltre. Il progetto rappresenta una collaborazione di successo tra ricerca scientifica e innovazione digitale, dimostrando come la tecnologia possa migliorare le strutture scientifiche all'avanguardia.