EMBION

EMBION: Deense Nationale Cryo-EM Faciliteit Platform

Het Project

EMBION is de Deense Nationale Cryo-EM Faciliteit aan de Aarhus Universiteit, opgericht in 2018 met een subsidie van 30,8 miljoen DKK (4,7 miljoen USD) van het Ministerie van Hoger Onderwijs en Wetenschap. De faciliteit vertegenwoordigt een belangrijke vooruitgang in de onderzoeksinfrastructuur voor cryogene elektronenmicroscopie (cryo-EM) in Denemarken, waardoor hoogwaardige gegevensverzameling mogelijk is van verschillende monsters, waaronder eiwitmodulen, macromoleculaire complexen en cellen.

Onze Aanpak

We werkten samen met het EMBION-team om een uitgebreid digitaal platform te creëren dat de geavanceerde onderzoeksmogelijkheden van de faciliteit ondersteunt. Onze oplossing omvatte:

• Een geavanceerd boekingssysteem voor het beheren van toegang tot meerdere hoogwaardige elektronenmicroscopen
• Real-time gegevenstracking en beheersysteem
• Aangepaste formulieren voor gestructureerde wetenschappelijke gegevensverzameling
• Integratie met onderzoeksworkflows en bestaande universiteitssystemen
• Multi-platform ondersteuning (web-, mobiele en desktopapplicaties)
• Beveiligde opslag en beheer van gevoelige onderzoeksgegevens

Technische Implementatie

Het platform werd gebouwd met moderne technologieën om betrouwbaarheid en schaalbaarheid te garanderen:

Technologiestack

Het EMBION-platform werd ontwikkeld met een robuuste, moderne technologiestack:

• Frontend: Flutter voor cross-platform applicaties

  • Enkele codebase voor web-, iOS- en Android-applicaties
  • Rijke, responsieve UI met native prestaties
  • Offline mogelijkheden voor ononderbroken gegevensverzameling

• Backend: Golang (Go) voor de serverimplementatie

  • Hoogwaardige, gelijktijdige verwerking van verzoeken
  • Uitstekend geheugenbeheer voor resource-intensieve operaties
  • Typeveiligheid en betrouwbaarheid voor kritische onderzoekstoepassingen

• API-architectuur: gRPC voor efficiënte communicatie

  • Sterk getypeerde contracten tussen client en server
  • Efficiënte binaire serialisatie voor grote wetenschappelijke datasets
  • Bidirectionele streaming voor real-time experimentmonitoring

• Deployment: Kubernetes voor orchestratie

  • Schaalbare infrastructuur om variërende onderzoeksbelastingen aan te kunnen
  • Hoge beschikbaarheid voor kritische onderzoeksoperaties
  • Geautomatiseerde uitrol en terugrol voor naadloze updates
  • Resourceisolatie voor veiligheid en prestaties

Deze technologiestack werd specifiek gekozen om aan de unieke eisen van een wetenschappelijke onderzoeksfaciliteit te voldoen. Flutter stelt onderzoekers in staat om vanaf elk apparaat toegang te krijgen tot het platform met een consistente ervaring. Golang biedt de prestaties en betrouwbaarheid die nodig zijn voor het verwerken van grote datasets. gRPC faciliteert efficiënte communicatie tussen de microscopen, servers en clientapplicaties. Ten slotte zorgt Kubernetes ervoor dat het platform beschikbaar en performant blijft, zelfs tijdens piekonderzoeksperiodes.

Integratie met Elektronenmicroscopen

Het systeem integreert met meerdere elektronenmicroscopen, waaronder:

• 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

Resultaten

Het EMBION-platform heeft de onderzoeksmogelijkheden aan de Aarhus Universiteit aanzienlijk verbeterd:

• Gestroomlijnde toegang tot state-of-the-art cryo-EM apparatuur
• Gestandaardiseerde gegevensverzameling voor onderzoeksprojecten
• Verbeterde samenwerking tussen onderzoekers
• Verbeterde gegevensbeveiliging en back-upmogelijkheden
• Real-time monitoring van experimenten
• Vereenvoudigd aanvraagproces voor microscooptijd
• Integratie met internationale onderzoeksprogramma's (iNEXT Discovery)

Klant Testimonial

"Het digitale platform ontwikkeld voor EMBION heeft veranderd hoe we onze cryo-EM faciliteit beheren. Het is een essentieel hulpmiddel geworden voor onze onderzoekers, waardoor efficiënte planning, gegevensverzameling en analyse mogelijk is. De flexibiliteit en betrouwbaarheid van het systeem hebben het een hoeksteen van onze onderzoeksinfrastructuur gemaakt."

— Thomas Boesen, Cryo-EM Faciliteitsmanager

Het platform blijft evolueren met nieuwe functies en mogelijkheden, ter ondersteuning van de missie van de faciliteit om structureel biologieonderzoek in Denemarken en daarbuiten te bevorderen. Het project vertegenwoordigt een succesvolle samenwerking tussen wetenschappelijk onderzoek en digitale innovatie, waaruit blijkt hoe technologie geavanceerde wetenschappelijke faciliteiten kan verbeteren.