日本大學共同利用法人自然科學研究所分子科學研究所的椴山儀惠副教授、大冢尚哉助教、鈴木敏泰團隊負責人的研究團隊，全球率先構建了兼顧有機合成多工序聯動與遠端操作的全自動有機合成系統。藉助該系統，研究人員無需一直值守在實驗室，即可遠端開展實驗，並根據實驗結果做出下一步判斷。這是朝著實現「任何人，任何地點都能製備分子」的研究環境邁出的重要一步，也為有機合成研究的方式本身提供了全新選擇。
圖：本次構建的全自動有機合成系統（供圖：分子科學研究所）
左上：合成區域；右上：後處理與輸送區域
左下：分離純化區域；右下：分析與鑑定區域
有機合成的自動化自2000年前後開始，以機器人合成和微量合成的形式不斷進化。其背後的核心目的已不只是單純提升工作效率，還包括探索人們容易忽略的反應條件與合成路徑，提高發現分子的機會，加速研究進程。
然而，有機合成涉及的反應形式與操作內容種類繁多，將所有流程整合為單一通用系統並自動化並非易事，能夠在實驗現場實際應用的自動化系統十分有限。因此，自動化此前一直未能充分作為「促進科學發現的工具」。
隨著AI與機器學習的發展，有機合成的設計與解析正不斷邁向高端化，但同時實驗本身仍高度依賴研究人員的操作，時間與場地的限制制約了反應探索、條件優化乃至分子合成的可能性。要在發揮有機合成化學家實驗經驗的同時，拓展發現機會、加速研究進程，就必須構建一種適合實驗現場、能夠聯動多道工序並支持遠端操作的自動化基礎平台。
研究團隊此次構建了可聯動完成有機分子合成、反應後處理、生成物分析與鑑定、分離純化等有機合成中的多樣化工序的間歇式全自動有機合成系統。
該系統採用可並行開展多項反應的中等通量設計，能夠獨立控制反應條件與反應時間。同時，通過與分析裝置、純化裝置聯動，可將有機合成實驗中的多道工序作為一個連貫流程進行管理。
此外，通過支持遠端操作，研究人員能夠在遠離實驗室的地方執行和控制實驗，掌握實驗進展情況，同時根據獲得的結果做出下一步實驗判斷。由此，有機合成實驗得以從「在現場進行操作的工作」拓展為「專注於設計與判斷的研究」。
此次構建的全自動有機合成基礎平台，可聯動有機合成中的各類工序，並在研究人員的判斷介入下推進實驗。未來，通過引入實體人工智慧與移動機器人，研究團隊將進一步推進工序的自動化與自主化，同時拓展裝置間的聯動範圍，從而將適用範圍擴大至更多樣的合成流程。
椴山副教授表示：「最困難的工作，是使用不同廠商、規格不一的設備開展標準化研究，使其能夠實現自動處理。僅合成部分目前已在高端材料研究基礎設施（ARIM）完成登記，可供參觀與使用。」現在合作研究者已開始使用該系統。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
