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Realcat

Les moyens techniques de la plateforme REALCAT

Plan Technique
Plan Technique
Plan Technique
Synthèse des catalyseurs
Caractérisation des catalyseurs
Tests catalytiques
Traitement des données

REALCAT est une plateforme de criblage à haut débit consacrée à l'innovation dans tous les domaines de la catalyse.

La plate-forme comprend :

  • Des robots pour la synthèse automatisée de catalyseurs chimiques, de nouveaux biocatalyseurs et des catalyseurs hybrides.
  • Une gamme complète d'outils de caractérisation chimique à haut débit.
  • De nombreux outils permettant l'évaluation des performances catalytiques des catalyseurs, incluant notamment une série de réacteurs/fermenteurs continus et discontinus parallèles polyvalents - pour des réactions en phase gaz, liquide ou multiphasiques - combinés à des outils analytiques en ligne ultra-rapides.

Tous ces appareils sont décrits en détail dans les sections suivantes.

Catalyse chimique

Synthèse des catalyseurs

La plateforme REALCAT possèdent deux robots de synthèse automatisées et flexibles de la marque Chemspeed: Catimpreg et Autoplant.

Catimpreg - Chemspeed

Le robot Catimpreg est principalement conçu pour la synthèse à haut débit (en parallèle) de catalyseurs par co-précipitation et imprégnation. Ce robot de synthèse dispose d'un bras (programmable en X, Y et Z et en rotation) et d'un échangeur d'outils permettant d'effectuer automatiquement les étapes de synthèse suivantes :

  • La distribution gravimétrique (du mg au g) d'une large gamme de solides (poudres, extrudés, etc.).
  • La distribution/aspiration volumétrique des liquides fluides (1 mPa.s à 200 mPa.s) et des liquides visqueux (>500 mPa.s).
  • La mesure et l'ajustement du pH.
  • La filtration, le séchage et le lavage.
  • L'extraction, le reflux, le vide et l'évaporation dans différents types de réacteurs/flacons.
  • Le chauffage et le mélange des réactifs par agitation mécanique des réacteurs.

Le robot Catimpreg offre la possibilité de travailler sous atmosphère inerte soit par inertisation de la plateforme (hotte fermée) soit par inertisation des réacteurs (cycle avec des gaz inertes) pour les réactifs sensibles à l'air ou à l'humidité.

A pression atmosphérique, ce robot équipé de 36 réacteurs permet également d'effectuer d'une manière entièrement automatisée la préparation des réactions afin de tester les performances catalytiques en phase liquide. Les performances catalytiques peuvent être mesurées lors de réactions menées en parallèle ou en série.


Autoplant - Chemspeed

Le robot Autoplant est principalement conçu pour la synthèse hydrothermale automatisée et en parallèle des catalyseurs. De manière identique au robot Catimpreg, l'Autoplant dispose d'un bras (programmable en X, Y et Z et en rotation) et d'un échangeur d'outils permettant d'effectuer automatiquement les mêmes étapes de synthèse (dosage des solides, des liquides, filtration, mesure du pH...).

De plus, ce robot est équipé de 8 réacteurs (100 mL) à haute pression entièrement automatisés et pilotés par un logiciel dédié. Chaque réacteur est équipé d'une pompe haute pression, d'un régulateur de pression et de régulateurs de débit massique pour les gaz. Dans chaque réacteur, l'injection du liquide et du gaz de réaction, le contrôle de la pression (jusqu'à 80 bar) et de la température (-10°C à +250°C) sont commandés d'une manière individuelle. Chaque réacteur est équipé d'un système à reflux et de sondes de mesure de la température et du pH. Il est également possible de faire des prélèvements de liquide sous pression via des pompes haute pression. Différents modèles d'agitateurs sont disponibles et peuvent être facilement échangés en fonction de la viscosité et de la nature du milieu (gaz, liquide ou solide). De plus, des mesures de viscosité en ligne peuvent être effectués.

Le robot Autoplant offre également la possibilité de travailler sous atmosphère inerte pour les réactifs sensibles à l'air ou à l'humidité. En outre, ce robot est équipé de gants permettant d'effectuer des tâches manuelles en cas d'inertisation de l'enceinte du robot.

Le robot permet de tester dans 8 réacteurs des catalyseurs homogènes, hétérogènes ou hybrides en phase liquide lors de réactions menées en parallèle ou en série. Il se distingue par sa grande flexibilité pour optimiser les séquences de réaction intégrées.


Catimpreg - Chemspeed Catimpreg - Chemspeed Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Avantages de ces 2 robots :

  • Diminution du coût par expérience jusqu'à 90%.
  • Augmentation de la productivité par un facteur 10.
  • Préparation des catalyseurs à haut débit.
  • Obtention de résultats précis et reproductibles.
  • Nettoyage automatisé des différentes parties du robot.
  • Sauvegarde des données lors des différentes opérations dans un fichier log.
  • Facilité d'extraire les données (Excel ou autre logiciel).
  • Interface aisée avec les plans d'expériences.

Autoplant - Chemspeed Autoplant - Chemspeed Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Caractérisation

Analyse élémentaire

M4 Tornado - Bruker

La spectrométrie à Fluorescence X est une méthode de caractérisation non destructive de la composition et de la distribution élémentaire d'un échantillon organique ou inorganique sous formes solide ou liquide. Elle permet l'étude par point, par ligne ou par cartographie de l'échantillon (étude de la distribution des éléments). La micro-Fluorescence X permet d'analyser plus de 80 éléments du tableau périodique (à partir du sodium (Na) jusqu'à l'uranium (U)).

Totalement automatisée, le M4 Tornado comporte :

  • Une chambre de grande dimension (600 x 350 x 260 mm) pour la mesure sous vide ou sous atmosphère ambiante.
  • Deux sources d'excitation permettant d'avoir une flexibilité de mesure : tube à rayon X anode Rhodium (Rh) à puissance maximale de 30 W et Tungstène (W) à puissance maximale de 40 W ainsi que 5 filtres pour l'optimisation du rapport signal/bruit.
  • Deux optiques : multi-capillaire (Rh) avec deux tailles de focalisation du faisceau RX : 20 µm et 200 µm et un collimateur (W) avec une taille de faisceau d'environ 1 mm.
  • Un détecteur X Flash de technologie SDD (garantissant une résolution <145 eV).
  • Une platine motorisée programmable en X, Y et Z.
  • Trois caméras vidéo : une pour l'observation globale de la chambre et 2 pour le positionnement de l'échantillon.

La durée de l'analyse dépend de la nature de l'échantillon et de sa composition et peut varier de quelques secondes à quelques minutes. Le système permet d'analyser la plaque muti-échantillons (24 puits). Cela permet d'analyser avec rapidité l'ensemble des catalyseurs synthétisés par les robots de synthèse.


Tornado M4 - Bruker Tornado M4 - Bruker Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

ICP-OES - Agilent

Le couplage plasma induit par haute fréquence avec la spectrométrie d'émission optique (ICP-OES) à visée axiale de notre appareil Agilent 720 - ES ICP - OES permet une analyse qualitative, semi-quantitative et quantitative des éléments chimiques composant les échantillons. Il est dédié à l'analyse d'échantillons liquides ce qui nécessite la minéralisation préalable des échantillons solides. A cet effet, un minéralisateur a été associé à l'ICP afin d'effectuer d'une manière sécurisée et précise la digestion des catalyseurs (par attaque acide ou basique de l'échantillon).

L'ICP est équipée de :

  • Une source d'excitation, composée d'une torche à plasma d'argon (à visée axiale) et de la bobine d'induction reliée au générateur de radiofréquences.
  • Une optique, composée d'un polychromateur, d'un système de diffraction et d'un prisme en CaF2.
  • Un détecteur CCD, permettant une couverture spectrale complète de 167 à 785 nm donnant ainsi l'accès à 233927 raies d'émission des 72 éléments analysables en ICP-OES.
  • Le passeur composé de 3 racks de 60 positions pour les échantillons et combiné à un bras pour prélever les échantillons (translation X, Y + rotation).

Une analyse dure environ 2 min soit une cadence de 30 échantillons par heure.


ICP + passeur - Agilent Technologies ICP + passeur - Agilent Technologies Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Vulcan 42 S - Questron Technologies / Horiba

Le Vulcan 42S est un système de digestion automatisé combinant les 2 étapes essentielles avant l'analyse des échantillons solides par ICP: la digestion et la préparation de l'échantillon.

Il permet d'effectuer d'une manière automatisée, précise, reproductive et sécurisée les étapes suivantes :

  • Ajout de volumes de réactifs (jusqu'à 5 acides ou bases différents).
  • Chauffage/refroidissement du bloc chauffant de 42 positions assurant une uniformité thermique pour les échantillons (jusqu'à 230°C ± 1°C).
  • Mise à niveau du volume de l'échantillon dans les tubes.
  • Mélange de l'échantillon.
  • Dilution et/ou transfert d'un volume précis de l'échantillon vers les tubes d'analyse.

La quasi-totalité des composants du minéralisateur est en plastique évitant les pannes prématurées et la corrosion liée à l'utilisation des acides. Les vapeurs acides sont extraites d'une manière sécurisée, après avoir été neutralisées, évitant ainsi la contamination entre les échantillons.


Vulcan 42S - Questron Technologies/Horiba Vulcan 42S - Questron Technologies/Horiba Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Analyse structurale

D8 Discover - Bruker

Le diffractomètre D8 Discover est un équipement d'analyse par rayons X permettant l'analyse de la structure et de l'orientation des cristaux, l'identification (comparaison avec la base de données ICDD) et la quantification des phases cristallines et la détermination de la taille des cristallites.

Le diffractomètre, en géométrie Bragg-Brentano est composé par :

  • Un goniomètre situé dans une enceinte parfaitement isolante des rayons X. Ce goniomètre est monté sur un podium rehausseur permettant la réalisation de mesure en transmission et en réflexion sans démontage d'accessoire et sans manipulation de la plaque.
  • Un tube à rayon X en Cu (Kα) radiation (λ=0.1538 nm).
  • Une platine motorisée programmable en X, Y et Z permettant l'analyse automatique d'une plaque multi-puits 24 échantillons.

La durée de l'analyse varie d'une minute à plusieurs minutes en fonction de la précision de l'analyse.


Discover D8 - Bruker Discover D8 - Bruker Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Tensor 37-HTS-XT - Bruker

Le spectromètre Infrarouge à Transformée de Fourier Tensor 37 couplé à un passeur HTS-XT permet une caractérisation non destructive et à haut débit de la structure chimique des échantillons analysés. Il permet de déterminer la nature des liaisons chimiques présentes dans un échantillon et d'en caractériser les groupements moléculaires afin d'obtenir de nombreuses informations sur la conformation et les éventuelles interactions.

Spécifications techniques :

  • Source : Moyen Infra-Rouge MIR (gamme spectrale 8000 à 550 cm-1).
  • Interféromètre.
  • Compartiment HTS-XT accueillant différents types de plaques à 24, 48 ou 96 puits adaptés pour des échantillons solides ou liquides.
  • Deux détecteurs : un détecteur photoélectrique (MCT) fonctionnant en mode réflexion et un détecteur pyroélectrique (DTGS) fonctionnant en mode transmission.
  • Compartiment à mono échantillon permettant de réaliser des analyses de catalyseurs dans une pastille de KBr. Cette partie est équipée d'un détecteur RT / DLaTGS D301.

L'analyse d'un échantillon est instantanée et permet donc d'analyser avec rapidité l'ensemble des catalyseurs synthétisés par les robots de synthèse. Une cinquantaine d'échantillons peuvent être analysés en une heure.


Tensor 37-HTS-XT - Bruker Tensor 37-HTS-XT - Bruker Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

XploRa - Horiba Jobin Yvon

Le spectromètre Raman XploRA permet une caractérisation non destructive et à haut débit de la structure chimique des échantillons analysés. Il permet de déterminer la configuration des molécules et la cristallinité mais aussi d'étudier les forces intra- et inter- moléculaires (liaison hydrogène) et l'orientation des molécules (polarisation) d'un échantillon solide ou liquide, organique ou inorganique. L'étude peut être effectuée par une analyse locale sur un ou plusieurs points avec une résolution spatiale allant de 1 à 2 µm ou par une cartographie de l'échantillon (étude d'une surface de l'échantillon ≈ 1 mm).

La configuration Raman XploRA inclut :

  • Un microscope optique Olympus BX41 équipé de 3 objectifs (10X STD, 50X LWD, 100X STD).
  • Une caméra haute définition (visualisation de l'échantillon en lumière blanche en réflexion et transmission).
  • Trois lasers (532 nm, 638 nm et 785 nm) avec un passage automatique d'une longueur d'onde à une autre.
  • Un monochromateur du type Czerny Turner et un détecteur multicanal CCD refroidi par effet Peltier.
  • Une platine de microscope XYZ motorisée.

Le temps d'analyse d'un échantillon dépend de la nature de l'échantillon et peut varier entre 1 seconde à quelques dizaines de minutes. Notre système permet d'analyser d'une manière automatique la plaque multi-puits de 24 échantillons. Cela permet d'analyser avec rapidité l'ensemble des catalyseurs synthétisés par les robots de synthèse.


XploRA - Horiba Jobin Yvon XploRA - Horiba Jobin Yvon Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Tests catalytiques

Flowrence - Aventium

La plateforme REALCAT est équipée de trois systèmes compacts autonomes pour cribler les catalyseurs hétérogènes dans des réacteurs continus à lit fixe. Chaque unité Flowrence a été adaptée pour répondre à une large gamme de conditions opératoires. Quelques exemples de réactions étudiées sont les suivantes : réaction de Fischer-Tropsch, oxydation des COV / toluène, reformage de l'éthanol, du méthanol, du glycérol et du méthane, oxydation du propylène, de l'alcool et du glycérol et autres réactions de valorisation du glycérol.

Chaque unité Flowrence comporte quatre blocs qui peuvent être contrôlés séparément en température. Chaque bloc peut contenir quatre réacteurs en acier inoxydable ou en quartz. Ainsi, 16 micro-réacteurs à lit fixe peuvent fonctionner en parallèle et 16 expériences peuvent être menées simultanément. 50 à 500 mg de catalyseur sont nécessaires pour conduire la réaction dans un réacteur.

La gamme de fonctionnement des unités Flowrence est large : pression allant de 1 bar à 90 bar, température entre 50°C et 750°C. Les réactifs alimentant les réacteurs sont sous forme de gaz ou de liquides. Les trois unités Flowrence sont équipées d'un chromatographe en phase gaz en ligne (Agilent 7890) permettant l'analyse des produits de réactions volatils ou volatilisables. Un système de vanne à 16 ports permet d'acheminer les produits de réaction des 16 réacteurs successivement vers l'analyseur.

Deux unités Flowrence sont également équipées d'un robot permettant le piège de la partie condensable des effluents de chaque réacteur. Les flacons de 8 mL collectant les liquides peuvent être maintenus à une température constante entre 10 et 80 °C.

Les effluents issus des tests catalytiques peuvent être analysés en mode offline par GC-FID, GC-MS et HPLC-DAD ou HPLC-MS selon leur nature.


Flowrence - Aventium Flowrence - Aventium Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

GC-FID-2010 Plus AF - Shimadzu

Ce chromatographe en phase gazeuse est dédié à la quantification des composés volatils ou volatilisables.

Cet instrument possède :

  • Deux voies analytiques couplées à deux détecteurs à ionisation des flammes (FID).
  • Deux injecteurs split/splitless permettant d'effectuer 2 injections en parallèle afin d'augmenter la cadence des analyses.
  • Un passeur automatique AOC-20s à 150 positions.

Les méthodes d'analyse sont optimisées à des courtes durées (6 à 10 min) permettant d'analyser environ 12 échantillons par heure en utilisant les deux voies analytiques.


GC-FID-2010 Plus AF - Shimadzu GC-FID-2010 Plus AF - Shimadzu Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

GC-FID-MS-QP2010 Ultra EI - Shimadzu

Ce chromatographe en phase gazeuse est dédié à l'identification et la quantification des composés volatils ou facilement volatilisables.

Cet instrument est équipé de :

  • Deux voies analytiques couplées à deux détecteurs : un détecteur à ionisation de flamme (FID) et un spectromètre de masse (simple quadripolaire QP2010 ULTRA) à mode d'ionisation à impact électronique.
  • Deux injecteurs split/splitless permettant d'effectuer 2 injections en parallèle afin d'augmenter la cadence des analyses.
  • Un passeur automatique AOC-20s à 150 positions.

Une bibliothèque NIST (NIST 2011 MASS Spectral Library for GCMS) est installée permettant d'identifier les différents composés inconnus dans les échantillons Les méthodes d'analyse sont optimisées à des courtes durées (6 à 10 min) permettant d'analyser environ 12 échantillons par heure en utilisant les deux voies analytiques.


GC-FID-MS-QP2010 Ultra EI - Shimadzu GC-FID-MS-QP2010 Ultra EI - Shimadzu Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

GPC - Shimadzu/Wyatt Technology

Ce chromatographe d'exclusion stérique permet de déterminer la masse absolue et la taille de polymères. Il permet de contrôler la qualité de la synthèse des polymères.

Il est composé d'un chromatographe liquide (Shimadzu) équipé de 3 détecteurs :

  • Détecteur à diffusion de lumière statique multi-angle : miniDAWN TREOS (Wyatt).
  • Réfractomètre différentiel avec gamme étendue (Extended Range) : Optilab T-rEX (Wyatt).
  • Détecteur UV (Shimadzu).

GPC - Shimadzu/Wyatt Technology GPC - Shimadzu/Wyatt Technology Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Ultra fast HPLC-DAD-MS - Shimadzu

Ce chromatographe en phase liquide est dédié à l'identification et la quantification des composés liquides.

Cet instrument est équipé de :

  • Une double détection : détecteur à barrette de diodes (λ=190 à 800 nm) et spectromètre de masse simple quadripôle utilisant deux modes d'ionisation de l'échantillon : ESI (ElectroSpray Ionisation) et APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization).
  • Un système de pompage à gradient binaire.
  • Un injecteur automatique à haut débit (96 ou 384 puits).

Ultra fast HPLC-DAD-MS - Shimadzu Ultra fast HPLC-DAD-MS - Shimadzu Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Screening Pressure Reactor (SPR) - Unchainedlabs

Le réacteur automatique de criblage sous pression et à haute température (SPR) accélère la découverte de catalyseurs et l'optimisation des réactions catalytiques.

Ce système à haut débit est capable de cribler des centaines de conditions de réaction, d'explorer de nouvelles voies de synthèse, d'optimiser le rendement d'une réaction, de déterminer les conditions de substitution d'une réaction pour réduire les coûts ou identifier un solvant approprié. Les applications du SPR sont larges : hydrogénations / déshydrogénations / oxydation/ réactions acide-base dans les domaines de la transformation de la biomasse, la pétrochimie, la chimie fine, par exemple.

Les caractéristiques du SPR :

  • Criblage à haut débit : 24 réacteurs en acier inoxydable de 6 mL.
  • Large fenêtre de conditions opératoires : des températures allant jusqu'à 400°C et des pressions jusqu'à 50 bars.
  • Fonctionnement automatique : température, débit et pression commandés automatiquement en suivant les consignes définies par l'utilisateur.
  • Mélange efficace (jusqu'à 800 rpm) entre solide / gaz / liquide pendant la réaction limitant les problèmes liés au transfert de masse.

SPR - Unchainedlabs SPR - Unchainedlabs Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Lissy-1G - Zinsser

Les unités Flowrence peuvent générer jusque 256 échantillons liquides par jour nécessitant une analyse en mode offline. Afin de préparer avec précision ces échantillons avant leur analyse par GC ou HPLC, REALCAT dispose d'un robot de préparation d'échantillon Lissy-1 G de chez Zinsser.

Ce robot est équipé de :

  • Une seringue permettant la distribution volumétrique liquide, la dilution et l'ajout des étalons internes, le transfert de l'échantillon à partir des flacons de 8 mL utilisés sur les unités Flowrence vers des flacons de 2 mL standard pour la GC et l'HPLC.
  • Un dispositif permettant la fermeture automatique des flacons.
  • Un système de vortex pour le mélange.
  • Un système de chauffage / refroidissement pour maintenir l'échantillon à une température constante.

Robot de preparation d'échantillons Lissy-1G - Zinsser Robot de preparation d'échantillons Lissy-1G - Zinsser Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Biocatalyse

Synthèse des biocatalyseurs

QPix 460 - Molecular Devices

Le QPix est un robot qui permet de réaliser de manière automatique la sélection et le repiquage de colonies de microorganismes en microplaques de 96 puits.

Permettant des cultures de type anaérobie comme aérobie, cet instrument offre la possibilité de travailler avec une très large variété de microorganismes. Grâce à sa cadence très élevée, ainsi qu'à sa caméra multimode (visible, fluorométrie.), le QPix offre la sélection précise et rapide d'un large nombre de biocatalyseurs au sein d'un mélange complexe en fonction de leur taille, forme, couleur... Ces derniers peuvent ensuite être étudiés à l'aide d'autres robots de la plateforme.

Equipements principaux :

  • Tête 96 aiguilles interchangeable pour le repiquage rapide de tous types de colonies microbiennes : 3000 à 3500 colonies/heure.
  • Système de calibration automatique de la hauteur de repiquage par détection directe de la hauteur de la gélose.
  • Système de détection automatique ou assisté des colonies microbiennes par lumière blanche (trans-illumination) à l'aide une d'une caméra CCD (modulable en fluorescence).
  • Système de sélection automatique des colonies à repiquer par différenciation selon des critères de taille, de forme et de couleur offrant la possibilité de réaliser des tests de criblages en milieu solide.

QPix 460 - Molecular Devices QPix 460 - Molecular Devices Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Biomek FXp - Beckman Coulter

Cette station de pipetage automatisée Biomek FXp est dédiée à la production haut débit des biocatalyseurs dans le domaine de la biologie moléculaire. Totalement automatisée, elle permet la création et la modification de larges banques de biocatalyseurs par évolution dirigée ou mutagénèse aléatoire. Cette plateforme est principalement dédiée à la génération de larges banques de mutants pour la production d'enzymes recombinantes ou d'OGM par biologie moléculaire, à la purification haut débit de protéines, et à la culture et lyse cellulaire haut débit sous atmosphère stérile.

Equipements principaux :

  • Thermocycler T-Robot pour PCR en plaques 96 puits.
  • Spectrophotomètre UV/Vis pour le dosage des protéines et des acides nucléiques.
  • Têtes 96 Tips et 8 Tips pour le pipetage rapide en plaques 96 puits.
  • Système de filtration par pression négative pour la purification d'ADN et de protéines en plaques 96 puits à l'aide de micro-colonnes (C18, IMAC, etc.).
  • Systèmes Peltier pour l'incubation d'échantillons à haut et basse température (4-100°C).

Biomek FXp - Beckman Coulter Biomek FXp - Beckman Coulter Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Caractérisation

Autoflex Speed MALDI TOF/TOF - Bruker

Le MALDI TOF-TOF offre la possibilité d'analyser la composition moléculaire des nouveaux biocatalyseurs et des différents composés chimiques synthétisés sur la plateforme. Cet appareil a été sélectionné pour sa très large gamme d'applications, s'étendant de la protéomique à l'analyse des polymères en passant par la glycomique ou encore par la réalisation de profilage clinique et microbiologique.

Equipements principaux :

  • Laser BRUKER Smartbeam-IITM, avec 2 kHz de vitesse d'acquisition MS et une taille de focus variable, contrôlée entre 10 et 100 µm.
  • Système PAN/Flash detectorTM permettant d'atteindre une résolution ≥ 26000.
  • Mesures en modes linéaire ou réflectron, positif ou négatif.
  • Source MALDI-PerpetualTM, incluant le nettoyage automatique par laser infra-rouge en moins de 15 minutes.
  • FlashDetectorTM avec un digitizer 4Ghz permettant d'atteindre une précision de masse inférieure ou égale à 10 ppm en calibration externe, et inférieure à 2 ppm en calibration interne.
  • Technologie LIFTTM permettant des expériences sensibles et rapides en mode MS/MS.

Autoflex Speed Maldi TOF/TOF - Bruker Autoflex Speed Maldi TOF/TOF - Bruker Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Acquity UPLC Synapt G2-Si HDMS - Waters

La plateforme RealCat est équipée d'une chaîne UPLC couplée à un spectromètre de masse hybride à temps de vol haute résolution (Q-ToF) intégrant la technique de séparation par mobilité ionique (IMS). Cet instrument permet donc l'analyse de la composition des milieux réactionnels avant et après catalyse afin de quantifier les différentes transformations en réactifs et produits effectuées. Elle permet aussi l'analyse des milieux de fermentation produits dans le Biolector ou les bio-fermenteurs afin de réaliser le suivi de la production ou de la consommation de métabolites par les microorganismes. Grâce à la technologie IMS, il est capable de séparer et d'élucider la structure moléculaire de stéréoisomères de position.

Equipements principaux :

  • Système 4 voies pour une large gamme d'applications LC.
  • Passeur automatique d'échantillons.
  • Four-colonne et détecteur à barrette d'iode (DAD).
  • Spectromètre de masse ESI/ETD-MS/MS (SYNAPT G2-Si HDMS (High Definition Mass Spectrometer)) équipé d'une cellule Ion Mobility Separation (IMS) pour la séparation stéréoisomères de position.

Acquity UPLC Synapt G2-Si HDMS - Waters Acquity UPLC Synapt G2-Si HDMS - Waters Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Test des biocatalyseurs

Biolector - M2pLabs

Le Biolector est un appareil destiné à l'étude à haut débit de fermentations réalisées par des cellules aussi bien procaryotes qu'eucaryotes. La culture se fait en microplaques de 48 puits (FlowerPlate® & Round Well Plate) offrant un volume moyen de 1 mL/puits, ce qui permet de comparer et d'optimiser un grand nombre de conditions de fermentation en parallèle, tout en limitant la quantité de matériel utilisée ainsi que le coût du processus. Le biolector permet en effet la mesure en ligne de la concentration en biomasse, le pH, la concentration en O2 dissout, la concentration en NAD(P)H et autres riboflavines, la concentration d'une large gamme de molécules fluorescente (GFP, YFP, DsRed ...), la température (25-50°C), et le taux d'humidité. Le biolector offre en plus un contrôle du taux en O2 et CO2 dans la chambre d'incubation, permettant de réaliser des cultures en aérobie et anaérobie.

Equipements principaux :

  • Plaques 48 puits équipées de capteurs de pH et pO2 dédiées à la réalisation de fermentations en petit volume (1 mL/puits).
  • Chambre hermétique permettant la réalisation de cultures microbiennes en conditions aérobie et anaérobies.
  • Système de light scattering pour le suivi de la biomasse en ligne.
  • Module fluorimétre équipé de filtre pour la quantification en ligne de fluorophores.

Biolector - M2pLabs Biolector - M2pLabs Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Biolector Pro + Biomek NXp - M2pLabs/Beckman Coulter

La plateforme Realcat possède un système de criblage des conditions de fermentation microbienne unique au monde. Il est composé d'un Biolector Pro de chez M2pLabs, destiné à la réalisation de 32 fermentations en parallèle sous format Batch ou Fed-Batch, intégré à une plateforme de pipetage automatisée Biomek NXp de chez Beckman Coulter, permettant l'ajout et le prélèvement d'échantillons en temps réel. Tout comme le Biolector, le Biolector Pro offre un volume moyen de 1 mL/puits, ainsi qu'un suivit complet des paramètres physicochimiques des cultures microbiennes (pH, T°C, pO2, biomasse, etc.). Ce dernier permet de plus le contrôle précis du pH réactionnel grâce à un système microfluidique dédié à l'ajout de solution de bases ou d'acide. Le robot de pipetage offre quant à lui la possibilité de mélanger, préparer et ajouter des échantillons au cours du temps, tout comme d'effectuer des prélèvements sur les milieux de cultures afin d'en analyser la composition à postériori à l'aide des autres équipements de la plateforme.

Equipements principaux :

  • Biolector Pro utilisant des plaques équipées d'un système microfluidique pour l'ajout de solutions en temps réel.
  • Chambre hermétique permettant la réalisation de cultures microbiennes en conditions aérobie et microaérobie.
  • Station Biomek NXP équipée d'une tête à huit aiguilles pour le pipetage rapide et stérile d'échantillons.

Biolector Pro + Biomek NXP - M2pLabs/Beckman Coulter Biolector Pro + Biomek NXP - M2pLabs/Beckman Coulter Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

MiniBio - Applikon/System C Industrie

Six bioréacteurs en cuve agitée de 400 mL chacun sont disponibles sur la plateforme pour permettre l'étude en parallèle des fermentations microbiennes. Ces réacteurs sont destinés à compléter l'étude des paramètres de culture fermentaire établis à petite échelle (Biolector), et à entamer la montée en échelle du procédé (étape pré-pilote).

Equipements principaux :

  • Systèmes de mesure en ligne de la DO, du pH, de la pO2.
  • Système de contrôle de la température (25-50°C) et de l'aération en temps réel.
  • Analyseur de gaz en ligne 6 voies (Tandem) pour la mesure du taux en CO2 et O2 en sortie de réacteurs.
  • Système d'arrivée de gaz en ligne permettant la réalisation de cultures en aérobie, micro-aérobie et anaérobie.

MiniBio - Applikon/System C Industrie MiniBio - Applikon/System C Industrie Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Biomek FXp - Beckman Coulter

Cette station de pipetage automatisée Biomek FXp est dédiée au criblage de larges banques de biocatalyseurs (enzymes ou microorganismes), afin d'en évaluer les performances et de sélectionner les meilleurs. Pour atteindre ce but, ce robot permet la caractérisation complète du biocatalyseur, ainsi que l'étude très fine de ses capacités catalytiques. Tous les tests enzymatiques nécessaires sont réalisables à l'aide d'un spectrophotomètre UV/visible, fluorimètre et luminomètre directement couplé au robot. La présence de ces trois modes de détection offre en effet la possibilité d'étudier une large gamme de composés chromogènes intervenant dans de nombreuses réactions chimiques. Enfin, cette station permet de cribler en moyenne 2000 enzymes par jour en utilisant des plaques de 96 ou 384 puits.

Equipements principaux :

  • Spectrophotomètre UV/Vis, fluorimètre et luminomètre pour l'étude des réactions enzymatiques.
  • Têtes 96 Tips et 8 Tips pour le pipetage rapide en plaques 96 puits.
  • Système de filtration par pression positive pour la purification de protéines en plaques 96 puits à l'aide de micro-colonnes (C18, IMAC, etc.).
  • Système aimanté pour la purification d'échantillons protéiques à l'aide de billes magnétiques.
  • Systèmes Peltier avec agitation pour l'incubation d'échantillons à haut et basse température (4-100°C).
  • Technologie automatisée de dépôt en plaque MALDI pour l'analyse rapide de 384 échantillons par spectrométrie de masse.

Biomek FXp - Beckman Coulter Biomek FXp - Beckman Coulter Copyright CNRS Photothèque - Cyril FRESILLON

Autres équipements divers

  • Hotte à flux laminaire (PSM) nécessaire à la manipulation des souches microbiennes en atmosphère stérile.
  • Hotte ventilée pour la préparation des échantillons chimiques.
  • Four de calcination pour le traitement thermique des catalyseurs (Tmax = 800°C).
  • Serveur informatique dédié à la collecte, au stockage, et au traitement des données générées par les équipements de la plateforme.

Equipements non présentés sur le schéma du laboratoire

  • Multi-R (TeamCat solutions) pour le criblage en catalyse hétérogène en phase gazeuse afin de tester l'activité de familles de catalyseurs ou de caractériser chimiquement la surface de matériaux catalytiques par la mise en oeuvre de réactions modèles. Equipé de 4 réacteurs en parallèle, sa configuration personnalisable le rend utilisable aussi bien avec des réactifs à vaporiser qu'avec des réactifs gazeux.
  • Boîte à gants MB-Unilab PlusSP (MBraun) pour la préparation d'échantillons sous atmosphère inerte.
  • Analyseur de propriétés texturales de solides pulvérulents par sorption volumétrique (Micromeritics).
  • Station de pesage équipée d'une hotte filtrante et d'une balance (Bigneat).
  • Etuves bactériologiques (Memmert) pour l'incubation et la culture des souches microbiennes.
  • Autoclave (Integra).