Forschende der Universität Göteborg und der Chalmers University of Technology haben ein autonomes KI-System namens SmartTrap entwickelt, das den Einsatz optischer Pinzetten grundlegend verändert. Die Ergebnisse ihrer Arbeit wurden im Fachjournal Nature Methods veröffentlicht. Optische Pinzetten nutzen fokussierte Laserstrahlen, um mikroskopische Objekte wie einzelne DNA-Moleküle, lebende Zellen oder Nanopartikel mit nanometergenauer Präzision zu greifen und zu manipulieren. Die zugrundeliegende Technologie wurde im Jahr 2018 mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet, ihr Einsatz war jedoch bisher stark von der manuellen Überwachung durch spezialisiertes Personal abhängig. Dies führte traditionell zu niedrigen Durchsatzraten, zeitaufwändigen Arbeitsprozessen und potenziellen methodischen Schwankungen zwischen verschiedenen Bedienenden. Das neu entwickelte SmartTrap-System überwindet diese Engpässe durch die vollständige Automatisierung. In Kombination aus Echtzeit-Tiefenlernen, bildanalytischer KI, maßgeschneiderter Elektronik und präziser Fluidsteuerung führt die Plattform Experimente rund um die Uhr ohne menschliches Eingreifen durch. Die KI erfasst Partikel, positioniert sie im dreidimensionalen Raum, führt Messungen durch und lädt anschließend Proben für den nächsten Durchlauf. In umfangreichen Tests charakterisierte und sortierte das System hunderte Partikel pro Stunde. Bei technisch anspruchsvollen biophysikalischen Analysen wie dem Strecken einzelner DNA-Moleküle erreichte es eine Leistung von zehn bis fünfzehn Experimenten pro Stunde. Zudem untersuchte die Plattform erfolgreich die mechanische Steifigkeit roter Blutkörperchen und kartierte nanoskopische elektrostatische Kräfte zwischen Partikelpaaren unter variierenden Salzkonzentrationen. Der Forschungsleiter Giovanni Volpe betont, dass menschliche Expertinnen und Experten für vergleichbare Analysen bis zu einhundertmal länger benötigen. Neben der deutlich höheren Geschwindigkeit erbrachte die KI in allen getesteten Szenarien mindestens gleichwertige und häufig sogar überlegene Ergebnisse im Vergleich zu erfahrenen Fachkräften. Da die KI nicht ermüdet und konstant arbeitet, ermöglicht SmartTrap eine zuverlässige, hochdurchsatzfähige Forschung. Die Software basiert auf Open-Source-Komponenten und ist als gemeinsame Plattform für Industrie und Wissenschaft konzipiert. Mit der Reife intelligenter Mikroskopieverfahren werden derartige KI-gesteuerte Laborsysteme die wissenschaftliche Infrastruktur vergleichbar der industriellen Automatisierung transformieren. SmartTrap markiert damit einen entscheidenden Schritt hin zu vollständig autonomen Laboren, die komplexe biophysikalische Fragestellungen effizienter, schneller und standardisierter bearbeiten können.