Norwegian Open Laboratory for High-Throughput Experimentation and Scale-up

Universitetet i Bergen (UiB) og Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) lanserer NorHTE, en ny nasjonal plattform hvor kjemiske eksperimenter kan gjennomføres med høy gjennomstrømming (eng. HTE). HTE bruker avansert robotikk for å automatisere og kontrollere kjemiske eksperimenter og prosesser, noe som muliggjør raskere og mer pålitelig forskning sammenlignet med tradisjonelle manuelle metoder. NorHTE vil være en to-delt fasilitet delt mellom UiB og NTNU. UiB-noden vil tilby fasiliteter for batch-HTE, hvor robotsystemer utfører sekvenser av kjemiske eksperimenter og prosesser på en lignende måte som en menneskelig kjemiker, mens NTNU-noden vil tilby verktøy for flow-HTE, hvor reagenser strømmer gjennom en serie kjemiske moduler. Begge nodene vil tilby omfattende muligheter for sanntidsanalyse og optimalisering av kjemiske reaksjoner, ved bruk av kunstig intelligens for å muliggjøre oppdagelsen av nye molekyler og materialer for elektronikk, katalyse, medisin, diagnostikk, energiteknologi og mange andre anvendelsesområder. Et kjennetegn ved NorHTE er at det tilbyr fasiliteter for kjemisk produksjon i mellomskala, ved bruk av flow-reaktorer for å produsere opptil 1 kg fine kjemikalier per dag.

This application seeks to establish a new national infrastructure platform (NorHTE) that will furnish Norway’s academic and industrial research communities in chemistry and related sciences with state-of-the-art hardware for high-throughput experimentation (HTE) and manufacturing. By offering a fast, automated and quality-assured alternative to error-prone manual methods, NorHTE will accelerate the discovery of new molecules and materials for multiple application areas, including electronics, catalysis, therapeutics, diagnostics and energy generation and conversion. The proposed infrastructure – the first of its kind in Norway – will comprise four platforms for (i) batch-chemistry, (ii) flow-chemistry, (iii) real-time analysis and optimisation, and (iv) scale-up. By combining automation, chemometrics and machine learning, NorHTE will allow Norwegian scientists to carry out large-scale chemical experiments of far wider scope than is currently feasible, leading to superior products and/or more efficient synthesis routes. The UiB node will consist of two robotic systems for aerobic and anaerobic batch synthesis, and a system for automated purification. The NTNU node will comprise a suite of flow modules for in-line reaction, purification and scale-up. Both nodes will be furnished with extensive in-line instrumentation for reaction monitoring, and will allow for automated feedback-driven searches in which the reaction conditions are repeatedly updated to improve e.g. yield or materials properties. The distinguishing feature of NorHTE which sets it apart from other HTE facilities worldwide is the inclusion of infrastructure for intermediate-scale chemical synthesis up to the 1-kg/day level, providing users with a complete solution that encompasses both chemical discovery and chemical manufacturing.