تعمل الآلات الأولية على جلب إنترنت الأشياء إلى العمليات المختبرية لتوفير ملايين الدولارات لشركات التكنولوجيا الحيوية

قد تبدو منتجات إنترنت الأشياء (IoT) - مثل رأس دش أو ثلاجة بمكبر صوت يعمل بالبلوتوث والتي تطلب الأشياء مباشرة من الإنترنت - وكأنها أفكار هدايا عيد الميلاد اللافتة للانتباه. لكن هذه الشركة وجدت حالة استخدام عملية للتكنولوجيا الجديدة: آلات عنصرية، منصة استخبارات العمليات المعملية ، لديها للتو أثار $ شنومك مليون في جولة تمويل من السلسلة ب. تساعد الشركة مختبرات التكنولوجيا الحيوية في تبسيط عملياتها ومن المحتمل أن توفر ملايين الدولارات للشركات من خلال التحكم في المتغيرات البيئية.

كان مؤسسها ، سريدهار ينجار ، طالب دراسات عليا في جامعة كامبريدج عندما واجه مشروع الدكتوراه الخاص به عقبة غير متوقعة: توقفت تجربة روتينية قام بها مئات المرات لأبحاثه فجأة عن العمل. بعد أشهر من نتف الشعر والتساؤل عما إذا كان سيتمكن من إكمال رسالته ، جاء أخيرًا ليكتشف أن القسم قد قام بتغيير ماركة المنظفات الزجاجية التي تم استخدامها في غسالات الأطباق. هذه التفاصيل التي تبدو غير مهمة ، والتي فشلت عملية الشراء في إبلاغ أي شخص بها ، كان لها تأثير عميق على التجربة.

يمكن لأي شخص سبق له العمل في المختبر أن يشارك قصة مماثلة: الألم المؤلم لمحاولة اكتشاف مصادر التباين في تجاربهم. إنها مشكلة شائعة ، حتى أن هناك قاعدة غير معلنة بين الأكاديميين: إذا نجحت التجربة ثلاث مرات ، انشرها ، لأن محاولة تكرارها مرة أخرى ستكون بمثابة اختبار لحظك. المشكلة هي أن هذه الحكمة الأكاديمية التقليدية لا تعمل بشكل جيد في الصناعة حيث يجب أن تعمل العملية بشكل صحيح في كل مرة من أجل صنع منتجات موثوقة. المساحات "المعملية" التي تتضمن التجريب في الأوساط الأكاديمية أشبه بمصانع لصناعة التكنولوجيا الحيوية ، وبالتالي يجب أن تلتزم بمعايير جودة أعلى بكثير وقابلية للتكاثر.

لحسن الحظ بالنسبة لسريدهار ، لم تمنعه ​​حادثة التخرج المؤسفة من أن يصبح مؤسسًا ناجحًا لشركة تقنية ناشئة يمتلك أكثر من 50 براءة اختراع. انتهى الأمر بسريدهار في صناعة الأجهزة الطبية حيث تكون الدقة وقابلية التكاثر على نفس القدر من الأهمية الحيوية كما هو الحال في المختبر ، إن لم يكن أكثر. في عام 2001 أسس أجاماتريكس، وهي شركة لمراقبة نسبة الجلوكوز في الدم تصنع مقاييس الجلوكوز لماركات المتاجر مثل CVS و TargetTGT
و كروجرKR
. كانت الشاشة الخاصة بهم أول جهاز طبي معتمد من قِبل إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) يمكنه الاتصال مباشرة بهاتفك الذكي ، مما يبشر بعصر جديد من تقنيات الصحة الرقمية. شركته الثانية ، غير متطابق، الشركة المصنعة لأجهزة تتبع اللياقة البدنية القابلة للارتداء ومنتجات المنزل الذكي ، استحوذت عليها Fossil في عام 2015 مقابل 260 مليون دولار.

منذ أيامه غير الملائمة ، عاد سريدهار إلى المختبر وهو الآن يطبق كل ما تعلمه حول بناء أجهزة الاستشعار والمنتجات المتصلة بالسحابة على أتمتة المختبر. لم تكن هذه الدروس سهلة دائمًا: أثناء تصنيع أجهزة مراقبة الجلوكوز ، كان على شركته أن تواجه ما يقرب من 20٪ من الخسائر في جانب الإنتاج ، الأمر الذي كلفها ملايين الدولارات. للحصول على تحكم أفضل في جودة التصنيع ، كانوا بحاجة إلى معرفة ما يحدث في المصنع في منتصف الطريق حول العالم. لقد تمكنوا من تثبيت مستشعرات بسيطة في منشأة التصنيع ، وجمع البيانات البيئية (مثل درجة الحرارة والرطوبة) ، وربط هذه المتغيرات بجودة المنتج ، مما ساعد على تقليل خسائر الإنتاج من 20٪ إلى أقل من 1٪.

ما علمته تلك التجربة سريدهار هو أن أي مختبر أو بيئة تصنيع يمكن أن تستفيد بشكل كبير من تحسين المراقبة والتحكم البيئي. لقد حققت التكنولوجيا الكثير من التقدم في السنوات الخمس عشرة الماضية: الأجهزة المنزلية الذكية هي جزء من حياتنا اليومية ، فلماذا لا نجعلها تبسط عمليات المختبر؟ هذا ما تفعله شركة Elemental Machines ، وهي أحدث شركات Sridhar: فهي تبني الأجهزة والتطبيقات السحابية ومنتجات التحليلات التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي لمساعدة المؤسسات المدفوعة بالعلوم على زيادة كفاءتها من خلال جمع واستخراج المعنى من بيانات العمليات المعملية. قد تكون هذه التكنولوجيا مفقودة لتمكين نجاح التصنيع الحيوي:

"الخط الفاصل بين المعامل والمصانع غير واضح. وما يعنيه ذلك هو أن الكثير من الأساليب التي كانت تُستخدم تقليديًا في التصنيع يمكن أن تبدأ في استخدامها في العمل المخبري "، كما يعتقد سريدهار. "أعتقد أننا في وضع جيد جدًا لجلب بعض التقنيات الجديدة إلى الفضاء."

تعمل Elemental Machines على تقييم بيئة المختبر بأكملها بشكل استباقي لضمان استخدام الفرق والعمليات والمعدات بأكثر الطرق كفاءة ممكنة. على سبيل المثال ، قد يتم استخدام بعض الأدوات أكثر من غيرها ، مما يتطلب معايرة أكثر تكرارًا. قد يتم فتح الثلاجة الأقرب إلى طاولة المختبر بشكل متكرر ، مما يؤدي إلى تقلبات في درجة الحرارة. يمكن قياس كل هذه المتغيرات باستخدام أجهزة استشعار موضوعة في جميع أنحاء المختبر ، مما يؤدي إلى إنشاء بنية تحتية ذكية للمختبر لجمع البيانات يمكن الاستفادة منها لتحسين استخدام الموارد. حتى الآن ، دعمت Elemental Machines أكثر من 500 عميل من عملاء علوم الحياة ، وليس من المستغرب أن يكون أول من تبنى تقنية المختبرات الذكية هم شركات البيولوجيا التركيبية المتطورة مثل الجنكة Bioworks.

"في عام 2020 ، بدأت شركة Ginkgo Bioworks في الاستفادة من المراقبة عن بُعد لـ Elemental Machines. هذا يمكننا من مراقبة صحة وحدات التخزين البارد الخاصة بنا من خلال النظر في وقت دورة الضاغط بالإضافة إلى رؤية عدد فتحات الباب ، "قالت آنا جرينزواج ، مديرة عمليات المختبر في Ginkgo Bioworks. "لقد تمكنا من توصيل تنبيهات Elemental Machines بسهولة في عملية الإخطار لدينا بحيث يمكن معالجة المشكلات بسرعة. مع تقدمنا ​​، تمكنت Elemental Machines من مواكبة السرعة والتوسع حسب الحاجة. "Elemental Machines" مفتوحة لنقاط اتصال الاتصال حسب الحاجة من قبل Ginkgo وهي مهتمة بالسبل الأخرى لاستكشاف إدارة المختبر الداعمة ".

لكن التأثير المحتمل لتطبيق تقنيات المختبرات الذكية لا يقتصر على صناعة البيولوجيا التركيبية فقط. تخطط شركة Elemental Machines لاستخدام مبلغ 41 مليون دولار تم جمعه في جولة التمويل الأخيرة لدعم النمو التجاري في البحوث والخدمات السريرية وخدمات معمل مراقبة الجودة ، فضلاً عن دعم المجالات ذات الصلة مثل التصنيع وعلوم المواد وتكنولوجيا الأغذية وتقنية ag وغيرها. الصناعات. "نحن متحمسون للبناء على النجاح الهائل الذي حققناه في مجال البحث والتطوير. نعتقد أن منصتنا التكنولوجية مهيأة لتحويل البيئات التشغيلية من خلال ربط أي أصل مادي تقريبًا بالسحابة ، وبالتالي تحرير المشغلين للتركيز على المزيد من المبادرات الإستراتيجية "، قال سريدهار في خبر صحفى.

من السهل مراقبة المختبر المتصل بالسحابة في ظروف العمل عن بُعد ويمكن أن يساعد في تقليل الخطأ البشري. بالنسبة لمختبرات GMP ، يمكن أن تقلل من تكلفة الامتثال ، وتحسن الكفاءات التشغيلية ، وتزيد عائد الاستثمار للتصنيع الحيوي. يمكن للآلات الأولية أيضًا أن تساعد المعامل في التنفيذ المبادرات الخضراء لتقليل البصمة البيئية لأبحاثهم. وربما في المستقبل ، سيكون قادرًا على تشخيص المشكلات وإصلاحها دون تدخل بشري. تعد الأنظمة المستقلة جزءًا لا يتجزأ من الثورة الصناعية الرابعة التي تعمل على تغيير بيئات البحث والتطوير. من خلال تبسيط مهام المختبر العادية ، مثل فحص درجات الحرارة ، يمكن أن يحرر العلماء للتركيز على "الصورة الكبيرة".

ربما تكون أتمتة المختبرات أقل جاذبية من الأجهزة القابلة للارتداء. لكن سريدهار يرى إمكانية حدوث تأثير هائل من خلال جلب تقنيات الصناعة 4.0 إلى المؤسسات التي تحركها العلوم. مع الدفع لزيادة قدرة التصنيع الأحيائي في الولايات المتحدة ، فإن الاستثمارات في الأتمتة ، والتواصل من آلة إلى آلة ، والتحليلات القائمة على الذكاء الاصطناعي هي أمور ضرورية لاكتساب ميزة تنافسية. بطريقة ما ، تشبه Elemental Machines جهاز مراقبة الصحة - ولكن بالنسبة لمختبرك ، وكما تفعل أجهزة التتبع الأخرى ، يمكن أن تساعد في دفع مختبرك إلى آفاق جديدة.

شكرا لك كاتيا تارسافا لمزيد من البحث والإبلاغ عن هذه المقالة. أنا مؤسس SynBioBeta ، وبعض الشركات التي أكتب عنها ، مثل Ginkgo Bioworks ، هي من رعاة مؤتمر SynBioBeta و الملخص الأسبوعي.