„Elemental Machines“ atneša daiktų internetą į laboratorijų veiklą, kad sutaupytų milijonus dolerių biotechnologijų įmonėms

Daiktų interneto (IoT) produktai, pvz., „Bluetooth“ garsiakalbio dušo galvutė ar šaldytuvas, užsakantys daiktus tiesiai iš interneto, gali atrodyti kaip gudrios atostogų dovanų idėjos. Tačiau ši įmonė rado praktinį naujos technologijos panaudojimo atvejį: Elementariosios mašinos, laboratorijos operacijų žvalgybos platforma, ką tik išaugo $ 41 milijonų B serijos finansavimo etape. Bendrovė padeda biotechnologijų laboratorijoms supaprastinti savo veiklą ir potencialiai sutaupyti milijonus dolerių įmonėms, kontroliuodama aplinkos kintamuosius.

Jos įkūrėjas Sridharas Iyengaras buvo Kembridžo universiteto magistrantas, kai jo doktorantūros projektas susidūrė su netikėta kliūtimi: įprastas eksperimentas, kurį jis atliko šimtą kartų savo tyrimui, staiga nustojo veikti. Po kelių mėnesių plaukų traukimo ir svarstymo, ar pavyks baigti disertacijos darbą, jis pagaliau sužinojo, kad katedra pakeitė stiklinių indų ploviklio, kuris buvo naudojamas indaplovėse, prekės ženklą. Ta iš pažiūros nereikšminga detalė, apie kurią viešasis pirkimas niekam nepranešė, turėjo didžiulį poveikį eksperimentui.

Kiekvienas, kada nors dirbęs laboratorijoje, gali pasidalinti panašia istorija: nepakeliamu skausmu bandant išsiaiškinti savo eksperimentų kintamumo šaltinius. Tai tokia dažna problema, kad tarp akademikų galioja net neišsakyta taisyklė: jei eksperimentas pasiteisins tris kartus, paskelbkite jį, nes bandymas pakartoti dar kartą būtų jūsų sėkmės išbandymas. Problema ta, kad ši įprastinė akademinė išmintis ne taip gerai veikia pramonėje, kur procesas turi veikti kiekvieną kartą, kad būtų pagaminti patikimi produktai. „Laboratorijos“ erdvės, kurios reiškia eksperimentavimą akademinėje bendruomenėje, labiau primena biotechnologijų pramonės gamyklas, todėl turi atitikti daug aukštesnius kokybės ir atkuriamumo standartus.

Sridharo laimei, nelaimingas incidentas absolventų mokykloje nesutrukdė jam tapti sėkmingu technologijų startuolio įkūrėju, turinčiu daugiau nei 50 patentų. Sridharas atsidūrė medicinos prietaisų pramonėje, kur tikslumas ir atkuriamumas yra tokie pat gyvybiškai svarbūs kaip laboratorijoje, jei ne daugiau. 2001 metais jis įkūrė AgaMatrica, gliukozės kiekio kraujyje stebėjimo įmonė, gaminanti gliukozės matuoklius tokiems parduotuvių prekių ženklams kaip CVS, TargetTGT
ir KrogerisKR
. Jų monitorius buvo pirmasis FDA patvirtintas medicinos prietaisas, galintis tiesiogiai prisijungti prie jūsų išmaniojo telefono ir pradėti naują skaitmeninių sveikatos technologijų erą. Antroji jo įmonė, Netinkantis2015 m. „Fossil“ įsigijo nešiojamų kūno rengybos stebėjimo prietaisų ir išmaniųjų namų gaminių gamintoją už 260 mln.

Nuo pat „Misfit“ laikų Sridharas grįžo į laboratoriją ir dabar viską, ką sužinojo apie jutiklių ir debesies prijungtų produktų kūrimą, taiko laboratorijos automatizavimui. Tos pamokos ne visada buvo lengvos: gamindama gliukozės monitorius, jo įmonė turėjo patirti beveik 20 % gamybos nuostolių, o tai kainavo milijonus dolerių. Norėdami geriau kontroliuoti gamybos kokybę, jie turėjo žinoti, kas vyksta gamykloje visame pasaulyje. Jie sugebėjo gamykloje sumontuoti paprastus jutiklius, rinkti aplinkos duomenis (pvz., temperatūrą ir drėgmę) ir susieti tuos kintamuosius su produkto kokybe, o tai padėjo sumažinti gamybos nuostolius nuo 20 % iki mažiau nei 1 %.

Ši patirtis išmokė Sridharą, kad bet kuri laboratorija ar gamybos aplinka galėtų būti labai naudinga patobulinus aplinkos stebėjimą ir kontrolę. Per pastaruosius 15 metų ši technologija padarė didelę pažangą: išmanieji namų įrenginiai yra mūsų kasdienio gyvenimo dalis, tad kodėl gi jų nepanaudojus, kad būtų supaprastintas laboratorijos darbas? Būtent tai daro naujausia Sridharo įmonė „Elemental Machines“: kuria aparatinę įrangą, debesų programas ir dirbtiniu intelektu pagrįstus analizės produktus, kad padėtų mokslu pagrįstoms įmonėms padidinti savo efektyvumą renkant ir išgaunant laboratorinių operacijų duomenis. Šios technologijos gali trūkti, kad būtų užtikrinta sėkminga biologinė gamyba:

„Riba tarp laboratorijų ir gamyklų neryški. O tai reiškia, kad daugelis metodų, kurie tradiciškai buvo naudojami gamyboje, gali būti pradėti naudoti laboratoriniuose darbuose“, – mano Sridharas. „Manau, kad esame labai gerai pasirengę į erdvę įnešti naujų technologijų.

„Elemental Machines“ siekia aktyviai įvertinti visą laboratorijos aplinką, siekdama užtikrinti, kad komandos, procesai ir įranga būtų naudojami kuo efektyviau. Pavyzdžiui, kai kurie instrumentai gali būti naudojami dažniau nei kiti, todėl juos reikia kalibruoti dažniau. Arčiausiai laboratorijos stendo esantis šaldytuvas gali būti atidaromas dažniau, todėl gali svyruoti temperatūra. Visus šiuos kintamuosius galima išmatuoti naudojant jutiklius, esančius visoje laboratorijoje, sukuriant išmaniąją laboratorijos infrastruktūrą duomenų rinkimui, kurią galima panaudoti optimizuojant išteklių naudojimą. Iki šiol „Elemental Machines“ palaikė daugiau nei 500 gyvybės mokslų klientų, ir nenuostabu, kad pirmieji išmaniųjų laboratorijų technologijos pritaikytojai yra pažangiausios sintetinės biologijos įmonės, pvz. „Ginkgo Bioworks“.

„2020 m. „Ginkgo Bioworks“ pradėjo naudoti „Elemental Machines“ nuotolinį stebėjimą. Tai leidžia mums stebėti mūsų šaldymo įrenginių būklę, žiūrint į kompresoriaus ciklo laiką ir matant durų angų skaičių“, – sakė Anna Greenswag, „Ginkgo Bioworks“ laboratorijos operacijų vyresnioji vadovė. „Galėjome lengvai prijungti „Elemental Machines“ įspėjimus prie pranešimų proceso, kad būtų galima greitai išspręsti problemas. Mums augant, „Elemental Machines“ sugebėjo neatsilikti ir prireikus. „Elemental Machines“ yra atvira bendravimo kontaktiniams taškams, kurių reikia „Ginkgo“, ir domisi kitais būdais, kaip ištirti laboratorijų valdymą.

Tačiau galimas išmaniųjų laboratorijų technologijų diegimo poveikis neapsiriboja vien sintetinės biologijos pramone. „Elemental Machines“ planuoja panaudoti per paskutinį finansavimo etapą surinktus 41 mln. USD, kad paskatintų komercinį mokslinių tyrimų, klinikinių ir kokybės kontrolės laboratorijų paslaugų augimą, taip pat remtų susijusias sritis, tokias kaip gamyba, medžiagų mokslas, maisto technologijos, ag tech ir kt. pramonės šakoms. „Džiaugiamės galėdami remtis milžiniška sėkme, kurią pasiekėme mokslinių tyrimų ir plėtros srityje. Manome, kad mūsų technologijų platforma yra pasirengusi pakeisti veiklos aplinką, prijungdama beveik bet kokį fizinį turtą prie debesies ir taip leisdama operatoriams sutelkti dėmesį į labiau strategines iniciatyvas“, – sakė Sridharas. pranešimą spaudai.

Prie debesies prijungtą laboratoriją lengviau stebėti nuotolinio darbo sąlygomis ir ji gali padėti sumažinti žmogiškąsias klaidas. GMP laboratorijose tai gali sumažinti atitikties išlaidas, optimizuoti veiklos efektyvumą ir padidinti biologinės gamybos IG. Elemental Machines taip pat gali padėti laboratorijoms įgyvendinti žaliosios iniciatyvos sumažinti savo tyrimų poveikį aplinkai. Ir galbūt ateityje jis galės diagnozuoti ir išspręsti problemas be žmogaus įsikišimo. Autonominės sistemos yra neatsiejamas ketvirtosios pramonės revoliucijos, keičiančios mokslinių tyrimų ir plėtros aplinką, aspektas. Supaprastinus kasdienes laboratorijos užduotis, pvz., temperatūros tikrinimą, mokslininkai galėtų sutelkti dėmesį į „didelį vaizdą“.

Laboratorijos automatizavimas galbūt yra mažiau seksualus nei nešiojami. Tačiau Sridharas įžvelgia milžiniško poveikio potencialą, kai pramonės 4.0 technologijos bus pritaikytos mokslu pagrįstoms įmonėms. Siekiant padidinti JAV biogamybos pajėgumus, investicijos į automatizavimą, mašinų tarpusavio ryšį ir dirbtinio intelekto pagrįstą analizę yra labai svarbios norint įgyti konkurencinį pranašumą. Tam tikra prasme „Elemental Machines“ yra tarsi sveikatos monitorius, tačiau jūsų laboratorijai, kaip tai daro kiti stebėjimo įrenginiai, gali padėti jūsų laboratorijai pakilti į naujas aukštumas.

Ačiū Katia Tarasava papildomų tyrimų ir pranešimų apie šį straipsnį. Esu „SynBioBeta“ įkūrėjas, o kai kurios įmonės, apie kurias rašau, pvz., „Ginkgo Bioworks“, remia „SynBioBeta“ konferencija ir savaitinis suvirškinimas.