Podjetje Elemental Machines prinaša internet stvari v laboratorijske operacije, da bi biotehnološkim podjetjem prihranilo milijone dolarjev

Izdelki interneta stvari (IoT) – kot je tuš z zvočnikom Bluetooth ali hladilnik, ki stvari naroča neposredno iz interneta – se morda zdijo kot nenavadne ideje za praznična darila. Toda to podjetje je našlo praktično uporabo nove tehnologije: Elementarni stroji, platforma za obveščanje o laboratorijskih operacijah, je pravkar dvignil $ 41 milijone v krogu financiranja serije B. Podjetje pomaga biotehnološkim laboratorijem racionalizirati svoje delovanje in potencialno prihraniti milijone dolarjev za podjetja z nadzorom okoljskih spremenljivk.

Njegov ustanovitelj, Sridhar Iyengar, je bil podiplomski študent na Univerzi v Cambridgeu, ko je njegov doktorski projekt naletel na nepričakovano oviro: rutinski poskus, ki ga je izvedel stokrat za svoje raziskave, je nenadoma prenehal delovati. Po mesecih puljenja las in spraševanja, ali mu bo uspelo dokončati disertacijo, je končno ugotovil, da je oddelek zamenjal blagovno znamko detergenta za stekleno posodo, ki se je uporabljal v pomivalnih strojih. Ta na videz nepomembna podrobnost, o kateri nabava ni obvestila nikogar, je močno vplivala na poskus.

Vsakdo, ki je kdaj delal v laboratoriju, lahko deli podobno zgodbo: neznosno bolečino, ko so poskušali ugotoviti vire spremenljivosti v njihovih poskusih. To je tako pogosta težava, da med akademiki obstaja celo neizgovorjeno pravilo: če poskus trikrat uspe, ga objavite, ker bi poskus ponovitve pomenil preizkus vaše sreče. Težava je v tem, da ta konvencionalna akademska modrost ne deluje tako dobro v industriji, kjer mora postopek vsakič delovati pravilno, da lahko izdelamo zanesljive izdelke. »Laboratorijski« prostori, ki pomenijo eksperimentiranje v akademskih krogih, so bolj podobni tovarnam za biotehnološko industrijo in se morajo zato držati veliko višjih standardov kakovosti in ponovljivosti.

Na srečo za Sridharja ga nesrečni incident na podiplomskem študiju ni preprečil, da bi postal uspešen ustanovitelj tehnološkega startupa, ki ima več kot 50 patentov. Sridhar je končal v industriji medicinskih pripomočkov, kjer sta natančnost in ponovljivost prav tako pomembni kot v laboratoriju, če ne še bolj. Leta 2001 je ustanovil Aga Matrix, podjetje za merilnike glukoze v krvi, ki izdeluje merilnike glukoze za blagovne znamke trgovin, kot so CVS, TargetTGT
in KrogerKR
. Njihov monitor je bil prva medicinska naprava, ki jo je odobrila FDA in se je lahko povezala neposredno z vašim pametnim telefonom, s čimer je začela novo dobo digitalnih zdravstvenih tehnologij. Njegovo drugo podjetje, Nepodoban, proizvajalca nosljivih naprav za spremljanje telesne pripravljenosti in izdelkov za pametni dom, je Fossil kupil leta 2015 za 260 milijonov dolarjev.

Od svojih dni Misfit se je Sridhar vrnil nazaj v laboratorij in zdaj vse, kar se je naučil o izdelavi senzorjev in izdelkov, povezanih z oblakom, uporablja za avtomatizacijo laboratorija. Te lekcije niso bile vedno lahke: med izdelavo merilnikov glukoze se je moralo njegovo podjetje soočiti s skoraj 20-odstotnimi izgubami na strani proizvodnje, kar jih je stalo na milijone dolarjev. Da bi imeli boljši nadzor nad kakovostjo izdelave, so morali vedeti, kaj se dogaja v tovarni na pol poti po svetu. V proizvodni obrat so lahko namestili preproste senzorje, zbrali okoljske podatke (kot sta temperatura in vlažnost) in te spremenljivke povezali s kakovostjo izdelka, kar je pomagalo zmanjšati proizvodne izgube z 20 % na manj kot 1 %.

Ta izkušnja je Sridharja naučila, da bi lahko vsak laboratorij ali proizvodno okolje veliko pridobil z izboljšanim spremljanjem in nadzorom okolja. Tehnologija je v zadnjih 15 letih močno napredovala: pametne domače naprave so del našega vsakdana, zakaj jih torej ne bi uporabili za poenostavitev laboratorijskih operacij? To počne Elemental Machines, Sridharjevo najnovejše podjetje: gradijo strojno opremo, aplikacije v oblaku in analitične izdelke, ki temeljijo na AI, da bi podjetjem, ki temeljijo na znanosti, pomagali povečati svojo učinkovitost z zbiranjem in izločanjem pomena iz podatkov o laboratorijskih operacijah. Ta tehnologija bi lahko manjkala, da bi omogočila uspeh bioproizvodnje:

»Meja med laboratoriji in tovarnami se briše. In to pomeni, da se lahko veliko pristopov, ki so se tradicionalno uporabljali v proizvodnji, začne uporabljati v laboratorijskem delu,« razmišlja Sridhar. "Mislim, da smo v zelo dobrem položaju, da v vesolje prinesemo nekaj novih tehnologij."

Podjetje Elemental Machines deluje na proaktivnem ocenjevanju celotnega laboratorijskega okolja, da zagotovi, da se ekipe, procesi in oprema uporabljajo na najučinkovitejši možni način. Na primer, nekateri instrumenti se lahko uporabljajo pogosteje kot drugi, kar zahteva pogostejše umerjanje. Hladilnik, ki je najbližji laboratorijski mizi, se lahko odpira pogosteje, kar vodi do temperaturnih nihanj. Vse te spremenljivke je mogoče izmeriti s senzorji, nameščenimi po celotnem laboratoriju, s čimer se ustvari pametna laboratorijska infrastruktura za zbiranje podatkov, ki jo je mogoče uporabiti za optimizacijo uporabe virov. Do danes je Elemental Machines podprl več kot 500 strank na področju znanosti o življenju in ne preseneča, da so prvi, ki so sprejeli tehnologijo pametnega laboratorija, vrhunska podjetja za sintezno biologijo, kot je npr. Biološko podjetje Ginkgo.

»Leta 2020 je Ginkgo Bioworks začel uporabljati nadzor na daljavo družbe Elemental Machines. To nam omogoča, da spremljamo zdravje naših hladilnih enot tako, da pogledamo čas cikla kompresorja in vidimo število odprtin vrat,« je povedala Anna Greenswag, višja vodja laboratorijskih operacij pri Ginkgo Bioworks. »Uspelo nam je preprosto povezati opozorila Elemental Machines v naš postopek obveščanja, tako da je mogoče težave hitro obravnavati. Ko smo rasli, je Elemental Machines lahko držal tempo in se po potrebi povečal. Podjetje Elemental Machines je odprto za komunikacijske stične točke, ki jih potrebuje Ginkgo, in ga zanimajo druge poti za raziskovanje podpore upravljanju laboratorija.«

Vendar potencialni vpliv uvedbe tehnologij pametnih laboratorijev ni omejen le na industrijo sintetične biologije. Elemental Machines namerava uporabiti 41 milijonov dolarjev, zbranih v zadnjem krogu financiranja, za spodbujanje komercialne rasti v raziskavah, kliničnih in laboratorijskih storitvah za nadzor kakovosti, kot tudi za podporo sorodnih področij, kot so proizvodnja, znanost o materialih, živilska tehnologija, kmetijska tehnologija in druga industrije. »Navdušeni smo, da gradimo na izjemnem uspehu, ki smo ga dosegli na področju raziskav in razvoja. Verjamemo, da je naša tehnološka platforma pripravljena preoblikovati operativna okolja s povezovanjem skoraj vseh fizičnih sredstev v oblak in s tem osvobodi operaterje, da se osredotočijo na bolj strateške pobude,« je dejal Sridhar v sporočilo za javnost.

Laboratorij, povezan z oblakom, je lažje spremljati v pogojih dela na daljavo in lahko pomaga zmanjšati človeške napake. Za laboratorije GMP lahko zmanjša njihove stroške skladnosti, optimizira učinkovitost delovanja in poveča donosnost naložbe v bioproizvodnjo. Elemental Machines lahko tudi pomaga laboratorijem pri implementaciji zelene pobude zmanjšati okoljski odtis svojih raziskav. In morda bo v prihodnosti lahko diagnosticiral in odpravljal težave brez človeškega posredovanja. Avtonomni sistemi so sestavni del četrte industrijske revolucije, ki spreminja raziskovalna in razvojna okolja. Z racionalizacijo vsakdanjih laboratorijskih nalog, kot je preverjanje temperatur, bi lahko znanstvenike osvobodili, da se osredotočijo na "veliko sliko".

Laboratorijska avtomatizacija je morda manj seksi kot nosljiva oprema. Toda Sridhar vidi potencial za izjemen vpliv s prenosom tehnologij industrije 4.0 v znanstveno usmerjena podjetja. S prizadevanjem za povečanje zmogljivosti bioproizvodnje v ZDA so naložbe v avtomatizacijo, komunikacijo med stroji in analitiko, ki temelji na umetni inteligenci, ključnega pomena za pridobitev konkurenčne prednosti. Elemental Machines je na nek način kot nadzornik zdravja – toda za vaš laboratorij in kot to počnejo drugi sledilci, lahko pomaga pognati vaš laboratorij v nove višine.

Hvala Katja Tarasava za dodatne raziskave in poročanje o tem članku. Sem ustanovitelj SynBioBeta in nekatera podjetja, o katerih pišem, kot je Ginkgo Bioworks, so sponzorji Konferenca SynBioBeta in tedenski prebav.