Mesin Elemental Membawa Internet Perkara Ke Operasi Makmal Untuk Menjimatkan Berjuta-juta Dolar Untuk Syarikat Bioteknologi

Produk Internet of Things (IoT) – seperti kepala pancuran mandian pembesar suara Bluetooth atau peti sejuk yang memesan barangan terus daripada Internet – mungkin kelihatan seperti idea hadiah percutian yang gimik. Tetapi syarikat ini telah menemui kes penggunaan praktikal untuk teknologi baharu: Mesin Elemen, platform risikan operasi makmal, baru sahaja menaikkan $ 41 juta dalam pusingan pembiayaan Siri B. Syarikat itu membantu makmal bioteknologi menyelaraskan operasi mereka dan berpotensi menjimatkan berjuta-juta dolar untuk syarikat dengan mengawal pembolehubah persekitaran.

Pengasasnya, Sridhar Iyengar, adalah seorang pelajar siswazah di Universiti Cambridge apabila projek PhDnya melanda sekatan jalan yang tidak dijangka: percubaan rutin yang telah dilakukannya seratus kali untuk penyelidikannya tiba-tiba berhenti berfungsi. Selepas berbulan-bulan menarik rambut dan tertanya-tanya sama ada dia akan dapat menyiapkan kerja disertasinya, dia akhirnya mendapat tahu jabatan itu telah menukar jenama detergen barangan kaca yang telah digunakan dalam mesin basuh pinggan mangkuknya. Butiran yang kelihatan tidak penting yang gagal dimaklumkan oleh pemerolehan kepada sesiapa sahaja mempunyai kesan yang mendalam terhadap percubaan.

Sesiapa sahaja yang pernah bekerja di makmal boleh berkongsi kisah yang sama: kesakitan yang pedih cuba memikirkan sumber kebolehubahan dalam eksperimen mereka. Ia adalah masalah biasa, malah terdapat peraturan yang tidak dinyatakan di kalangan ahli akademik: jika percubaan itu berjaya tiga kali, terbitkannya, kerana cuba menirunya sekali lagi akan menguji nasib anda. Masalahnya ialah kebijaksanaan akademik konvensional ini tidak berfungsi dengan baik dalam industri di mana proses itu perlu berfungsi dengan betul setiap masa untuk menghasilkan produk yang boleh dipercayai. Ruang "makmal" yang membayangkan percubaan dalam akademik adalah lebih seperti kilang untuk industri bioteknologi dan oleh itu mesti mematuhi piawaian kualiti dan kebolehulangan yang lebih tinggi.

Nasib baik bagi Sridhar, insiden sekolah siswazah yang malang itu tidak menghalangnya daripada menjadi pengasas permulaan teknologi yang berjaya yang memegang lebih 50 paten. Sridhar berakhir dalam industri peranti perubatan di mana ketepatan dan kebolehulangan adalah sama pentingnya dengan di makmal, jika tidak lebih. Pada tahun 2001, beliau mengasaskan Aga Matriks, syarikat pemantau glukosa darah yang membuat meter glukosa untuk jenama kedai seperti CVS, TargetTGT
, dan KrogerKR
. Monitor mereka ialah peranti perubatan pertama yang diluluskan oleh FDA yang boleh menyambung terus ke telefon pintar anda, yang membawa kepada era baharu teknologi kesihatan digital. Syarikat kedua beliau, Tak padan, pembuat peranti penjejak kecergasan boleh pakai dan produk rumah pintar, telah diperoleh oleh Fossil pada 2015 dengan harga $260 juta.

Sejak zaman Misfitnya, Sridhar telah kembali ke makmal dan kini menggunakan semua yang dia pelajari tentang membina penderia dan produk berkaitan awan kepada automasi makmal. Pelajaran itu tidak selalunya mudah: semasa membuat monitor glukosa, syarikatnya terpaksa menghadapi kerugian hampir 20% di bahagian pengeluaran, menelan belanja berjuta-juta dolar. Untuk mempunyai kawalan yang lebih baik ke atas kualiti pembuatan, mereka perlu mengetahui apa yang berlaku di kilang di tengah-tengah dunia. Mereka dapat memasang penderia mudah di kemudahan pembuatan, mengumpulkan data persekitaran (seperti suhu dan kelembapan), dan mengaitkan pembolehubah tersebut dengan kualiti produk, yang membantu mengurangkan kerugian pengeluaran daripada 20% kepada kurang daripada 1%.

Pengalaman itu mengajar Sridhar bahawa mana-mana makmal atau persekitaran pembuatan boleh mendapat manfaat daripada pemantauan dan kawalan alam sekitar yang lebih baik. Teknologi ini telah mencapai banyak kemajuan dalam tempoh 15 tahun yang lalu: peranti rumah pintar adalah sebahagian daripada kehidupan harian kita, jadi mengapa tidak membawanya untuk menyelaraskan operasi makmal? Inilah yang dilakukan oleh Elemental Machines, syarikat terbaharu Sridhar: mereka sedang membina perkakasan, aplikasi awan dan produk analitik dipacu AI untuk membantu perusahaan yang dipacu sains meningkatkan kecekapan mereka dengan mengumpul dan mengekstrak makna daripada data operasi makmal. Teknologi ini mungkin tiada bahagian untuk membolehkan kejayaan pembuatan bio:

“Barisan antara makmal dan kilang semakin kabur. Dan maksudnya ialah banyak pendekatan yang digunakan secara tradisional dalam pembuatan boleh mula digunakan dalam kerja makmal, "fikir Sridhar. "Saya fikir kami berada pada kedudukan yang baik untuk membawa beberapa teknologi baharu ke angkasa lepas."

Elemental Machines berfungsi untuk menilai secara proaktif keseluruhan persekitaran makmal untuk memastikan pasukan, proses dan peralatan digunakan dengan cara yang paling cekap yang mungkin. Sebagai contoh, sesetengah instrumen boleh digunakan lebih kerap daripada yang lain, memerlukan penentukuran yang lebih kerap. Peti sejuk yang paling hampir dengan bangku makmal mungkin dibuka dengan lebih kerap, yang membawa kepada turun naik suhu. Semua pembolehubah ini boleh diukur menggunakan penderia yang diletakkan di seluruh makmal, mewujudkan infrastruktur makmal pintar untuk pengumpulan data yang boleh dimanfaatkan untuk mengoptimumkan penggunaan sumber. Sehingga kini, Elemental Machines telah menyokong lebih 500 pelanggan sains hayat, dan tidak hairanlah bahawa pengguna pertama teknologi makmal pintar ialah syarikat biologi sintetik yang canggih seperti Ginkgo Bioworks.

“Pada 2020, Ginkgo Bioworks mula menggunakan pemantauan jarak jauh Elemental Machines. Ini membolehkan kami memantau kesihatan unit storan sejuk kami dengan melihat masa kitaran pemampat serta melihat bilangan bukaan pintu,” kata Anna Greenswag, Pengurus Kanan Operasi Makmal di Ginkgo Bioworks. “Kami dapat dengan mudah menyambungkan makluman Elemental Machines ke dalam proses pemberitahuan kami supaya isu dapat ditangani dengan cepat. Memandangkan kami telah berkembang, Elemental Machines telah dapat mengikuti rentak dan skala mengikut keperluan. Elemental Machines terbuka kepada titik sentuhan komunikasi seperti yang diperlukan oleh Ginkgo dan berminat dengan jalan lain untuk meneroka pengurusan makmal yang menyokong.

Tetapi potensi kesan pelaksanaan teknologi makmal pintar tidak terhad kepada industri biologi sintetik sahaja. Elemental Machines merancang untuk menggunakan $41 juta yang diperoleh dalam pusingan pembiayaan terakhir untuk memacu pertumbuhan komersial dalam penyelidikan, klinikal dan perkhidmatan makmal kawalan kualiti, serta menyokong bidang berkaitan seperti pembuatan, sains bahan, teknologi makanan, teknologi pertanian dan lain-lain. industri. “Kami teruja untuk membina kejayaan besar yang kami perolehi dalam ruang R&D. Kami percaya bahawa platform teknologi kami bersedia untuk mengubah persekitaran operasi dengan menghubungkan hampir mana-mana aset fizikal kepada awan, dan dengan itu membebaskan pengendali untuk memberi tumpuan kepada inisiatif yang lebih strategik,” kata Sridhar dalam Sidang akhbar.

Makmal yang disambungkan dengan awan lebih mudah untuk dipantau dalam keadaan kerja jauh dan boleh membantu mengurangkan ralat manusia. Untuk makmal GMP, ia boleh mengurangkan kos pematuhan mereka, mengoptimumkan kecekapan operasi dan meningkatkan ROI biopembuatan. Mesin Elemen juga boleh membantu makmal melaksanakan inisiatif hijau untuk mengurangkan jejak alam sekitar penyelidikan mereka. Dan mungkin pada masa hadapan, ia akan dapat mendiagnosis dan membetulkan isu tanpa campur tangan manusia. Sistem autonomi adalah aspek penting dalam Revolusi Perindustrian Keempat yang mengubah persekitaran penyelidikan dan pembangunan. Dengan memperkemas tugas makmal biasa, seperti memeriksa suhu, ia boleh membebaskan saintis untuk memberi tumpuan kepada "gambaran besar".

Automasi makmal mungkin kurang seksi berbanding barang boleh pakai. Tetapi Sridhar melihat potensi impak yang luar biasa dengan membawa teknologi Industri 4.0 kepada perusahaan yang dipacu sains. Dengan dorongan untuk meningkatkan kapasiti pembuatan bio AS, pelaburan dalam automasi, komunikasi mesin ke mesin dan analitik dipacu AI adalah penting untuk mendapatkan kelebihan daya saing. Dari satu segi, Elemental Machines adalah seperti pemantau kesihatan - tetapi untuk makmal anda, dan seperti yang dilakukan oleh penjejak lain, boleh membantu mendorong makmal anda ke tahap yang lebih tinggi.

Terima kasih kepada Katia Tarasava untuk penyelidikan dan pelaporan tambahan mengenai artikel ini. Saya ialah pengasas SynBioBeta, dan beberapa syarikat yang saya tulis, seperti Ginkgo Bioworks, adalah penaja kepada Persidangan SynBioBeta and penghadaman mingguan.