Elemental Machines wprowadza Internet rzeczy do operacji laboratoryjnych, aby zaoszczędzić miliony dolarów dla firm biotechnologicznych

Produkty Internetu Rzeczy (IoT) – takie jak słuchawka prysznicowa z głośnikiem Bluetooth lub lodówka, która zamawia rzeczy bezpośrednio z Internetu – mogą wydawać się pomysłowymi prezentami świątecznymi. Ale ta firma znalazła praktyczne zastosowanie dla nowej technologii: Maszyny elementarne, platforma analizy operacji laboratoryjnych, właśnie zebrano $ 41 milionów w rundzie finansowania serii B. Firma pomaga laboratoriom biotechnologicznym usprawnić ich działania i potencjalnie zaoszczędzić miliony dolarów dla firm poprzez kontrolowanie zmiennych środowiskowych.

Jej założyciel, Sridhar Iyengar, był doktorantem na Uniwersytecie Cambridge, kiedy jego projekt doktorancki napotkał nieoczekiwaną przeszkodę: rutynowy eksperyment, który przeprowadził setki razy w ramach swoich badań, nagle przestał działać. Po miesiącach wyrywania włosów i zastanawiania się, czy będzie w stanie ukończyć swoją pracę doktorską, w końcu dowiedział się, że wydział zmienił markę detergentu do szkła, który był używany w zmywarkach. Ten pozornie nieistotny szczegół, o którym zaopatrzenie nikogo nie poinformowało, miał ogromny wpływ na eksperyment.

Każdy, kto kiedykolwiek pracował w laboratorium, może podzielić się podobną historią: rozdzierający ból związany z próbą ustalenia źródeł zmienności w swoich eksperymentach. Jest to tak powszechny problem, że wśród naukowców panuje nawet niepisana zasada: jeśli eksperyment zadziała trzy razy, opublikuj go, ponieważ powtórzenie go ponownie byłoby testem szczęścia. Problem polega na tym, że ta konwencjonalna akademicka mądrość nie sprawdza się tak dobrze w przemyśle, gdzie proces musi za każdym razem przebiegać prawidłowo, aby wytwarzać niezawodne produkty. Przestrzenie „laboratoryjne”, które oznaczają eksperymenty w środowisku akademickim, bardziej przypominają fabryki przemysłu biotechnologicznego i dlatego muszą spełniać znacznie wyższe standardy jakości i odtwarzalności.

Na szczęście dla Sridhara, niefortunny incydent na studiach podyplomowych nie powstrzymał go od zostania odnoszącym sukcesy założycielem startupu technologicznego, który posiada ponad 50 patentów. Sridhar trafił do branży urządzeń medycznych, gdzie precyzja i powtarzalność są tak samo ważne jak w laboratorium, jeśli nie bardziej. W 2001 roku założył Aga Matrix, firma monitorująca poziom glukozy we krwi, która produkuje glukometry dla marek sklepowych, takich jak CVS, TargetTGT
i KrogeraKR
. Ich monitor był pierwszym urządzeniem medycznym zatwierdzonym przez FDA, które można było podłączyć bezpośrednio do smartfona, zapoczątkowując nową erę cyfrowych technologii medycznych. Jego druga kompania Nieprzystosowany, producent urządzeń do monitorowania kondycji i inteligentnych produktów domowych, został przejęty przez Fossil w 2015 roku za 260 milionów dolarów.

Od czasów Misfit Sridhar wrócił do laboratorium i teraz stosuje wszystko, czego nauczył się o budowaniu czujników i produktach połączonych z chmurą, w automatyzacji laboratorium. Te lekcje nie zawsze były łatwe: podczas produkcji glukometrów jego firma musiała stawić czoła blisko 20% stratom po stronie produkcji, co kosztowało ją miliony dolarów. Aby mieć lepszą kontrolę nad jakością produkcji, musieli wiedzieć, co dzieje się w fabryce w połowie świata. Byli w stanie zainstalować proste czujniki w zakładzie produkcyjnym, zebrać dane środowiskowe (takie jak temperatura i wilgotność) i skorelować te zmienne z jakością produktu, co pomogło zmniejszyć straty produkcyjne z 20% do mniej niż 1%.

To doświadczenie nauczyło Sridhara, że ​​każde laboratorium lub środowisko produkcyjne może znacznie skorzystać na ulepszonym monitorowaniu i kontroli środowiska. Technologia poczyniła duże postępy w ciągu ostatnich 15 lat: inteligentne urządzenia domowe są częścią naszego codziennego życia, więc dlaczego nie wykorzystać ich do usprawnienia pracy laboratorium? Tym właśnie zajmuje się Elemental Machines, najnowsza firma Sridhara: buduje sprzęt, aplikacje w chmurze i produkty analityczne oparte na sztucznej inteligencji, aby pomóc przedsiębiorstwom naukowym zwiększyć ich wydajność poprzez gromadzenie i wydobywanie znaczenia z danych operacyjnych laboratoriów. Ta technologia może być brakującym elementem umożliwiającym sukces bioprodukcji:

„Granica między laboratoriami a fabrykami zaciera się. A to oznacza, że ​​wiele podejść, które były tradycyjnie stosowane w produkcji, może zacząć być stosowanych w pracy laboratoryjnej” — uważa Sridhar. „Myślę, że jesteśmy bardzo dobrze przygotowani do wprowadzenia nowych technologii w kosmos”.

Elemental Machines działa na rzecz proaktywnej oceny całego środowiska laboratoryjnego, aby zapewnić, że zespoły, procesy i sprzęt są wykorzystywane w najbardziej efektywny sposób. Na przykład niektóre instrumenty mogą być używane częściej niż inne, co wymaga częstszej kalibracji. Lodówka znajdująca się najbliżej stołu laboratoryjnego może być otwierana częściej, co prowadzi do wahań temperatury. Wszystkie te zmienne można mierzyć za pomocą czujników rozmieszczonych w całym laboratorium, tworząc inteligentną infrastrukturę laboratoryjną do gromadzenia danych, którą można wykorzystać do optymalizacji wykorzystania zasobów. Do tej pory firma Elemental Machines wsparła ponad 500 klientów z branży nauk przyrodniczych i nie jest niespodzianką, że pierwszymi użytkownikami technologii inteligentnych laboratoriów są najnowocześniejsze firmy zajmujące się biologią syntetyczną, takie jak Ginkgo Bioworks.

„W 2020 roku Ginkgo Bioworks zaczęło wykorzystywać zdalny monitoring Elemental Machines. Dzięki temu możemy obserwować stan naszych chłodni, obserwując czas cyklu sprężarki, a także liczbę otwarć drzwi” — powiedziała Anna Greenswag, starszy kierownik ds. operacji laboratoryjnych w Ginkgo Bioworks. „Byliśmy w stanie łatwo połączyć alerty Elemental Machines z naszym procesem powiadamiania, aby można było szybko rozwiązać problemy. Wraz z rozwojem firma Elemental Machines była w stanie nadążać za tempem i skalowaniem w miarę potrzeb. Firma Elemental Machines jest otwarta na punkty styku komunikacyjnego zgodnie z potrzebami Ginkgo i jest zainteresowana innymi możliwościami zbadania wsparcia zarządzania laboratorium”.

Jednak potencjalny wpływ wdrożenia technologii inteligentnych laboratoriów nie ogranicza się tylko do branży biologii syntetycznej. Elemental Machines planuje wykorzystać 41 milionów dolarów zebranych w ostatniej rundzie finansowania, aby napędzać wzrost komercyjny w usługach badawczych, klinicznych i laboratoriach kontroli jakości, a także wspierać powiązane dziedziny, takie jak produkcja, materiałoznawstwo, technologia żywności, technologia rolnictwa i inne branże. „Cieszymy się, że możemy budować na ogromnym sukcesie, jaki odnieśliśmy w obszarze badawczo-rozwojowym. Wierzymy, że nasza platforma technologiczna jest gotowa do przekształcenia środowisk operacyjnych poprzez podłączenie niemal każdego fizycznego zasobu do chmury, a tym samym umożliwienie operatorom skupienia się na bardziej strategicznych inicjatywach” — powiedział Sridhar w komunikat prasowy.

Laboratorium połączone z chmurą jest łatwiejsze do monitorowania w warunkach pracy zdalnej i może pomóc zmniejszyć liczbę błędów ludzkich. W przypadku laboratoriów GMP może to obniżyć koszty zgodności, zoptymalizować wydajność operacyjną i zwiększyć zwrot z inwestycji w bioprodukcję. Maszyny elementarne mogą również pomóc we wdrażaniu laboratoriów zielone inicjatywy zmniejszyć wpływ swoich badań na środowisko. Być może w przyszłości będzie w stanie diagnozować i naprawiać problemy bez interwencji człowieka. Systemy autonomiczne są integralnym aspektem czwartej rewolucji przemysłowej, która zmienia środowiska badawcze i rozwojowe. Usprawniając przyziemne zadania laboratoryjne, takie jak sprawdzanie temperatur, może uwolnić naukowców od skupienia się na „szerszym obrazie”.

Automatyzacja laboratoriów jest prawdopodobnie mniej seksowna niż urządzenia do noszenia. Jednak Sridhar widzi potencjał ogromnego wpływu poprzez wprowadzenie technologii Przemysłu 4.0 do przedsiębiorstw napędzanych nauką. W związku z dążeniem do zwiększenia zdolności bioprodukcyjnych w USA, inwestycje w automatyzację, komunikację między maszynami i analizy oparte na sztucznej inteligencji mają kluczowe znaczenie dla uzyskania przewagi konkurencyjnej. W pewnym sensie Elemental Machines jest jak monitor stanu – ale dla twojego laboratorium, podobnie jak inne trackery, może pomóc przenieść twoje laboratorium na nowy poziom.

Dziękuję Katia Tarasawa w celu uzyskania dodatkowych badań i raportów na temat tego artykułu. Jestem założycielem SynBioBeta, a niektóre firmy, o których piszę, takie jak Ginkgo Bioworks, są sponsorami Konferencja SynBioBeta i cotygodniowe podsumowanie.