实现全实验室自动化的意义(大数据分析与人工智能实验室)

用在药物研发前期,单批进行48个反应,同样人力一周——的工作量,一天就能完成。来自瑞士的Chemspeed高通量自动化平台(FLEX ISYNTH),拥有全球首创的高架称重采样技术,可实现边称重边采样,精确控制物料分布至毫克级和亚毫克级。目前,这套服务于默沙东、赛诺菲、诺华等国际顶级药企的实验室自动化设备,已通过立洋企业有限公司(以下简称立洋)引入中国,被众多创新型药企和CRO企业使用。

在实验室自动化领域,力扬深耕20余年,主要为企业研发提供实验室自动化解决方案;医药、石化和新材料领域的中心、大学实验室和研究所。

实验室自动化与目前火热的实验室机器人概念略有不同。据李阳工作人员介绍,实验室自动化结合了AI、云计算、物联网等技术,软硬件一体化,实现了整个实验过程的自动化、数据化、信息化运行和管理。实验过程和执行设备可以自由组合。实验室机器人只是执行层面的设备,可以代替人做重复性、低价值的工作,是方案的组成部分之一。

据悉,力扬80%以上的业务来自医疗模块。在该领域,力扬是瑞士SOTAX药检仪、荷兰Technobis高通量结晶系统、瑞士CAMAG薄层色谱仪、德国Sepiatec多通道二维液相色谱仪、瑞士Chemspeed高通量自动化平台等多个知名品牌产品的独家区域代理。

丽阳CEO黄开阳对自己代理的产品充满信心。上面提到的Chemspeed高通量自动化平台是自动化程度最高的一个,它是为化合物库管理中的化合物再分配而设计和应用的。据丽阳工作人员介绍,这种自动化的仪器不仅优于传统的手工作业,与其他自动化解决方案相比也有独特的优势。可以实现高通量的样品制备,过程包括不可逾越的标准化固体试剂加药。

“市面上很多方案都是用机械臂代替人手来实现试剂瓶、孔板等仪器在不同平台之间的高效转移。但是机械臂的问题是在处理固体时很难做到标准化。液体的性质比较简单,而固体的有很多因素,如“颗粒大小”、流动性、粉末的蓬松度等。所以一直很难保证实验的规范性。而固体药物的夹持、温控搅拌等环节也是传统实验中容易出错的环节,相当于没有完全解决核心痛点”,上述工作人员表示。

在黄开阳的想法中,用自动化、智能化技术取代传统的人工操作,解决实验室的核心痛点,是大势所趋。自动化要把人从重复性的机械劳动中解放出来,保证安全性和有效性,那么漫长的药物研发周期就可以大大缩短。

至于李阳,黄开阳希望在实验室走向“人机协作”的路上,欧洲的先进设备能够引入中国。此外,——还可以提供研发;d .为国内机构服务,帮助其有效解决实验方法开发和转让中的问题,少走弯路。

实验室自动化不止于 “降本增效”

“让科学家把更多的精力和时间投入到更有价值的工作中。”这是黄开阳一直以来的观点。在他的设想中,当科学家从繁琐的机械工作中解放出来,他们可以将更多的精力投入到实验设计、工作流程编辑和数据处理等更具创造性的工作中。

黄开阳知道,要达到这个目的,必须先保证实验的可重复性(标准化),然后再提高速度。“这是目前实验室自动化主要解决的两个痛点,可以在提高质量的同时提高效率。”他对尤大健说。

事实上,在以生物和化学为基础的医药行业,几乎所有的成就都是建立在大量实验的基础上的。由于其高附加值,制药业一直处于实验室自动化的前沿。目前市场上有一些相应的解决方案,如样品预处理、合成、纯化、分析、过程放大等。

以样品前处理为例,它是整个样品检测和研究中最耗时的部分。d过程,约占整个过程的三分之二。以力扬为代表的索塔克斯TPW样品预处理工作站,就是针对这一环节开发的自动化设备,可用于固体制剂和制粒中间体的自动化样品预处理和分析。

据介绍,SOTAX TPW样品预处理系统的实验效率是专业技术人员的三倍,节省了80%的溶剂消耗。更重要的是,智能模块可以根据取样量的不同,自动修正溶剂的加入量,使结果不受称量精度的影响,降低误差率。

样品预处理只是整个实验室自动化的一个缩影。更低的实验错误率意味着更高的数据质量,高质量的数据可以进一步提高实验效率。

目前提高实验效率的手段不仅有自动化高通量技术,还有AI模型的干预实验。以数据为桥梁,两种方法其实是相辅相成的:AI需要大数据来支持机器深度学习,自动化实验可以高效快速地获得可靠的实验数据。

“低实验效率不足以快速积累足够的数据训练。如果数据不可靠,那就没有意义。”黄开阳解释说:“自动化不仅降低了成本,提高了效率,还体现了数据完整性在研发中创造的价值。d流程。”

未来趋势是 “人机协同”

疫情之后,当实验室自动化的趋势逐渐被认可的时候,黄凯阳就在思考自动化之后未来的实验室应该是什么样的形态。

“在未来的实验室里,即使有尖端的技术和设备,研究人员也同样重要。相比之下,更值得深思的是,人机之间什么样的工作模式才能实现效率最大化。”黄开阳说。“人机合作”的前提是机器设备的国产化。

基于这样的思路,力扬的规划一直围绕着“如何为国内企业提供欧洲设备国产化的技术服务”。甚至在黄开阳眼里,力扬提供的技术服务是力扬区别于其他仪器代理商的根本。

“我们发现,实验方法的开发和转移的市场需求特别大,尤其是在药物开发和研究方面。”这让黄开阳很早就意识到,完善的技术服务可以让国内用户在建设自动化实验室的过程中少走弯路。

黄开阳在介绍他的专家和工程师团队时说,“他们是复合型人才,既懂仪器设备,又懂实验,有真正的实验经验。因此,他们可以理解客户的专业化学语言,解决用户最担心的本地化服务问题。”

2019年,力扬在深圳成立了自己的智能实验室,用于方法传递验证服务。实验室成立后,力扬的专家团队在这里验证将各种复杂的科学实验从人工操作转换为高通量自动化操作的可行性,为高校实验室和企业研发提供个性化、落地化的实验室自动化解决方案;d中心。

在未来“人机合作”的大背景下,力扬正着眼于如何进一步降低自动化设备的门槛。黄凯阳透露,他们目前正在尝试将设备与AR技术相结合,希望未来能够通过增强现实技术和智能眼镜为实验者提供人机交互体验。

对此,黄凯阳描述道:“通过智能眼镜,可以实时提醒用户当前的设备状态、每一步的操作流程和注意事项,甚至可以根据实验目标建议实验设计和准备材料。即使你没有经验,你也能正确使用我们的自动化设备。”

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