Presentazione del Laboratorio del Futuro

Jul 14, 2023

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Guardandoti intorno in un laboratorio di ricerca oggi, cosa vedi? I ricercatori estraggono dati da centinaia di apparecchiature autonome prima di aggiungerli manualmente a un foglio di calcolo (inserendo errori man mano che procedono). Questi fogli di calcolo sono suddivisi su più computer, con i ricercatori che faticano a pulire e analizzare ciascuno di essi. È probabile che vedrai ogni ricercatore lavorare come un silo individuale utilizzando libri di laboratorio scritti a mano, con scarsa considerazione per la sostenibilità, l’efficienza energetica o di laboratorio o la riduzione dei costi. Il 70% del tempo degli operatori di laboratorio viene sprecato in attività amministrative, lavoro di preparazione, ricerca e pulizia di dati e reporting.1 Non esiste un modo migliore di fare scienza?

In questo articolo vi presentiamo il laboratorio del futuro, cosa vi aspettate di trovarci e quali impatti avrà sulla ricerca scientifica e sull’industria.

Il termine “laboratorio del futuro” è un nome collettivo per le tecnologie che caratterizzeranno e consentiranno la prossima generazione di ricercatori. Diamo un'occhiata a come funzionerà il laboratorio.

Nel laboratorio del futuro, la raccolta dei dati sarà resa possibile da dispositivi plug-and-play all’interno dell’Internet delle cose in processi di laboratorio semi-autonomi. Tutti i dati e i metadati prodotti dall'analisi e dalla sperimentazione verranno alimentati direttamente dagli strumenti e dai ricercatori in un unico ecosistema di dati gestito, che diventerà un record indelebile e rimarrà disponibile per ulteriori analisi.

L'automazione e la robotica gestiranno tutti i campioni, i prodotti chimici e le attrezzature. I sensori registreranno l’attività di laboratorio e garantiranno la fornitura di reagenti e campioni, consentendo agli scienziati di lavorare nella loro area di competenza: ricerca e valore aggiunto.

Il laboratorio del futuro integrerà la tecnologia virtuale e fisica e potrà essere condiviso tra team e organizzazioni, sia di persona che da remoto.

Gli strumenti di visualizzazione, come la realtà aumentata, miglioreranno ciò che i ricercatori vedono con le informazioni digitali, come le procedure di sicurezza e i numeri di lotto.

I problemi della catena di fornitura saranno previsti e risolti automaticamente da modelli di apprendimento automatico e da sistemi incaricati di fornire risultati specifici per migliorare le loro prestazioni, diventando sempre più efficienti man mano che procedono.

Il laboratorio del futuro avrà inoltre una maggiore considerazione per la sostenibilità, l’efficienza del laboratorio e dell’energia, e utilizzerà prodotti rispettosi dell’ambiente realizzati con meno materiali tossici.

Quindi, come si potrà ottenere tutto questo e quali tecnologie saranno necessarie per renderlo realtà?

Le innovazioni del laboratorio del futuro possono essere suddivise in sette grandi gruppi:

Collegando persone, apparecchiature, materiali di consumo, sistemi e dati si rendono le informazioni più accessibili, consentendo ricerche affidabili e dettagliate su richiesta. I ricercatori e altro personale dovrebbero avere fiducia nei tuoi dati e, come tali, i dati dovrebbero essere di alta qualità: dovrebbero essere FAIR2 (trovabili, accessibili, interoperabili e riutilizzabili). I sistemi di gestione delle informazioni di laboratorio (LIMS) e i quaderni elettronici di laboratorio (ELN) sono fondamentali a questo riguardo.3

Un LIMS è un tipo di software ospitato su un server progettato per migliorare la produttività e l'efficienza del laboratorio tenendo traccia dei dati associati a campioni, esperimenti, flussi di lavoro e strumenti di laboratorio. È uno strumento che consente di gestire attivamente tutti i processi di laboratorio, dalla manutenzione degli strumenti e dei campioni alle persone e ai materiali di consumo, riducendo l'errore umano e aumentando l'efficienza.4

Un ELN è un software creato per raccogliere e organizzare informazioni e note, consentendo ai ricercatori di documentare ricerche, esperimenti e procedure eseguite in un laboratorio e di raccogliere, organizzare e condividere i propri dati senza problemi.5

Ad esempio, lo Human Tissue Resource Center (HTRC) del Dipartimento di Patologia dell'Università di Chicago ha adottato una soluzione LIMS che integra un'interfaccia progettata per un ambiente di produzione scalabile. Raccoglie e tiene traccia dei dati delle biobanche come informazioni sui pazienti, diagnosi, sito degli organi e rapporti patologici collegati.