생명공학은 제품을 개발하거나 서비스를 제공하기 위해 생물학적 시스템이나 유기체의 힘을 활용한다. 바이오 기술의 간단한 예는 빵 굽기(최종 제품)에 효모(생물 유기체)를 사용하는 것이다. 생물 시스템을 효율적으로 사용하기 위해서는 생명공학이 매우 정밀한 과정을 필요로 한다. 4차 산업혁명 Industry 4.0은 자동화를 각광받으며, 이는 생명공학에 적용되어 효율성을 극대화할 수 있다.
비록 발효나 양조와 같은 몇몇 생명공학적인 과정이 수세기 동안 존재해왔지만, 최근 생명공학은 높은 우선순위의 과학으로 확인되고 있다. 보건, 농업, 에너지, 가축, 환경 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 건강 분야의 생명공학은 인슐린이나 성장호르몬과 같은 단백질을 생산하기 때문에 특히 중요하다. 그것은 또한 세포와 유전자 치료와 같은 생물학적 치료법을 개발하는 데 사용된다. 생명공학은 또한 관심 있는 유전자를 삽입하거나 삭제함으로써 농작물의 생산을 향상하는 데 농업에 널리 사용된다. 배양균은 더 빨리 자라고, 어려운 환경에 저항하기 위해 유전적으로 변형될 수 있으며, 미생물은 토양의 질을 유지하기 위해 사용될 수 있다.
생명공학 실험실의 자동화의 이점
미생물의 사용은 매우 정밀한 과정과 복잡한 실험 조건의 미세 조정된 제어를 호소한다. 이것은 시간이 많이 걸리고 상당한 양의 육체노동을 필요로 한다. 자동화된 모니터링 및 처리는 생명 공학에 상당한 도움을 줄 수 있으며, 연구소가 생산성과 결과의 품질을 기하급수적으로 향상할 수 있다.
자동화는 아직 연구소에서 널리 보급되지 않았지만 워크플로우를 간소화하고 가속화할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 예를 들어 프로세스를 자동화 및 모니터링하여 항상 최상의 상태를 유지할 수 있습니다. 이것은 조건이 표준화됨에 따라 실험실의 생산성, 정확성 및 결과의 재현성을 향상한다.
결과의 재현성은 과학의 기초 중 하나이기 때문에 특히 중요하다. 2016년 네이처가 발표한 연구에 따르면 과학자의 70% 이상이 실험 재현에 실패한 반면, 참여자의 52%는 "재생산성의 중대한 위기"가 있다고 생각했다. 따라서 엄격하게 통제된 실험 조건을 사용하여 강력한 결과를 생성하는 것이 필수적이다.
자동화는 또한 과학자들에게 시간을 벌어준다. 조건을 모니터링하고 수동 작업을 수행하는 대신, 과학자와 기술자는 더 복잡하고 의미 있는 작업에 집중할 수 있어 실험실의 출력을 더욱 향상할 수 있다. 따라서 자동화는 생산성, 효율성, 정확성 및 결과 재현성에 여러 가지 영향을 미칩니다. 궁극적으로, 자동화는 프로세스를 표준화할 수 있기 때문에 혁신을 촉진합니다.
Beyond Lab Automation: Lab 4.0점
자동화는 4차 산업혁명의 구성 요소 중 하나일 뿐이다. 미래의 연구소는 디지털 시스템과 기술을 사용하여 물리적 시스템과 가상 시스템을 연결합니다. 대부분의 실험실은 서로 다른 공급업체의 기기와 소프트웨어를 사용하여 그들 사이에 장벽을 만든다. 이러한 장애는 지루한 수동 작업을 발생시키고 효과적인 데이터 관리를 방해합니다.
디지털화는 작업 및 협업을 용이하게 하기 위해 사람, 기기, 장비 및 시스템을 연결합니다. 자동화와 마찬가지로 프로세스를 모니터링하고 생산성을 향상하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 유지보수 프로세스는 장비 오작동을 방지하기 위해 중앙 시스템에 의해 자동화 및 감독될 수 있습니다.
기기들과 시스템들은 의사소통을 촉진하기 위해 인터넷에 연결될 수 있다. 클라우드 컴퓨팅은 더 빠르고 유연한 데이터베이스 액세스를 가능하게 한다. 데이터는 쉽게 공유되므로 글로벌 협업이 가능합니다. 과학자들은 실험 데이터에 원격으로 액세스 할 수 있습니다. 전염병이 우리에게 보여주었듯이, 적응성은 매우 귀중하며, 디지털화를 수용하는 실험실은 혼란을 더 잘 처리할 수 있다.
미래의 연구소에 대한 일별
LIMS(Laboratory Information Management System)는 샘플과 워크플로우를 관리하고 데이터에 대한 안전하고 중앙 집중식 인터페이스를 제공합니다. LIMS가 제공하는 강력한 디지털 기반을 가진 실험실은 새로운 도구에 접근할 수 있을 것이다. 이러한 새로운 도구들 중에서, 우리는 인공지능(AI), 로봇 공학, 증강 현실(AR), 가상현실(VR)을 찾을 것이다. 인공지능은 앞서 언급했듯이 실험실 프로세스를 자동화하고 장비 유지보수를 제어하며 기존 작업흐름을 능률화할 수 있다. 또한 생성된 방대한 양의 데이터를 분석하고 전례 없는 통찰력을 제공하는 데 사용할 수 있습니다. 로봇은 실험실 작업, 특히 반복적인 작업을 정확하고 효율적으로 수행할 수 있으며 인간의 오류 위험을 줄일 수 있다. 로봇은 생물학적 위험을 다루고 인간의 위험을 줄이는데 이상적이다. 미생물을 자주 다뤄야 하기 때문에 생명공학에서 특히 유용하다. AR과 VR은 상호 작용 기술이 있는 진정한 지능형 실험실을 만드는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 협업용으로 사용할 수 있습니다. 전 세계 다른 연구소의 과학자들은 동일한 환경을 보고 동일한 데이터를 사용할 수 있습니다. 또한 전자 노트북을 통한 실시간 데이터 캡처도 가능합니다.
Beyond The Laboratory: 더 넓은 이점
이러한 미래 대비 환경은 또한 고도로 숙련된 노동자들을 끌어들일 것이며 기존 직원들이 그들의 기술을 확장할 수 있도록 할 것이다. 기술의 발전은 생명공학 내부와 외부에서 새로운 역할을 할 수 있는 기회를 창출할 것이다. Industry 4.0은 지속 가능한 폐기물 관리, 환경 공학, 광범위한 데이터 분석 등과 같은 분야에서 고도로 숙련된 전문가에 대한 수요를 증가시킵니다. 더 경쟁력 있고 효율적이며 일자리를 창출하는 것 외에도, 혁신적인 생명공학 연구소는 현재의 글로벌 과제를 해결하는 데 중요한 지속 가능한 관행으로 쉽게 전환할 수 있다. 생산성 향상은 천연자원의 사용을 줄이는 데 도움이 된다. 전체적으로, Lab 4.0으로 도약한 생명공학 연구소는 첨단 바이오 연료, 보다 효율적인 농업 관행을 효율적으로 설계하고 순환, 복원 및 재생 경제로의 전환을 가속화함으로써 식품 안전 및 저탄소 미래에 기여할 것이다.
댓글