Czym żyje branża laboratoryjna?

• Strona główna
• Artykuły
• Czym żyje branża laboratoryjna?

2025-07-09  / Autor: Dominik Wójcicki

Temat 1: Bioanaliza jako podstawa poprawy jakości życia

Od terapii i leków farmaceutycznych po technologie wykrywania i znaczne możliwości dla przemysłu rolno-spożywczego: działania w bioanalizie są integralną częścią wszystkich sektorów przemysłu i pomagają rozwijać dochodowe koncepcje i technologie przyszłości.

Jako dyscyplina naukowo-badawcza, bioanaliza zajmuje się metodami analizy nauk biologicznych. Zarówno biochemia, jak i biologia molekularna, genetyka molekularna, biologia komórki i rozwoju, a także medycyna opierają się na metodach i technologiach bioanalizy. Wszystkie one mają jedną wspólną cechę: analizę metabolizmu układów biologicznych.

W Monachium przekonywano, że to właśnie w tym obszarze ujawnia się ogromny potencjał badań bioanalitycznych dla przemysłu. Bioanalityka tworzy niezbędne podstawy dla diagnostyki związanej z pacjentem, środków poprawiających zdrowie i leczenia, a tym samym umożliwia spersonalizowaną medycynę. Podobnie jest w przemyśle rolno-spożywczym, gdzie metody bioanalizy ułatwiają identyfikację biotoksyn i szkodliwych mikroorganizmów, wnosząc tym samym znaczny wkład w kontrolę jakości i zapewnienie bezpieczeństwa żywności.

Temat 2: Nowe technologie w bioanalityce 

Innowacyjne osiągnięcia w biotechnologii, technologii genetycznej, diagnostyce i medycynie wymagają nowych metod analizy. Sukcesy w syntezie nowych substancji czynnych i leków lub obiecujących terapii i terapii genetycznych w medycynie spersonalizowanej w dużej mierze zależą od wydajności metod bioanalizy.

Technologie bioanalizy są rozwijane w sposób stały: obejmują one cały zakres rozwiązań sektorowych, począwszy od technik przygotowywania próbek i obsługi cieczy po analizę instrumentalną, w tym spektrometrię masową i mikroskopię, a skończywszy na technikach obrazowania, mikro- i nanotechnologii, technikach immunologicznych i technikach biologii molekularnej, testach i laboratoriach na chipie, przesiewach o wysokiej przepustowości, automatyzacji laboratoryjnej, zarządzaniu danymi i dużych zbiorach danych. Dzięki temu użytkownicy doświadczają dobrze ustrukturyzowanych i przejrzystych rozwiązań systemowych, których mogą użyć, aby osiągnąć krótsze czasy analizy i eksperymentów, lepsze sposoby interpretacji wyników pomiarów i łatwiejszą dostępność potrzebnych danych.

Temat 3: Biotechnologia i obszary jej zastosowań

W zależności od dziedziny zastosowania rozróżnia się biotechnologię czerwoną, zieloną, niebieską, białą, szarą i brązową.

Podczas gdy czerwona biotechnologia koncentruje się na rozwoju medyczno-farmaceutycznym, to zielona biotechnologia ma na celu nowe gatunki roślin i przemysł rolniczy. Niebieska biotechnologia wykorzystuje systemy wodne, algi i gatunki morskie, z kolei biała biotechnologia jest wykorzystywana w procesach produkcji przemysłowej, w ramach której produkcja chemikaliów i leków to dwa główne obszary zastosowania. Szara biotechnologia zajmuje się procesami gospodarowania odpadami, a brązowa biotechnologia technologiami ochrony środowiska i gleby.

Nowe odkrycia w biotechnologii i inżynierii genetycznej napędzają badania i rozwój w naukach rolniczych, a także w dziedzinach diagnostyki, farmacji i medycyny. Dzięki biotechnologicznym procesom produkcyjnym surowców, chemikaliów i paliw, nowoczesna biotechnologia przyczynia się również do neutralności klimatycznej i ochrony zasobów. Z kolei ryby in vitro i mięso in vitro mogą przyczynić się do bardziej zrównoważonej produkcji żywności. Żywność laboratoryjna uważana jest za jeden z trendów przyszłości.

Temat 4: Perspektywy biotechnologii w medycynie

Na targach analityca podjęto zagadnienie nowych metod w bioanalizie i biotechnologii i tego, iż umożliwiają one dokładniejsze metody wykrywania i wydajniejsze procesy syntezy składników aktywnych i preparatów w produkcji leków i naukach o życiu.

Rekombinacja DNA in vitro i synteza wektorów plazmidowych w znacznym stopniu przyczyniają się do osiągnięć biotechnologii w medycynie. Przeciwciała monoklonalne otwierają nowe perspektywy w diagnostyce. Szczepionki mRNA i technologie siRNA, a także spersonalizowane terapie genowe w biomedycynie opierają się na innowacjach biotechnologicznych i obiecują niewyobrażalny potencjał. Naukowcy są zgodni, że biotechnologia medyczna jest jedną z najszybciej rozwijających się branż we współczesnym świecie. Liczba zatwierdzeń biofarmaceutycznych rośnie, podobnie jak liczba badań klinicznych, w szczególności ze względu na zapotrzebowanie na spersonalizowaną medycynę w leczeniu rzadkich chorób, takich jak nowotwory, choroby autoimmunologiczne i choroby metaboliczne. Duże nadzieje pokłada się w przeciwciałach, które interweniują w układ odpornościowy w ukierunkowany sposób oraz w spersonalizowanych terapiach genowych w ukierunkowanym leczeniu nowotworów.

Temat 5: Automatyzacja laboratorium

Pierwsze kroki w automatyzacji laboratorium zostały podjęte już w latach 70. ubiegłego wieku w przemyśle chemicznym, gdzie takie procesy, jak mieszanie lub kontrola temperatury zostały przejęte przez maszyny. Na targach analityca przekonywano, że automatyzacja laboratorium polega zasadniczo na umożliwieniu sprzętowi, robotyce lub oprogramowaniu zajęcia się procesami, które wcześniej były wykonywane przez ludzi. Dzięki temu możliwe jest uwolnienie personelu laboratorium od prac powtarzalnych i mechanicznych.

Automatyzacja laboratorium jest zatem podobszarem technologii automatyzacji. Celem jest tutaj, aby maszyny pracowały coraz bardziej niezależnie i eliminowały potrzebę ingerencji człowieka.

Automatyzacja laboratorium sprawdza się w takich obszarach, jak pomiary za pomocą czujników lub analizatorów; przeprowadzanie eksperymentów, np. za pomocą robotyki; dokumentacja; zarządzanie bazą danych.

Temat 6: Laboratorium 4.0 jako laboratorium przyszłości o większej wydajności i elastyczności

Temat laboratorium przyszłości budzi niesłabnące zainteresowanie na wszystkich imprezach branżowych. Sprawne przepływy pracy są bowiem niezbędne dla konkurencyjności każdego laboratorium, ponieważ jest to jedyny sposób na sprostanie rosnącym wymaganiom narzucanym przez różne czynniki, w tym nowe przepisy prawne.

Zautomatyzowane procesy laboratoryjne i zoptymalizowane przepływy pracy zmniejszają obciążenie pracą personelu laboratoryjnego. Oprogramowanie i sprzęt w laboratorium 4.0 są zaprojektowane tak, aby były modułowe i wystarczająco elastyczne i mogły szybko reagować na indywidualne wymagania użytkowników oraz na zmieniające się objętości próbek.

Procesy, którymi można sterować za pomocą smartfona ułatwiają codzienną pracę w Laboratorium 4.0, podobnie jak zarządzanie wszystkimi danymi laboratoryjnymi w chmurze. Ponieważ jakość wyników analiz pozostaje najważniejsza, to narzędzia cyfrowe odgrywają już dzisiaj kluczową rolę w zbieraniu, ocenie i przechowywaniu wyników pomiarów. Także sztuczna inteligencja staje się coraz ważniejsza w zarządzaniu nadmiarem danych.

Temat 7: Roboty i coboty jako wsparcie w automatyzacji laboratoriów w kierunku transformacji cyfrowej

Laboratorium 4.0 jest wysoce zautomatyzowane. Zalety takiego stanu rzeczy są oczywiste: zautomatyzowane procesy rekompensują niedobór wykwalifikowanych pracowników i umożliwiają szybką obsługę dużych objętości próbek. Jednocześnie automatyzacja zwiększa bezpieczeństwo laboratorium, zmniejszając ryzyko obrażeń i skażenia.

Zautomatyzowane procesy i roboty laboratoryjne szczególnie dobrze sprawdzają się w przypadku substancji niebezpiecznych, wirusów chorobotwórczych i szkodliwych chemikaliów, jak również w analizie śladowej, gdzie ręczny kontakt z próbką powinien być ograniczony do minimum, aby uniknąć skażenia. Automatyzacja jest również prawdziwym dobrodziejstwem dla etapów pracy wymagających ekstremalnej precyzji.

Podczas gdy rutynowe procesy, takie jak pipetowanie, można całkowicie zautomatyzować, to inne procesy laboratoryjne wykorzystują coboty, które współpracują z ludźmi. Rozwiązania automatyzacyjne i sieciowe są również niezbędne do pożądanej pracy w trybie 24/7.

Temat 8: Łączność: standardowe interfejsy do sieciowania w laboratorium

W inteligentnym laboratorium przyszłości urządzenia analityczne i laboratoryjne, czujniki, procesy i dane są połączone ze sobą w sieć. Sieci te są kontrolowane przez systemy zarządzania informacją laboratoryjną (LIMS) i coraz częściej przez rozwiązania oparte na chmurze. Kluczowe jest tutaj, aby wszystkie dane laboratoryjne były przechowywane w jednym miejscu, z wdrożonymi środkami bezpieczeństwa IT i były łatwo dostępne dla innych systemów, personelu laboratoryjnego i użytkowników zewnętrznych.

Kompleksowa integracja w Lab 4.0 opiera się na standaryzowanych interfejsach. Wszystkie urządzenia muszą mieć zgodny dostęp do sieci i sterowniki, aby mogły komunikować się ze sobą, swoimi użytkownikami i chmurą. Systematyczna transformacja cyfrowa laboratorium nie ogranicza się jednak do sprzętu analitycznego i technologii laboratoryjnej, ale obejmuje także wszystkie strumienie danych, przepływy pracy, oprogramowanie i sprzęt oraz ludzi z ich wiedzą specjalistyczną i doświadczeniem.

Zwykły zestaw urządzeń wyprodukowanych w różnych latach przez różnych producentów stawia jednak laboratoriom szczególne wyzwanie. Standard OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) przeznaczony dla automatyki przemysłowej stanowi dobrą podstawę dla sieci laboratoryjnych.

Temat 9: Rzeczywistość wirtualna w laboratorium

Coraz powszechniejszym rozwiązaniem jest rzeczywistość wirtualna. Tutaj wyróżnić można indywidualne projektowanie i optymalizację środowisk laboratoryjnych, symulację i ulepszanie procesów analizy, ćwiczenie i przyswajanie poszczególnych kroków.

Technologie rzeczywistości wirtualnej rozszerzają zatem zakres rutynowej analizy i diagnostyki laboratoryjnej. Ponadto wizualizują wyniki badań. Oprócz oglądania swoich mikroskopowych obrazów na ekranie, biolodzy komórkowi będą mogli niebawem odbyć wirtualny spacer po wnętrzu swoich obiektów badawczych – tak przynajmniej przekonywano na targach analityca.

Osobnym odkryciem są okulary rzeczywistości rozszerzonej, które również oferują przydatne funkcje dla laboratorium cyfrowego. Mogą one udzielać personelowi laboratorium instrukcji dotyczących przepływów pracy i automatycznie rejestrować wykonywane kroki w tym samym czasie. Ponadto inteligentne okulary mogą wykrywać błędy w przepływie pracy i wyświetlać ostrzeżenia. Informacje o próbkach i instrukcje bezpieczeństwa podczas pracy z krytycznymi chemikaliami mogą pojawiać się dzięki nim automatycznie w polu widzenia pracownika.

Temat 10: Kluczowe znaczenie analityki dla przemysłu chemicznego

Wyniki analiz określają jakość produktów, a tym samym ich biznesowy sukces w przemyśle chemicznym.

Od przygotowania próbek po zaawansowaną analitykę i codzienną rutynę laboratoryjną – metody analizy o wysokiej wydajności wyznaczają standardy pracy laboratoryjnej w przemyśle chemicznym. Techniki przygotowania próbek, analityka pierwiastków, elektroforeza, techniki cienkowarstwowe, chromatografia gazowa i cieczowa, wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC), a także metody spektrometryczne umożliwiają jeszcze niższe granice wykrywalności i nowe możliwości wykrywania.

Rozwiązania z zakresu cyfrowej i automatycznej analizy zapewniają niezbędne impulsy dla rozwoju branży chemicznej. Dlatego odpowiednia, bezpieczna i ekonomiczna analityka ma decydujące znaczenie w jej wysoce zróżnicowanym zastosowaniu w przemyśle chemicznym.

Najnowsze osiągnięcia w analityce promują wiedzę i standardy chemiczne, takie jak GMP, GLP, REACH, a także FDA.

Nowe technologie są ważne głównie dla badań chemicznych i farmaceutycznych oraz kontroli jakości. Jednak sukces w badaniach nad materiałami nie byłby możliwy również bez nowoczesnej analityki instrumentów. Sukces w syntezie nowych substancji czynnych przypisuje się technologiom nowej generacji, podobnie jak rozwojowi funkcjonalnych i inteligentnych materiałów.

Temat 11: Rosnące znaczenie badań chemicznych

Istnieje duże zapotrzebowanie na badania i rozwój, co oznacza, że wymagania dotyczące analityki również rosną. Innowacyjne metody syntezy i analizy wyznaczają tempo badań i testów nad nowymi substancjami czynnymi, nowymi tworzywami sztucznymi i innymi materiałami. Nadaje to badaniom chemicznym i ich portfolio decydujące znaczenie dla innych branż.

Przemysł spożywczy i rolniczy, przemysł farmaceutyczny i system opieki zdrowotnej, dobra konsumpcyjne i kosmetyki lub technologie opakowaniowe, przemysł motoryzacyjny i elektromobilność to tylko przykłady branż, które muszą polegać na produktach i metodach chemicznych. Badania chemiczne ze swoim potencjałem są ważnym czynnikiem dla niemal wszystkich sektorów gospodarki i wszystkie one mają swój początek w laboratoriach.

Temat 12: Trendy w diagnostyce laboratoryjnej

Na omawianych targach w Niemczech przypomniano, że znaczenie szybkiej i niezawodnej diagnostyki laboratoryjnej było szczególnie widoczne podczas pandemii Covid. Wysokowydajne metody analityczne i najnowocześniejsza technologia laboratoryjna stanowią podstawę wykrywania chorób na wczesnym etapie i zapewnienia każdemu pacjentowi leczenia dostosowanego do jego potrzeb. Dotyczy to zarówno chorób zakaźnych, jak i nowotworów, zaburzeń metabolicznych i wielu innych dolegliwości.

Narzędzia cyfrowe i sztuczna inteligencja wnoszą istotny wkład w szybki postęp w diagnostyce medycznej. Są motorem napędowym współczesnej medycyny. Szczególnie ważne w diagnostycznym laboratorium przyszłości będą digitalizacja i sztuczna inteligencja.

Digitalizacja coraz częściej znajduje zastosowanie w medycznej diagnostyce laboratoryjnej. Może ratować życie, ponieważ zdigitalizowane i zautomatyzowane systemy pozwalają laboratoriom diagnostycznym testować więcej próbek w krótszym czasie, jednocześnie zwiększając jakość pomiarów laboratoryjnych.

Branża oczekuje dalszego postępu także ze strony sztucznej inteligencji. Pomaga ona w ocenie szybkich testów oraz w analizie danych genetycznych lub interpretacji obrazów mikroskopowych. Dzięki temu łatwiej i na wczesnym etapie diagnozować nowotwory, rzadkie zaburzenia metaboliczne i wiele innych chorób.

Temat 13: Analizy laboratoryjne jako podstawa medycyny spersonalizowanej

Terapie spersonalizowane zwiększają szanse na wyleczenie i minimalizują skutki uboczne. Ich tworzenie opiera się na diagnostyce laboratoryjnej, która analizuje zarówno przyczynę choroby, jak i indywidualny skład genetyczny pacjenta.

Spektrum metod diagnostycznych medycyny spersonalizowanej stale się poszerza. Obejmuje ono techniki PCR i sekwencjonowanie genów, a także spektrometrię mas o wysokiej rozdzielczości do analiz Omics. Jednym słowem zaawansowana technologicznie diagnostyka toruje drogę medycynie spersonalizowanej.

CAŁA TREŚĆ DOSTĘPNA W "Chemia i Biznes" nr 1/2025

"Chemia i Biznes” to dwumiesięcznik biznesowo-gospodarczy, stworzony z myślą o firmach poszukujących rzetelnej, aktualnej i profesjonalnie przygotowanej informacji na temat rynku chemicznego i sektorów powiązanych.

laboratoriumprzemysł chemicznytechnologia