Las enormes cantidades de datos que generan los laboratorios de todos los sectores de la industria son un activo clave para una organización. Sin embargo, maximizar el valor de ese activo es un gran reto. El entorno actual de los laboratorios suele estar repleto de muchos tipos diferentes de instrumentos y software de múltiples proveedores. Esto supone un grave problema cuando se intenta coordinar la gestión, el almacenamiento, el acceso y el análisis de datos dispares que se generan en todo el ecosistema informático del laboratorio.
Conectar perfectamente los procesos y los datos en el laboratorio es uno de los principales objetivos del concepto Lab 4.0, una visión del laboratorio del futuro que incorpora la transformación digital y la automatización. Esta transformación permitirá a los laboratorios automatizar sus procesos y procedimientos, y capturar digitalmente el flujo de datos contextualmente relevantes desde -y la comunicación entre- plataformas totalmente integradas y fácilmente interconectadas en el laboratorio y en toda la empresa.
Este impulso a la automatización e integración de principio a fin será probablemente un largo camino. El hardware y el software de laboratorio de diferentes proveedores suelen hablar diferentes “idiomas”, por lo que no pueden interconectarse fácilmente como parte de una infraestructura de laboratorio unificada. La mayoría de los laboratorios tendrán pocas o ninguna posibilidad de lograr una configuración o una arquitectura de gestión de datos “plug-and-play” cohesionada, basándose en los equipos y el software que utilizan actualmente.
Los procesos y flujos de trabajo puntuales resultantes de la incapacidad de integración y automatización hacen que los laboratorios sigan dependiendo de la introducción manual de datos, el registro de resultados y los procesos en papel. La transcripción manual es inevitablemente susceptible de cometer errores y puede requerir la transferencia de datos a través de archivos “planos” enviados por correo electrónico -documentos de Word, PDF y hojas de cálculo de Excel- que se pierden fácilmente o quedan enterrados en silos, y que tienen pocos o ningún dato contextual o metadatos. Además, es poco probable que estos datos tengan un formato estandarizado, por lo que no se pueden buscar ni comparar fácilmente. Y el hecho de no estar en el formato adecuado, ni completos, ni limpios, significa que no pueden utilizarse para entrenar la próxima generación de algoritmos de aprendizaje automático (ML) y herramientas de IA.
Las ventajas de un laboratorio interconectado digitalmente y totalmente integrado son, por tanto, evidentes. A través de la “continuidad digital”, los sistemas robóticos, los instrumentos analíticos y las herramientas de software pueden comunicarse entre sí para programar, instigar y llevar a cabo flujos de trabajo, generar y enviar resultados e informes, y validar procesos y procedimientos normalizados de trabajo. Los datos digitales pueden dirigirse a los lagos de datos en tiempo real y en formatos localizables, legibles y perspicaces, sin pérdida de contexto y con conexión a los flujos de trabajo relacionados y a los metadatos clave.
Un laboratorio transformado digitalmente podría prescindir de la introducción manual de datos, eliminando los errores de transcripción y automatizando todos los aspectos del funcionamiento del laboratorio, desde la recepción de muestras y la gestión del inventario hasta la programación, la formación del personal, la autorización e incluso la calibración de los instrumentos.
Al ayudar a garantizar que todas las actividades requeridas se rastreen y documenten adecuadamente, y que estén fácilmente disponibles para auditorías e investigaciones, la transformación digital no sólo hace que las operaciones del laboratorio sean más eficientes, sino que también mejora el cumplimiento de la normativa.
Mantener los datos en un formato digital puede ayudar a garantizar la integridad de los datos y apoyar los principios FAIR (encontrables, accesibles, interoperables, reutilizables) para la derivación y gestión de los datos científicos. Los datos capturados digitalmente “persisten” por el hecho de residir en un formato digital accesible y, lo que es más importante, permanecen inmediatamente disponibles para toda la organización. El laboratorio también forma parte de un “todo” mayor, por lo que una empresa habilitada para el laboratorio 4.0 se beneficiará de una infraestructura de gestión de datos centralizada, que pondrá a disposición de toda la organización todos los datos pertinentes, desde los resultados experimentales, el inventario, los análisis y la inteligencia empresarial.
La hoja de ruta del Laboratorio 4.0 gira, pues, en torno a la automatización, la integración y la conectividad, pero la hoja de ruta será diferente para cada laboratorio, que tendrá su propio punto de partida, sus prioridades y sus puntos finales para ese viaje de continuidad digital. El uso de la realidad aumentada en la industria del diseño o la fabricación de automóviles, por ejemplo, puede no ser tan relevante en un laboratorio de control de calidad farmacéutico o en un entorno de descubrimiento en fase inicial.
El progreso en cualquier viaje de transformación digital se basará en una revisión coordinada y colectiva de la tecnología existente en el laboratorio, sus objetivos realistas y sus plazos. Estos objetivos deben evaluarse junto con los aspectos humanos de la gestión del cambio. El punto de partida de cualquier viaje de digitalización debe ser, por tanto, revisar “qué” hace el laboratorio y “cómo” lo hace, con respecto al hardware y al software que ya está instalado, y cómo se utiliza. A continuación, es posible considerar cómo se pueden optimizar digitalmente los procesos clave existentes. Hay que averiguar lo que es importante y también lo que se puede conseguir de forma realista a corto, medio y largo plazo.
Pensando en el futuro, las personas con poder adquisitivo -que probablemente no serán ni los científicos y operarios que trabajan en el laboratorio a diario, ni los directores de laboratorio- tendrán que considerar no sólo si los nuevos instrumentos y programas informáticos realizarán las funciones deseadas, sino también si se adaptarán bien a la inevitable gestión del cambio a nivel humano.
Se trata de una tarea difícil para cualquier organización, por lo que deberá contar con la colaboración de los científicos y técnicos, los directores de laboratorio, los departamentos de compras y los responsables de la toma de decisiones en la cúspide. Y lo ideal sería que los proveedores de las plataformas de software y hardware que se están considerando desempeñaran un papel, como consultores, para ayudar objetivamente a los clientes potenciales a entender las tecnologías y cómo funcionarán dentro de la configuración existente.
Si se reduce la parte de la transformación digital de la visión del laboratorio 4.0 a su esencia, el objetivo subyacente es permitir la integración, evitar la transcripción manual y el registro de datos -y, por tanto, los errores de transcripción- y disponer de todos los datos del laboratorio en formatos estandarizados que puedan buscarse, extraerse, compararse y analizarse con un contexto completo, lo que ayudará a los esfuerzos de ML e IA.
Impulsar la automatización y la integración de los laboratorios, y la reducción, o incluso la posible eliminación completa, de la transcripción manual, será lo siguiente. La integración suele ser una de las consideraciones más inmediatas, pero también de mayor alcance, a la hora de implantar una nueva plataforma, como un sistema de gestión de información de laboratorio (LIMS) o un cuaderno electrónico de laboratorio (ELN). El laboratorio puede tener docenas de dispositivos diferentes, y potencialmente varios dispositivos del mismo tipo -por ejemplo, balanzas o medidores de pH-, pero de diferentes proveedores, y conseguir que todos ellos se conecten a un LIMS y hablen un lenguaje estandarizado, tanto para la comunicación y las instrucciones entre los instrumentos, como para la gestión de los resultados (digamos, la masa en gramos) y los metadatos (qué se ha pesado, de dónde procede, qué balanza se ha utilizado, quién ha realizado la tarea, etc.).
Para hacer posible esta funcionalidad plug-and-play y la interconectividad será necesario adoptar de forma generalizada estándares flexibles para la comunicación entre los instrumentos y el software (el estándar SiLA es un ejemplo) y también para el manejo de los datos (los formatos de datos AnIML y Allotrope son ejemplos). Cuando todos los proveedores apoyan los estándares de esta manera, la integración de los dispositivos se simplifica inmediatamente, porque los instrumentos y el software “saben” de antemano cómo hablar entre sí y cómo manejar los datos que se reciben y se transmiten.
Aunque los sistemas de gestión de la información de laboratorio (LIMS) son ahora la base de la infraestructura digital de los laboratorios para gestionar las muestras, programar las pruebas y enviar los resultados, muchos laboratorios siguen dependiendo de los procesos en papel, por lo que su viaje digital comenzará en un nivel más fundamental. Además de un LIMS, un moderno sistema de ejecución de laboratorio (LES) puede facilitar aún más la orquestación de las tareas de laboratorio en el día a día, eliminar la necesidad de documentación manual (en papel) de las tareas, y así ayudar a la reproducibilidad, la eficiencia y el cumplimiento.
Mientras que la interfaz de usuario (UI) de un LIMS suele estar diseñada para su uso en un ordenador de sobremesa o portátil estándar, una plataforma LES debe estar optimizada para su uso en dispositivos móviles con pantalla táctil, de modo que pueda manejarse cómodamente en un entorno de laboratorio. El STARLIMS LES ha sido desarrollado para permitir a los técnicos de laboratorio registrar fácilmente todos los parámetros asociados a sus flujos de trabajo en el laboratorio, como una secuencia integrada y validada.
Este flujo de trabajo puede ser, por ejemplo, tan sencillo como “pesar una muestra, añadir disolvente y homogeneizar”. Pero la LES no se limita a poner en marcha el flujo de trabajo, sino que solicita automáticamente al técnico que confirme las acciones y, a continuación, registra automáticamente los parámetros clave, como (por utilizar un ejemplo anterior) qué balanza se está utilizando, quién está realizando el trabajo, qué muestra de sólido se está pesando, etc. Mediante el código de barras de los contenedores de muestras, los reactivos y los dispositivos de laboratorio, la información puede introducirse de forma fácil y fiable para esos pasos, minimizando así la carga de documentación para los técnicos de laboratorio. El sistema puede realizar automáticamente las comprobaciones de validación necesarias, como la confirmación de que los reactivos no han caducado y que los dispositivos de laboratorio se han mantenido y calibrado correctamente. Toda la información registrada en el STARLIMS LES se transfiere de nuevo al módulo LIMS, donde está disponible para el análisis, la presentación de informes y la revisión.
Por lo tanto, una LES puede ser un complemento ideal para el software LIMS, ya que proporciona a los técnicos de laboratorio una poderosa herramienta para documentar su trabajo directamente, con la menor sobrecarga posible, y sin la necesidad de ningún protocolo en papel. Tanto la eficiencia como la fiabilidad pueden mejorarse transfiriendo los datos de los dispositivos de laboratorio, como balanzas o medidores de pH, a la LES a través de interfaces validadas, y ejecutando automáticamente todas las comprobaciones de validación necesarias directamente en el sistema.
