تتمثل رقمنة المختبرات في تحويل جميع عمليات المختبر وبياناته وأساليب العمل فيه من الطرق اليدوية إلى المنصات الرقمية. يبدأ هذا التحول باستبدال السجلات الورقية ببرامج متخصصة مثل دفاتر ملاحظات المختبر الإلكترونية وأنظمة إدارة معلومات المختبر. كما أن ربط أجهزة التحليل مباشرة بالأنظمة الرقمية يتيح جمع البيانات وتخزينها بشكل آلي ومنظم. والهدف من ذلك هو تعزيز كفاءة عمليات المختبر، وتقليل الأخطاء، وضمان قابلية التتبع والشفافية. ويساهم هذا التحول في تسريع عملية اتخاذ القرارات استناداً إلى البيانات، وتعزيز التعاون بين الأفراد، وتبسيط إجراءات التدقيق.
يُشير مصطلح "التحكم الآلي في الكيمياء" إلى تنفيذ التجارب والتحاليل الكيميائية وعمليات الإنتاج تلقائيًا بواسطة الآلات والروبوتات، مع الحد الأدنى من التدخل البشري أو من دونه. يشمل هذا نطاقًا واسعًا من المهام، بدءًا من تحضير العينات ونقلها وصولًا إلى التحكم الآلي في التفاعلات الكيميائية المعقدة. من خلال استبدال المهام الروتينية التي تستغرق وقتًا طويلًا بأنظمة الروبوتات الآلية، يقلل التحكم الآلي من احتمالية الخطأ البشري، ويُحسّن دقة النتائج، ويُعزز الكفاءة، ويُسهم في تعزيز سلامة المختبر، لا سيما عند التعامل مع المواد الخطرة. هذا يُتيح للكيميائيين التركيز على التحاليل الأكثر تعقيدًا وحل المشكلات والإبداع، بدلاً من المهام الروتينية.
تحضير العينات ومعالجتها آليًا:
في المختبرات، تُستخدم الأذرع الروبوتية لاستبدال المهام اليدوية مثل سحب العينات أو خلطها أو تخفيفها. تستطيع هذه الروبوتات تحضير مئات العينات بسرعة ودقة، وإعدادها للتحليل، أو نقلها من جهاز إلى آخر. هذا يوفر وقتًا كبيرًا، خاصة في صناعات الأدوية أو الأغذية التي تتطلب تحليل كميات كبيرة من العينات.
مفاعلات التركيب الذاتية:
لإنتاج مركب كيميائي جديد، من الضروري خلط مواد كيميائية مختلفة بنسب محددة والتحكم في درجة الحرارة والضغط. تُنفذ أنظمة المفاعلات الآلية جميع هذه الخطوات تلقائيًا، دون تدخل بشري. هذا يُتيح إجراء تفاعلات كيميائية أكثر تعقيدًا في بيئة آمنة وبدقة عالية.
الفحص عالي الإنتاجية (HTS):
خاصة في مجال اكتشاف الأدوية، من الضروري اختبار النشاط البيولوجي أو التأثيرات المحتملة لمئات أو آلاف المركبات المختلفة. تُجري أنظمة الفحص عالي الإنتاجية هذه الاختبارات في ثوانٍ باستخدام لوحات صغيرة وموزعات روبوتية. هذا يُسرّع عملية تحديد المركبات الواعدة.
طرق التحليل الطيفي والحركي الآلية:
تستخدم أجهزة التحليل الطيفي (مثل UV-Vis، FTIR) أو أجهزة التحليل الحركي (مثل HPLC، GC) في التحليل الكيميائي، وتتضمن أنظمة حقن عينات آلية. تجمع هذه الأجهزة العينة تلقائيًا، وتُجري التحليل، ثم تُرسل البيانات مباشرة إلى نظام الحاسوب. هذا يُقلل من الأخطاء ويُسرّع عملية التحليل.
برامج التحكم في أجهزة المختبر:
تُدار العديد من أجهزة المختبر الحديثة بواسطة برامج متخصصة. يُستخدم هذا البرنامج لإعداد معايير التجربة، وتشغيل الجهاز وإيقافه، وجمع البيانات، وحتى إجراء التحليلات الأولية. هذا يُبسط إعداد التجربة ويُوحد عملية جمع البيانات.