Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.
Hoe digitalisering de farmaceutische schaalvergroting transformeert van laboratorium naar productie
De farmaceutische industrie is altijd een uitdagende sector geweest vanwege de lange incubatieperiode en de hoge R&D-kosten. Tegenwoordig is de druk zelfs nog groter nu nieuwere soorten medicijnen worden onderzocht. Het primaire doel van farmaceutische producten is het bieden van medische behandeling aan chronisch of acuut zieke patiënten. De industrie streeft nog steeds naar doorbraken in ziekten die te vroeg levens eisen – dit betekent de ontwikkeling van meer innovatieve medicijnen die een extra laag van complexiteit toevoegen.
Technologische vooruitgang zoals computermodellering, AI en initiatieven zoals Quality by Design (QbD) maken de ontdekking van nieuwe therapieën en leveringsplatforms mogelijk, maar deze vereisen vaak nieuwe en ingewikkeldere productietechnieken die het moeilijk maken om deze snel op de markt te brengen en kosteneffectief. En alsof dit nog niet genoeg is, moeten farmaceutische bedrijven hiermee omgaan uitdagingen op het gebied van schaalvergroting en de druk om bedrijven zowel volledig duurzaam als winstgevend te maken. Met al deze uitdagingen moet de industrie nieuwe benaderingen aannemen om de grenzen van de geneeskunde te blijven verleggen en tegelijkertijd de kosten laag te houden en nieuwe behandelingen zo snel mogelijk bij patiënten te krijgen.
Omgaan met lengteschaal, tijdschaal en multifysische complexiteit
Simulatie is een essentieel hulpmiddel voor de farmaceutische industrie vanwege de unieke en gedetailleerde informatie die het kan bieden voor veel operaties met vloeistoffen, deeltjes en vaste stoffen, vaak verder dan wat experimenteel mogelijk is met behulp van sensoren en traditionele empirische gidsen. Een extra complicatie van simulatie in de farmaceutische industrie zijn echter de verschillende lengteschalen, tijdschalen en multifysica die betrokken zijn bij het productieproces van geneesmiddelen. Er zijn meerdere tools nodig om deze te simuleren, wat, indien afzonderlijk gebruikt, leidt tot het ontstaan van datasilo's.
Elk nieuw ontwikkeld farmaceutisch product vereist steeds complexere en duurdere fysieke experimenten. Deze experimenten genereren grote hoeveelheden gefragmenteerde gegevens die moeten worden gecontextualiseerd en geanalyseerd om resultaten te produceren. Geen gemakkelijke taak als teams in afzonderlijke silo's werken zonder eenvoudige methoden voor het delen van kennis en samenwerking om het indienen van regelgeving en de productie eenvoudiger te maken.
Digitalisering is de sleutel
Daarom rijst de vraag: 'Hoe kun je snel een robuust productieproces ontwerpen dat een efficiëntere opschaling van laboratorium naar productie mogelijk maakt?'
De sleutel is de digitalisering van de gehele levenscyclus van producten, van de ontdekking van geneesmiddelen tot de commerciële productie, waardoor een continue optimalisatiecyclus mogelijk wordt gemaakt die gegevens en inzichten uit klinische onderzoeken en productie terugvoert naar toekomstig onderzoek en ontwikkeling. Door gebruik te maken van simulatieoplossingen zijn farmaceutische bedrijven beter in staat om de ontwikkeling van recepten te versnellen, de samenwerking en de maakbaarheid van geneesmiddelen te verbeteren, de time-to-market te verkorten en te besparen op de kosten van grondstoffen.
Het overbruggen van de hiaten om de farmaceutische complexiteit aan te pakken
Door een digitale tweeling van producten en processen te bouwen, kunnen bedrijven gegevens uit de echte wereld combineren met gesimuleerde gegevens om voorspellende en prescriptieve modellen te ontwerpen. Recepten ontwerpen en opschalen, van laboratorium tot klinische onderzoeken en commerciële productie met begeleiding van een ISA-88 Enterprise Receptbeheer (ERM) aanpak maakt kennisgestuurde digitale recepttransformatie mogelijk.
Op deze manier kunnen fabrikanten de robuustheid, kostenefficiëntie en duurzaamheid van de productie vergroten door het gebruik van grondstoffen te verminderen en het gebruik van apparatuur te optimaliseren.
Een CFD-simulatie van een gas-vloeistofbioreactor gemodelleerd met behulp van Siemens Simcenter STAR-CCM+
Simulatie alleen is echter niet het antwoord op de moderne uitdagingen waarmee de farmaceutische industrie wordt geconfronteerd. Farmaceutische fabrikanten moeten snel inzichten uit simulatie kunnen afleiden en deze gegevens op een efficiënte manier kunnen vastleggen om in realtime weloverwogen beslissingen te kunnen nemen. Dit is de reden waarom producten binnen het Simcenter-portfolio zijn gebouwd om te combineren multischaal En multifysica simulatie. Dit helpt de kloof te overbruggen tussen de verschillende ontwikkelingsfasen die deel uitmaken van de volledige levenscyclus van farmaceutische producten.
De waarde van de uitvoerbare Digital Twin (xDT)
Een xDT is een gereduceerd, op fysica gebaseerd model dat eenvoudig genoeg is om bijna in realtime te worden uitgevoerd, terwijl het proces nog steeds nauwkeurig wordt weergegeven met behulp van de modernste wiskundige technieken met deze modellen om het procesontwerp of de werking ervan te analyseren en te optimaliseren. De waarde van deze optimalisatie is verzekerd voor de hele levensduur van de productie en kan in sommige gevallen oplopen tot miljarden dollars.
GSK, een wereldwijd biofarmaceutisch bedrijf maakte gebruik van Simcenter-oplossingen om de eerste virtuele replica te ontwikkelen van een vaccinproces dat de ontwikkelingstijd van vaccins met 25% verkortte. Met de Executable Digital Twin (xDT) konden ze productieprocessen in elke ontwikkelingsfase virtueel testen, waarbij ze realtime gegevens verzamelden met virtuele sensoren die essentiële inzichten opleverden. Dit zorgde er niet alleen voor dat de vaccins eerder op de markt kwamen, maar bespaarde ook aanzienlijke aantallen batches die anders verloren zouden zijn gegaan. Soortgelijke technieken zijn sindsdien door een Duits farmaceutisch bedrijf, BioNTech SE, gebruikt bij de productie van cruciale COVID-19-vaccins om de pandemie onder controle te houden.
Meer dan simulatie
Het modelleren van de complexiteit van de moderne farmaceutische ontwikkeling en productie is essentieel voor het begrijpen van de geometrie, de fysica en al het andere dat een rol speelt en de prestaties kan beïnvloeden. Simulatie maakt het vervolgens mogelijk om alle mogelijkheden te verkennen – virtuele modellen stellen ingenieurs in staat om met meer vrijheid te experimenteren, zonder de beperkingen die fysieke tests met zich meebrengen.
Hoewel time-to-market en wereldwijde marktaanwezigheid absolute prioriteiten zijn voor farmaceutische bedrijven, is het van cruciaal belang om procesoptimalisatie niet te verwaarlozen. Simulatie-inzichten zullen zowel procesoptimalisatie als snellere verkenning van de ontwerpruimte ten goede komen in een steeds competitiever wordende markt.
Simcenter-simulatie- en testoplossingen helpen farmaceutische bedrijven de kansen van digitalisering en digitale dubbele technologieën te benutten
Net zo belangrijk is de naadloze integratie van verschillende Simcenter tools waarmee de ontwikkeling op verschillende functionele gebieden tegelijkertijd kan worden voortgezet. Nauwe samenwerking tussen teams zorgt ervoor dat iedereen op de hoogte is van de nieuwste veranderingen, zodat beslissingen over het hele proces worden geoptimaliseerd, en niet over afzonderlijke componenten. Gecombineerd met de nieuwste tools voor het vastleggen van processen, workflowautomatisering en opties voor het uitvoeren van de software op hoogwaardige cloudplatforms, maakt Simcenter de ontwikkeling veel sneller en nauwkeuriger.
Lees hier ons Witboek voor meer informatie over hoe Simcenter de farmaceutische industrie transformeert:
Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.