Zvyšování tempa - vývoj a výroba vakcín

Digitální dvojče: skutečný a digitální svět v uzavřené smy

čce Nabízíme inovativní portfolio Digital Enterprise řešení — zahrnuje návrh produktu, který zde vyvíjí vakcínu a vyrábí účinnou látku, jinak označovanou jako primární zpracování, a výrobu samotného léčiva nebo sekundární zpracování. Spolupracovali jsme se společnostmi GSK a ATOS na vývoji inovativního konceptu s názvem digitální dvojče, který kombinuje skutečný a digitální svět v uzavřené smyčce.

Zaměření na adjuvantní technologie ve společnosti GSK

Jako první aplikace pro testování digitálního dvojčete vyvinuly GSK, Siemens a ATOS digitální dvojče proof-of-concept speciálně pro vývoj a výrobu adjuvantních technologií. Adjuvanty jsou přísady do vakcín, které posilují imunitní odpověď. To může hrát zásadní roli při ochraně lidí se slabším imunitním systémem, jako jsou starší dospělí a lidé s imunitou depresivní. Adjuvanty také pomáhají snižovat objem antigenu potřebného pro každou dávku vakcíny, což umožňuje dodávku více dávek vakcíny, když je vysoká poptávka.

Silný software pro náročný úkol Pro

simulaci musela být nejprve dekódována „černá skříňka“ částic adjuvantů. Pomocí mechanických modelů a umělé inteligence (AI) partneři vyvinuli hybridní model pro simulaci a monitorování procesu. Digitální dvojče jako takové spojuje parametry procesu s kvalitou adjuvans. Senzory a procesní analytická technologie (PAT) poskytují informace, které krmí dvojče a předpovídají kvalitu produktu. Očekává se jakákoli odchylka od optimální kvality a dvojče působí na parametry procesu, aby napravil a splnil cílové požadavky. Zde přicházejí do hry různá softwarová řešení:

• PAT poskytuje Simatic SIPAT, který zajišťuje neomezenou transparentnost dat počínaje vývojem produktu a přivádí korelovaná data zpět do procesu.
• Kompletně integrovaný automatizační portál (TIA Portal) integruje hardware, software a služby, usnadňuje úplný přístup k celému digitalizovanému automatizačnímu systému a tvoří základ pro inženýrský proces používaný při implementaci.
Při
• modelování a vizualizaci procesů byl použit simulační software. Tento proces je také podporován strojovým učením.

Simulace: výpočetní dynamika toku (CFD)

Časový faktor však představoval zvláštní výzvu pro adjuvantní simulaci. Protože simulace částic adjuvantů je vysoce náročná na výpočty, proces výpočtu může trvat několik hodin. To je problém interakce v reálném čase mezi digitálním dvojčaty a skutečným světem.

Partneři projektu proto extrahovali zde ilustrovaný proces a simulovali jej pomocí výpočetní dynamiky toku (CFD). To jim umožnilo předem generovat a ukládat simulační soubory pro všechny druhy případů. V kombinaci s daty ze statistického plánování studií (DoE) a strojového učení jim to dává schopnost předpovídat částice adjuvantů, které budou vytvořeny s každou změnou kritických parametrů. Výsledkem je, že model je schopen v reálném čase.

Digitalizace: rychlejší tempo vývoje a výroby nových vakcín

digitálním dvojčatům je nyní možné shromažďovat data, abychom přesně porozuměli tomu, co se děje v reálném čase během výroby vakcín, což umožňuje optimalizaci operací. Umožňuje nejen sledování složitých procesů, ale také předpovídá, jak by je změny ovlivnily.

Stručně řečeno, přechod k digitalizaci pomáhá urychlit věci v GSK. V dalším kroku chce GSK s námi spolupracovat na podpoře své vize založení a zavádění nových digitálních dvojčat pro celý proces vývoje vakcín pro nové vakcíny. Digitální dvojčata produktu, výroby a výkonu tak budou propojena dohromady.

Květen 2021