Acelerando el ritmo: desarrollo y producción de vacunas

Gemelo digital: el mundo real y el digital en un circuito cerrado

Ofrecemos una cartera innovadora de Digital Enterprise soluciones: abarca el diseño del producto, es decir, el desarrollo de la vacuna y la fabricación del ingrediente activo, también denominado procesamiento primario, y la fabricación del producto farmacéutico en sí o el procesamiento secundario. Colaboramos con GSK y ATOS para desarrollar un concepto innovador denominado gemelo digital, que combina el mundo real y el digital en un circuito cerrado.

GSK se centra en las tecnologías coadyuvantes

Como primera aplicación en probar el gemelo digital, GSK, Siemens y ATOS han desarrollado un gemelo digital de prueba de concepto específico para el desarrollo y la fabricación de tecnologías coadyuvantes. Los adyuvantes son aditivos vacunales que estimulan la respuesta inmunitaria. Estos pueden desempeñar un papel esencial para ayudar a proteger a las personas con sistemas inmunitarios más débiles, como los adultos mayores y las personas inmunodeprimidas. Los adyuvantes también ayudan a reducir el volumen de antígeno necesario para cada dosis de vacuna, lo que permite suministrar más dosis de vacuna cuando la demanda es alta.

software potente para una tarea compleja

Para la simulación, primero había que decodificar la «caja negra» formada por las partículas de los adyuvantes. Utilizando modelos mecánicos e inteligencia artificial (IA), los socios desarrollaron un modelo híbrido para simular y supervisar el proceso. Por lo tanto, el gemelo digital vincula los parámetros del proceso con la calidad del adyuvante. Los sensores y la tecnología analítica de procesos (PAT) proporcionan información que alimenta al gemelo para predecir la calidad del producto. Se anticipa cualquier desviación con respecto a la calidad óptima y el gemelo actúa sobre los parámetros del proceso para rectificarlos y cumplir los requisitos objetivo. Aquí entran en juego varias soluciones de software:

• PAT lo proporciona Simatic SIPAT, que garantiza una transparencia de datos sin restricciones desde el desarrollo del producto y devuelve los datos correlacionados al proceso.
• El portal de automatización totalmente integrado (TIA Portal) integra hardware, software y servicios, lo que facilita el acceso completo a todo el sistema de automatización digitalizado y constituye la base del proceso de ingeniería utilizado en la implementación.
• El software de simulación se utilizó en el modelado y la visualización de procesos. El proceso también está respaldado por el aprendizaje automático.

Simulación: dinámica de flujo computacional (CFD)

Sin embargo, el factor tiempo supuso un desafío particular para la simulación adyuvante. Dado que la simulación de partículas con los adyuvantes requiere una gran cantidad de cálculos, el proceso de cálculo puede tardar varias horas. Esto supone un problema para la interacción en tiempo real entre el gemelo digital y el mundo real.

Por lo tanto, los socios del proyecto extrajeron el proceso ilustrado aquí y lo simularon utilizando la dinámica de flujo computacional (CFD). Esto les permitió generar y guardar con antelación archivos de simulación para todo tipo de casos. En combinación con los datos de la planificación estadística de ensayos (DoE) y el aprendizaje automático, les permite predecir las partículas de los adyuvantes que se crearán con cada cambio en los parámetros críticos. Como resultado, el modelo funciona en tiempo real.

Digitalización: un ritmo más rápido para el desarrollo y la fabricación de nuevas vacunas

Con los gemelos digitales, ahora es posible recopilar datos para comprender exactamente lo que ocurre en tiempo real durante la producción de la vacuna, lo que permite optimizar las operaciones. No solo permite monitorear procesos complejos, sino también predecir cómo los afectarían los cambios.

En resumen, recurrir a la digitalización ayuda a acelerar las cosas en GSK. En el siguiente paso, GSK quiere trabajar con nosotros para respaldar su visión de establecer e introducir nuevos gemelos digitales durante todo el proceso de desarrollo de vacunas para nuevas vacunas. De este modo, los gemelos digitales del producto, la producción y el rendimiento se unirán entre sí.

Mayo de 2021