Acelerando el ritmo: desarrollo y producción de vacunas
GSK, Siemens y Atos se asocian para digitalizar el desarrollo y la producción de vacunas mediante un gemelo digital. Esto acortará drásticamente los tiempos de desarrollo y proporcionará una administración más rápida de vacunas de alta calidad.
Digitalizar la cadena de valor de las vacunas para su optimización
En este momento, el desarrollo de las vacunas suele progresar en muchos silos pequeños, cada uno digitalizado hasta cierto punto en su propio entorno, pero con pocas conexiones entre ellos. Aquí es donde hay potencial de optimización. Poder considerar el proceso en su conjunto y digitalizar toda la cadena de valor representaría una mejora significativa.
El gemelo digital: los mundos real y digital en un circuito cerrado
Ofrecemos una cartera innovadora de soluciones empresariales digitales: abarca el diseño del producto, que consiste en desarrollar la vacuna y fabricar el ingrediente activo, también denominado procesamiento primario, y la fabricación del propio producto farmacéutico o el procesamiento secundario. Colaboramos con GSK y ATOS para desarrollar un concepto innovador llamado digital twin, que combina el mundo real y el digital en un circuito cerrado.
Centrarse en las tecnologías adyuvantes en GSK
Como primera aplicación para 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 adyuvantes. Los adyuvantes son aditivos vacunales que estimulan la respuesta inmunitaria. Esto puede desempeñar un papel esencial para ayudar a proteger a las personas con un sistema inmunitario más débil, como los adultos mayores y las personas inmunodeprimidas. Los adyuvantes también ayudan a reducir el volumen de antígeno necesario para cada dosis de la vacuna, lo que permite suministrar más dosis de vacuna cuando la demanda es alta.
Un software potente para una tarea difícil
Para la simulación, primero hubo que decodificar la «caja negra» de las partículas de los adyuvantes. Mediante modelos mecánicos e inteligencia artificial (IA), los socios desarrollaron un modelo híbrido para simular y supervisar el proceso. Como tal, 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 a la gemela para predecir la calidad del producto. Se anticipa cualquier desviación con respecto a la calidad óptima y la gemela actúa según los parámetros del proceso para rectificarlos y cumplir con los requisitos objetivo. Aquí entran en juego varias soluciones de software:
- La PAT la 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 el hardware, el software y los servicios, lo que facilita el acceso total 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 la modelización y visualización de procesos. El proceso también cuenta con el apoyo del aprendizaje automático.
Simulación: dinámica de flujo computacional (CFD)
Sin embargo, el factor tiempo supuso un desafío particular para la simulación adyuvante. Como la simulación de partículas de los adyuvantes requiere muchos cálculos, el proceso de cálculo puede llevar varias horas. Eso es 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 que se ilustra aquí y lo simularon mediante la dinámica de flujo computacional (CFD). Esto les permitió generar y guardar archivos de simulación para todo tipo de casos con antelación. En combinación con los datos de la planificación estadística de ensayos (DoE) y el aprendizaje automático, esto les da la capacidad de 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 entender exactamente lo que ocurre en tiempo real durante la producción de la vacuna, lo que permite optimizar las operaciones. No solo permite supervisar procesos complejos, sino que también predice 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 apoyar su visión de establecer e introducir nuevos gemelos digitales durante todo el proceso de desarrollo de las nuevas vacunas. Así, los gemelos digitales del producto, la producción y el rendimiento se unirán.
Mayo de 2021