accélérer le rythme - développement et production de vaccins
GSK, Siemens et Atos s'associent pour numériser le développement et la production de vaccins à l'aide d'un jumeau numérique. Cela raccourcira considérablement les délais de développement, permettant une livraison plus rapide de vaccins de haute qualité.
Numérisation de la chaîne de valeur des vaccins pour l'optimisation
À l'heure actuelle, le développement de vaccins progresse généralement dans de nombreux petits silos, chacun numérisé dans une certaine mesure dans son propre environnement, mais avec peu de connexions entre eux. C'est là qu'il y a un potentiel d'optimisation. Être capable de considérer le processus dans son ensemble et de numériser l'ensemble de la chaîne de valeur représenterait une amélioration significative.
Jumeau numérique : le monde réel et le monde numérique en boucle fermée
Nous proposons un portefeuille innovant de solutions d'entreprise numérique — il couvre la conception de produits, qui consiste ici à développer le vaccin et à fabriquer l'ingrédient actif, autrement appelé traitement primaire, et à fabriquer le produit pharmaceutique lui-même, ou traitement secondaire. Nous avons collaboré avec GSK et ATOS pour développer un concept innovant nommé digital twin, qui combine le monde réel et le monde numérique en boucle fermée.
Focus sur les technologies adjuvantes chez GSK
En tant que première application à tester le jumeau numérique, GSK, Siemens et ATOS ont développé un jumeau numérique de preuve de concept spécifiquement pour le développement et la fabrication de technologies d'adjuvant. Les adjuvants sont des additifs vaccinaux qui stimulent la réponse immunitaire. Cela peut jouer un rôle essentiel pour aider à protéger les personnes dont le système immunitaire est affaibli, comme les personnes âgées et les personnes immunodéprimées. Les adjuvants aident également à réduire le volume d'antigène requis pour chaque dose de vaccin, permettant l'offre de plus de doses de vaccin lorsque la demande est élevée.
Logiciel puissant pour une tâche difficile
Pour la simulation, la « boîte noire » des particules des adjuvants devait d'abord être décodée. À l'aide de modèles mécaniques et d'intelligence artificielle (IA), les partenaires ont développé un modèle hybride pour simuler et surveiller le processus. En tant que tel, le jumeau numérique relie les paramètres de processus à la qualité de l'adjuvant. Les capteurs et la technologie d'analyse de processus (PAT) fournissent des informations qui alimentent le jumeau pour prédire la qualité du produit. Tout écart par rapport à la qualité optimale est anticipé et le jumeau agit sur les paramètres du processus pour rectifier et répondre aux exigences cibles. Diverses solutions logicielles viennent jouer ici :
- PAT est fourni par Simatic SIPAT, qui assure une transparence des données illimitée en commençant par le développement du produit et renvoie les données corrélées dans le processus.
- Le portail d'automatisation totalement intégré (TIA Portal) intègre du matériel, des logiciels et des services, facilitant un accès complet à l'ensemble du système d'automatisation numérisé et formant la base du processus d'ingénierie utilisé dans la mise en œuvre.
- Le logiciel de simulation a été utilisé dans la modélisation et la visualisation de processus. Le processus est également pris en charge par Machine Learning.
Simulation : dynamique computationnelle des flux (CFD)
Le facteur temps, cependant, a posé un défi particulier pour la simulation adjuvante. Parce que la simulation de particules des adjuvants est très intensive en calcul, le processus de calcul peut prendre plusieurs heures. C'est un problème pour l'interaction en temps réel entre le jumeau numérique et le monde réel.
Les partenaires du projet ont donc extrait le processus illustré ici et l'ont simulé à l'aide de la dynamique de flux computationnelle (CFD). Cela leur a permis de générer et d'enregistrer des fichiers de simulation pour toutes sortes de cas à l'avance. En combinaison avec les données de la planification statistique des essais (DoE) et de l'apprentissage automatique, cela leur donne la possibilité de prédire les particules des adjuvants qui seront créées à chaque changement de paramètres critiques. Par conséquent, le modèle est capable de fonctionner en temps réel.
Numérisation : un rythme plus rapide pour le développement et la fabrication de nouveaux vaccins
Avec les jumeaux numériques, il est désormais possible de collecter des données pour comprendre exactement ce qui se passe en temps réel pendant la production de vaccins, ce qui permet d'optimiser les opérations. Il permet non seulement de surveiller des processus complexes, mais aussi de prédire comment les changements les affecteraient.
En bref, se tourner vers la numérisation aide à accélérer les choses chez GSK. Dans la prochaine étape, GSK veut travailler avec nous pour soutenir sa vision d'établir et d'introduire de nouveaux jumeaux numériques pour l'ensemble du processus de développement de vaccins pour de nouveaux vaccins. Ainsi, les jumeaux numériques du produit, de la production et de la performance seront liés entre eux.
mai 2021