Ingresificar o ritmo - desenvolvimento e produção de vacinas

Digital twin: o mundo real e digital em ciclo fechado

Oferecemos um portfólio inovador de Digital Enterprise soluções — abrange o design do produto, que é aqui desenvolver a vacina e fazer o ingrediente activo, também designado por processamento primário, e fabricar o próprio fármaco, ou processamento secundário. Colaborámos com a GSK e a ATOS para desenvolver um conceito inovador denominado digital twin, que combina o mundo real e o digital num ciclo fechado.

Foco nas tecnologias adjuvantes na GSK

Como a primeira aplicação a testar o gémeo digital, a GSK, a Siemens e a ATOS desenvolveram um gémeo digital de prova de conceito especificamente para o desenvolvimento e fabrico de tecnologias adjuvantes. Os adjuvantes são aditivos vacinais que estimulam a resposta imunitária. Isto pode desempenhar um papel essencial para ajudar a proteger as pessoas com sistemas imunitários mais fracos, tais como adultos mais velhos e pessoas com depressão imunológica. Os adjuvantes também ajudam a reduzir o volume de antigénio necessário para cada dose de vacina, permitindo o fornecimento de mais doses de vacina quando a procura é elevada.

Software forte para uma tarefa desafiadora

Para a simulação, a “caixa preta” das partículas dos adjuvantes teve primeiro de ser decodificada. Utilizando modelos mecânicos e inteligência artificial (IA), os parceiros desenvolveram um modelo híbrido para simular e monitorizar o processo. Como tal, o gémeo digital liga os parâmetros do processo à qualidade do adjuvante. Os sensores e a tecnologia analítica de processo (PAT) fornecem informações que alimentam o gêmeo para prever a qualidade do produto. Prevê-se qualquer desvio da qualidade óptima e o gémeo actua nos parâmetros do processo para retificar e cumprir os requisitos pretendidos. Várias soluções de software vêm a jogar aqui:

• PAT é fornecido pela Simatic SIPAT, que garante transparência irrestrita dos dados começando com o desenvolvimento do produto e alimenta os dados correlacionados de volta ao processo.
• O Portal de Automação Totalmente Integrado (TIA Portal) integra hardware, software e serviços, facilitando o acesso completo a todo o sistema de automação digitalizado e formando a base para o processo de engenharia utilizado na implementação.
• Utilizou-se um software de simulação na modelação e visualização de processos. O processo também é suportado pelo Machine Learning.

Simulação: dinâmica computacional de fluxos (CFD)

O fator tempo, no entanto, colocava um desafio particular para a simulação adjuvante. Como a simulação de partículas dos adjuvantes é altamente intensiva em computação, o processo de computação pode levar várias horas. Isso é um problema para a interação em tempo real entre o gémeo digital e o mundo real.

Os parceiros do projeto extraíram assim o processo aqui ilustrado e simularam-no utilizando a dinâmica computacional de fluxos (CFD). Isto permitiu-lhes gerar e guardar ficheiros de simulação para todo o tipo de casos com antecedência. Em combinação com dados do planeamento estatístico de ensaio (DoE) e machine learning, isto dá-lhes a capacidade de prever as partículas dos adjuvantes que serão criadas a cada alteração nos parâmetros críticos. Como resultado, o modelo é capaz em tempo real.

Digitalização: um ritmo mais rápido para o desenvolvimento e fabrico de novas vacinas

Com gémeos digitais, é agora possível recolher dados para perceber exatamente o que está a acontecer em tempo real durante a produção da vacina, possibilitando a otimização das operações. Permite não só monitorizar processos complexos, mas também prevê como as mudanças os afetariam.

Resumindo, recorrer à digitalização ajuda a acelerar as coisas na GSK. No próximo passo, a GSK quer trabalhar connosco para apoiar a sua visão de estabelecer e introduzir novos gémeos digitais para todo o processo de desenvolvimento de vacinas para novas vacinas. Assim, os gémeos digitais de produto, produção e performance estarão ligados entre si.

Maio 2021