Zvýšenie tempa - vývoj a výroba vakcín

Digitálne dvojča: skutočný a digitálny svet v uzavretej slučke

Ponúkame inovatívne portfólio Digital Enterprise riešenia — zahŕňa návrh produktu, ktorým je vývoj vakcíny a výrobu účinnej látky, inak označovanej ako primárne spracovanie, a výrobu samotného liečiva alebo sekundárne spracovanie. Spolupracovali sme so spoločnosťami GSK a ATOS na vývoji inovatívneho konceptu s názvom digital twin, ktorý kombinuje skutočný a digitálny svet v uzavretej slučke.

ameranie na adjuvantné technológie v spoločnosti GSK

Ako prvá aplikácia na testovanie digitálneho dvojčaťa vyvinuli GSK, Siemens a ATOS digitálne dvojča s dôkazom koncepcie špeciálne pre vývoj a výrobu adjuvantných technológií. Adjuvanty sú prísady do očkovania, ktoré zvyšujú imunitnú odpoveď. To môže hrať zásadnú úlohu pri ochrane ľudí so slabším imunitným systémom, ako sú starší dospelí a ľudia s imunitnou depresiou. Adjuvanty tiež pomáhajú znižovať objem antigénu potrebného pre každú dávku vakcíny, čo umožňuje dodávku viacerých dávok očkovacej látky, keď je vysoký dopyt.

Silný softvér pre náročnú úlohu

simulácii musela byť najskôr dekódovaná „čierna skrinka“ častíc adjuvantov. Pomocou mechanických modelov a umelej inteligencie (AI) partneri vyvinuli hybridný model na simuláciu a monitorovanie procesu. Digitálne dvojča ako také spája parametre procesu s kvalitou adjuvansu. Senzory a procesná analytická technológia (PAT) poskytujú informácie, ktoré napájajú dvojčatá, aby predpovedali kvalitu produktu. Očakáva sa akákoľvek odchýlka od optimálnej kvality a dvojča pôsobí na parametre procesu, aby opravil a splnil cieľové požiadavky. K dispozícii sú rôzne softvérové riešenia:

• PAT poskytuje spoločnosť Simatic SIPAT, ktorá zaisťuje neobmedzenú transparentnosť údajov počnúc vývojom produktu a privádza korelované údaje späť do procesu.
• Úplne integrovaný automatizačný portál (TIA Portal) integruje hardvér, softvér a služby, uľahčuje úplný prístup k celému digitalizovanému automatizačnému systému a tvorí základ pre inžiniersky proces používaný pri implementácii.
• Simulačný softvér bol použitý pri modelovaní a vizualizácii procesov. Tento proces podporuje aj strojové učenie.

Simulácia: výpočtová dynamika toku (CFD)

Časový faktor však predstavoval osobitnú výzvu pre adjuvantnú simuláciu. Pretože simulácia častíc adjuvantov je vysoko náročná na výpočet, výpočtový proces môže trvať niekoľko hodín. To je problém pre interakciu medzi digitálnym dvojčaťom a skutočným svetom v reálnom čase.

Projektoví partneri preto extrahovali tu ilustrovaný proces a simulovali ho pomocou výpočtovej dynamiky toku (CFD). To im umožnilo generovať a ukladať simulačné súbory pre všetky druhy prípadov vopred. V kombinácii s údajmi zo štatistického plánovania skúšok (DoE) a strojového učenia im to dáva schopnosť predpovedať častice adjuvantov, ktoré sa vytvoria pri každej zmene kritických parametrov. Výsledkom je, že model je schopný v reálnom čase.

Digitalizácia: rýchlejšie tempo vývoja a výroby nových vakc

S digitálnymi dvojčatami je teraz možné zhromažďovať údaje, aby sme presne pochopili, čo sa deje v reálnom čase počas výroby vakcín, čo umožňuje optimalizáciu operácií. Umožňuje nielen monitorovanie zložitých procesov, ale tiež predpovedá, ako by ich zmeny ovplyvnili.

Stručne povedané, obrátenie sa na digitalizáciu pomáha urýchliť situáciu v GSK. V ďalšom kroku chce GSK spolupracovať s nami na podpore svojej vízie založenia a zavádzania nových digitálnych dvojčiat pre celý proces vývoja vakcín pre nové vakcíny. Digitálne dvojčatá produktu, výroby a výkonu budú teda prepojené.

Máj 2021