Intensificando o ritmo no desenvolvimento e produção de vacinas

A empresa global de saúde GSK está colaborando com a especialista em digitalização Siemens e a líder de transformação digital ATOS para digitalizar seu desenvolvimento e processo de produção de vacinas. Um benefício fundamental será tempos de desenvolvimento muito menores para as vacinas, permitindo que elas cheguem às pessoas mais rapidamente e com a qualidade ideal. O gêmeo digital desempenha um grande papel.

Neste momento, o desenvolvimento de vacinas geralmente progride em muitos pequenos silos, cada um digitalizado até certo ponto em seu próprio ambiente, mas com poucas conexões entre eles. É aqui que há potencial para otimização. Ser capaz de considerar o processo como um todo e digitalizar toda a cadeia de valor representaria uma melhoria significativa.

Gêmeo digital: os mundos real e digital em um loop fechado

Para isso, a Siemens oferece um portfólio inovador de soluções para Empresa Digital – abrange o design do produto, que está aqui desenvolvendo a vacina e fazendo o ingrediente ativo, também chamado de processamento primário, e fabricação do próprio farmacêutico, ou processamento secundário. A Siemens colaborou com a GSK e a ATOS para desenvolver um conceito inovador chamado gêmeo digital, que combina os mundos real e digital em um ciclo fechado.

Foco em tecnologias adjuvantes na GSK

Como o primeiro aplicativo para testar o gêmeo digital, GSK, Siemens e ATOS desenvolveram um gêmeo digital de prova de conceito especificamente para o desenvolvimento e fabricação de tecnologias adjuvantes. Adjuvantes são aditivos de vacinas que aumentam a resposta imune. Isso pode desempenhar um papel essencial para ajudar a proteger as pessoas com sistemas imunológicos mais fracos, como idosos e pessoas imunodeprimidas. Os adjuvantes também ajudam a reduzir o volume de antígeno necessário para cada dose da vacina, permitindo o fornecimento de mais doses de vacina quando a demanda é alta.

Software forte para uma tarefa desafiadora

Para a simulação, a "caixa preta" das partículas dos adjuvantes tinha primeiro que ser decodificada. Utilizando modelos mecânicos e inteligência artificial (IA), os parceiros desenvolveram um modelo híbrido para simular e monitorar o processo. Como tal, o gêmeo digital vincula os parâmetros do processo à qualidade do adjuvante. Os sensores e a tecnologia analítica de processos (PAT) fornecem informações que alimentam o gêmeo para prever a qualidade do produto. Qualquer desvio da qualidade ideal é antecipado e o gêmeo atua nos parâmetros do processo para corrigir e atender aos requisitos-alvo.

 

Várias soluções de software vêm para jogar aqui:

  • O PAT é fornecido pelo SIMATIC SIPAT, que garante a transparência irrestrita dos dados a partir do desenvolvimento do produto e alimenta os dados correlacionados de volta ao processo.
  • Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) integra hardware, software e serviços, facilitando o acesso completo a todo o sistema de automação digitalizada e formando as bases para o processo de engenharia utilizado na implementação.
  • O software de simulação foi utilizado na modelagem e visualização de processos. O processo também é apoiado pelo Machine Learning.

Simulação: dinâmica de fluxo computacional (CFD)

O fator tempo, no entanto, representou 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 gêmeo digital e o mundo real.

Os parceiros do projeto, portanto, extraíram o processo ilustrado aqui e o simularam usando a dinâmica de fluxo computacional (CFD). Isso permitiu que eles gerassem e salvassem arquivos de simulação para todos os tipos de casos com antecedência. Em combinação com dados do planejamento estatístico de ensaios (DoE) e machine learning, isso dá a eles a capacidade de prever as partículas dos adjuvantes que serão criadas a cada mudança nos parâmetros críticos. Como resultado, o modelo é capaz em tempo real.

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

Com gêmeos digitais, agora é possível coletar dados para entender exatamente o que está acontecendo em tempo real durante a produção de vacinas, possibilitando a otimização das operações. Permite não apenas monitorar processos complexos, mas também prevê como as mudanças os afetariam.

 

Em suma, recorrer à digitalização ajuda a acelerar as coisas no GSK. No próximo passo, a GSK quer trabalhar com a Siemens para apoiar sua visão de estabelecer e introduzir novos gêmeos digitais para todo o processo de desenvolvimento para novas vacinas. Assim, os gêmeos digitais do produto, produção e desempenho serão ligados juntos.

Maio de 2021

O negócio de vacinas GSK tem um amplo portfólio e um pipeline inovador de vacinas para proteger pessoas de todas as idades. Hoje, as vacinas da empresa ajudam a combater algumas das doenças mais devastadoras do mundo, incluindo doença pneumocócica, meningite, hepatite, rotavírus, coqueluche e influenza. A GSK Vaccines fornece cerca de 2 milhões de doses de vacina por dia para pessoas que vivem em mais de 160 países.

A ATOS é líder global em transformação digital com 110.000 funcionários em 73 países e receita anual de € 12 bilhões. Número um europeu em Cloud, Cybersecurity e High-Performance Computing, o Grupo fornece soluções de nuvem híbrida orquestrada, big data, aplicativos de negócios e local de trabalho digital.

Usando o gêmeo digital, uma representação virtual da coisa real, é possível testar etapas no processo e obter insights em um ambiente virtual logo no início. Isso permite que as vacinas sejam desenvolvidas mais rapidamente e sejam sempre produzidas com as melhores informações disponíveis. Além disso, ajuda a garantir um fornecimento confiável. Os dados obtidos a partir de corridas reais são alimentados de volta com aprendizado de máquina nos modelos, o "cérebro" do gêmeo digital, e assim ajuda a otimizar tanto o gêmeo digital quanto os produtos e processos desde o início.

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