La nueva tecnología de simulación desarrollada por TU Graz está diseñada para hacer que la producción de biofármacos sea más eficiente, rentable y comprensible para los fabricantes.

La demanda de productos biofarmacéuticos es fuerte:ingredientes activos biofarmacéuticos; en otras palabras, medicamentos genéticamente modificados:representaron siete de los diez medicamentos más vendidos en el mundo en 2018. Y la proporción aumentará, ya que los productos biofarmacéuticos se pueden utilizar para combatir afecciones como la esclerosis múltiple y la anemia, así como muchas formas de cáncer y enfermedades raras, que no se puede tratar con agentes químicos y sintéticos. Pero tal eficacia tiene un precio. Si bien los medicamentos producidos químicamente son "moléculas pequeñas" que son relativamente fáciles de fabricar y están disponibles en forma de tabletas, Los medicamentos biofarmacéuticos suelen comprender cientos o miles de átomos.

Esto hace que la fabricación de productos biofarmacéuticos sea extremadamente compleja:requiere microorganismos que impulsan reacciones en biorreactores, implica costosos experimentos llevados a cabo sobre la base de prueba y error, y se basa en valores empíricos. "En este momento, la industria biotecnológica carece de un conocimiento profundo del proceso. Personas con las que funciona el proceso de fabricación, pero no conocen los motivos ni cómo funciona exactamente, "explica Christian Witz del Instituto de Ingeniería de Partículas y Procesos de TU Graz.

Las simulaciones por computadora son vitales para mejorar el conocimiento del proceso, y también podría acelerar significativamente la ampliación del laboratorio a la escala de producción. Sin embargo, los programas de simulación actualmente disponibles en el mercado no son adecuados para aplicaciones de rutina, ya que tardan meses en realizar los cálculos necesarios, y solicite experiencia en la ejecución de simulaciones, así como una potencia informática sustancial.

Aquí es donde entra en juego la investigación de Christian Witz. Está trabajando en una nueva, Software de simulación rápido y fácil de usar que tiene como objetivo permitir que la simulación de procesos se arraigue en la industria biofarmacéutica. "Mi sistema reducirá los tiempos de simulación de meses a cuestión de horas. Puede ser operado por personas sin conocimientos de simulación y funciona con tarjetas gráficas comerciales estándar". El nuevo software acorta el tiempo necesario para la resolución de problemas y promete información más detallada sobre los procesos. Esto ayudará a que la fabricación biofarmacéutica sea más eficiente. "Las empresas necesitan realizar menos experimentos para dar el paso del laboratorio a la producción a escala industrial, ahorrando entre 300 EUR, 000 y 1 millón de euros, "dice Witz, apuntando a las últimas estimaciones.

La simulación de procesos de un extremo a otro respalda los procesos de producción

El nuevo software, que se ha utilizado en la investigación industrial desde 2017, se basa en un código de simulación que Witz desarrolló para biorreactores aireados y agitados. Por ejemplo, el programa simula el movimiento de microorganismos en el reactor o el transporte de oxígeno disuelto liberado por burbujas de aire. Como parte del proyecto ComBioPro (Computational BioProcess Design), Witz integrará más algoritmos en el software, lo que permitirá una representación aún más exacta y fácil de usar de los procesos físicos y bioquímicos en biorreactores. Entre otras cosas, el objetivo es automatizar parcialmente la evaluación de datos de simulación sin procesar, y simular burbujas de aire muy grandes en un reactor. Los resultados de la simulación se incorporarán en última instancia a los procesos de toma de decisiones para el diseño y la producción. Sucesivamente, esto permitiría a las empresas simular más proyectos en menos tiempo, y realizar pruebas que muestren dónde y cómo se producen las pérdidas de productividad en un reactor.

Esto es cortesía de los conocimientos únicos que ofrece el software sobre los procesos de producción biofarmacéuticos, como señala Witz:"¿Cómo podemos crear las condiciones del biorreactor en las que los microorganismos son más productivos? ¿Cómo influye la velocidad del agitador o la tasa de aireación en el proceso? ¿En qué parte del reactor las fuerzas de cizallamiento excesivas tienen un impacto en los microorganismos? El software de simulación ayuda a responder estas y otras preguntas ".