Procesamiento modular: posibilitando el futuro de la biofabricación

Los biofabricantes continúan buscando formas de acelerar e intensificar la producción. Junto con la automatización de instalaciones y procesos, y tecnologías de proceso innovadoras como el procesamiento continuo; Las soluciones modulares y móviles son tecnologías habilitadoras clave a medida que miramos hacia el proceso del futuro y la Industria 4.0.

En este blog, entrevistamos a Morgan Norris, vicepresidente de marketing de Pall, para descubrir tendencias e información clave sobre esta tecnología en desarrollo.

• ¿Qué define la industria como biofabricación modular?

La escala de la modularidad puede variar entre diferentes usuarios, sin embargo, generalmente se percibe que la fabricación modular se relaciona con un conjunto de elementos de procesamiento preconfigurados, cada uno con una funcionalidad finita, pero no necesariamente inflexible. Estos elementos modulares pueden ser tan pequeños como operaciones de una sola unidad, o pueden combinarse para formar elementos de procesamiento integrados más complejos, pero no menos estandarizados. La misma definición también puede extenderse para cubrir soluciones de procesamiento completas contenidas dentro de instalaciones preconfiguradas. Todas estas perspectivas comparten los valores centrales del enfoque modular, utilizando soluciones preconfiguradas, diseñadas para trabajar juntas para lograr el objetivo deseado sin la necesidad de repetir las opciones de diseño de desarrollo o seleccionar soluciones personalizadas.

• En los pasos de la biofabricación modular, como la preparación de medios, el cultivo celular, la purificación, la composición/formulación y el llenado/acabado, ¿qué varía y qué productos le parecen más populares?

El enfoque histórico está en las tecnologías de procesamiento central, como el cultivo celular y la purificación; sin embargo, vemos un reconocimiento cada vez mayor de que los procesos de apoyo, como la preparación de tampones, son tan críticos, si no más, para la eficiencia en el mundo real de un proceso. Aquí, los títulos de producto aumentados dan como resultado volúmenes más grandes de tampones de proceso que pueden superar los 10 000 l para títulos de >3 g/l. Garantizar que se prepare el búfer, se controle el control de calidad y esté disponible para cada una de las operaciones de la unidad plantea desafíos logísticos. Es necesario ofrecer una solución que pueda integrarse con operaciones de unidades múltiples para respaldar una filosofía de procesamiento modular.

El alcance de la modularidad es la variable más grande. Ofrecemos una amplia gama de soluciones modulares y el alcance puede variar desde procesos completos de extremo a extremo hasta combinaciones simples de pasos individuales para trabajar con equipos de proceso existentes. Algunas soluciones modulares deben integrarse con las instalaciones existentes y los sistemas de control distribuido existentes. Otros simplemente requieren controles locales. Es fácil pensar que un enfoque modular solo es ventajoso cuando se enfoca en un proceso completo y una nueva instalación. Creemos que tener una amplia gama de tecnologías flexibles permite que todos los usuarios finales accedan a estos beneficios.

• ¿Cuál cree que es la razón más común por la que las empresas utilizan la biofabricación modular?

Simplemente, ahorra tiempo y acelera la entrega de un proceso que asegura la calidad del producto y la seguridad del paciente. Durante muchos años, los productores han simplificado y acelerado el desarrollo de procesos al establecer plataformas de procesamiento técnico y luego aplicar estas decisiones históricas a procesos nuevos pero relacionados. Estas plataformas son precursoras del enfoque modular en el que muchas de las decisiones de bajo valor agregado se eliminan del ciclo de desarrollo para acelerar el progreso hacia la meta deseada.

La reducción de este tiempo de desarrollo y construcción se puede utilizar para lograr varios objetivos. Reducir el tiempo de comercialización es la ganancia más visible, sin embargo, reducir el tiempo programado para crear un proceso funcional desde el punto de inicio significa que las decisiones de inversión se pueden tomar en una etapa posterior a la de los enfoques tradicionales. Dado que más del 80% de los candidatos pueden fallar en la Fase II y el 40% fallar en la Fase III, esta incertidumbre intrínseca significa que poder retrasar la inversión de capital, sin extender el tiempo de comercialización, controla mejor el riesgo de inversión.

La velocidad por sí sola es un factor poderoso, pero la calidad no es negociable. Aquí, el conocimiento previo obtenido a través del uso de soluciones probadas significa que los riesgos del proceso pueden ser bien caracterizados, mitigados y controlados. Los atributos críticos de rendimiento y los puntos de control se pueden estandarizar y los precedentes normativos y de validación se pueden aprovechar para agilizar la presentación.

A veces es difícil separar los beneficios de la modularidad pura de los que se logran al agregar un grado de movilidad del proceso. Pero cuando los módulos se pueden aplicar a múltiples operaciones o múltiples procesos, estos pueden reasignarse rápidamente para reducir la inversión de capital y reconfigurarse para adaptarse a demandas cambiantes o incertidumbres.

• ¿Qué productos recientes ha desarrollado que se pueden usar en la biofabricación modular?

Las tecnologías de un solo uso son fundamentales para acceder al conjunto completo de beneficios de un enfoque de fabricación modular. Por ejemplo, las instalaciones de productos múltiples que fabrican compuestos sintetizados químicamente reconfiguran rutinariamente sus procesos para fabricar rápidamente nuevas moléculas. Estos utilizan un conjunto estandarizado de equipos, generalmente de acero inoxidable, para crear muchas operaciones unitarias diferentes que luego se combinan para producir el producto o producto intermedio. Esta versión de procesamiento modular ofrece la flexibilidad y la agilidad necesarias para ser productivo en este mercado. Pero claramente existen diferencias significativas entre la fabricación de moléculas pequeñas y el bioprocesamiento, lo que significa que sería mucho más difícil lograr lo mismo con equipos fijos.

Aquí, las tecnologías de un solo uso cierran la brecha y admiten la forma más básica de modularidad al mismo tiempo que respaldan la movilidad del sistema. Para que un producto sea compatible con un enfoque de fabricación modular, debe ser lo suficientemente versátil como para adaptarse a un rango natural de variables de proceso y, al mismo tiempo, robusto en su funcionamiento para ofrecer la misma acción en todo este rango.

Hemos ampliado la aplicación de un solo uso a una serie de operaciones de la unidad central que forman la base de los módulos de procesamiento. La gama de biorreactores Allegro™ STR, la plataforma de clarificación Stax™ mAx, los sistemas de cromatografía de un solo uso Allegro y los sistemas de inactivación de virus Cadence™ son solo cuatro entre una amplia gama de productos que se integran fácilmente en procesos modulares o los respaldan. Hay más que admiten una mayor flexibilidad dentro de un proceso modular al trabajar en múltiples escalas para cubrir tanto la producción GMP de fase temprana como la producción a gran escala. Los sistemas Cadence BioSMB 80 y 350 aplican cromatografía continua para escalar horizontalmente dentro del mismo sistema para cubrir una gama de demandas de procesos posibles dentro de un solo módulo. Todo esto se complementa con soluciones de ultrafiltración continuas y de un solo uso, así como con soluciones de mezcla y manejo de fluidos que son esenciales para el soporte de varias de estas operaciones.

• ¿Cuáles son los principales beneficios de estos productos?

Desde una perspectiva modular, el beneficio clave en todos estos productos y en otros similares es que funcionan en una amplia gama de escalas y condiciones de proceso. Sin esto, cualquier inclusión en una plataforma modular está inherentemente limitada a una estrecha gama de escalas y condiciones de proceso. Lo siguiente es que trabajan juntos. Si no pueden trabajar juntos, entonces no sirven como parte de un desarrollo modular. En muchos casos, los productos se pueden conectar de forma nativa, tanto física como digitalmente, para trabajar en armonía.  Un ejemplo aquí sería usar los sistemas de cromatografía Cadence BioSMB junto con el sistema de inactivación de virus Cadence que se comunica para recopilar picos de elución listos para la inactivación y los pasos de purificación posteriores.

Esta comunicación y conectividad destaca una tendencia futura clave donde la automatización de múltiples módulos a través de un sistema centralizado agrega una capa adicional de control y confiabilidad y nos acerca un paso más a la próxima generación de bioprocesamiento.

Obtenga más información sobre cómo el procesamiento continuo se alinea con la Industria 4.0en el blog del Dr. Peter Levison.