Simulaciones de biotecnología farmacéutica de turboalimentación
La nueva tecnología de simulación está diseñada para hacer que la producción de biofármacos sea más eficiente, rentable y comprensible.
La demanda de biofármacos es fuerte: los ingredientes activos biofarmacéuticos, es decir, los medicamentos genéticamente modificados, representan siete de los diez medicamentos más vendidos en el mundo en 2018. Y la proporción va a aumentar, ya que los biofármacos pueden utilizarse para combatir enfermedades como la esclerosis múltiple y la anemia, así como muchas formas de cáncer y enfermedades raras, que no pueden ser tratadas con agentes químicos y sintéticos. Pero tal eficacia tiene un precio. Mientras que 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.
Christian Witz, del Instituto de Tecnología de Procesos y Partículas de la Universidad Técnica de Graz, frente a un modelo de plexiglás de un (bio)reactor agitado y gaseado.
© TU Graz
Esto hace que la fabricación biofarmacéutica sea extremadamente compleja: requiere reacciones de los microorganismos que impulsan en los biorreactores, implica experimentos costosos llevados a cabo sobre la base de ensayos y errores, y se basa en valores empíricos. "En este momento, la industria biotecnológica carece de un conocimiento profundo de los procesos. Personas que trabajan en el proceso de fabricación, pero que no saben por qué o cómo funciona exactamente", explica Christian Witz, del Instituto de Ingeniería de Procesos y Partículas de la Universidad Técnica de Graz.
Conocimiento del proceso - la clave para la eficiencia de la fabricación
Las simulaciones por ordenador son vitales para mejorar el conocimiento del proceso, y también podrían 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 la aplicación rutinaria, ya que tardan meses en realizar los cálculos necesarios y requieren experiencia en la ejecución de simulaciones, así como una potencia de cálculo considerable.
Aquí es donde entra en juego la investigación de Christian Witz. Está trabajando en un nuevo 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 una visión más detallada de los procesos. Esto ayudará a hacer más eficiente la fabricación de productos biofarmacéuticos. "Las empresas necesitan realizar menos experimentos para pasar del laboratorio a la producción a escala industrial, ahorrando entre 300.000 y 1 millón de euros", afirma Witz, según las últimas estimaciones.
La simulación de procesos de extremo a extremo soporta los procesos de producción
El nuevo software, que se utiliza en la investigación industrial desde 2017, se basa en el 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 las 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 los biorreactores. Entre otras cosas, el objetivo es automatizar parcialmente la evaluación de los datos de simulación en bruto 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. A su vez, esto permitiría a las empresas simular más proyectos en menos tiempo y llevar a cabo pruebas que muestren dónde y cómo se producen las pérdidas de productividad en un reactor.
Esto se debe a los conocimientos únicos que el software ofrece sobre los procesos de producción biofarmacéutica, como señala Witz: "¿Cómo podemos crear las condiciones del biorreactor en las que los microorganismos son más productivos? ¿Cómo influye en el proceso la velocidad del agitador o la velocidad de aireación? ¿En qué parte del reactor ejercen fuerzas de cizallamiento excesivas sobre los microorganismos? El software de simulación ayuda a responder estas y otras preguntas".
De investigador universitario a empresario
Christian Witz ha obtenido ahora una subvención para sus planes en el marco del programa de becas Spin-off de la Agencia Austriaca de Promoción de la Investigación (FFG). Tiene la intención de crear su propia empresa en 2021 para asesorar a la industria biotecnológica y realizar simulaciones a petición. La empresa también venderá licencias de software a empresas que no estén dispuestas a compartir sus datos y que prefieran ejecutar el programa por sí mismas. A largo plazo, Witz espera que su empresa "se convierta en el socio preferido de la industria biofarmacéutica", por lo que los algoritmos de simulación también pueden aplicarse para simular otras tecnologías en diferentes sectores industriales.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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