По мере изменения тенденций в разработке лекарственных средств меняются и производственные процессы, и оборудование. Пандемия также оказала своё влияние на потребность в том или ином оборудовании и технологиях, используемых в производстве. Издание Contract Pharma изучило какие же проблемы сохранились, а где были достигнуты успехи в области цифровых технологий, производстве клеточной и генной терапии, одноразовых технологиях и непрерывном производстве.
Тенденции в фармацевтической и биофармацевтической отраслях
Согласно недавнему отчету Коалиции персонализированной медицины (The Personalized Medicine Coalition), персонализированные лекарства в третий раз за последние четыре года превысили треть всех одобренных новых лекарств в 2020 году. Администрация США по продуктам питания и лекарствам (U.S. Food and Drug Administration — FDA) одобрила 19 персонализированных терапий, одну клеточную иммунотерапию и восемь новых диагностических показаний, что составляет 39% от общего числа новых лекарств, одобренных FDA в прошлом году.
Ключевой среди тенденций, определяющих потребность в оборудовании, является растущее количество комплексных и специализированных терапевтических средств, производимых в небольших количествах, а также методов лечения, вводимых в домашних условиях. В дополнение к гибкости в настройке, повышается уровень автоматизации и модульности для удовлетворения меняющихся потребностей.
Раффаэле Пейс (Raffaele Pace), вице-президент по техническим вопросам Stevanato Group, сказал:
Переход к более специализированной терапии и более широкому спектру инъекционных и ингаляторных устройств, представляет собой значительно отличающиеся конструкции с точки зрения размера, материала и формы и требует полного изменения производственных процессов. Поставщики призваны удовлетворить это требование, предлагая гибкое оборудование, которое может обрабатывать небольшие партии и различные типы контейнеров на одной машине, или собирать несколько форматов или даже различные устройства на одной линии.
Модульность (речь идёт о модульном принципе или исполнении — прим. ред.) также является ключевым фактором. Пейс отметил, что независимо от того, нужно ли организации масштабировать производство или же, наоборот, сокращать до небольших партий, производственное оборудование должно адаптироваться.
Изолирующие технологии играют большую роль в удовлетворении потребностей в оборудовании для современных специализированных терапий. Д-р Андреас Маттерн (Andreas Mattern), директор по управлению фармацевтических продуктов компании Syntegon, сказал: «Биотехнологические препараты для лечения рака, аутоиммунных заболеваний или редких заболеваний, затрагивающих лишь небольшую группу пациентов, все чаще разрабатываются и требуют всё меньших размеров партий и очень гибкого оборудования. Эта тенденция сопровождается потребностью в высочайшем качестве продукции и защитных мерах. Изолирующие технологии высоко востребованы не только для линий наполнения жидких лекарственных форм, но и все чаще для твердых дозированных форм для перорального применения. Здесь на изолирующие устройства возлагается очень важная задача защиты оператора от все более токсичных веществ».
Персонализированные лекарства, например, для лечения орфанных заболеваний, продолжают оказывать огромное влияние на фармацевтическую промышленность, считает Ян Дейнингер (Jan Deininger), менеджер по коммуникациям группы компаний OPTIMA Packaging Group.
Каждый препарат представляет собой особенно высокую финансовую ценность и сложен в производстве, что бросает вызов технологиям с разных сторон, в первую очередь безопасности и автоматизации. Это также влияет на требования, предъявляемые к наполняющим и укупорочным машинам. Небольшие партии требуют высокой гибкости системы, а также полностью автоматизированных и защищенных процессов. В этих условиях и с помощью данных технологий даже небольшие, очень ценные продукты могут обрабатываться очень эффективно.
Оптимизация оборудования также приобретает все большее значение для производителей лекарств. Фредерик Мюррей (Frederick Murray), президент компании KORSCH America Inc., сказал: «Акцент на общую эффективность оборудования продолжает оставаться в центре внимания. Отслеживание времени безотказной работы машин, производительности и отдачи в дополнение к ключевым качественным характеристикам, усилия по улучшению, направленные на сокращение времени смены или разрешение одному оператору контролировать несколько машин, являются ключевыми областями внимания». Мюррей добавил, что если говорить о таблеточных прессах, то часто существует возможность работать с максимальной проверенной скоростью, если при этом будут предприняты правильные шаги по оптимизации настройки пресса.
Потребности в условиях пандемии
Острая необходимость производить миллионы вакцин в кратчайшие сроки предъявляет высокие требования к отрасли. Здесь необходима оптимизация производства, использование производственных инноваций и новых технологий для ускорения процессов с максимальной эффективностью.
По словам Массимилиано Чезарини (Massimiliano Cesarini), директора по продажам Romaco S.r.l., «для производителя упаковки и технологических процессов основной проблемой является растущий спрос на высокопроизводительные технологии для асептического розлива вакцин. Наша высокоскоростная машина Romaco Macofar VF имеет максимальную скорость наполнения 24 000 флаконов в час и может поддерживать холодовую цепь во время наполнения, что необходимо для некоторых вакцин». В связи с пандемией требования к линии розлива ещё выше.
Уже недостаточно того, чтобы линия работала быстро, она также должна позволить запустить производство как можно быстрее. По этой причине многие производители вакцин отходят от изоляторной технологии и выбирают оборудование с открытой системой барьеров ограниченного доступа (RABS — Restricted Access Barrier System), — сказал Чезарини.
В настоящее время более 1800 вакцин и терапевтических средств для COVID-19 исследуются в более чем 4000 клинических испытаний, и, как говорит Маттерн из компании Syntegon, «существующие лабораторные и производственные мощности должны быть соответственно перераспределены или переоборудованы в рекордно короткие сроки. Для контрактных производителей эта потребность привела к увеличению заказов по меньшей мере на 200% в сегменте инфекционных заболеваний в 2020 году по сравнению с 2019 годом».
Фармацевтическая промышленность часто медленно внедряет производственные инновации или новые технологии, но пандемия COVID-19 оказала давление на ускорение этих процессов, говорит Пейс из Stevanato Group. “Поставщики сталкиваются с беспрецедентной проблемой и внедряют стратегии, которые позволяют им работать еще более эффективно, переходя в некоторых случаях от традиционного последовательного процесса к гибкому и модульному подходу. Обеспечивая совместимость и согласованность оборудования и программного обеспечения на ранних этапах, процесс наращивания производства ускоряется, а риск непредвиденных разрушительных факторов значительно снижается. Кроме того, оборудование должно быть перспективным, т.е. соответствовать требованиям завтрашнего дня, позволяющем при необходимости переходить на другие продукты. Например, для контроля гибкость также означает внедрение универсальных технологий на автоматических машинах, способных анализировать весь спектр сценариев дефектов”, — уточняет Пейс.
Что касается технологического и упаковочного оборудования, то Мишель Леонарди (Michele Leonardi), менеджер по продажам подразделения упаковки MG America, сказал: “В течение всего 2020 года, а теперь и в начале 2021 года, мы отмечали резкий рост потребности в оборудовании для упаковки флаконов, в основном связанном с вакцинами от COVID-19. Скорость приобретает всё большее значение. На рынке появилась острая потребность в оборудовании, доступном всего за несколько недель, тогда как на поставку, установку и проверку такого оборудования обычно уходят месяцы.”
Промышленность также движется в сторону большей автоматизации, поскольку для этого есть ряд веских причин. По словам Деборы Смук (Deborah Smook), вице-президента по маркетингу и развитию бизнеса компании TurboFil Packaging Machines LLC, “с точки зрения качества нет никаких сомнений в том, что автоматизация ведёт к большей согласованности. Даже если пропускная способность не увеличивается, за счёт более согласующегося процесса будет меньше потерь.”
Инновации в оборудовании
Там, где отрасль медленно адаптируется к изменениям в связи со строгими регуляторными требованиями и валидации, всё более незаменимые технологические тренды, такие как цифровизация и искусственный интеллект (ИИ), используются для обеспечения высокой степени гибкости производственных процессов и повышения эффективности.
По словам Маттерна из Syntegon, использование роботов в операциях по розливу жидкостей снижает риск загрязнения при контакте с человеком. «Операторам оборудования больше не нужно выполнять повторяющиеся задачи, что делает процессы более безопасными, точными, воспроизводимыми и проверяемыми. В будущем будет использоваться все больше роботизированных решений», — сказал Маттерн.
Согласно последним исследованиям, цифровые технологии нового поколения могут помочь сократить расходы на производство фармацевтической продукции до 20%, улучшить качество и повысить гибкость; а фармацевтические компании, скорее всего, будут инвестировать значительные средства в ИИ и большие данные (Big Data) в течение ближайших двух лет, — сказал Пейс из Stevanato Group.
«В нашей деятельности наиболее заметными приложениями являются ИИ и Цифровой двойник (Digital Twin)», — добавил Пейс.
Он объяснил, что технология ИИ, применяемая в автоматизированных машинах визуального контроля, может помочь снизить затраты на параметризацию и производство, и перейти к методу прогнозирования, использующему большие объемы собранных данных. «Цифровой двойник» представляет собой виртуальную копию физического производственного оборудования, которую можно использовать для моделирования перед созданием реальных машин.
По словам Дейнингера из компании OPTIMA, поддержка цифровых технологий для процессов розлива и укупорки еще больше расширяется. Так, компания OPTIMA реализовала проект, в котором видеомониторинг технологических операций является практически всесторонним. «В случае появления сообщения об ошибке это позволяет сузить причину до деталей, проанализировать и, возможно, сохранить большие части партий, которые в противном случае были бы полностью отклонены», — сказал Дейнингер.
Достижения и препятствия
Несмотря на значительные достижения в сфере производственных инноваций, определенные проблемы остаются в растущей области передовых терапевтических лекарственных средств, основанных на генах, тканях или клетках. Кроме того, пока одноразовые технологии (Single Use Technologies — SUT) быстро становятся золотым стандартом, а стратегии непрерывного производства продвигаются вперёд в твердых лекарственных формах, определенные препятствия всё же остаются.
С ростом числа одобренных методов лечения, предлагающих впечатляющие результаты, клеточная терапия имеет большие перспективы, однако, коммерческое производство этих сложных и дорогостоящих методов лечения является ключевой задачей, поскольку существующие технологии производства не соответствуют особым потребностям этих передовых методов лечения.
«Стоимость этой формы терапии по-прежнему чрезвычайно высока, а производственный процесс сложен», — отмечает Дейнингер из OPTIMA.
Перед фармацевтическим инжинирингом стоит задача предложить решения для эффективного и рентабельного производства и розлива за счет дальнейшей автоматизации и оптимальной защиты этапов производства и обработки. Необходимы платформы, специально предназначенные для клеточной и генной терапии, — сказал Дейнингер.
Что касается технологий одноразового использования, то д-р Таня Перейра Чилима (Tania Pereira Chilima), заместитель технического директора Univercells Technologies, считает, что “одноразовые технологии все чаще используются в отрасли, потому что гибкость, которую они предлагают, является реальным преимуществом перед нержавеющей сталью. Хотя поначалу это было встречено скептицизмом, сегодня одноразовые технологии уже покинули состояние зарождающейся технологии, чтобы стать стандартом.” Однако проблемы с внедрением этих технологий все ещё могут быть связаны с самой технологией, ведь сроки выполнения могут быть долгими, а это проблемно, в частности, для борьбы с пандемией.
Наконец, в области непрерывного производства таблеток были достигнуты значительные технические успехи, включая гранулирование, смешивание, прессование и нанесение покрытия, объединённых в технологическую линию. “Более широкое использование элементов с концепцией Process Analytical Technology (PAT) и полностью интегрированных систем управления повысило возможности этих систем, однако выполнение валидации и капиталовложения остаются ключевыми барьерами”, — сказал Мюррей из KORSCH America Inc.
Таблеточный пресс является важнейшим компонентом любой непрерывной производственной линии; однако система управления прессом должна быть полностью интегрирована с системой центральной линии, чтобы обеспечить контроль внешнего оборудования, возможность управления подачей материала и выгрузки таблеток, а также полную интеграцию технологических параметров, включая встроенные датчики NIR, — добавил Мюррей.
По мере того как всё больше и больше разрабатывается взаимосвязанных процессов, основная проблема заключается в автоматизации процессов путем объединения технологий от различных поставщиков для разработки полностью интегрированных процессов, считает Чилима из Universcells Technologies. “В дополнение к этой технической проблеме, интеграция решений для непрерывного контроля качества остается ключевым моментом с точки зрения регулирования для отрасли”, — сказала Чилима.
