Uso de la Tecnología de Gemelos Digitales para la Industria Farmacéutica

La tecnología de gemelos digitales se utiliza en todas las industrias para proporcionar información en tiempo real sobre procesos y sistemas. Pero en la industria biofarmacéutica, donde el paso exitoso del descubrimiento al lanzamiento comercial requiere la integración meticulosa de la ingeniería y la biología, las cualidades dinámicas de los gemelos digitales farmacéuticos los hacen especialmente valiosos.

¿Qué son los gemelos digitales?

Los gemelos digitales son copias virtuales de activos físicos que brindan información sobre el desempeño de sus contrapartes del mundo real. Pueden representar una máquina, un proceso o un sistema y se utilizan para mejorar la toma de decisiones mediante la recopilación y el análisis de datos a medida que ocurren. Los gemelos digitales brindan a los operadores la capacidad de observar el comportamiento de los activos, tanto visibles como invisibles, y predecir el rendimiento durante toda la vida útil del activo.

Por ejemplo, un gemelo digital de un motor industrial extraería información de sensores internos para informar sobre parámetros operativos y métricas de eficiencia como temperatura, vibración y consumo de combustible. También informaría al operador cuándo se requiere mantenimiento, si el motor está funcionando dentro de los estándares reglamentarios y se vincularía con otros recursos en la instalación para coordinar la programación y la planificación.

A diferencia de los modelos digitales o las sombras digitales, un verdadero gemelo digital sincroniza el activo físico y la reproducción virtual para que exista una transferencia de datos bidireccional entre ellos. Esta conexión genera información que de otro modo no estaría disponible durante la vida operativa del activo.

En biofarmacia, el seguimiento del proceso de producción de medicamentos se complica por un factor poco común en muchas otras industrias, que es la presencia de organismos vivos, en crecimiento y moribundos. Aquí, se utilizan gemelos digitales para monitorear este entorno dinámico en tiempo real, garantizando la fabricación más efectiva de medicamentos biológicos innovadores.

Los modelos digitales ayudan a los investigadores a desarrollar nuevos fármacos más rápidamente al predecir cómo se comportan los compuestos potenciales en las células antes de sintetizarlos en el laboratorio. Estas simulaciones permiten evaluar la seguridad y eficacia de los fármacos candidatos a nivel celular mediante la incorporación de datos multiómicos para predecir los efectos de los fármacos en las respuestas celulares a lo largo del tiempo.

Los ensayos clínicos pueden ser costosos y no siempre reflejan la totalidad de las experiencias de los pacientes. Los gemelos digitales permiten a los investigadores realizar un seguimiento de los pacientes en tiempo real para predecir la trayectoria clínica de cada participante del ensayo. Esto puede incluir simular la respuesta de un paciente que recibió la nueva terapia farmacológica o placebo, lo que podría indicar la necesidad de tomar medidas tempranas para los pacientes que se prevé que tendrán un resultado negativo, además de ayudar a reducir el alcance y el costo de cada ensayo

Los gemelos digitales pueden identificar las condiciones óptimas para el crecimiento celular controlado, verificar periódicamente el proceso para determinar cuándo agregar tampón o medio de cultivo y predecir cómo se comportará el proceso a escala. Estos prototipos virtuales ayudan a reducir el impacto de las variaciones naturales que ocurren cuando se trata de organismos vivos y también pueden mitigar el impacto de interrupciones inesperadas del proceso, como la pérdida de gas de alimentación.

Involucrar a gemelos digitales en la producción de medicamentos tiene muchos beneficios, incluido un desarrollo más rápido, una mayor capacidad de escalamiento y una mejora de la calidad.

• Velocidad de comercialización: Los gemelos digitales aceleran el descubrimiento, el desarrollo y la producción de productos farmacéuticos mediante el uso de modelos virtuales para probar y validar rápidamente nuevos compuestos frente a una variedad de factores.

• Capacidad de escalar: Los gemelos digitales ayudan a gestionar las complejidades de trabajar con organismos vivos al predecir cómo se comportará cuando se amplíen a la producción comercial.

• Optimización de productos: Los gemelos digitales utilizan controles en línea para monitorear atributos de calidad críticos durante todo el proceso de fabricación, lo que permite a los fabricantes implementar rápidamente mejoras que generen mejores productos y reduzcan el riesgo de defectos.

El modelado en biofarmacia es complejo porque, como proceso biológico, el sistema está en constante cambio. Dado que las células crecen y se reproducen constantemente, los gemelos digitales tienen la tarea de monitorear, analizar y optimizar eventos dinámicos. Además, existen regulaciones y estándares estrictos para la producción de medicamentos que los gemelos digitales están evaluando, todo mientras trabajan para hacer llegar medicamentos de calidad a los pacientes lo más rápido posible

El software de gemelo digital ayuda a los bioquímicos y fabricantes farmacéuticos integrando los modelos complejos necesarios para monitorear de manera efectiva este entorno frenético. Estas herramientas, como Ansys Fluent, Ansys optiSLang y Ansys Twin Builder, trabajan juntas para sintetizar datos en toda la física, proporcionando una perspectiva de todo el sistema que genera una toma de decisiones más informada.

A medida que los gemelos digitales se vuelvan más frecuentes en la biofarmacia, seguirán mejorando la eficiencia de los procesos y la calidad del producto. En los ámbitos del descubrimiento, el desarrollo y la fabricación, la confianza que brindan los gemelos digitales ayudará a que los medicamentos avanzados sean más accesibles y asequibles y, en última instancia, hará que una mejor atención médica sea una realidad para más personas.