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코닝, 의약품 포장 혁신으로 코로나19 백신 공급 가속화
급진적인 새로운 유리 제제는 백신 제조 일정을 절반으로 단축할 태세입니다. JMP®의 실험 설계는 발견의 길을 열었습니다.
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도전: COVID-19 백신 배포가 진행 중이더라도 제약 회사가 전 세계 수요를 충족할 수 있는 적절한 양을 제조하는 데 몇 달 또는 몇 년이 걸릴 수 있습니다. 제조 생산 라인이 작동할 수 있는 속도는 오랫동안 한 가지 중요한 요소에 의해 제한되었습니다. 공장 기계가 너무 빨리 작동하면 최고의 의료용 유리 바이알도 금이 가고 화학적으로 분해되기 쉽습니다.
해결책: Corning의 과학자와 엔지니어는 실험 계획을 사용하여 제약 제조를 가속화하기 위해 특별히 제작된 혁신적인 새로운 유리 제형인 Valor® Glass를 개발했습니다. JMP와 JMP Pro는 동급 최고의 DOE 도구를 이 작업에 참여하는 모든 과학자에게 제공합니다.
결과: Corning의 혁신은 제조 처리량을 최대 50%까지 증가시켜 부사장인 Brendan Mosher가 "제약 포장의 품질 및 성능에 대한 새로운 표준"을 설정하도록 설정되어 있습니다. Valor Glass는 표준 의약품 생산 라인의 용량을 분당 300개에서 750개로 늘림으로써 규제 승인을 확보하는 즉시 COVID-19 백신의 공급을 가속화할 예정입니다.
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전 세계 국가들이 100년 만에 가장 치명적인 전염병에 직면함에 따라 과학자들은 COVID-19에 대한 안전하고 효과적인 백신을 개발하기 위해 경쟁했습니다. 2020년 9월 현재 40개의 백신 후보가 임상 시험에 들어갔고 90개 이상이 동물에 대한 전임상 연구를 진행 중입니다. 그러나 백신 발견은 백신 접종을 통해 전 세계적으로 집단 면역을 달성하는 데 있어 첫 번째 장애물일 뿐입니다. 대규모 제조는 유통에 큰 병목 현상을 일으킬 것이 거의 확실합니다.
많은 백신 후보가 1인당 여러 번 접종해야 하는 상황에서 전문가들은 70억에서 150억 도즈 사이를 추정합니다.
2021년에만 전 세계적으로 백신이 필요합니다. 제약 회사는 이제 이전 표준 일정을 훨씬 초과하여 생산을 가속화해야 하는 전례 없는 압력에 직면해 있습니다. AstraZeneca의 CEO이자 전무이사인 Pascal Soriot은 2020년 중반 기자들에게 "문제는 백신 자체를 만드는 것이 아니라 바이알을 채우는 것"이라고 말했습니다.
2020년에 등장할 많은 새로운 COVID-19 백신 후보의 경우와 마찬가지로 백신은 대량으로 제조되지만 배포용으로 1~10회 분량이 들어 있는 작은 유리 바이알에 포장됩니다. 그러나 유리병을 채우는 과정은 역사적으로 약물이나 백신이 환자에게 도달할 수 있는 속도를 늦추는 지연 및 공정 중단의 원인이었습니다.
현대의 제약 생산 라인은 고도로 자동화되어 있으며, 최첨단 기계는 이론상 최고 속도로 작동할 수 있지만 그렇게 하면 업계의 표준인 붕규산 바이알도 바이알 내용물로 입자를 부수거나 박리시킵니다. 극한 온도에서 붕규산염의 화학적 내구성은 2020년 화이자 및 바이오엔텍이 개발한 COVID-19 백신과 마찬가지로 초저온 보관이 필요한 백신 제조업체에게도 우려되는 한계입니다.
이러한 유리 및 기타 유리 관련 생산 제한을 해결하기 위해 Corning Incorporated는 여러 제약 업계 리더와 개발 파트너십을 구축했습니다. 일찍이 2012년에 과학자들은 생명 과학 응용 분야에 사용할 새로운 프리미엄 제품을 개발하기 위해 유리 제형 분야를 탐색하기 시작했습니다. 코닝과 협력업체는 200가지 이상의 다양한 유리 구성을 테스트한 후 이전의 금본위제보다 10배 이상 강하고 화학적으로 내구성이 뛰어난 새로운 알루미노실리케이트 유리를 만들었습니다.
Valor® Glass가 탄생했으며 중국 우한에서 COVID-19가 발견되기 불과 몇 달 전에 중요한 새로운 혁신이 출시되었습니다.
Corning Pharmaceutical Technologies의 부사장 겸 총괄 책임자인 Brendan Mosher는 “Valor Glass는 제약 포장의 품질과 성능에 대한 새로운 표준을 제시합니다. "이는 의약품을 위해 특별히 제작되었으며 SARS-CoV-2 대유행 대응에 중요한 속성인 보다 빠르고 안정적인 의약품 제조 및 전달을 가능하게 하는 고유한 위치에 있습니다."
이것은 Corning이 깊이 있는 R&D 조직을 구축하고 하룻밤 사이에 제약 생산 능력을 두 배로 늘린 새로운 범주의 유리를 만든 방법에 대한 이야기입니다.
화학적 내구성, 강도 및 기계 가공성의 세 가지 측면에서 추구
2011년에 아주 작은 프로젝트로 시작한 것이 시간이 지남에 따라 Corning의 생명 과학 조직 내 전체 부서로 발전했습니다. 현재 수석 통계 및 측정 개발 엔지니어인 Michael Anderson은 처음에 팀이 원래 개발 파트너인 Merck와 협력하여 제약 포장의 강도와 화학적 내구성을 향상시키는 것을 주로 목표로 삼았다고 설명합니다. Anderson은 2013년경에 처음에는 프로젝트의 엔지니어링 그룹을 지원하는 통계학자로, 그 다음에는 R&D의 계측 전문가로 팀에 합류했습니다.
Corning은 제약 산업에서 가장 우려되는 제조 문제 중 하나가 붕소 오염이라는 것을 알고 있었습니다. 특히 부식성 약물로 인해 시간이 지남에 따라 전통적인 붕규산 유리 바이알의 안감이 박리되어 궁극적으로 약물과 백신의 전체 배치를 망칠 수 있었습니다. Anderson은 "그러나 제약 제조업체가 직면한 고통점은 시간이 지남에 따라 변합니다."라고 말합니다. Corning이 화학적 내구성에 대한 솔루션을 갖게 되자 개발 파트너로부터 파손 문제를 해결해 달라는 요청을 받았습니다. 결국 화이자도 합류했고 과학자들이 전통적인 바이알 코팅으로 인한 마찰을 줄이기 위해 노력함에 따라 공장 최적화가 중심 단계가 되었습니다.
"향후 6개월 동안 기존 장비에 5억 개의 바이알을 채우려면 갑자기 해당 부품이 얼마나 빨리 움직이는가가 가장 중요한 관심사입니다."라고 Anderson은 설명합니다. "이것이 우리가 기계 가공성이라고 부르는 기능입니다." 즉, 제조 라인이 얼마나 빨리 가동될 수 있는지를 나타냅니다.
단일 유리 배합으로 세 가지 문제를 모두 해결하려면 수년간의 실험, 제품 지식 구축, 때때로 도면으로 돌아가 점진적 최적화가 필요했습니다. Anderson은 긴 과정이었지만 이것이 성공할 수 있었던 것은 유리 과학에 대한 Corning의 깊은 뿌리와 통계적 과정 지식에 대한 헌신 덕분이라고 말합니다.
코닝에서 모든 사람은 공정 엔지니어입니다.
코닝은 과학적 정신이 깊숙이 뿌리내리고 있는 조직이며, 많은 전직 R&D 과학자와 통계학자들이 이 조직의 이사들이 통계적 접근 방식의 광범위한 채택을 옹호했습니다. Anderson은 통계가 자재에서 제조, 공급망 물류에 이르기까지 Corning 내 모든 직무 설명의 일부라고 설명합니다. 그들의 만트라? 모든 사람은 프로세스 엔지니어이며 모든 프로세스 엔지니어는 데이터 분석 기술을 보유해야 합니다.
회사가 통계적 소양에 대한 높은 기대치를 설정할 수 있지만 코닝은 직원들에게 효율적이고 효과적인 통계 방법과 실험 설계를 구현하기 위한 동급 최고의 장비와 도구도 제공합니다. Anderson은 다른 회사와 달리 " 코닝은 사람들에게 필요한 도구를 제공하는 것을 우선시했습니다. .”
Corning의 경우 강력한 통계와 사용자 친화적인 시각화를 결합한 업계에서 가장 선호하는 JMP 및 JMP Pro 소프트웨어 라이선스가 필요했습니다. “JMP는 불균형 데이터 세트를 다룰 것입니다. 위험이 무엇인지 알려주고 대처하며 단순히 거절하는 것이 아니라 현명한 선택을 할 수 있게 해줍니다.”라고 Anderson은 말합니다. JMP가 제공해야 하는 것은 "모든 엔지니어가 일반적으로 사용하는 것과 엔지니어링 및 연구 분야의 누군가가 처리해야 하는 모든 문제를 볼 수 있는 고급 통계 도구가 혼합된 경쟁력 있는 가격의 제품입니다. 일상."
Valor Glass가 된 개발 과정에서 Anderson은 웃는다. 아니었어 사용 된." 소프트웨어의 개념 증명인 핵심 영역 중 하나는 실험 설계(DOE)였습니다.
실험 계획, 실패도 가치 있는 통찰력을 제공하는 실험에 대한 보다 전략적인 접근 방식
DOE는 통제된 테스트를 사용하여 매개변수 또는 매개변수 그룹에 영향을 미치는 요인을 식별하고 분석하는 응용 통계의 한 분야입니다. DOE에서 과학자들은 요인 간의 상호 작용에 대한 더 나은 그림을 제공하고 한 번에 여러 입력 요인을 조작할 수 있는 강력한 데이터 수집 및 분석 접근 방식을 사용합니다.
Anderson은 JMP의 DOE가 무엇보다도 Valor 공식을 위한 공정 설정의 구성 요소 비율과 변형을 최적화하는 데 핵심적인 역할을 했다고 설명합니다. "유리를 매우 강하게 만드는 데 사용되는 화학적 강화 기능과 공장의 충전 라인을 통해 유리병이 두 배 빠르게 날아가도록 하는 외부 코팅이 있습니다." 그는 각 특성 내에서 최적화가 필요한 다른 하위 특성이 있다고 설명합니다.
“재료의 진실성: 만병통치약은 없습니다. 하나의 [인자]를 늘리면 일반적으로 다른 것과 타협하게 됩니다. 우리는 코팅이 가능한 한 투명하기를 원했지만 예를 들어 코팅이 채워질 때 어떤 과정을 거치든 살아남을 수 있기를 원했습니다.”라고 그는 말합니다. "구성 요소 내의 하위 구성 요소를 파악하기 위해 구성 요소 비율을 최적화하기 위해 수행한 공식화 및 반응 표면 및 혼합물 DOE의 양은 엄청납니다."
다행스럽게도 코닝은 많은 경쟁자들이 하지 않은 방식으로 기업 수준에서 R&D를 우선시했습니다. 개발 팀이 실패할 수 있도록 실험에 충분한 자금을 할당함으로써. "실패할 수 있다는 것은 비용이 많이 들지만 실험의 중요한 부분입니다."라고 Anderson은 말합니다. “그리고 코닝에서 저는 실험을 수행하는 과정에서 큰 저항에 부딪힌 적이 없습니다. 우리는 우리가 지출하는 돈에 대해 가능한 한 많이 배우고 싶습니다. 내가 '완전히 설계된 실험으로 이것을 하고 싶다'고 말할 때 나는 결코 저항에 부딪치지 않는다. [DOE]는 이 시점에서 Corning에 도입됩니다.”
모든 종류의 DOE 및 통계 학습을 위한 원스톱 숍인 JMP에서
그러나 디자인은 DOE의 절반에 불과합니다. 팀이 구현하는 디자인 유형에 관계없이 분석은 똑같이 중요합니다. Valor Glass의 개발에서 팀은 핵심 요소, 강점 및 상호 작용을 식별할 뿐만 아니라 이러한 효과가 플롯될 때 어떻게 보이는지 이해하는 것이 중요하다고 Anderson은 설명합니다. 어떤 경우에는 바이알 측면의 균일성을 시각화하는 것처럼 간단했습니다. "시각화하면 문제가 있는지 여부를 즉시 알 수 있습니다."
데이터 시각화는 품질 검사를 한 눈에 볼 수 있게 하여 분석 프로세스를 가속화하고 JMP가 탁월한 영역이라고 Anderson은 말합니다. 소프트웨어의 프로파일러 배열은 사용자가 설계 공간을 대화식으로 탐색하고 실행 가능한 운영 체제 및 요소 설정점을 시각적으로 식별할 수 있는 쉬운 방법입니다. "데이터를 대화식으로 그래프로 표시할 수 있는 즉각적인 기능은 29년 전 JMP에서 저를 매도했던 것입니다. 실제로 지금도 계속되고 있습니다. 모든 사람들이 JMP 세계의 중심으로서 Graph Builder를 사랑한다고 생각합니다.”라고 Anderson은 말합니다.
JMP의 Graph Builder 플랫폼은 종종 응용 산업 통계를 처음 접하는 사람들을 위한 진입 지점으로 간주되며, Corning의 광범위한 내부 교육 및 평생 교육 리소스 카탈로그는 사용자가 이러한 기반에서 기술을 구축하는 데 도움이 됩니다. Anderson은 회사의 내부 통계 수업이 코닝의 초급 데이터 해석 과정을 비롯한 도구에 보조를 맞춰 발전했다고 말합니다. 고급 과정에는 DOE, 품질 시스템 및 측정 시스템 분석이 포함됩니다.
이러한 개발 기회 중 Corning은 SAS Education과의 협력을 통해 전문 JMP 교육을 제공하고 초급, 중급 및 고급 수준에서 매년 제공되는 JMP Days를 제공합니다. 내부 포럼은 또한 광범위한 응용 프로그램에 중점을 둔 사용자 그룹을 호스팅합니다.
30분에서 단 몇 초까지 반복 분석을 간소화하는 맞춤형 스크립트
코닝의 디지털 혁신 이니셔티브와 공장 기술이 코닝뿐만 아니라 업계 전반에 걸쳐 더욱 통합됨에 따라 R&D 팀은 데이터를 쿼리 및 분석하고 데이터의 잠재적 함정을 피하기 위한 맞춤형 도구를 찾고 있습니다. 사일로. Anderson은 스크립팅이 엔지니어가 한 번에 여러 데이터베이스에서 데이터를 가져올 수 있는 추가 기능을 사용자 지정하는 데 도움이 되며 조직이 프로덕션 수준에서뿐만 아니라 개발 단계에서도 얻을 수 있는 이점을 최적화할 수 있다고 설명합니다.
JMP Scripting Language로 작성된 사용자 정의 스크립트는 시간이 많이 소요되는 데이터 정리 작업과 반복적인 분석을 우회하는 데도 도움이 됩니다. 데이터 캡처 및 구성을 위한 조건을 설정하는 것만큼 간단합니다. "[엔지니어]가 일부 부품 측정을 마치면 15초가 소요되는 스크립트를 실행하겠습니다."라고 Anderson은 말합니다. "[과거처럼] 손으로 하려면 최소 30분이 걸립니다."
Valor Glass는 분당 300에서 750 바이알로 COVID-19 백신 및 그 이후의 생산 라인 속도를 두 배로 늘립니다.
모든 매개변수에 대해 세심하게 최적화된 제형인 Valor Glass는 2019년 말 FDA의 승인 및 출시와 함께 제약 포장의 새로운 표준을 설정했습니다. 그 이점은 분명했습니다. 기존 생산 라인은 분당 300~400개의 바이알 속도로만 가동할 수 있었지만 Valor Glass 바이알을 사용하면 제조업체는 분당 최대 750개의 바이알 속도로 공장을 가동할 수 있습니다. .
2020년의 처음 몇 개월 동안 신종 코로나바이러스 SARS-CoV-2가 전 세계적으로 빠르게 확산되면서 코닝의 혁신이 얼마나 시의적절했는지가 분명해졌습니다. 이러한 혁신은 2020년 6월 미국 국방부가 생물의학 첨단 연구 개발청(Biomedical Advanced Research and Development Authority)에서 Valor Glass의 생산을 신속하게 확장하기 위해 Corning에 2억 4백만 달러의 보조금을 수여했을 때 인정받았습니다.
Valor Glass가 이제 전 세계적으로 COVID-19 백신의 배송 일정을 가속화할 예정인 가운데, 데이터 기반의 세심한 R&D에 대한 Corning의 10년 투자는 설계 우선뿐만 아니라 사회에 실질적인 영향을 미쳤습니다. 백신 배포를 앞당기는 것은 말 그대로 생명을 구할 수 있습니다.
