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Corning acelera la entrega de la vacuna COVID-19 con una innovación en el envasado farmacéutico
Una fórmula de vidrio radicalmente nueva está preparada para reducir a la mitad los plazos de fabricación de vacunas. El diseño de experimentos en JMP® allanó el camino para su descubrimiento.
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Desafío: Incluso con la distribución de la vacuna COVID-19 en marcha, las empresas farmacéuticas podrían tardar meses o incluso años en fabricar las cantidades adecuadas para satisfacer las necesidades mundiales. La velocidad a la que pueden operar las líneas de producción de fabricación ha estado limitada durante mucho tiempo por un factor crítico: incluso los mejores viales de vidrio de grado médico son propensos a agrietarse y degradarse química si la maquinaria de la planta funciona demasiado rápido.
Solución: Los científicos e ingenieros de Corning utilizaron el diseño de experimentos para desarrollar una nueva y revolucionaria fórmula de vidrio, Valor® Glass, que está especialmente diseñada para acelerar la fabricación de productos farmacéuticos. JMP y JMP Pro ponen las mejores herramientas DOE en manos de todos los científicos involucrados en este esfuerzo.
Resultados: La innovación de Corning está destinada a aumentar el rendimiento de fabricación hasta en un 50%, lo que establece lo que el vicepresidente Brendan Mosher ha llamado "un nuevo estándar de calidad y rendimiento en envases farmacéuticos". Al aumentar la capacidad de la línea de producción farmacéutica estándar de 300 viales por minuto a 750, Valor Glass está preparada para acelerar la entrega de la vacuna COVID-19 tan pronto como obtenga la aprobación regulatoria.
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A medida que las naciones de todo el mundo se enfrentan a la pandemia más mortal en un siglo, los científicos se han apresurado a desarrollar una vacuna segura y eficaz para COVID-19. En septiembre de 2020, 40 candidatos a vacunas habían entrado en ensayos clínicos y más de 90 estaban bajo investigación preclínica activa en animales. Pero el descubrimiento de vacunas es solo el primer obstáculo para lograr la inmunidad colectiva mundial a través de la vacunación; Es casi seguro que la fabricación a gran escala provoque un importante cuello de botella en la distribución.
Dado que muchos candidatos a vacunas requieren múltiples dosis por persona, los expertos estiman que entre 7 mil millones y 15 mil millones de dosis
de la vacuna se requerirá en todo el mundo solo en 2021. Las compañías farmacéuticas ahora enfrentan una presión sin precedentes para acelerar la producción muy por encima de los plazos estándar anteriores. "El desafío no es fabricar la vacuna en sí, es llenar viales", dijo a los periodistas Pascal Soriot, director ejecutivo y director ejecutivo de AstraZeneca, a mediados de 2020.
Como es el caso de muchas de las nuevas candidatas a la vacuna COVID-19 que surgirán en 2020, la vacuna se fabrica en grandes lotes pero empaquetada en pequeños viales de vidrio, cada uno de los cuales contiene entre una y diez dosis para su distribución. Sin embargo, el proceso mediante el cual se llenan los viales ha sido históricamente una fuente de retrasos y paros en el proceso que ralentizan la velocidad a la que un medicamento o vacuna puede llegar a los pacientes.
Las líneas de producción farmacéutica modernas están altamente automatizadas y, si bien la maquinaria de última generación puede funcionar en teoría a velocidades máximas, hacerlo hace que incluso los viales de borosilicato, el estándar de oro de la industria, rompan o deslaminen partículas en el contenido de los viales. La durabilidad química del borosilicato a temperaturas extremas también es una limitación preocupante para los fabricantes de vacunas que requieren almacenamiento en cadena de ultra frío, al igual que la vacuna COVID-19 desarrollada por Pfizer y BioNTech en 2020.
Para resolver estas y otras limitaciones de producción relacionadas con el vidrio, Corning Incorporated estableció una asociación de desarrollo con varios líderes de la industria farmacéutica. Ya en 2012, los científicos comenzaron a explorar el espacio de formulación de vidrio para desarrollar un nuevo producto premium para su uso en aplicaciones de ciencias de la vida. Corning y sus socios probaron más de 200 composiciones de vidrio diferentes antes de crear un nuevo vidrio de aluminosilicato que es más de 10 veces más fuerte y más duradero químicamente que el estándar de oro anterior.
Nació Valor® Glass, y una nueva innovación vital llegó al mercado pocos meses antes de que se descubriera COVID-19 en Wuhan, China.
“Valor Glass establece un nuevo estándar de calidad y rendimiento en envases farmacéuticos”, dijo Brendan Mosher, vicepresidente y director general de Corning Pharmaceutical Technologies. "Está diseñado específicamente para productos farmacéuticos y está en una posición única para permitir una fabricación y entrega de medicamentos más rápida y confiable, atributos que son críticos para la respuesta pandémica del SARS-CoV-2".
Ésta es la historia de cómo Corning construyó una organización de I + D muy bien informada y creó una nueva categoría de vidrio que duplicó la capacidad de producción farmacéutica de la noche a la mañana.
Una búsqueda para cumplir en tres frentes: durabilidad química, resistencia y maquinabilidad.
Lo que comenzó en 2011 como un proyecto muy pequeño evolucionó con el tiempo hasta convertirse en una división completa dentro de la organización de Ciencias de la Vida de Corning. Al principio, explica Michael Anderson, ahora ingeniero senior de desarrollo de mediciones y estadísticas, el equipo tenía como objetivo principal mejorar la resistencia y la durabilidad química de los envases farmacéuticos en colaboración con su socio de desarrollo original, Merck. Anderson se unió al equipo alrededor de 2013, primero como estadístico que apoya al grupo de ingeniería del proyecto y luego como experto en metrología en I + D.
Corning sabía que uno de los problemas de fabricación más preocupantes de la industria farmacéutica era la contaminación por boro; especialmente los medicamentos cáusticos estaban causando que el revestimiento de los viales de vidrio de borosilicato tradicionales se deslaminara con el tiempo, lo que finalmente estropeó lotes completos de medicamentos y vacunas. “Pero los puntos débiles a los que se enfrentan los fabricantes de productos farmacéuticos cambian con el tiempo”, dice Anderson; Una vez que Corning tuvo una solución para la durabilidad química, sus socios de desarrollo les pidieron que resolvieran el problema de las roturas. Con el tiempo, Pfizer también se incorporó y la optimización de la fábrica ocupó un lugar central a medida que los científicos buscaban reducir la fricción causada por los revestimientos tradicionales de viales.
“Si desea llenar 500 millones de viales en equipos existentes en los próximos seis meses, de repente, la rapidez con que se mueven esas piezas es su principal preocupación”, explica Anderson. “Esa es la característica que llamamos maquinabilidad”, es decir, qué tan rápido puede funcionar una línea de fabricación.
Para abordar los tres desafíos en una sola formulación de vidrio se requirieron años de experimentación, construyendo conocimiento del producto, volviendo a la mesa de dibujo en ocasiones y optimizando gradualmente. Ha sido un proceso largo, dice Anderson, pero debe su éxito a las profundas raíces de Corning en la ciencia del vidrio y su dedicación al conocimiento de los procesos estadísticos.
En Corning, todo el mundo es un ingeniero de procesos
Corning es una organización en la que el espíritu científico es profundo, y sus directores, muchos ex científicos de I + D y los propios estadísticos, han defendido la adopción generalizada de enfoques estadísticos. La estadística, explica Anderson, es parte de la descripción de cada trabajo dentro de Corning, desde los materiales hasta la fabricación y la logística de la cadena de suministro. ¿Su mantra? Todo el mundo es un ingeniero de procesos y todo ingeniero de procesos debe tener habilidades de análisis de datos.
Si bien la empresa puede establecer altas expectativas de conocimientos estadísticos, Corning también proporciona a los empleados los mejores equipos y herramientas para implementar métodos estadísticos y diseños experimentales eficientes y efectivos. A diferencia de otras empresas, Anderson dice: " Corning ha priorizado asegurarse de que las personas tengan las herramientas que necesitan . "
Para Corning, eso implicó la licencia del software JMP y JMP Pro, un favorito de la industria que combina estadísticas sólidas con visualización fácil de usar. “JMP se ocupará de un conjunto de datos desequilibrado. Le dirá cuáles son los riesgos, lidiar con ellos y le permitirá tomar una decisión inteligente en lugar de simplemente decir que no ”, dice Anderson. Lo que JMP tiene para ofrecer es “un producto a precio competitivo que es una combinación de uso común para cualquier ingeniero y herramientas estadísticas de uso avanzado que le permiten ver cualquier problema con el que alguien en los campos de la ingeniería y la investigación tendría que lidiar con diariamente."
En el desarrollo de lo que se convirtió en Valor Glass, Anderson se ríe, “es casi difícil pensar en cuándo JMP no era usó." Una de las áreas clave que fue prueba de concepto para el software fue el diseño de experimentos (DOE).
Diseño de experimentos, un enfoque más estratégico de la experimentación donde incluso los fracasos brindan información valiosa
DOE es una rama de la estadística aplicada que utiliza pruebas controladas para identificar y analizar los factores que afectan un parámetro o grupo de parámetros. En el DOE, los científicos tienen un enfoque sólido de recopilación y análisis de datos que proporciona una mejor imagen de las interacciones entre factores y permite la manipulación de múltiples factores de entrada al mismo tiempo.
Anderson explica que DOE en JMP fue la clave para optimizar las proporciones de los componentes y las variaciones en las configuraciones de procesos para las formulaciones de Valor, entre otras cosas. "Existe el refuerzo químico que se usa para hacer que el vidrio sea tan fuerte y también el recubrimiento externo que se usa para hacer que los viales vuelen dos veces más rápido a través de las líneas de llenado en las fábricas", explica, agregando que dentro de cada característica, hay otras subcaracterísticas que también requieren optimización.
“Truismo en los materiales: no hay una talla única para todos. Si aumenta un [factor], normalmente compromete algo más. Queríamos que nuestro recubrimiento fuera lo más transparente posible, pero también que pudiera sobrevivir a cualquier proceso que atraviese [cuando se llena], por ejemplo ”, dice. "La cantidad de formulación y respuesta de superficie y mezcla de DOE que hemos realizado para optimizar las proporciones de los componentes para determinar los subcomponentes dentro de esos componentes es tremenda".
Afortunadamente, Corning ha priorizado la I + D a nivel empresarial de una manera que muchos de sus competidores no lo han hecho; asignando fondos suficientes para la experimentación para permitir que los equipos de desarrollo fracasen. "Ser capaz de fallar es caro, pero es una parte fundamental de la experimentación", dice Anderson. “Y en Corning, nunca he encontrado ninguna resistencia significativa en torno a la realización de experimentos. Queremos aprender tanto como sea posible por el dinero que gastamos. Cuando digo, 'Quiero hacer esto como un experimento completamente diseñado', nunca encuentro resistencia. [DOE] está integrado en Corning en este momento ".
En JMP, una ventanilla única para el DOE y el aprendizaje estadístico de todo tipo
Sin embargo, el diseño es solo la mitad del DOE. El análisis es igualmente importante, independientemente del tipo de diseño que implemente un equipo. En el desarrollo de Valor Glass, fue crucial para el equipo no solo identificar los factores clave, sus fortalezas e interacciones, sino también comprender cómo se veían estos efectos cuando se trazaban, explica Anderson. En algunos casos, fue tan simple como visualizar la uniformidad en el costado de un frasco; "Al visualizarlo, sabrá inmediatamente si algo anda mal o no".
La visualización de datos acelera el proceso analítico al permitir controles de calidad de un vistazo y es un área en la que JMP sobresale, dice Anderson. Una serie de Perfiladores en el software es una manera fácil para que los usuarios exploren interactivamente espacios de diseño, detectando visualmente regímenes operativos viables y puntos de ajuste de factores. “Esa capacidad inmediata de graficar sus datos de forma interactiva es lo que me convenció de JMP hace 29 años, y realmente continúa haciéndolo. Creo que a todo el mundo le encanta Graph Builder como centro de su mundo JMP ”, dice Anderson.
La plataforma Graph Builder en JMP a menudo se ve como un punto de entrada para aquellos que son nuevos en las estadísticas industriales aplicadas, y el extenso catálogo de Corning de recursos internos de capacitación y educación continua ayuda a los usuarios a desarrollar habilidades a partir de estos fundamentos. Las clases de estadísticas internas de la empresa han evolucionado para seguir el ritmo de las herramientas, incluido el curso de nivel de entrada de Interpretación de datos de Corning, dice Anderson. Los cursos más avanzados incluyen DOE, sistemas de calidad y análisis de sistemas de medición.
Entre estas oportunidades de desarrollo, Corning ofrece capacitación especializada en JMP a través de una colaboración con SAS Education y JMP Days anuales que se ofrecen en los niveles principiante, intermedio y avanzado. Un foro interno también alberga grupos de usuarios centrados en una amplia gama de aplicaciones.
Desde 30 minutos hasta meros segundos, los scripts personalizados agilizan los análisis repetidos
A medida que aumenta el volumen de entrada de datos con la iniciativa de transformación digital de Corning y las tecnologías de fábrica, no solo en Corning sino en toda la industria, se vuelven más integradas, los equipos de I + D buscan herramientas personalizadas para consultar y analizar datos, y evitar las posibles trampas de los datos. silos. La secuencia de comandos, explica Anderson, está ayudando a los ingenieros a personalizar complementos que pueden extraer datos de varias bases de datos a la vez, optimizando los beneficios que la organización obtiene no solo a nivel de producción sino también en desarrollo.
Los scripts personalizados escritos en JMP Scripting Language también ayudan a evitar las tareas de limpieza de datos que consumen mucho tiempo y los análisis repetitivos. Y es tan sencillo como establecer las condiciones para la captura y organización de datos. “Al final del día, cuando [los ingenieros] hayan terminado de medir algunas piezas, entraré y ejecutaré un guión que me llevará 15 segundos”, dice Anderson. "Hacer esto a mano [como lo hicimos en el pasado] me lleva al menos 30 minutos".
De 300 a 750 viales por minuto, Valor Glass duplica la velocidad de la línea de producción, para vacunas COVID-19 y más.
Una formulación meticulosamente optimizada en todos los parámetros, Valor Glass estableció un nuevo estándar de oro para los envases farmacéuticos tras su lanzamiento y aprobación por parte de la FDA a finales de 2019. Sus beneficios eran claros: mientras que las líneas de producción tradicionales solo podían funcionar a velocidades de entre 300 y 400 viales por minuto, los viales de Valor Glass permiten a los fabricantes hacer funcionar las plantas a velocidades de hasta 750 viales por minuto, más del doble de la capacidad general de una instalación prácticamente de la noche a la mañana. .
En los primeros meses de 2020, a medida que el nuevo coronavirus SARS-CoV-2 se propagaba rápidamente por todo el mundo, se hizo evidente lo oportuna que fue la innovación de Corning. Esa innovación fue reconocida por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos en junio de 2020 cuando la Autoridad de Investigación y Desarrollo Biomédico Avanzado otorgó a Corning una subvención de $ 204 millones para expandir rápidamente la producción de Valor Glass.
Con Valor Glass ahora configurado para acelerar los plazos de entrega de las vacunas COVID-19 en todo el mundo, la inversión de 10 años de Corning en I + D meticulosa basada en datos ha valido la pena no solo en el diseño, sino también en un impacto real en la sociedad. Acelerar la distribución de la vacuna puede literalmente salvar vidas.
