Escrito por:
Carles Caballé Llufriu, Ingeniero de Proyectos en Klinea Biotech & Pharma Engineering
La industria farmacéutica se encuentra en un momento de transformación, donde convergen dos tendencias aparentemente contradictorias que están redefiniendo los paradigmas preestablecidos sobre la fabricación de medicamentos. Por un lado, la medicina personalizada impulsa la demanda de tratamientos específicos para cada paciente, requiriendo procesos de fabricación altamente flexibles y adaptables. Por otro, la búsqueda de eficiencia operativa empuja hacia la estandarización y la aplicación de criterios de economía de escala.
La pandemia de COVID-19 ha intensificado esta encrucijada, demostrando tanto la necesidad de agilidad para responder a emergencias sanitarias como la importancia de la capacidad productiva masiva.
Aparentemente, es lógico pensar que ambas tendencias son contrarias: a mayor personalización, menor eficiencia, y viceversa. Y aunque a nivel macro estaremos en lo cierto, ya que los medicamentos personalizados siempre serán más ineficientes en su fabricación que los fabricados a gran escala, es también evidente que cada vez existen más soluciones tecnológicas que permiten que las fabricaciones personalizadas sean más eficientes, así como soluciones que permiten mayor flexibilidad en producciones de gran escala.
La revolución de la personalización farmacéutica
Las terapias CAR-T (Chimeric Antigen Receptor T-cell) representan el paradigma más extremo de personalización farmacéutica. Cada tratamiento requiere la extracción de linfocitos T del paciente, su modificación genética ex vivo, expansión celular controlada y reinfusión personalizada. Este proceso requiere instalaciones especializadas para realizar la manipulación celular e incubación, manteniendo la trazabilidad del producto hasta el paciente único.
En este contexto, los sistemas robóticos ofrecen ventajas cruciales, como la eliminación del error humano en procesos críticos, la rapidez de cambio de producto/formato o la reproducibilidad en condiciones asépticas. También favorecen la capacidad de manejar múltiples lotes de pacientes simultáneamente, sin riesgos de contaminación cruzada y manteniendo la trazabilidad individual. De esta manera, la automatización permite escalar la producción hacia una mayor eficiencia, sin renunciar a la flexibilidad ni a la fabricación personalizada.
Otra tecnología con importantes ventajas en este tipo de fabricaciones son los sistemas single-use, los cuales permiten una gran flexibilidad, así como la eliminación de procesos de lavado y esterilización y permitiendo un time-to-market más corto.
Estandarización y economías de escala
La estandarización persigue la reducción de costes unitarios mediante altos volúmenes de producción y optimización de procesos. Las economías de escala tradicionales son fundamentales para medicamentos de alto volumen, donde la eficiencia productiva se traduce directamente en accesibilidad de los medicamentos.
La fabricación continua para formas sólidas orales ejemplifica perfectamente esta tendencia. A diferencia de los procesos tradicionales por lotes, los sistemas continuos pueden integrar mezclado, granulación, secado, compresión, recubrimiento y acondicionado en una línea ininterrumpida. Las ventajas son múltiples: reducción de tiempos de procesamiento, menor huella de las instalaciones y reducción del almacenaje intermedio, y eliminación del trasiego de bines e IBCs, con la consiguiente reducción de accidentes laborales. La principal desventaja es la dificultad de cambiar de producto ya que, de momento, las limpiezas automatizadas de estos sistemas pueden plantear un reto en diseño, validación y tiempo de ciclo.
Un ejemplo adicional de implementación de economía de escala se observa en las líneas de llenado aséptico de inyectables, que alcanzan velocidades superiores a 600 viales por minuto y cuentan con una integración optimizada de los procesos de inspección y acondicionamiento. Es cierto que estas líneas de alta velocidad confían en sistemas de formulación tradicionales en acero inoxidable y en sistemas de movimiento mediante servomotores, pero no está lejos la posibilidad de adoptar soluciones single-use adaptadas a los tamaños de lote requeridos ni la utilización de sistemas robóticos de llenado, que reducen mucho el tiempo de cambio de formato.
La producción a gran escala requiere de procesos con tiempos de parada mínimos y sistemas fiables. El mantenimiento predictivo, habilitado por sensores IoT y análisis de big data, puede minimizar paradas no planificadas mediante predicción de fallos antes de su ocurrencia. Los algoritmos de machine learning son capaces de analizar patrones vibracionales, térmicos y acústicos para anticipar necesidades de mantenimiento, maximizando el Overall Equipment Effectiveness (OEE).
Puntos de encuentro
Como se ha visto, los métodos de fabricación de terapias personalizadas, mediante tecnologías como sistemas robotizados y sistemas single-use, pueden conseguir una eficiencia cada vez mayor, entre otras ventajas que ofrecen estas tecnologías. Los métodos de fabricación de gran volumen, en cambio, pueden ir adoptando cada vez más sistemas que les permitan una mayor flexibilidad, además de poder conseguir eficiencias cada vez más grandes.
Asimismo, un factor común entre ambos métodos de fabricación son las ventajas de adoptar metodologías Quality by Design (QbD). La monitorización de los procesos mediante tecnologías de Process Analytical Technology (PAT) puede permitir controlar mejor los procesos y reducir la necesidad de análisis finales de producto. En ambos casos esto supone una ventaja importante: por un lado, en la medicina personalizada, los volúmenes de lote son extremadamente reducidos, por lo que el producto necesario para ser muestreado en el laboratorio puede tener representar una cantidad relativamente importante. Por otro lado, en lotes muy grandes o en fabricación en continuo, tener datos en tiempo real y tendencias permite controlar el proceso en todo momento. Al tratarse de procesos con gran duración temporal, esto permite detectar variaciones que con muestreos tradicionales podrían no ser capturados, y corregirlas durante el proceso.
Figura 1. Representación de los procesos productivos de gran volumen
Barreras de implementación
Las agencias regulatorias enfrentan el desafío de adaptar marcos normativos diseñados para procesos batch tradicionales hacia paradigmas continuos o personalizados. Por ejemplo, la implementación de Real Time Release Testing (RTRT) requiere demostrar equivalencia con métodos analíticos tradicionales, un proceso que puede extenderse años y requerir inversiones significativas en estudios comparativos.
Por otro lado, la integración de tecnologías avanzadas en instalaciones existentes presenta desafíos técnicos considerables. Puede resultar complicado integrar sistemas PAT o tecnologías robóticas en sistemas no diseñados para ello.
Por último, los cambios de tecnología de esta magnitud difícilmente serán exitosos si no van acompañados de cambios culturales profundos en las organizaciones. La formación es crucial para mantener a los operadores con el set de skills necesario para estos nuevos paradigmas tecnológicos.
Conclusiones y perspectivas futuras
La industria farmacéutica enfrenta una paradoja fascinante: la tensión entre personalización y eficiencia está encontrando soluciones tecnológicas innovadoras que permiten conciliar ambas demandas. La automatización robótica y los sistemas single-use pueden hacer viable la fabricación personalizada a mayor escala, mientras que la fabricación continua y el mantenimiento predictivo están revolucionando la eficiencia de fabricaciones a gran escala.
El punto de convergencia radica en tecnologías transversales como QbD y PAT, que benefician tanto a la medicina personalizada como a la producción masiva mediante monitorización en tiempo real y control de procesos optimizado.
Sin embargo, el éxito de esta transformación requiere esfuerzo conjunto por parte de fabricantes de medicamentos, agencias regulatorias, fabricantes de equipos y empresas de servicios de ingeniería y consultoría para superar los retos que plantean estas nuevas tecnologías. El futuro será brillante para los que sepan superar los obstáculos con ingenio e inventiva.