Do laboratório ao lançamento: a vantagem estratégica da escalabilidade
Não importa se você é um gigante da indústria biofarmacêutica ou uma pequena start-up, a capacidade de aumentar a escala de seus processos de forma eficaz pode fazer toda a diferença para seu sucesso comercial.
A indústria farmacêutica está evoluindo rapidamente
Forças macro e micro estão acelerando os avanços científicos, ao mesmo tempo em que as empresas enfrentam pressão para gerar valor para os acionistas e lançar novos produtos biológicos no mercado. Modalidades de grande impacto, como os agonistas do receptor GLP-1 para o tratamento da obesidade, medicamentos imuno-oncológicos e terapias celulares e gênicas (CGT), estão aumentando a importância da rapidez, robustez e conformidade.
Para muitas equipes, o desafio é alcançar as Boas Práticas de Fabricação (BPF) o mais rápido possível. Mas desenvolver um bioprocesso promissor em laboratório não é o mesmo que produzi-lo em grande escala — de forma consistente, segura e lucrativa — atendendo às exigências das BPF.
A precisão é especialmente crucial na produção de ingredientes farmacêuticos ativos (IFAs): mesmo pequenas variações introduzidas durante o aumento da escala podem afetar a qualidade e a eficácia. No desenvolvimento moderno de medicamentos, a escalabilidade não é um detalhe secundário. Ela é um requisito estratégico que pode determinar se um candidato se tornará um medicamento que pode ser fabricado.
Do laboratório ao lançamento: pontos-chave de decisão onde a escalabilidade prévia permite uma fase clínica e produção comercial mais tranquilas.
Planejar a escalabilidade desde o início
A escalabilidade deve ser planejada desde o primeiro dia. Decisões tomadas na fase inicial — como a definição dos parâmetros críticos do processo, a padronização de tecnologias, o planejamento da estratégia de aumento de escala e a aplicação de controles baseados em dados — ajudam a reduzir riscos, melhorar a consistência e facilitar a transição do desenvolvimento até as fases clínicas e até a fabricação comercial em conformidade com as BPF.
Ao alinhar as equipes de desenvolvimento e fabricação desde o início, as empresas podem evitar retrabalhos custosos, acelerar a transferência de tecnologia e construir uma base mais sólida para a conformidade regulatória. Uma abordagem estruturada e escalável, em última análise, reduz o tempo de lançamento no mercado ao mesmo tempo em que permite uma produção robusta e repetível em escala comercial.
O que priorizar para maximizar o valor de uma produção eficiente?
Bioprocessos escaláveis dependem de vários elementos-chave.
O primeiro desses fatores é uma compreensão profunda do processo em si, o que exige identificar as variáveis críticas que influenciam o desempenho e entender como otimizá-las em cada etapa do desenvolvimento do produto.
Uma vez que esse alicerce é estabelecido, os fabricantes de produtos biofarmacêuticos podem se concentrar na escalabilidade dos equipamentos.
À medida que a produção aumenta, é necessário levar em conta todos os tipos de equipamentos — desde biorreatores até sistemas de purificação de matérias-primas — para garantir uma adaptação tranquila a lotes maiores e volumes mais elevados, sem comprometer o desempenho nem criar gargalos. E, por fim, uma medição confiável pode ser determinante para o sucesso ou o fracasso de um projeto de aumento de escala. Dados consistentes e precisos são essenciais para uma tomada de decisões bem-informada em relação à eficiência operacional, rendimento da produção e qualidade ao longo de todo o projeto.
O que torna o aumento de escala e a transferência de tecnologia tão desafiadores?
Os desafios do aumento de escala raramente se limitam apenas à operação unitária. Elas também surgem porque as análises e a medição de qualidade devem acompanhar o ampliamento do processo.
Os pontos de atrito mais comuns incluem:
- Operações distribuídas ao longo do ciclo de vida: as atividades de P&D, ensaios clínicos e a fabricação comercial geralmente ocorrem em locais diferentes.
- Ambientes com equipamentos de diferentes fontes: a instrumentação de diversos fabricantes pode não compartilhar dados de forma nativa.
- Inconsistências nas medições: mesmo instrumentos semelhantes de diferentes fornecedores podem se comportar de forma diferente devido ao design, aos materiais ou aos algoritmos de compensação.
Muitos parâmetros críticos ainda são avaliados por meio de métodos laboratoriais offline. Essa abordagem pode introduzir variabilidade devido à técnica de amostragem, ao manuseio e à discrepância entre as condições do processo em tempo real e os resultados laboratoriais. Atrasos entre a coleta de amostras e os dados resultantes podem atrapalhar o controle de feedback, reduzir a eficiência e aumentar o risco de desvios, especialmente quando as variáveis mudam durante um ciclo de produção.
Quando a escala, a localização ou a instrumentação mudam, a variabilidade costuma aumentar. Se os valores dos parâmetros se desviarem das especificações, a qualidade do produto pode ser afetada e o risco de perda do lote aumenta.
Como projetar um bioprocesso escalável desde as fases iniciais?
Um aumento de escala bem-sucedido começa com uma definição clara de um bioprocesso escalável, especialmente no caso de produtos biológicos e terapias avançadas. O objetivo é um processo que seja:
- Transferível para fabricação
- Replicável entre diferentes locais e equipamentos
- Compatível com diferentes configurações de biorreatores
Na prática, isso significa projetar com o objetivo de garantir a transferibilidade entre cenários como:
- Aço inoxidável vs. uso único
- Diferentes modelos de agitação
- Diferentes portas de sensor e restrições de instalação
A escalabilidade é uma disciplina holística que integra:
- Compreensão do processo (o que importa e por quê). As equipes precisam ter um profundo conhecimento do processo para identificar as variáveis críticas que influenciam o desempenho e para determinar como otimizá-las e controlá-las em cada etapa, especialmente os parâmetros relevantes para o aumento de escala.
- Atualização de equipamentos (para que possam operar em volumes maiores). Biorreatores, redes de abastecimento e sistemas de purificação devem acomodar lotes maiores sem gargalos ou perda no desempenho ou na qualidade.
- Confiabilidade de medição (as decisões dependem dos dados). Medições confiáveis são essenciais para a tomada de decisões sobre eficiência operacional, rendimento e qualidade. Por esse motivo, muitos fabricantes de produtos biológicos preferem padronizar a tecnologia de sensores e análises, desde o laboratório até a produção em grande escala, para evitar discrepâncias nas medições durante o aumento de escala.
Por que facilitar a escalabilidade importa
Bioprocessos escaláveis não surgem por acaso — eles são construídos com base em medições consistentes e confiáveis. Desde os primeiros experimentos até a produção em grande escala, a continuidade dos dados é fundamental para reduzir riscos, acelerar o aumento de escala e proteger o rendimento.
Descubra por que a escalabilidade é importante e como uma abordagem de medição escalável em bioprocessos pode apoiar uma tomada de decisões confiante em todas as etapas.
O papel da tecnologia de uso único (SUT) na agilização do desenvolvimento de processos
A rapidez é a maior vantagem competitiva na indústria biofarmacêutica.
Cada dia a menos nos cronogramas de desenvolvimento pode significar ensaios clínicos realizados mais cedo, submissões regulatórias mais rápidas e uma posição de mercado mais sólida. A tecnologia de uso único (SUT) acelera esse processo ao eliminar etapas demoradas, como limpeza e esterilização, reduzindo o tempo de inatividade durante a troca de lotes e permitindo o processamento paralelo.
A SUT oferece uma alternativa modular flexível aos sistemas tradicionais de aço inoxidável. Ela elimina as etapas demoradas de limpeza e esterilização associadas à infraestrutura fixa. Ao utilizar componentes descartáveis, a SUT permite iterações rápidas do processo e transições harmoniosas entre diferentes escalas de produção.
Esta agilidade é crucial na competitiva indústria biofarmacêutica de hoje.
Vantagens da medição inline
Para a otimização de processos, uma análise inline e em tempo real do processo pode resolver um problema central da questão do aumento de escala: compreender o que está acontecendo no processo à medida que ele acontece, em qualquer escala.
Uma abordagem estabelecida da Tecnologia Analítica de Processos (PAT) é a espectroscopia Raman. Os sistemas Raman da Endress+Hauser permitem o monitoramento em tempo real e não destrutivo dos parâmetros críticos do processo (CPPs).
Os sistemas Raman usam métodos ópticos robustos para medir a composição e a concentração, apoiando o monitoramento contínuo de parâmetros como:
- Concentração de glucose
- Densidade da célula viável
- Lactato
- Aminoácidos
- Título de proteína
- Densidade da célula
- Indicadores indiretos dos CQAs
Uma vantagem-chave para o aumento de escala é a consistência: os mesmos instrumentos Raman utilizados em experimentos em pequena escala podem ser integrados a biorreatores de maior porte. Isso ajuda a manter abordagens de medição comparáveis nas etapas de desenvolvimento e fabricação, contribuindo para a consistência da qualidade do produto, inclusive em contextos de produção de IFA, em que a variabilidade pode ter consequências particularmente graves.
A medição inline substitui a amostragem offline com informações em tempo real, permitindo decisões mais rápidas, melhor controle e modelos PAT escaláveis em todas as etapas da fabricação.
Por que medições inline são importantes
Os fluxos de trabalho de medição offline dependem de amostragem e análises tardias, o que limita a compreensão e o controle do processo. Já a medição inline integra sensores diretamente no reator, permitindo o monitoramento contínuo de parâmetros críticos do processo e de atributos críticos de qualidade. Essa visibilidade em tempo real suporta decisões mais rápidas e melhor informadas, e reduz o risco de variabilidades ou desvios.
Ao eliminar a amostragem e permitir uma visão consistente em todas as escalas, os fluxos de trabalho inline oferecem uma base sólida para o controle preditivo por modelo e para modelos PAT transferíveis. O resultado é uma estratégia de fabricação mais robusta e escalável, que melhora a compreensão sobre o processo, apoia a automação e acelera o caminho do desenvolvimento até a produção comercial.
Outra vantagem do uso da espectroscopia Raman em bioprocessos é a transferibilidade de seus modelos preditivos para diferentes escalas de produção. Desde que os componentes ópticos e a geometria da sonda permaneçam consistentes, a assinatura espectral obtida durante a análise é estável, seja em escala laboratorial ou em escala de produção industrial. Essa estabilidade significa que os modelos preditivos desenvolvidos e validados em laboratório podem ser aplicados com segurança à produção em larga escala, reduzindo significativamente a necessidade de extensos processos de revalidação.
Essa transferência de modelos harmoniosa permite um controle consistente da Tecnologia Analítica de Processos (PAT) ao longo de todas as etapas do aumento de escala, contribuindo para manter um monitoramento robusto do processo e a garantia da qualidade.
Como os sensores Memosens são tão precisos – e por que isso importa em grande escala?
Além da análise inline, uma infraestrutura robusta de sensores é fundamental para as operações em conformidade com as BPF. A tecnologia de sensores digitais Memosens oferece medições de alta precisão com requisitos mínimos de manutenção, por meio de uma transmissão de sinal confiável e sem contato.
As principais funcionalidades incluem:
- Sensores plug-and-play e pré-calibrados para minimizar o tempo de inatividade
- Transmissão de dados digital para eliminar interferências de sinal
- Manutenção preditiva para melhorar a confiabilidade ao longo do tempo
O que isso melhora na prática?
Em termos práticos, os sensores digitais apoiam uma produção mais tranquila e operações mais consistentes entre localidades, ao:
- Ajudar a padronizar as práticas de medição
- Maximizar a confiabilidade dos dados através da transmissão digital de sinais em conectores sem contato
- Simplificar os fluxos de trabalho de manutenção e calibração
Essas vantagens tornam-se cada vez mais importantes à medida que os processos passam a ser executados em operações ininterruptas conforme as BPF em escala comercial.
Tudo que você precisa saber
O aumento de escala de um bioprocesso do laboratório para a produção em conformidade com as BPF não é um processo linear. Isso exige decisões de planejamento desde o início que protejam a qualidade do produto, possibilitem a transferibilidade e reduzam os riscos à medida que os volumes, as instalações e as tecnologias mudam. As perguntas a seguir abordam os pontos mais importantes destacados neste artigo.
