Simulações estão sendo feitas para aumentar a velocidade de biofarmacêuticos


Graz Universidade de Tecnologia

A produção de biofarmacêuticos é, portanto, altamente complexa: ela ocorre com a ajuda de microorganismos em biorreatores, é acompanhada por testes caros de acordo com o princípio "tentativa e erro" e é baseada em valores empíricos. "No momento, a indústria biotecnológica ainda carece de um conhecimento profundo do processo. Embora se saiba que o processo de fabricação funciona, não sabemos por que e como ele funciona", explica Christian Witz, do Instituto de Tecnologia de Processos e Partículas da Graz University of Technology.


Conhecimento do processo como fator de sucesso para a eficiência da produção

As simulações assistidas por computador são a chave para o conhecimento do processo e podem acelerar significativamente a cadeia do processo desde o laboratório até à produção. No entanto, os programas de simulação atualmente disponíveis no mercado não são adequados para aplicações de rotina: eles requerem meses de tempo de cálculo, experiência em simulação e um computador mainframe.


É aqui que entra a pesquisa do Christian Witz: Ele está trabalhando em um novo software de simulação, fácil de usar e rápido que irá estabelecer a simulação de processos na indústria biofarmacêutica. "O meu sistema reduzirá o tempo de simulação de meses para horas. Ele também pode ser operado por pessoas sem conhecimento de simulação e será executado em processadores gráficos disponíveis comercialmente." O novo software encurta a resolução de problemas e promete uma melhor compreensão do processo. Isto tornará a produção de biofarmacêuticos mais eficiente. "As empresas precisam de menos ensaios para passar do laboratório à produção industrial e economizar entre trezentos mil e um milhão de euros", disse Witz, referindo-se aos cálculos atuais.


A simulação de processos holísticos suporta processos de fabricação

A base para o novo software é um código de simulação desenvolvido pela Witz para biorreatores agitados e aerados, que está em uso na pesquisa industrial desde 2017. Este programa simula, por exemplo, os movimentos de microorganismos no reator ou a propagação do oxigênio dissolvido das bolhas de ar. Como parte do projeto ComBioPro (Computational BioProcess Design), Witz agora implementará algoritmos adicionais no software que permitirão que os processos físicos e bioquímicos no biorreator sejam mapeados de forma ainda mais precisa e fácil de usar. Os objetivos incluem a automação parcial da avaliação dos dados brutos da simulação e a simulação de bolhas de ar muito grandes no reator. Com base nos resultados da simulação, as decisões de projeto e produção podem ser finalmente tomadas. Dessa forma, as empresas poderiam simular mais projetos em menos tempo e testar onde e como ocorrem as perdas de produtividade no reator.


De acordo com Witz, a nova tecnologia fornece insights únicos sobre os processos de produção biofarmacêutica: "Como podemos criar as condições no reator onde os microorganismos são mais produtivos? Como a velocidade dos agitadores ou a taxa de gaseificação influenciam o processo? Onde no reator as forças de cisalhamento excessivas afetam os microorganismos? Tais e outras questões podem ser respondidas com o software de simulação".


Da universidade à sua própria empresa


Christian Witz realizando as simulações

Christian Witz recebeu agora financiamento para o seu projecto no âmbito do programa de bolsas de estudo spin-off da Agência Austríaca de Promoção da Investigação FFG. Em 2021, está prevista a criação de uma empresa própria para aconselhar a indústria biotecnológica e realizar simulações a pedido. Por outro lado, as licenças de software também serão vendidas para empresas que não compartilham seus dados de geometria e que, portanto, gostariam de trabalhar com o programa por conta própria. A longo prazo, Witz e sua empresa gostariam de se tornar "parceiros padrão da indústria biofarmacêutica", onde os algoritmos de simulação também podem ser aplicados a outras tecnologias e indústrias.

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