Application of Scale-Up Methodologies to Industrial Pharmaceutical Processes

Resumen

Las Organizaciones de Desarrollo y Fabricación por Contrato (CDMO), como Esteve, son fundamentales para mantener la cadena de suministro al producir Ingredientes Farmacéuticos Activos (API) comerciales para satisfacer la demanda global. Además, fabrican API en fases clínicas para acelerar su aplicación a la población mundial. El sector de las CDMO enfrenta restricciones debido a los plazos de los clientes, las necesidades de desarrollo clínico y los costos de los proyectos. El tiempo es crítico, impactando tanto en la cadena de suministro del cliente como en la producción en plantas multipropósito. Lograr escalar los procesos a la primera es esencial, asegurando la entrega del producto y evitando interrupciones en la producción, lo que puede retrasar múltiples proyectos y comprometer sus plazos de entrega. La gestión eficiente del tiempo mejora el rendimiento empresarial al aumentar el rendimiento de los proyectos y mantener la competitividad en el sector de las CDMO. Desde la década de 1950, se han desarrollado correlaciones empíricas y semi-empíricas para predecir la agitación. En las últimas décadas, la aparición de programas comerciales y las herramientas de simulación numérica, como la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), han propulsado significativamente la aplicación de modelos de agitación y transferencia de calor. Estas herramientas permiten simulaciones detalladas de flujos multifásicos, proporcionando una comprensión más profunda de la dinámica dentro de los reactores. Como resultado, los clientes exigen cada vez más estas capacidades de modelado, reconociendo su valor para garantizar la fiabilidad y eficiencia del proceso. Este trabajo presenta una novedosa metodología de escalado para Esteve, centrada en la simulación para asegurar el escalado de procesos, enfocándose en los parámetros de agitación. El trabajo incluye una extensa revisión de la literatura para comprender el impacto de la agitación. Este conocimiento facilitó la comprensión de los fundamentos de varios programas de simulación. Tras los análisis iniciales, se diseñaron nuevos equipos de laboratorio, incluidos turbinas y rompecorrientes, para mejorar la similitud geométrica entre los reactores de planta y de laboratorio. Se identificó el programa VisiMix como la herramienta más adecuada debido a sus fundamentos, capacidades de simulación rápidas y su capacidad precisa para simular las geometrías de casi todos los reactores de Esteve. La aplicación de la estrategia de escalado en numerosos proyectos de Esteve ha generado conocimientos esenciales para desarrollar estrategias únicas de escalado para diversas operaciones unitarias. Estas incluyen reacciones con adición, reacciones y extracciones líquido-líquido, reacciones sólido-líquido, cristalizaciones, así como reacciones gas-sólido-líquido. La metodología de escalado propuesta comprende varios métodos: i) flujos de trabajo para la detección de factores de escalado, que permite a los químicos identificar factores de escalado sin necesidad de usar herramientas de simulación; ii) una vez identificado un factor de escalado, se definen los parámetros clave de agitación; y iii) se realiza una evaluación de riesgos de escalado antes de la validación del proceso, complementando la información del desarrollo del proceso para establecer el rango operacional de cada parámetro (estudios PAR). Las operaciones unitarias más comunes han sido ejemplificadas mediante casos prácticos de proyectos desarrollados en Esteve.

Fecha de lectura	16 jul 2025
Idioma original	Inglés
Supervisor	Ramon Alibes Arques (Director/a) & Ramon Berenguer Maimó (Director/a)