Некоторые современные тенденции в области фармацевтического оборудования

0
1673

По следам Achema 2009

Крупнейший в мире международный форум химико-биофармацевтического машино-, приборостроения и системотехники Achema 2009, состоявшийся в мае сего года, выразительно обозначил текущее положение отрасли и направления ее развития на ближайшие годы

Андрей Гой,
Начальник отдела валидации
Григорий Костюк,
Технический директор ОАО Фармак

Содной стороны, состояние и перспективы отраслевого оборудования отражают демографические, географические, экономические, политические и регуляторные изменения фармрынка; эволюцию исследовательских и технологических платформ; усложнение, специализацию и усиление активности действующих веществ. С другой стороны, технические решения и новации являются движущей силой повышения производственной эффективности; улучшения технологических процессов; достижения операционного совершенства и даже смены регуляторной парадигмы, чему, например, немало способствовало развертывание концепции PAT (Process Analytical Technology – технология анализа процессов). Поэтому, обойдя за несколько дней многочисленные стенды, на которых были представлены передовые технические решения для фарминдустрии, мы подготовили небольшой обзор, призванный донести читателям журнала наши наблюдения о ситуации и трендах в области фармацевтического оборудования.

1.Конструкция и механика

Фото 1. Машина для стерильного розлива препаратов во флаконы IMA LIFE мод. XTREMA F2000
Фото 1. Машина для стерильного розлива препаратов во флаконы IMA LIFE мод. XTREMA F2000

Необходимость максимизации использования производственных ресурсов фармацевтических компаний является основным фактором, определяющим пути дальнейшего усовершенствования конструктивной и механической основы фармоборудования. Подобные условия фармпроизводителей побуждают изготовителей оборудования выпускать модели, занимающие значительно меньшее пространство, нежели их предшественники. Ограниченность времени для запуска новых производств обуславливает модульность решений и максимальную стандартизацию основных узлов. Разнообразие продуктов, дозировок, форматов упаковки и рынков сбыта требует, в первую очередь, от фасовочно*упаковочного оборудования такого исполнения, которое обеспечит гибкость и универсальность их использования.

Фото 2. Таблет-пресс XL 400 WIP компании Korsch
Фото 2. Таблет-пресс XL 400 WIP компании Korsch

Другим явным трендом для данных машин является внедрение технологий и конструктивов SMED (Single Minute Exchange of Die – cистема быстрой переналадки) с целью сокращения времени на переходы между сериями продукции
различных наименований (фото 1, 2).

2.Системы автоматического управления

Затраты на составляющую программного и аппаратного обеспечения (Hardware & Software) уже сейчас достигают половины себестоимости современного фармоборудования. При этом, роль автоматики будет только возрастать, ибо на сегодняшнем этапе развития фармацевтической индустрии гарантировать качество, эффективность и безопасность в каждой выпущенной дозе препарата возможно только при помощи оборудования, представляющего собой единый программно-аппаратный комплекс, оснащенный необходимыми датчиками, приборами, цифровыми видеокамерами, системами обработки видеосигнала и т.д., позволяющими выполнять автономную самодиагностику и мониторинг критических параметров.

Дальнейшее развитие на фармацевтическом производстве получат системы диспетчерского контроля и сбора данных, управляющих технологическими процессами SCADA (Supervisory ControlAnd Data Acquisition) и системы оперативного управления производством MES (Manufacturing Execution System), реализованные на основе гибкой модульной архитектуры и обеспечивающие централизованный охват сетями и беспроводные коммуникации на уровнях рабочих центров, технологических линий и производств. Грамотное совместное внедрение указанных систем позволяет оптимизировать использование мощностей и энергоресурсов, сократить всевозможные производственные потери, повышать управляемость и выход процессов, обеспечивать тотальную идентификацию и прослеживаемость на всем производственном цикле и т.д.

Полноценное встраивание в подобный тандем инструментов PAT через 10–15 лет может привести фармацевтическую индустрию к повсеместному воплощению интегрированного интеллектуального производства (см. ниже).

В контексте все более усложняющейся компьютеризации фармоборудования, надежная сервисная поддержка, а также эффективное и своевременное обучение обслуживающего персонала становятся решающими факторами снижения простоев.

3.Технология анализа процессов РАТ

Приоритет безопасности пациента является причиной крайне осторожного отношения фармацевтического сообщества к внесению любых изменений в единожды настроенный процесс. Высокая регламентация отрасли и традиционная концепция валидации способствуют замораживанию достигнутого состояния на многие годы и препятствуют внедрению инженерных инноваций, независимо от успешности опыта их применения в других отраслях.

Фото 3. РАТ – встроенный в линию микроволновой измеритель концентрации
Фото 3. РАТ – встроенный в линию микроволновой измеритель концентрации

На фоне зарегулированности и обозначившегося торможения отрасли, настоящим прорывом стало признание авторитетными регуляторными органами технологии анализа процессов PAT и продвижение связанных понятий жизненного цикла, пространства параметров процесса и т.д. Все это, наряду с применением инструментов оценки рисков, позволяет более взвешенный и прагматичный подход к разработке, верификации и поддержанию устойчивых технологических процессов. Поэтому достижение при помощи PAT воспроизводимого управления процессом и выдачи разрешения на выпуск на основе статистической модели целевых показателей качества продукта в реальном времени может знаменовать собой переход сравнительно молодой отрасли промышленного производства готовых лекарственных форм от искусства к науке.

Уловив, что продвинутый заказчик нуждается в комплексных решениях, а не просто в железе с компьютерной начинкой, ведущие производители фармоборудования открыли собственные центры технологической компетенции, либо участвуют в соответствующих школах (фото 3).

4.Масштабируемость

Фото 4 (а–с). Лабораторная (а), лабораторно9пилотная (b) и промышленная (c) установки кипящего слоя с возможностью загрузки продукта от 2,5 г. до 200 кг компании Glatt
Фото 4 (а–с). Лабораторная (а), лабораторно9пилотная (b) и промышленная (c) установки кипящего слоя с возможностью загрузки продукта от 2,5 г. до 200 кг компании Glatt

Другим примером синергии технологических потребностей и регуляторных требований, воспринятых уже практически всеми серьезными изготовителями технологического оборудования, является принцип подобия, закладываемый в дизайн образцов различной производительности в рамках единого модельного ряда. Подобные модельные линейки позволяют масштабирование процессов на базе идентичных конструкционных и программных решений от лабораторного стола до крупнотоннажного производства, что обеспечивает научно-обоснованную и регуляторно-адекватную фармразработку, моделирование и трансфер технологий. Особый интерес для стартапов, опытных участков и мелкосерийного производства представляют компактные фасовочные автоматы и полу-автоматы, разработанные под всевозможные формы и пользующиеся повышенным ажиотажем, как со стороны заказчиков, так и изготовителей (фото 4 a–c).

5.Автоматизация производственной логистики

Одним из самых узких мест при внедрении системы бережливого производства или ее аналогов, чем в последние годы озабочены фармпредприятия в рамках реализации программ по снижению расходов, является ручное обращение и перемещение сырья, материалов и продукта. Осознавая подобную потребность, многие специализированные фирмы предлагают адаптированные для фармацевтического применения средства механизации и автоматизации внутрипроизводственной логистики, либо интегрируют их в комплексные решения, обеспечивая осуществление загрузок, перегрузок, разгрузок, транспортировок, комплектации обрабатываемого продукта с минимальным вовлечением человека на всей технологической линии.

6.Барьерные и одноразовые технологии

Растущая доля лекарств на основе высокоактивных, сильнодействующих, токсичных, специфических ингредиентов закономерно ведет к увеличению разнообразия предложений, предназначенных для безвредной работы с подобными веществами, а также локализации экспозиции и минимизации контаминации. Многочисленные фирмы активно продвигают средства для создания физического/аэродинамического барьера и ограниченного доступа к рабочей зоне, изолирующие передаточные клапана и закрытые технологические линии, системы утилизации отходов и прочие решения, правильный подбор и эксплуатация которых обеспечивают безопасное обращение с веществами любых агрегатных состояний, токсичности и объема в соответствии с требованиями надлежащих практик и промышленных санитарных норм.

Фото 5. Изолятор для работы с высокоактивными веществами, в комплекте с прибором тестирования перчаток на целостность (печатается с разрешения ClearSphere и Waldner Process Systems)
Фото 5. Изолятор для работы с высокоактивными веществами, в комплекте с прибором тестирования перчаток на целостность (печатается с разрешения ClearSphere и Waldner Process Systems)

Объемы ежегодного прироста высокоактивных лекарственных средств в преднаполненных шприцах и лиофилизатах несут дополнительные вызовы как изготовителям оборудования для получения соответствующих форм, так и поставщикам интегрированных барьерных
решений (фото 5).

С другой стороны, в мировой фармацевтической промышленности, переживающей смену эпох блокбастеров и персонализированной медицины, крупносерийное, стационарное и выделенное производство постепенно вытесняется среднесерийным, гибким и многоцелевым. В последнем случае требуемая гибкость и регуляторное соответствие зачастую могут быть сравнительно легко достигнутыми при помощи одноразовых систем, поставляемых, как правило, готовыми к использованию и утилизируемых по окончанию технологического цикла. Реализация производства на базе одноразовых систем требует меньше капитальных вложений и времени на его создание и запуск по сравнению с традиционным.

Кроме того, такое производство не требует собственных усилий на разработку, валидацию и проведение процедур очистки и подготовки оборудования, существенно сокращает время перехода между сериями и потребление чистых сред. Несмотря на то, что область применения указанных систем иногда лимитируется несовместимостью с продуктом, сложностью и масштабом технологии, несомненно, что поставщики одноразовых решений и фармпроизводители продолжат работу над преодолением этих ограничений, а массовый выход на данный рынок азиатских производителей повлечет дальнейшее снижение стоимости одноразовых расходных материалов, остающихся пока относительно дорогими.

Возможность комплексного оснащения производственного цикла вплоть до кубометровых порядков размера серии, делают подобные решения особенно перспективными для биотехнологического сектора, бурный рост и успехи которого обещают сделать его главным драйвером прогресса «науки о жизни» на ближайшие десятилетия.

Отдельного внимания заслуживает симбиоз барьерных и одноразовых технологий, представленный системами утилизируемых изолирующих оболочек с необходимым интерфейсом и коннекторами различного назначения.

7.Упаковочные машины

Фото 6. Роботизированная система подачи продукта Robomaster автомата термоформирования блистеров в линии упаковки одноразовых шприцев Marchesini – часть полной шприцевой линии
Фото 6. Роботизированная система подачи продукта Robomaster автомата термоформирования блистеров в линии упаковки одноразовых шприцев Marchesini – часть полной шприцевой линии

Упаковочные машины для фармацевтических продуктов, составляя около 10% от продаж упаковочной техники в целом, являют собой наиболее открытый идеям и новинкам из смежных отраслей сегмент фармоборудования. Поэтому постоянные модификации первичной фармацевтической упаковки, направленные на повышение ее функциональности, защищенности, информативности, удобства применения, а равно как и разработка все более затейливых комбинированных продуктов, средств доставки и терапевтических систем всегда получают адекватный ответ со стороны изготовителей упаковочных машин. Грядущее царство роботизации, возрастающее использование манипуляторов, чьи рабочие органы могут быть «заточены» под самые экзотические форматы без ущерба производительности, достойно дополняют идеологию модульности, гибкости, универсальности, о которых уже было сказано ранее (фото 6).

Безуспешность борьбы с контрафактом и недавние громкие провалы в многозвенных цепях поставок фармацевтической продукции, повлекшие за собой многочисленные летальные исходы, обостряют стремления добросовестных производителей оградить свой бренд от подделок. В то же время, очевидная уязвимость существующей системы обязательного отслеживания и регистрации происхождения и перемещения лекарственных средств побуждает регуляторов развитых стран совершенствовать имеющееся законодательство. Несмотря на то, что наступивший финансовый кризис отдаляет перспективы введения в действие более жестких требований, можно предположить, что в пределах 10 лет в большинстве развитых стран продажа рецептурных препаратов станет невозможна при отсутствии ePedigree, т.е. электронного сертификата подлинности происхождения и истории транзакций в каналах сбыта. Track&Trace, следующее поколение защиты от фальсификата, позволит контролировать местонахождение и текущий статус интересующей единицы уже
в реальном времени.

Поскольку достигнутый сегодня технический уровень допускает реализацию как обязательных, так и продвинутых схем идентификации и прослеживаемости, упаковочные линии зачастую уходят от изготовителя буквально напичканные элементами подобных схем. Из невероятного разнообразия средств программирования, нанесения, распознавания уникальных электронных идентификаторов всегда можно подобрать оптимальную конфигурацию в зависимости от типа носителя данных, стадии упаковки, способа считывания и аутентификации в сети распределения продукта, а также предпочтений собственно изготовителя упаковочного оборудования. Устройства струйной или лазерной печати заданной последовательности символов, штрих-кода, двухмерного 2-D кода; аппликации пассивных радиочастотных меток постепенно будут перемещаться из опциональных позиций в базовую комплектацию упаковочных машин.

Применение схожих технических решений для обеспечения внутризаводской индивидуальной идентификации и прослеживаемости на каждом этапе упаковки остается, по всей видимости, единственно надежным способом предотвращения перепутывания продукции во избежание известных трагических событий, не так давно имевших место в дальнем и ближнем зарубежье.

8.Воздействие на окружающую среду

Фото 7. Дистилляционная установка Pharmatec производительностью 4000 л/ч
Фото 7. Дистилляционная установка Pharmatec производительностью 4000 л/ч

Экологически дружественное оборудование, разработанное с учетом принципов и технологий Sustainable Design, эксплуатация которого приводит к существенному энергосбережению по сравнению с обычными моделями – относительно новая волна, грозящая накрыть в обозримый период времени всех уважающих себя изготовителей фармтеха (фото 7).

9.Азиатское фармоборудование

Дешевая рабочая сила, близость к сырьевым ресурсам, государственный протекционизм обусловили бурный рост отрасли в Юго-Восточной Азии, в частности в Китае и Тайване, Индии, Малайзии и т.д. Стоимость оборудования, претендующего на аналогичность, составляет 10–40% от цены сопоставимых моделей признанных производителей; при этом качество и надежность изделий зачастую не выдерживает сравнения даже с восстановленным second-hand от европейского OEM (Original Equipment Manufacturer – производитель изначальной комплектации).

Однако, происходящая сейчас ломка стереотипов западного фармтеха и Большой Фармы по отношению к азиатским изготовителям оборудования будет иметь далеко идущие последствия для всей мировой фармацевтической индустрии. Еще недавно благородная гильдия западных производителей представляла азиатских коллег несметным полчищем разбойников с большой дороги, игнорирующими любые патенты, уводящими ноу-хау, покупающими исходные модели для того, чтобы, разобрав их до винтика, склепать затем грубую поделку. Теперь же мировой финансовый кризис и сопутствующее перераспределение валового продукта и динамики развития национальных экономик заставляет оригинальных производителей фармтеха все более активно задействовать неограниченные возможности рассматриваемого региона путем использования комплектующих, предоставления субподряда, вхождения в долю состоявшихся местных изготовителей, либо открывая собственные сборочные площадки в Азии. Такая стратегия позволяет существенно снизить себестоимость оборудования, при сохранении его конкурентоспособности.

Фото 8. Картонатор производства Pharmapack, Гонконг. Представитель в России – РОЛСТЕК
Фото 8. Картонатор производства Pharmapack, Гонконг. Представитель в России – РОЛСТЕК

С другой стороны, когда Большая Фарма, ищущая любые пути сокращения издержек и воодушевленная опытом своих азиатских партнеров, укомплектованных лучшими представителями азиатского же фармтеха и при этом успешно проходящих инспекции FDA, начнет сотрудничать с региональными производителями оборудования, делясь с ними своими уникальными компетенциями, тогда глобальная передислокация центров по выпуску средств фармпроизводства станет свершившимся фактом. А пока еще одним свидетельством неотвратимости подобного сценария может быть Южная Корея, прошедшая уже значительный отрезок описанного пути (фото 8).

При сохранении тенденций, очевидно, уже в недалеком будущем европейские площадки оставят за собой решения haute couture, создаваемые под уникальные задачи богатых игроков; а идеи, изобретенные для эксклюзивных прототипов затем, со временем, будут тиражироваться в моделях pret-a-porter, собираемых на азиатских филиалах.

Фармак, продолжая ориентироваться на западное оборудование, внимательно отслеживает развитие наиболее агрессивных и многообещающих компаний Юго-Восточной Азии. Если подобные изготовители оборудования способны от видимой имитации перейти к воспроизведению реальных характеристик, отвечающих потребностям бизнеса, сотрудничество с такими компаниями в будущем представляется вполне возможным.

10.Отечественные перспективы для фармацевтического оборудования

К сожалению, следует признать, что имевшийся на Украине мощный потенциал для создания собственного фармоборудования, отвечающего стандартам GMP, на сегодня практически утрачен. Определенные возможности для локальных производителей оборудования остаются в изготовлении сменных частей, простых реакторов для нестерильных производств, пилотных установок розлива и т.д. Однако, без налаживания партнерства с западными коллегами путем организации субподрядных поставок и затем производства по лицензии, подобный бизнес обречен на местечковый характер.

С другой стороны, необходимость технического перевооружения значительной доли отечественных производителей лекарств, особенно в свете вступивших в силу Лицензионных Условий, предписывающих работу по GMP, требует внушительных инвестиций, невзирая на экономический кризис. Однако, наличие позитивной нормативно-законодательной базы, способствующей подобным преобразованиям, полностью перекрывается недоработками механизмов ее практической реализации. Отсутствие четкой государственной политики на всех уровнях, перспективного видения и интереса к высоким технологиям у подавляющей части чиновничьего аппарата, а также беспрецедентное правовое и налоговое поле, отталкивающие серьезных инвесторов от вложения средств в указанный сектор экономики – все это превращает трансформацию отечественной фарминдустрии в подвиг и, фактически, не оставляет шансов выхода на современный уровень украинским изготовителям профильного оборудования.

Завершая обзор, посвященный увиденном на Achema 2009 фармтеху, приходится констатировать, что отечественный производитель фармоборудования пока остается чужим на этом празднике жизни. Не беремся оценивать, когда в нашей стране появятся образцы оборудования, достойные для презентации на подобных выставках. Однако, при существующих сценариях развития ситуации в Украине, участие нашей страны в следующем триеналле Achema 2012 рискует снова быть ограниченным лишь посетителями…

«Промышленное обозрение», август №4 (15) 2009