Mejor química: Para producir medicamentos siguiendo un método de fabricación continua, los ingenieros del MIT tuvieron que desarrollar varios equipos nuevos, incluyendo este reactor, que permite reacciones más rápidas y elimina la necesidad de usar un disolvente tóxico.
El pasado verano, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, y la empresa farmacéutica suiza Novartis mostraron que una línea de producción continua que integrara varios procesos químicos novedosos y equipos especialmente diseñados para el proyecto podía hacer un medicamento de mayor calidad más rápido y con menos desperdicio. Este método más ágil también puede crear más oportunidades para las primeras fases de investigación de medicamentos. En el proceso de fabricación continua las materias primas se suministran a una serie de calentadores, centrifugadoras, extractores y sensores que hacen pasar el producto intermedio por distintas reacciones químicas. Al final, se obtienen pastillas redondas recubiertas.
A principios de este año, el director ejecutivo de Novartis, Joseph Jimenez, afirmó que su empresa planea construir una instalación de fabricación continua para 2015. Otras empresas farmacéuticas, incluida Pfizer, que es la más grande del mundo, han invertido en investigación para desarrollar sus propias tecnologías de fabricación continua. Pero el éxito de la colaboración con el MIT sugiere que Novartis puede ser la primera empresa en usarla para producción.
Pasar del método por lotes al continuo requiere nuevos tipos de reacciones y nuevo equipo. Mientras que algunas partes de la fabricación por lotes pueden describirse como continuas porque están en funcionamiento constante, lo rompedor de la colaboración MIT-Novartis es que cada paso del proceso está plenamente integrado. Los productos de una reacción fluyen hacia la siguiente, normalmente a través de tubos de pequeño volumen. Esto permite a los fabricantes usar determinado tipo de reacciones químicas que no son factibles en las grandes cubas que se usan en la fabricación por lotes, por ejemplo las que necesitan de temperaturas elevadas o las que son muy rápidas. El método podría servir para llevar nuevos tipos de moléculas al descubrimiento de medicamentos.
Hacer el cambio de la producción por lotes a una producción continua plenamente integrada implicaba cambiar incluso la manera de formar la pastilla. El sistema experimental construido en el MIT consistía en un montón de cables, calentadores, filtros, mezcladoras y tubos metidos en una caja de plástico transparente de seis por tres metros. Producía un medicamento que normalmente habría que hacer en varias instalaciones. En algunos puntos, los técnicos podían entrar y ajustar el equipo o añadir materia prima, pero en su mayor parte el sistema estaba controlado por software que recibía detalles sobre temperatura, presión y otros parámetros de las reacciones, provenientes de los numerosos sensores que vigilaban de cerca las reacciones químicas que se estaban produciendo. El sistema del MIT se diseñó para producir un medicamento específico, pero los investigadores afirman que es adaptable y se podría cambiar una maquinaria por otra para crear un producto final distinto.
Ahora, la planta experimental del MIT se ha desmantelado, y la tecnología se sigue estudiando en la sede de Novartis en Basilea (Suiza) con la esperanza de que el método de fabricación continua sea más eficaz en términos de costes. Una de sus ventajas podría ser que hubiera un lapso de tiempo significativamente menor desde que se da una orden de fabricación hasta que se tiene el medicamento terminado entre las manos. Algo que sería especialmente útil durante los ensayos clínicos, en los que las empresas tienen que equilibrar las necesidades de crear una cantidad suficiente de medicamento para las siguientes fases de los ensayos con el riesgo de que la mayoría de esos medicamentos fracasen. Los tiempos de producción acortados que promete el método continuo –al menos 10 veces más rápido en la instalación experimental del MIT- y la escala de producción menor son mucho más adecuados para la naturaleza incierta del desarrollo de medicamentos.
Una mayor rapidez en la fabricación también podría servir para reducir el riesgo al que se enfrentan numerosas farmacéuticas al sacar un nuevo medicamento al mercado. “Cuando lanzas un nuevo medicamento suele haber mucha incertidumbre respecto a la demanda. En este negocio hacer previsiones es muy difícil”, afirma Gary Pisano, profesor de la facultad de negocios de la Universidad de Harvard (EE.UU.), especializado en fabricación asociada a ciencias de la salud. “Si tienes una producción muy pequeña y la venta del medicamento se dispara, te quedas corto y costará reaccionar para cubrir la demanda. Pero si tienes una gran planta funcionando para ese medicamento y no tiene éxito, te quedas tirado”, afirma.
El método también podría servir para reducir costes, porque las plantas con fabricación continua pueden ser mucho más pequeñas y necesitar menos energía y materias primas. Además, el hecho de que se usen cantidades más pequeñas de materia prima exige un mayor control sobre las reacciones, lo que, a la larga, puede asegurar un producto final de mayor calidad. Si estás llevando a cabo un proceso por lotes que dura bastante, hay pasos en los que puedes encontrarte trabajando con cientos o miles de litros de un producto químico, y en cierto sentido, puedes “diluir tus errores”, explica el ingeniero químico del MIT Richard Braatz. Pero los pequeños volúmenes y las reacciones rápidas que suelen darse en la fabricación farmacéutica continua requieren que al diseñar el sistema de control se incluyan mayores exigencias de calidad para los productos.
Sin embargo, y a pesar de todos sus beneficios, quizá resulte difícil generalizar el uso de este nuevo método de fabricación de medicamentos.“Se ha hablado mucho de la idea de fabricación continua en la industria farmacéutica, pero no se han hecho grandes progresos“, afirma Pisano. “Muchas empresas son muy conservadoras respecto a la posibilidad de probar algo radicalmente distinto en sus procesos de fabricación”, sostiene. El método por lotes, aunque tiene defectos, está más que probado. “Encontrar una forma más eficiente y eficaz de fabricar no está en los primeros puesto de su lista de prioridades”, según Pisano.
Esta resistencia al cambio también se debe a la ausencia de presión financiera. “Durante décadas estas ineficiencias de la fabricación por lotes se han encubierto gracias a los grandes márgenes que dejan los medicamentos estrella, pero ahora el modelo de negocio farmacéutico está cambiando”, afirma Salvatore Mascia, director de proyecto del Centro Novartis-MIT de Fabricación Continua. “La combinación de nuestras nuevas tecnologías con una estrategia de integración de principio a fin permitirá la producción de medicamentos bajo demanda, con beneficios en términos de rapidez, calidad y coste”, explica. Mientras los ingresos de muchas empresas siguen cayendo y estas se mueven hacia terapias más dirigidas con mercados más pequeños, los productores empiezan a mostrar interés por la fabricación continua.
Allan Myerson, profesor de ingeniería química del MIT, afirma que los ingenieros de la industria del medicamento entienden desde hace mucho la eficiencia potencial de la fabricación continua, pero nunca se la han tomado en serio por la escala relativamente pequeña a la que se producen los medicamentos. “La diferencia en las farmacéuticas es que fabrican muchas clases de productos distintos”, explica Myerson. “Pero ahora hay mucha más presión económica sobre ellas para reducir los costes de fabricación”. La colaboración MIT-Novartis demuestra que las empresas podrían usar las técnicas de fabricación continua incluso con apenas una pequeña instalación. “Hay muchos beneficios potenciales, tanto financieros como medioambientales”, afirma.
Además de suponer un ahorro de costes, la fabricación continua también podría proporcionar beneficios a la hora de manipular la química. Tomemos por ejemplo la capacidad de usar reacciones dependientes de la luz, que permitirían a los químicos más opciones de estructuras moleculares para usar a la hora de crear medicamentos candidatos. En el procesado por lotes, la luz no consigue brillar eficazmente sobre los grandes volúmenes de materia que se usa, afirma Tim Jamison, químico del MIT. Por el contrario, los volúmenes de productos químicos usados en el sistema continuo del equipo son más pequeños y fluyen por tubos que permiten una exposición a la luz más uniforme. Otros tipos de reacciones, como las que generan productos químicos intermedios peligrosos o las que se dan muy rápido, también son más dóciles en la fabricación continua. “Uno de los aspectos más emocionantes es que esto podría abrir la puerta a nuevas familias de estructuras químicas que no son viables en la actualidad, y por lo tanto, ampliar los tratamientos que tenemos disponibles para varias enfermedades", afirma Jamison.
La planta piloto se construyó para producir un compuesto concreto. Ahora, los 11 grupos del MIT involucrados en el proyecto siguen buscando nuevas reacciones y herramientas para que otros medicamentos se puedan producir de forma automatizada y continua. “Tradicionalmente la industria no se ha centrado en la fabricación, pero ahora mismo hay mucha inercia”, explica el director del proyecto e ingeniero químico del MIT Be hardt Trout. “Comprendemos que debemos adquirir un compromiso a largo plazo para que esto arranque”.