Formulations and process innovations: QbD approach and PAT tools supported by artificial intelligence techniques

Abstract

QbD (Quality by Design) i PAT (Process Analytical Technologies) koncepti značajno olakšavaju implementaciju novih tehnologija u razvoju formulacija i procesa za proizvodnju farmaceutskih preparata. Оd jednostavnih formulacija do kompleksnih nosača, QbD pristup omogućava identifikaciju kritičnih procesnih parametara i karakteristika materijala koji utiču na kvalitet farmaceutskih proizvoda. Za analizu kompleksnih veza, uspostavljanje design space-a i, što je najznačajnije, kontrolne strategije od izuzetnog značaja su alati za modelovanje i simulacije. Hibridni modeli, koji kombinuju elemente mehanističkog modelovanja i empirijskog pristupa su naročito značajni za obradu velikog obima podataka koji se prikupljanju praćenjem procesa PAT alatima. Na taj način se omogućava uspostavljanje virtuelne kopije (digital twin), odnosno sajber-fizičkog sistema, čime je olakšana optimizacija i kontinuirano unapređenje procesa. Tehnike veštačke inteligencije koje se primenjuju u kontekstu implementacije QbD i PAT alata u formulacionim i procesnim inovacijama podrazumevaju različite algoritme mašinskog učenja. Koriste se za rešavanje regresionih ili klasifikacionih problema i obradu podataka različitog tipa (numerički, teksutalni, zapisi u slikovnom formatu, itd). Veštačke neuronske mreže mogu da se primene od inicijalnog razvoja formulacije do proizvodnje validacionih serija za koje je potvrđena bioekvivalentnost predviđena modelima. Tehničke veštačke inteligencije su takođe veoma značajne za dizajn i primenu virtuelnih kopija procesa kontinuirane proizvodnje ili kompleksnih biotehnoloških procesa. Na taj način se olakšava implementacija strategije puštanja leka u realnom vremenu (Real Time Release Testing, RTRT). Za očekivati je da se i kroz smernice regulatornih tela preciznije definišu dobre prakse u modelovanju, u kontekstu primene tehnika veštačke inteligencije u podršci QbD i PAT koncepata.