Con el rápido avance de la industria biológica y la biotecnología moderna, la separación y purificación de proteínas funcionales, junto con las pruebas a escala piloto de nuevos biofármacos, se han convertido en tecnologías críticas en la ingeniería biofarmacéutica moderna. El sector biotecnológico es vasto y complejo, y abarca diversos proyectos industriales. Desde una perspectiva arquitectónica, la planificación de instalaciones, la construcción de salas limpias, el mantenimiento y la gestión de operaciones constituyen elementos esenciales en diversos proyectos de ingeniería biotecnológica.

En los últimos años, a medida que el descubrimiento de fármacos de moléculas pequeñas enfrenta crecientes desafíos y los productos biológicos de moléculas grandes se expanden rápidamente, las proteínas recombinantes, las vacunas, los anticuerpos monoclonales y las terapias de próxima generación se han convertido en los principales impulsores del crecimiento de la industria biomédica. El sector biotecnológico es vasto y complejo, y abarca una amplia gama de proyectos industriales. Desde el punto de vista arquitectónico, una rigurosa planificación de instalaciones, la construcción de ingeniería, el mantenimiento continuo y la gestión sirven como cimientos vitales para los proyectos biofarmacéuticos.

Las instalaciones de salas limpias biofarmacéuticas deben cumplir con las normativas GMP nacionales e internacionales, estandarizando los estándares ambientales de los espacios limpios, los métodos de diseño de seguridad y la planificación arquitectónica. El diseño exitoso de plantas farmacéuticas abarca una sólida ingeniería de procesos, sistemas de servicios públicos, equipos de procesos conformes con ASME BPE 2012 estándares, espacio arquitectónico optimizado, paneles de pared para salas limpias y paneles de techo para salas limpias, líneas de flujo de personal y materiales, dimensionamiento de salas, sistemas HVAC energéticamente eficientes que eliminan los riesgos de contaminación y planes operativos integrales con registros de ejecución completos.

Conceptos y principios fundamentales del diseño de plantas biofarmacéuticas.

El diseño de plantas biofarmacéuticas y la construcción de salas limpias deben tener en cuenta la disposición de los equipos, las líneas de flujo de trabajo, el procesamiento aséptico, el control de calidad (QC), la garantía de calidad (QA), las normas reglamentarias, la bioseguridad y la eliminación de residuos biológicos para garantizar operaciones de fabricación de medicamentos fluidas. Además, el diseño, la construcción y la validación de las instalaciones biofarmacéuticas deben cumplir plenamente con los requisitos de auditoría de las GMP:

1. La selección de equipos de proceso sigue los principios de tecnología avanzada, practicidad, economía y fiabilidad, adquiriendo equipos de bioproceso clave eficientes para mejorar las capacidades de fabricación de la empresa.

2. La planificación maestra de las instalaciones garantiza una zonificación funcional clara, una distribución lógica y flujos operativos fluidos que evitan la contaminación cruzada entre el personal y los materiales, al tiempo que cumple con todas las normas de protección contra incendios, urbanismo, seguridad laboral, salud y protección ambiental.

3. El diseño de ingeniería se centra en la eficiencia energética, la protección ambiental y las medidas de seguridad contra incendios. La ingeniería ambiental aplica el principio de "simultaneidad triple" de diseño, construcción y puesta en marcha concurrentes junto con el proyecto principal. Además, el diseño de la instalación debe satisfacer las necesidades operativas inmediatas al tiempo que proporciona escalabilidad para la futura expansión del negocio.

Diseño de ingeniería y ejecución de instalaciones de salas limpias biofarmacéuticas.

El proceso de diseño de proyectos de ingeniería biofarmacéutica abarca los procedimientos fundamentales de ingeniería de proyectos, el diseño de procesos, el balance de materiales, el balance energético y la estimación de datos térmicos. También involucra el diseño de equipos de proceso, el control y la prevención de la corrosión de materiales, la distribución de talleres, la ingeniería de tuberías, el diseño de sistemas de purificación HVAC para salas limpias farmacéuticas y elementos de diseño no técnicos (incluidos el diseño arquitectónico, la preparación de agua de proceso, el suministro y drenaje de agua, la distribución de energía, la refrigeración, la calefacción y ventilación, la seguridad ocupacional, la protección ambiental y la economía de la ingeniería).

El diseño de ingeniería biofarmacéutica es una disciplina integral que integra la ciencia farmacéutica con los principios de ingeniería y las aplicaciones industriales prácticas para ejecutar la planificación, el diseño de instalaciones, la fabricación comercial de medicamentos a gran escala y el control de calidad. El objetivo principal de la investigación de diseño de ingeniería biofarmacéutica es investigar cómo las instalaciones farmacéuticas organizan, planifican e implementan la producción biofarmacéutica industrial a escala completa, estableciendo en última instancia empresas de fabricación avanzadas caracterizadas por una calidad de producto superior, tecnología de vanguardia, alta productividad laboral, cumplimiento ambiental y estándares operativos seguros.

Tras el exitoso desarrollo en laboratorio de nuevos productos biológicos, los desafíos clave implican escalarlos a terapias de grado clínico, convertir tecnología innovadora en productividad tangible y generar rendimientos económicos a través de la fabricación a escala industrial. El diseño de ingeniería biofarmacéutica aborda estas fases críticas facilitando la transición desde los descubrimientos de fármacos a escala de laboratorio hasta los productos comercializados, traduciendo los avances de laboratorio en planes de ingeniería ejecutables para la construcción de instalaciones farmacéuticas y su despliegue operativo.

Diseño de procesos para plantas de producción biofarmacéutica.

A medida que los procesos de fabricación biofarmacéutica se vuelven cada vez más complejos, las diversas especificaciones de las materias primas pueden aumentar los riesgos de error operativo humano y de contaminación cruzada de productos. En consecuencia, optimizar la disposición de los procesos en las instalaciones de salas limpias es fundamental. Para prevenir la confusión operativa y la contaminación cruzada entre los flujos de trabajo de personal y materiales, el código de diseño de ingeniería especifica 4 requisitos fundamentales:

1. Establecer canales de entrada y salida dedicados y separados para el personal y los materiales, respectivamente.

2. El personal y los materiales que ingresan a las áreas de producción de las salas limpias deben utilizar esclusas de aire e instalaciones de purificación independientes.

3. Solo se debe instalar maquinaria de proceso y equipos de producción esenciales dentro de las áreas operativas activas.

4. Los ascensores destinados al transporte de personal y materiales deben estar separados y ubicados fuera de las áreas de salas limpias. Además, normativas específicas regulan la zonificación de las salas limpias, la ubicación de las salas de producción auxiliares y las clasificaciones de limpieza ambiental.

Los protocolos eficaces de descontaminación y purificación del personal son vitales para que las salas limpias farmacéuticas alcancen y mantengan el cumplimiento de las normas cGMP. Dado que el personal representa la principal fuente de contaminación en las salas limpias, unos procedimientos de vestimenta y purificación en esclusas incorrectos o inadecuados pueden introducir volúmenes significativos de partículas en suspensión y microorganismos viables, comprometiendo gravemente la pureza del aire de la sala limpia.

Debido a que la integridad de los equipos farmacéuticos y la calidad de su instalación determinan directamente la higiene del aire en las salas limpias, los códigos de diseño exigen que las áreas limpias utilicen equipos resistentes al polvo y a prueba de contaminación. Especificaciones técnicas exhaustivas rigen las estructuras de los equipos, los materiales de los componentes, los acabados de las superficies internas y externas, los accionamientos mecánicos, los medios de filtración, los dispositivos accesorios y las normas de instalación.

Cuando el equipo se instala en salas o paneles de pared de salas limpias que abarquen diferentes niveles de limpieza, se deben utilizar dispositivos de montaje seguro y tabiques de sellado fiables para garantizar que se cumplan las especificaciones de limpieza requeridas. Al utilizar cintas transportadoras para la transferencia de materiales entre diferentes zonas de limpieza del aire, la cinta transportadora no debe pasar directamente a través del tabique para evitar la contaminación cruzada, sino que debe transportar materiales en secciones a ambos lados del tabique. En las áreas de fabricación de productos no estériles, las transferencias de materiales entre diferentes áreas de limpieza del aire deben realizarse por secciones, a menos que el dispositivo de transferencia adopte métodos de desinfección continua.

Las consideraciones clave al diseñar una planta biofarmacéutica incluyen los requisitos del producto y las evaluaciones de riesgos; los pasos críticos del proceso; la protección del producto y la prevención de la contaminación; la mitigación de riesgos y la protección del personal; los métodos de control de la contaminación ambiental; las categorías de procesamiento aséptico; la producción abierta frente a la confinada; el diseño general de las instalaciones; las áreas de producción y los sistemas HVAC.

Para el diseño de edificios y la distribución de instalaciones, las consideraciones clave incluyen los estándares de diseño; la distribución y el flujo logístico; las funciones de las salas; los acabados de superficies interiores y los materiales de construcción; las áreas de transición y las áreas de apoyo.

Para los sistemas de ventilación y aire acondicionado (HVAC) en minería, los factores esenciales incluyen los costos; las fuentes de contaminación por partículas; los parámetros ambientales críticos; la evaluación de riesgos; los requisitos de diseño de las instalaciones y del sistema HVAC; la coordinación del proceso y del sistema HVAC; los sistemas de monitoreo; la cualificación del sistema HVAC; y la limpieza y el mantenimiento de los sistemas HVAC.

Para las instalaciones eléctricas, las consideraciones clave incluyen la distribución de energía; la iluminación; los entornos operativos peligrosos; los conductos eléctricos; los sistemas de enclavamiento de puertas; los enchufes de energía y otros equipos eléctricos.

Para el control y la instrumentación, se deben evaluar los entornos de procesos críticos; los parámetros del proceso de producción; las listas de instrumentación y las especificaciones de instalación eléctrica.

Al implementar la tecnología de aisladores, se debe prestar atención a la definición del sistema; el diseño de ingeniería de equipos; los procedimientos de descontaminación de aisladores; la desinfección de alto nivel (RABS y otros diseños de barreras); el monitoreo ambiental; la detección de fugas en aisladores y las inspecciones del sistema de tratamiento de aire.

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