Los ingenieros químicos han desempeñado durante muchos años un papel en la sombra fundamental para la industria biofarmacéutica. En los últimos diez años, los cambios de la industria hacia nuevas modalidades de tratamiento, como las terapias génicas y celulares, así como nuevos métodos de administración de fármacos y vacunas, ha comenzado a generar nuevos roles para estos profesionales.
En este contexto, una nueva revisión publicada por investigadores norteamericanos examina las funciones y el impacto de los ingenieros químicos en esta industria, con especial énfasis en su contribución al desarrollo de procesos y a la fabricación de moléculas pequeñas y biomoléculas. Áreas como la formulación de comprimidos, el desarrollo de inyectables y la fabricación continua de productos farmacéuticos dependen cada vez más de los principios de la ingeniería química relacionados con los fenómenos de transporte, la mezcla, el control de procesos y el escalado.
Las actividades de ciencias químicas e ingeniería en la industria farmacéutica se dividen en tres áreas principales: el descubrimiento de nuevas moléculas terapéuticas, el desarrollo de los procesos para su síntesis y la administración de los tratamientos a los pacientes y la fabricación de los principios activos y los fármacos. Históricamente, ha sido en estos ámbitos donde la ingeniería química ha tenido mayor impacto sobre la industria farmacéutica.
Hoy en día, un ingeniero químico evalúa las necesidades de ingeniería de reacciones químicas desde múltiples perspectivas, habilidades y tecnologías
En el mercado actual, los fármacos sintéticos y de molécula pequeña constituyen la mayoría de los productos farmacéuticos. Estos compuestos se generan principalmente a través de la química orgánica sintética, si bien existen fármacos importantes, como la penicilina o la estreptomicina, que se originan a partir de productos naturales expresados biológicamente que se han desarrollado en décadas anteriores. En este sentido, un ingeniero químico evalúa, hoy en día, las necesidades de ingeniería de reacciones químicas desde múltiples perspectivas, habilidades y tecnologías, aplicando un enfoque sistemático que incorpora no sólo los fundamentos de la ingeniería química, sino también aspectos como la seguridad de los procesos, la prevención de impurezas genotóxicas y las herramientas analíticas y de monitoreo de procesos.
La ampliación de procesos con reacciones químicas en los últimos años se basa en la comprensión de la cinética química, el transporte de masa y energía, y las propiedades termodinámicas fundamentales para cada reacción, así como en el conocimiento de la geometría, el diseño y las condiciones de operador del reactor. La complejidad y la diversidad funcional de los compuestos farmacéuticos requieren la aplicación de prácticamente todo tipo de reacción orgánica y a menudo impulsan la invención de nuevas metodologías sintéticas. En todas estas etapas, así como en el proceso de fabricación comercial, los ingenieros químicos están bien integrados en la industria, lo que a su vez resulta fundamental para que se sigan lanzando nuevas moléculas al mercado con la mayor rapidez posible.
En la selección y optimización de rutas, por ejemplo, los ingenieros químicos han liderado el uso de experimentación de alto rendimiento con gran cantidad de datos para identificar tanto el tipo de transformación como las condiciones para la reacción de interés. A través de la integración de datos diversos y una perspectiva basada en sistemas, los ingenieros químicos han construido modelos empíricos y mecanicistas avanzados que permiten obtener información predictiva, apoyada por herramientas de visualización de datos, para anticipar desafíos y asegurar un rendimiento robusto de la reacción durante el escalado.
"La ingeniería química ha sido, y seguirá siendo, fundamental para impulsar la sostenibilidad en el desarrollo y la fabricación de productos farmacéuticos"
La ingeniería química siempre ha sido fundamental en la historia del desarrollo y la fabricación de productos farmacéuticos. Sin la aplicación de principios de ingeniería, el suministro a gran escala de un tratamiento para la humanidad resulta ineficiente, inseguro e insostenible. En esencia, la ingeniería química en la industria farmacéutica consiste en aplicar estos principios a desafíos de la ciencia básica con el fin de mejorar la salud y la vida a nivel mundial. A juicio de los autores, es probable que las futuras funciones de la ingeniería química en los biofármacos impliquen la aplicación de los mismos principios a nuevos desafíos científicos. "Los ingenieros químicos en la industria biofarmacéutica han trabajado con moléculas derivadas sintéticamente y expresadas biológicamente durante más de 100 años, y estas moléculas han satisfecho las necesidades de muchos pacientes", destacan.
Paralelamente, detallan cómo la inteligencia artificial (IA) ofrece vías complementarias para el desarrollo, la optimización y el control de procesos farmacéuticos, ya sea sin un conocimiento explícito de primeros principios o mediante enfoques híbridos que integran ambos. En este contexto, las técnicas de IA y aprendizaje automático ya se están investigando o aplicando en prácticamente todas las fases de la industria farmacéutica, incluyendo el descubrimiento de fármacos, el desarrollo clínico, el diseño y la optimización de procesos, las operaciones de fabricación y la gestión de la cadena de suministro.
Dado que el campo de la IA avanza de manera frenética, los ingenieros químicos y disciplinas afines seguirán desempeñando un papel cada vez más importante en la aplicación y el desarrollo de estas herramientas. De cara a futuro, y a medida que la industria avanza hacia operaciones con cero emisiones netas, es probable que los ingenieros químicos integren nuevas capacidades de control de procesos basadas en IA con soluciones de equipos sostenibles, como las que ofrece la fabricación continua. "La ingeniería química ha sido, y seguirá siendo, fundamental para impulsar la sostenibilidad en el desarrollo y la fabricación de productos farmacéuticos", concluyen los autores.
Fuente: ConSalud.es Salud35