Innovación para la sostenibilidad: fabricación pionera con bajas emisiones de carbono con tecnología química de flujo continuo

Esta publicación de blog fue escrita por PharmaBlock, un proveedor líder de productos y servicios químicos innovadores en todo el proceso de investigación y desarrollo farmacéutico y de fabricación comercial. Sus servicios están disponibles en el mercado Scientist.com.

PharmaBlock está a la vanguardia del fomento de la sostenibilidad en el desarrollo y la fabricación de productos farmacéuticos, con la innovación tecnológica como su estrategia principal. La química de flujo continuo (CFC), una de las tecnologías verdes más reconocidas, es famosa por su capacidad para prevenir la generación de residuos, mejorar la eficiencia energética y minimizar la dependencia de disolventes peligrosos, etc. Sin embargo, la adopción de CFC se ha visto obstaculizada por preocupaciones sobre la flexibilidad. PharmaBlock ha superado con éxito estos desafíos a través de innovaciones en equipos y una fusión excepcional de experiencia en química e ingeniería.

PharmaBlock ha aplicado la tecnología CFC en más de 1800 proyectos comerciales y de desarrollo, incluidas docenas de RSM en sustancias farmacológicas lanzadas. Está orgulloso de ser el destinatario exclusivo de CDMO del estimado Premio ACS de Química Verde durante dos años consecutivos, tanto en 2023 como en 2024. Los proyectos ganadores utilizaron procesos de CFC para producir intermediarios clave en varios medicamentos comercializados a escala de MT, y lograron logros significativos. mejoras en eficiencia energética, uso del espacio de trabajo, seguridad y sostenibilidad ambiental con resultados sólidos. Estos casos ejemplifican la aplicación exitosa de la tecnología CFC por parte de PharmaBlock y demuestran aún más el valor de la tecnología CFC para mejorar la sostenibilidad en la producción farmacéutica.

Innovación para la sostenibilidad

Hacer lo correcto desde el principio: el núcleo de la sostenibilidad

La «Innovación para la sostenibilidad» de PharmaBlock es una respuesta estratégica a la urgente necesidad del mercado de prácticas farmacéuticas sostenibles que vayan más allá del simple cumplimiento de las regulaciones sobre EHS. Nuestro objetivo principal es integrar profundamente la protección ambiental en todos los aspectos de la fabricación farmacéutica a través del diseño de fuentes, utilizando tecnologías avanzadas como CFC y garantizando que estamos «haciendo lo correcto desde el principio».

El salto del laboratorio a la fabricación para lograr una sostenibilidad práctica

Si bien la tecnología CFC está ganando impulso, el principal desafío radica en la implementación efectiva y la ampliación de su aplicación en toda la industria. PharmaBlock ha tomado la delantera no solo mediante la adopción generalizada de estas tecnologías, sino también mediante el diseño innovador de equipos versátiles y robustos desde el laboratorio de investigación hasta la escala de fabricación comercial para satisfacer las necesidades industriales farmacéuticas.

Centrándonos en los niveles intermedios tempranos: amplificando el impacto de la sostenibilidad

La fabricación de flujo continuo encontró su base en la producción de productos farmacéuticos y API entre las principales empresas farmacéuticas. Sin embargo, no se debe pasar por alto la mejora del desempeño ambiental de las materias primas y los RSM, ya que ofrece los mayores retornos de sostenibilidad. Estos primeros intermediarios a menudo conllevan una carga ambiental significativa, ya que los procesos están menos optimizados que los pasos ascendentes y las escalas son mayores que los pasos descendentes. Al centrarnos en estas primeras etapas, podemos orquestar una sinfonía de mejoras en materia de sostenibilidad.

Una descripción general de la tecnología de la química de flujo continuo

La tecnología CFC implica bombear los reactivos a una cámara, tubo o microrreactor singular a velocidades de flujo precisas, donde la reacción ocurre cuando los fluidos interactúan dentro del reactor. La tecnología CFC en la fabricación farmacéutica ha reducido los tiempos de reacción, una mayor selectividad, una escalabilidad simple y un manejo seguro de productos intermedios peligrosos, lo que ha resultado en mejoras en la intensidad de la masa del proceso (PMI, para evaluar la eficiencia y la sostenibilidad de un proceso de fabricación), la eficiencia energética, el espacio de trabajo y la fuerza laboral. eficiencia. También tiene el potencial de aumentar la rentabilidad, convirtiéndola en una opción atractiva para la fabricación sostenible.

Una de las aplicaciones destacadas de la tecnología de flujo es la hidrogenación con reactores de lecho microempaquetado. La hidrogenación se utiliza ampliamente en la industria farmacéutica, pero a menudo presenta desafíos que generan preocupaciones ambientales y de seguridad. Un logro central del esfuerzo premiado de PharmaBlock en 2024 es la aplicación de la tecnología de lecho microempaquetado en reacciones de hidrogenación y oxidación para lograr una alternativa más segura, eficiente y ecológica.

Presentación de las innovaciones de PharmaBlock en química de flujo continuo

Innovación de equipos para mayor flexibilidad

La aplicación generalizada de la tecnología química de flujo continuo en la industria farmacéutica, particularmente en el desarrollo y la fabricación intermedios, se ha visto obstaculizada por desafíos relacionados con la flexibilidad. Las diferentes reacciones químicas tienen diferentes requisitos en cuanto a temperatura, presión y manipulación de materiales peligrosos. PharmaBlock demuestra su experiencia en ingeniería a través del diseño y montaje de reactores de flujo que brindan alta flexibilidad. Nuestro equipo de ingenieros mecánicos, electrónicos y de automatización ha desarrollado reactores en varios volúmenes y materiales para acomodar más de 50 tipos de reacciones.

La empresa incluso planea ampliar su impacto comercializando algunas de sus tecnologías y equipos, haciendo que su tecnología innovadora sea accesible a toda la industria.

Innovación de equipos para aplicaciones a escala industrial

PharmaBlock pretende no sólo desarrollar soluciones innovadoras en el laboratorio, sino mejorar su tecnología para la fabricación industrial. Las innovaciones en el diseño de equipos facilitan la transición fluida del desarrollo a la producción a gran escala, un paso crucial para llevar nuevos medicamentos al mercado de forma rápida y rentable.

Por ejemplo, las fotorreacciones, tradicionalmente difíciles de ampliar, ahora se pueden implementar con facilidad gracias a los reactores de fotoflujo de PharmaBlock. Estos reactores pueden alcanzar una producción de hasta 100 kg por día, lo que brinda a los químicos de procesos la flexibilidad para utilizar esta reacción ecológica.

El área de fabricación continua de la empresa, equipada con reactores tubulares continuos y de microcanales, admite una variedad de reacciones, que incluyen reacciones de baja temperatura, alta temperatura, alta presión, nitración, oxidación y Curtius.

Aplicación innovadora para una química desafiante

PharmaBlock destacó en hidrogenación, utilizando un proceso de flujo continuo con reactores de lecho microempaquetado. Han ido más allá de la escala de laboratorio y han diseñado equipos para una escala de fabricación que puede alcanzar producciones anuales de cientos de toneladas métricas. Esto ha beneficiado a más del 70% de los proyectos de fabricación que implican hidrogenación, incluido el proyecto ACS Green Chemistry Awarded 2024 y algunos proyectos comerciales de RSM.

Además, PharmaBlock aplicó de forma innovadora tecnologías de flujo continuo para eliminar el proceso por lotes tradicional de nitración en la producción farmacéutica. Al mejorar el control térmico y las medidas de seguridad, y reducir los residuos, el equipo hizo que este proceso corrosivo fuera más eficiente y respetuoso con el medio ambiente.

Integración de biocatálisis y tecnología de flujo.

La biocatálisis, otra tecnología sostenible, también se ha aplicado ampliamente en PharmaBlock. Para explotar aún más las oportunidades, se han desarrollado diversas estrategias y tecnologías, como el uso de biocatalizadores inmovilizados para mejorar su estabilidad y reciclabilidad, combinando biocatalizadores inmovilizados con tecnología de flujo para lograr un proceso de fabricación más sostenible. El creciente dominio de la biotecnología permite a PharmaBlock desarrollar enzimas y un proceso ecológico que puede sintetizar una selección cada vez mayor de productos químicos a granel deseados con una productividad comercialmente viable.

Innovación en la creación de un sistema sofisticado para lograr una fabricación continua real

Otro avance significativo en nuestra tecnología es la capacidad de crear sistemas sofisticados capaces de fabricar en flujo continuo en múltiples etapas, incluidos procesos de elaboración complejos, en un sistema de flujo continuo. Junto con una configuración de automatización, nos acerca al ideal de una verdadera fabricación continua, un desafío considerable en el campo. Este avance condujo al Premio ACS de Química Verde 2023. El innovador proceso implica descarboxilación, decoloración, extracción y separación continua para la producción de ácido 3-oxociclobutano-1-carboxílico.

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