Il COMSOL Day: Biotech & Pharma Applications, la giornata online dedicata alla simulazione nel mondo della farmaceutica e delle biotecnologie rappresenta un appuntamento di riferimento per l’intero settore. L’evento dello scorso maggio, che si rivolgeva a un pubblico internazionale e ha visto l’adesione di più di 500 iscritti, ha offerto l’opportunità di approfondire potenzialità, benefici e prospettive per l’uso della simulazione in questo settore, e ha ospitato le voci di tecnici ed esperti che hanno potuto condividere esperienze ed esempi concreti tratti dal proprio lavoro.
La giornata si è aperta con l’intervento introduttivo di Daniele Panfiglio, managing director di COMSOL Italia, che ha esposto una panoramica sulle applicazioni del settore e ha mostrato come la simulazione possa aiutare a migliorare i processi di progettazione, sia per quanto riguarda il prodotto finale (il farmaco o il trattamento), sia per la progettazione dell’attrezzatura necessaria o dei dispositivi per la diagnosi.
La simulazione delle reazioni chimiche
Dopo l’introduzione, hanno avuto spazio sessioni tecniche (anche in parallelo) su aspetti specifici della simulazione, alternate con le keynote dei guest speaker internazionali. Tra questi, il primo a prendere la parola è stato Wei Zhao (Eden Tech, Francia), che ha raccontato la propria esperienza con la simulazione di reazioni chimiche per la degradazione di microinquinanti nelle acque reflue. Eden Tech sta infatti sviluppando un’architettura energetica microfluidica intelligente che sfrutta la fotocatalisi eterogenea con biossido di titanio: le simulazioni con COMSOL Multiphysics® stanno dimostrando l’efficienza del trattamento.
Jaykumar Teli (Eli Lilly Services India Pvt. Ltd., India) ha mostrato invece come la simulazione multifisica vengautilizzata nello sviluppo di dispositivi per la somministrazione di farmaci. Durante la sua presentazione, Teli ha illustrato diverse situazioni in cui le simulazioni si sono rivelate essenziali per comprendere la fisica di fondo di un problema e per sviluppare una soluzione.
Un altro momento cruciale è stato quello della tavola rotonda, che ha chiamato diversi utenti esperti di COMSOL a confrontarsi sulle tematiche della giornata. Margherita Iannaccone (Marck Serono, Italia), Matthew Hancock (Veryst Engineering LLC, USA) e Patrick Tabeling (ESPCI, Francia), moderati da Ed Fontes, VP of Development di COMSOL, hanno raccontato come utilizzano la simulazione nel loro lavoro e quali sono i benefici riscontrati: tra gli altri, il risparmio di tempo, costi e risorse nella fase di prototipazione, la possibilità di sviluppare prodotti e processi innovativi più rapidamente e una migliore comprensione del modo in cui il progetto influenza le prestazioni. Hanno sottolineato come la possibilità di testare nuove idee di progetto e selezionare le migliori prima della prototipazione vada di pari passo con la validazione dei modelli tramite dati sperimentali e contribuisca ad abbassare i costi dello sviluppo in ambito farmaceutico.
Cinetica delle reazioni e farmacocinetica
Le sessioni tecniche tenute dai tecnici di COMSOL hanno toccato diversi temi di rilievo nel panorama della farmaceutica e delle biotecnologie. Si è parlato di cinetica delle reazioni e farmacocinetica, illustrando le funzionalità personalizzate incluse nel Chemical Reaction Engineering Module per la formulazione di bilanci materiali per diverse sostanze in un reattore (per RE) o in un compartimento (per PK), e si è mostrato come realizzare un modello 0D di un reattore per poi espanderlo in un modello 3D. Un intervento ha illustrato come il software COMSOL consenta di simulare una serie di processi di separazione, dalla cristallizzazione nella produzione di farmaci al trasporto e all’adsorbimento in dispositivi di test rapidi e membrane, mentre un’altra sessione ha approfondito la modellazione di biosensori e test, compresi i sensori per il glucosio e i dispositivi di test rapidi.
Clemens Ruhl, Team Leader Application in COMSOL, ha dedicato il suo intervento allo studio del trasferimento di calore, un fattore di grande importanza per produzione, trattamento e diagnostica dei farmaci nell’ambito dell’industria farmaceutica. L’analisi dello scambio termico è importante sia per ottimizzare i processi di produzione, come la liofilizzazione nella lavorazione delle polveri, sia per la modellazione del calore biologico nei dispositivi di trattamento e nella farmacocinetica.
Nel pomeriggio ha avuto luogo una sessione dedicata alla fluidodinamica e al mixing: si è parlato dell’uso della simulazione per la progettazione di reattori e miscelatori a serbatoio con giranti, grazie all’analisi di flusso multifase, flusso reagente e trasferimento di calore coniugato, sia per flusso laminare che turbolento. Un’altra presentazione ha invece raccontato come COMSOL Multiphysics® possa essere utilizzato per le applicazioni di microfluidica, dall’allestimento di modelli di micromiscelatori e di dispositivi per la separazione delle cellule del sangue, fino agli inkjet per l’erogazione di gocce.
Björn Ingvar Dahlgren, Software Developer in COMSOL, ha poi illustrato le possibilità offerte dall’Uncertainty Quantification Module, l’add-on di COMSOL Multiphysics® per l’esecuzione di screening, analisi di sensibilità di diversi parametri, analisi di propagazione dell’incertezza e altri tipi di quantificazione dell’incertezza, riducendo così il rischio di violare limitazioni e regole imposte all’utilizzo di farmaci e per un trattamento e una diagnosi sicuri e affidabili. Non è mancato, infine, un intervento dedicato all’utilizzo della simulazione per studiare e ottimizzare i processi di compattazione, analizzando la produzione di compresse sia da polveri a bassa porosità che da materiali granulari ad alta porosità.
Il programma dei COMSOL Day per il 2023 prevede molti altri eventi, ciascuno dedicato all’uso della simulazione in un settore specifico. Consulta il calendario per scoprire le prossime giornate: https://www.comsol.it/comsol-days
