Para la manufactura de los ingredientes activos y de productos las diferentes formas farmacéuticas (líquidos, semilíquidos, solidos, etc.) la ingeniería juega un papel muy importante, ya que se encarga de realizar todo el diseño de las instalaciones, equipos, servicios para asegurar la correcta fabricación de acuerdo con el proceso productivo, se debe de tener una visión holística de todo el proceso productivo considerando los siguientes aspectos:

- Calidad requerida, cumplir con las normas vigentes, en el caso de México es la NOM-059-SSA1-2015, buenas prácticas de fabricación de medicamentos, en donde se especifica en el numeral 8, sobre equipos e instalaciones, es importanyr para cumplir con todos los criterios descritos en la norma, para tener un cuarto limpio que garantice la calidad y la inocuidad del producto, donde se tiene que tener mucho cuidado en reducir o eliminar las fuentes de contaminación. 

- Sustentabilidad, hacer que los procesos sean lo mas eficientes en consumo de energía y agua principalmente, así mismo reducir la huella de carbón, las instalaciones que cuenten con un diseño que permita reducir el consumo energético. Es la elección de las tecnologías y equipos mas eficientes con la última tecnología disponible.

- Costo del proyecto, se debe de tener en cuenta que el presupuesto es limitado y esta en base a un caso de negocio con un tiempo retorno de inversión aprobado por los inversionistas. En este caso se debe de balancear lo que realmente se requiere en el proyecto contra lo que puede ser un lujo o que no agrega valor al proceso productivo.

- Ambiental, se debe tener en cuenta que si el proceso tiene desechos se deberá de ver la forma de eliminar, tratar los desechos para que sea mínimo el impacto ambiental, esto se debe de hacer desde el diseño.

- Seguridad, Cumplir con las normas de la Secretaria del trabajo y prevención social (STPS) , donde deben de cumplir con los sistemas contra incendio, cumplir con las normativas constructivas para resistir por ejemplo temblores, puertas de emergencia bien ubicadas, etc. Así mismo se revisa el sistema de CCTV y control de acceso para asegurar que solo el personal autorizado pueda ingresar a las áreas de manufactura.

- Ergonomía, los procesos, equipos, flujos, espacios deberán ser ergonómicos para que el personal que laborara tenga espacios cómodos para trabajar y no tengan lesiones a través del tiempo.

- Industria 4.0, se debe de tener la mejor tecnología para la automatización, control de datos, comunicación, etc.

- Tiempo, siendo una industria altamente regulada el tiempo se expande por todos los procesos administrativos para tener el registro y la licencia ante la autoridad, siendo una inversión, se busca que se tenga el menor tiempo de construcción para que el retorno de la inversión sea de menos tiempo, aquí ingeniería debe de tener un plan general en el cual se tenga el mejor tiempo para la ejecución.

Para lograr todo lo antes mencionado se tienen los pasos para diseñar una instalación con los diferentes procesos, se manejan las siguientes etapas en la ingeniería:

- Factibilidad, donde se hace la valuación si es viable realizar el proyecto (se estudia desde el monto de inversión, capacidad de proveedores locales, capacidad técnica, etc.)

- Ingeniería conceptual, es donde se visualiza un “layout” del proceso, una vez sabiendo cual es el producto se tiene un plano conceptual donde se indica de manera general el proceso de fabricación. Ejemplo, si se requiere hacer un jarabe, se sabe que se requiere un reactor en el cual se mezclaran los ingredientes, se tendrá que envasar en una botella (empaque primario) y posterior su empaque en cajilla y corrugado para su venta con el cliente ( Empaque secundario)

- Ingeniería básica, se basa en los requerimientos de usuario (RU) donde ya se empieza a tener los equipos y servicios requeridos (electricidad, agua helada, agua caliente, vapor industrial, agua purificada, aire comprimido, aire acondicionado, etc.) , se tienen cálculos iniciales de todas las energías y fluidos requeridos para realizar el proceso de fabricación y de empaque. Aquí es donde se hace el congelamiento del “Layout”. En este se estima el primer costeo de la inversión, el cual aun tiene un grado de incertidumbre típicamente de más o menos el 35% de la estimación.

- Ingeniería de detalle. Una vez ya aprobada la ingeniera básica, se inician con todos los materiales requeridos, se hacen trayectorias de tuberías de los diferentes servicios, se detallan los procesos de automatización, aquí es donde se genera los planos, diagramas y especificaciones técnicas para los procesos de licitación y ejecución en obra.

- Ejecución, es la etapa de construcción, puesta en marcha y pruebas funcionales.

Estas son las 5 etapas de ingeniería más usadas en los proyectos farmacéuticos, en este articulo vamos a indagar mas en la etapa de diseño y todas las consideraciones que se deben de tomar en cuenta para las instalaciones farmacéuticas.

De acuerdo a la norma, en el apéndice A “área de fabricación”, existen dos grandes clasificaciones de productos: los estériles y los no estériles (ejemplo de un estéril es cualquier inyectable, un no estéril puede ser un jarabe o tabletas de paracetamol). Dependiendo del producto y del proceso a realizar se tienen clasificación de áreas, iniciando con la A hasta la D sucesivamente. Para esto el equipo de ingeniería se cerciora de que el producto a fabricar y de los procesos que se tienen que hacer, deberá de clasificar áreas de acuerdo con la norma y esto es muy importante para el diseño del cuarto y sus servicios.

Cuando el equipo de ingeniería ya tiene claro la clasificación, la forma farmacéutica, el proceso de fabricación, deberá de asegurarse que los servicios críticos (los que tienen contacto directo con el producto) sean los adecuados y cumplan con la norma, los más recurrentes son los siguientes:

HVAC, Aire acondicionado por sus siglas en inglés, en este apartado es uno de los mas importantes ya que dependiendo de la clasificación del área deberán de cumplir con varias variables tales como  la cantidad de partículas viables y no viables , temperatura del cuarto, humedad, cambios por hora y esto se logra con  unidades manejadoras de aire las cuales son diseñadas por ingeniería , estas su labor principal es tratar el aire para  la inyectarlo  y extraerlo  del cuarto. Para alcanzar el particulado indicado en la norma  se calcula y se diseñan las etapas de filtración, típicamente se inicia con filtros con eficiencias del 50%, en palabras sencillas son la primera barrera que detienen las partículas más grandes, esto se hace para que los filtros con mayor eficiencia no se saturen ( se tapen) y se termina con filtros de 85% a 99.996% dependiendo de la clasificación del cuarto, estos últimos son capaces de capturar partículas del tamaño de  virus, ej. Virus del COVID.  Para la temperatura y humedad se usan varios métodos, se colocan intercambiadoras de calor, los cuales son como los radiadores de los automóviles, a través de un serpentín se hace pasar el fluido a cierta temperatura, el aire pasa por este serpentín lo cual hace un intercambio de calor, ya sea enfriándolo o calentándolo. Para la humedad se inyecta vapor para humidificar el aire. Otra consideración en el HVAC es el balanceo entre los cuartos ya que por norma y las clasificaciones se debe de contar con presiones diferenciales, esto quiere decir que un cuarto con una mayor clasificación esta adyacente a un cuarto de menor clasificación deberá existir una presión positiva, en palabras más sencillas, el aíre hace presión hacia fuera del cuarto y no permite que aire del otro cuarto entre, esto asegura que no tendrás contaminación del cuarto de menor clasificación al de mayor clasificación. Este proceso es de los más complicados ya que cualquier falta de hermeticidad por ejemplo en puertas que no tienen un sello correcto, las presiones pueden caer, por eso es importante tener desde la ingeniería todos los cálculos requeridos para cumplir.

El HVAC es uno de los servicios críticos más importantes, es uno de los pocos que se tienen encendidos la mayor parte del tiempo para no perder condiciones en el cuarto aun cuando no se utilice este, solo se apagan cuando se tienen que realizar mantenimientos a las manejadoras de Aire.

Otro de los servicios más usados y que es de los más complejos en el diseño es el agua purificada, existen varios grados de agua purificada, típicamente en la industria farmacéutica los usados son el agua purificada y agua purificada grado inyectable. Para el buen diseño de sistema de agua purificada el primer paso es analizar el agua cruda potable que llegará al sistema, en esta principalmente se le hace para revisar sus características fisicoquímicas, con esta información se debe de diseñar el sistema de generación de agua purificada.

Existen varios métodos de obtener agua purificada, cuando ya se tiene características del agua cruda potable se inicia con el diseño del pre tratamiento del agua, en esta etapa se suaviza el agua ( se reduce los sílices presentes en el agua) se elimina el cloros, se retiran  si existiesen los metales. Una vez ya pretratada el agua , existen dos proceso mas conocidos , la osmosis inversa y la termo compresión.

Las osmosis inversa ( RO, por sus siglas en ingles) es un proceso en el cual a través de membranas ( un tipo de filtración super fina) se vence la presión de las membranas teniendo como resultado un proceso de osmosis inversa y el otro proceso es la termocompresión, es elevar la temperatura del agua pre tratada convirtiéndola en vapor en el cual se comprime en una cámara, después el vapor se destila y se obtienen agua grado inyectable, la única diferencia de la Osmosis es que esta es capaz de eliminar las endotoxinas , con esto se puede decir que puedes fabricar productos estériles ( para inyectables).

Esto solo es la generación, la importancia del equipo de ingeniería es diseñar el proceso de pretratamiento y de generación de acuerdo a las necesidades y de la calidad del agua cruda potable que se tenga para el suministro, ya que un mal diseño no permitirá que se purifique el agua adecuadamente y no se pueda utilizar para la fabricación de medicamentos.

Después de la generación, se tiene el siguiente proceso que es la distribución de esta agua purificada en los diferentes cuartos de producción, de lavado, etc., al ser agua purificada lo que típicamente se usa es un tanque de almacenamiento y un  “loop” que quiere decir un circuito cerrado donde se tienen puntos de uso y  que regresa al tanque de distribución, teniendo recirculando el agua, esto con la finalidad de siempre mantener el agua en movimiento, ya que si el agua se estancara se tiene un alto riesgo de contaminación ( por crecimiento microbiano).

Para esto se  deben de cumplir con ciertas variables que son la siguientes:  nivel de turbulencia ( medido en Reynolds), el TOC que es la carga total orgánica, la conductividad (micro siemens) y la temperatura, todo esto deberá ser tomado en cuenta para el correcto diseño sistema de distribución, aquí es donde se tienen que elegir las bombas correctas, las capacidades de intercambiadores de calor, válvulas a utilizar, instrumentación para sensor las variables, materiales a utilizar en el loop, dimensión de tanque para la demanda requerida , las pendientes correctas en el loop para evitar estancamiento.

Con esto hemos hablado de dos sistemas críticos para poder cumplir con la normatividad y reducir el riesgo de contaminación. Existen más sistemas críticos como el aire comprimido y vapor puro. Así mismo los cuartos deberán de cumplir con los materiales asépticos, deberán de contar con un flujo adecuado de personal, de residuos, de materias primas para evitar la contaminación cruzada.

Cuando estes comprando un medicamento, solo detente un momento, solo te invito a pensar que atrás de esa tableta, del jarabe o inyección, hay un diseño de ingeniería , hay un cuarto limpio para que el medicamento sea eficaz, este  libre de contaminación y que pueda ser tomado sin tener alguna preocupación.

No es para nada sencillo fabricar medicamentos, es todo un reto de ingeniería poder lograr todo de acuerdo a la norma vigente, en este caso hablamos de la mexicana, pero si el producto que se fabrique se comercializará en otros países se deberá de cumplir con las normas de los Ministerios de salud de los países, por ejemplo, la FDA para el caso de Estados Unidos de América.

Espero que este escrito nos vuelva más conscientes de toda la tecnología, esfuerzo de diseño ingenieril que se encuentra atrás para la fabricación de un medicamento.