Elemento fundamental de la Calidad por Diseño e indispensable para el éxito en el desarrollo de productos y procesos. Conoce los avances que permiten reducir significativamente el número de lotes experimentales sin perder precisión.
La gestión del conocimiento en la industria farmacéutica ha evolucionado y se ha transformado a través de los años, situándose actualmente en un enfoque basado en la Calidad por Diseño; siendo este un aspecto determinante como característica diferenciadora y de ventajas competitivas entre las industrias.
La Calidad por Diseño hace hincapié en la comprensión y control de los factores de producto y procesos, basándose en conocimientos científicos sólidos.
En el presente artículo se explica la importancia de los diseños de experimentos de última generación para el cálculo del Espacio de Diseño, el cual es parte fundamental de la Calidad por Diseño y, por lo tanto, indispensable para el éxito en el desarrollo de productos y procesos.
Espacio de Diseño
Según The International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use (ICH), un Espacio de Diseño corresponde a la combinación multidimensional e interacción de las variables de entrada y los parámetros de proceso que han sido demostrados para proveer aseguramiento de la calidad.
El Espacio de Diseño se enfoca en establecer las cantidades de ingredientes de la formulación, y sus condiciones de proceso, que garantizan el cumplimiento de las especificaciones establecidas para los atributos críticos de calidad
En otras palabras, el Espacio de Diseño se enfoca en establecer las cantidades de ingredientes de la formulación, y sus condiciones de proceso, que garantizan el cumplimiento de las especificaciones establecidas para los atributos críticos de calidad.
Diseño de Experimentos
Con base en el Análisis de Riesgos se seleccionan los parámetros que deben incluirse en un Diseño de Experimentos. Es entonces cuando surgen las preguntas: ¿Qué experimentación es la adecuada? ¿Cuántos lotes experimentales hay que fabricar?
Para contestarlas, primero debemos entender qué es un Diseño de Experimentos y qué se requiere para calcular el Espacio de Diseño.
El Diseño de Experimentos permite evaluar los efectos de diferentes parámetros de fórmula y proceso, así como su relación con los atributos de calidad
El Diseño de Experimentos permite evaluar los efectos de diferentes parámetros de fórmula y proceso, así como su relación con los atributos de calidad. Dicha relación puede ocurrir en tres niveles:
- Efectos principales de cada parámetro,
- Interacciones entre parámetros y,
- Trayectoria: Lineal o en Curvatura.
El cálculo de estos 3 niveles es la información mínima requerida para determinar un Espacio de Diseño preciso.
Existe gran diversidad de Diseños de Experimentos, pero NO todos tienen la precisión adecuada. Por ejemplo, los diseños Plackett-Burman y Factoriales Fraccionados solo calculan los efectos principales; los diseños Factoriales Completos evalúan efectos principales e interacciones, pero no evalúan curvatura.
Sin embargo, hay Diseños de Experimentos como Box-Benhken y Central Composite, llamados Diseños de Superficie de Respuesta, que SÍ evalúan los tres niveles de relación; representando una opción adecuada para el cálculo de Espacio de Diseño.
El dilema del número de corridas experimentales
El número de lotes experimentales a fabricar en los Diseños de Superficie de Respuesta depende del número de parámetros a estudiar, como se muestra en la siguiente tabla:
Al aumentar el número de parámetros de estudio, los costos y tiempo experimental se elevan de forma exponencial
Cada corrida experimental debe producirse en el laboratorio o planta piloto. En cada una se tienen que evaluar atributos críticos de la calidad, tales como disolución, desempeño, efecto terapéutico, características físicas, etc. Entonces, al aumentar el número de parámetros de estudio, los costos y tiempo experimental se elevan de forma exponencial, lo cual resulta sumamente costoso y poco práctico en la mayoría de los casos.
¿Cuál es la solución?
Definitivamente, la solución NO es el uso de diseños Factoriales o Plackett-Burman, ya que con ellos se pierde mucha información relevante; dando como resultado valores imprecisos que, en lugar de favorecer a los objetivos del negocio, aumentan la probabilidad de tomar decisiones equivocadas, muchas veces, con implicaciones importantes.
Los diseños de última generación reducen significativamente el número de lotes experimentales, sin perder precisión
La ciencia del Diseño de Experimentos ha evolucionado. Actualmente, la comunidad estadística ha desarrollado diseños de última generación, los cuales reducen significativamente el número de lotes experimentales, sin perder precisión.
Sin duda, esta evolución tiene un gran impacto tecnológico, al hacer accesible el uso de Diseño de Experimentos de forma consistente en la industria para el cálculo de Espacio de Diseño, entre otros muchos beneficios y aplicaciones.
En la tabla siguiente se muestra el número de corridas experimentales de los diseños de última generación, comparado con los Diseños de Superficie de Respuesta correspondientes al número de parámetros de estudio.
Conclusión
Los métodos de diseño experimental de última generación son esenciales para disminuir la complejidad del trabajo de investigación y desarrollo de nuevos productos, lo cual representa un ahorro considerable de recursos humanos y materiales para las empresas, aumentando la posibilidad de tener el Espacio de Diseño óptimo; incuestionable flexibilidad regulatoria; y la mejor versión de los productos, al mejor costo.
Autor: SSMBB Víctor Galicia García
Experto en Espacio de Diseño
Más de 25 años de experiencia en la industria, liderando estrategias estadísticas. Tiene la certificación como Six Sigma Master Black Belt por la Universidad de Arizona en Estados Unidos. Es conocido por la forma didáctica e intuitiva de comunicar conceptos matemáticos y estadísticos a diferentes audiencias, ha desarrollado líderes en estadística y entrenado personalmente a más de 800 personas a nivel mundial y es experto en Espacio de Diseño, usando Diseño de Experimentos de última generación para encontrar el área que respalde flexibilidad regulatoria, calidad y optimización de productos y procesos de manera clara, comprensible y contundente.
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