www.cleanrooms.ru/Архив/2020/6/2020 (80) ноябрь-декабрь

Ближайшее десятилетие чистых помещений

А.А. Ширма

ЧИСТЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ | 6/2020 (80) ноябрь-декабрь

        Сборно-разборные и модульные чистые помещения используются все чаще, но строительство традиционными методами пока доминирует.

 

        Спрос на чистые помещения в биофармацевтической промышленности продолжает заметно расти. Практически на каждом производстве биологических или фармацевтических лекарственных препаратов имеется хотя бы одно чистое помещение. Технологии проектирования и строительства чистых помещений за последние годы изменились в связи с растущей обеспокоенностью загрязнением строительных материалов, с нормативами, эффективностью эксплуатации, а также в связи с повышенным интересом к более быстрому строительству модульных и сборно-разборных конструкций.

        Чистые помещения – это изолированные классифицированные зоны для производства лекарственных (в том числе биофармацевтических) препаратов в ограниченном пространстве под контролем поступления с воздухом взвешенных частиц, включая микроорганизмы (в основном согласно классификации ISO 5-9).

 

        Сегменты рынка чистых помещений можно разделить на категории, исходя из сферы применения и типов разработки. К сферам применения относятся:

  • производство синтетических лекарственных средств (низкомолекулярные соединения; химическое производство);
  • производство биофармацевтических препаратов (высокомолекулярные соединения; биотехнологии/производство живых организмов);
  • выпуск средств для клеточной и генной терапии (новая быстрорастущая группа биофармацевтических препаратов).

 

        К типам разработки относятся:

  • традиционный – сборка по частям на производственной площадке, например, кирпич за кирпичом, конструкция за конструкцией, стена за стеной и т.д.;
  • модульное строительство – сборка помещений на производственной площадке из построенных за её пределами основных частей/модулей (стен, полов и т.д.);
  • создание сборно-разборных конструкций, укомплектованных оборудованием – в основном, готовых автономных помещений, собранных и оборудованных за пределами производственной площадки, часто со всеми предварительно квалифицированными электрическими/автоматическими/HVAC-системами, иногда с биотехнологическим оборудованием, например, модулями компании G-Con. Их транспортируют в виде готовых отдельных модулей или нескольких блоков и устанавливают на производстве.

Обзор рынка

        Сегодня глобальный рынок чистых помещений (для всех отраслей, не только для фармы и биофармацевтики) составляет около 12 млрд долларов в год. Доминирует электронная и полупроводниковая промышленность, занимающая около 60 % рынка. На фармацевтическую промышленность приходится около 40 % рынка, или около 5 млрд долларов в год. По темпам роста отрасль чистых помещений немного отстает от рынка биофармацевтической продукции, который обычно увеличивается на ≥ 12 % в год. Все же этот сегмент продолжает прирастать приблизительно на 8–10 % в год. Некоторое отставание роста частично связано с акцентом отрасли на эффективность: это может приводить к уменьшению размеров чистых помещений, что позволит максимизировать производительность имеющихся площадей. Тем не менее в секторе препаратов клеточной и генной терапии новая инфраструктура чистых помещений растет быстрее, поскольку эта продукция совершенствуется и требует места для производства.

        По оценке общее число установленных/используемых по всему миру помещений в фармацевтической и биофармацевтической промышленности (в диапазоне ISO 5-9) превышает 8 000. Согласно прогнозам, в 2025 году их будет 11 000, и в 2030 году – 15 000, в том числе большое количество новых чистых помещений появится на производствах, выпускающих продукты для клеточной и генной (с применением вирусных векторов) терапии.

        В базе данных BioPlan’s Top в рейтинг включено 1 000 предприятий отрасли, около 1 050 предприятий (производственных и R&D) с общей мощностью (суммарным объемом биореакторов) ≥500 л, при этом на каждом из них (по оценке) имеется в среднем около трех стандартных чистых помещений (всего около 3 400). А биотехнологические предприятия меньшего масштаба, которых насчитывается примерно 500, увеличивают общее число таких чистых помещений в отрасли приблизительно до 4 500.

        В год происходит всего около 2 000 установок или продаж чистых помещений, включая замену/капитальную модернизацию, а также чистые помещения на новых площадках. Стоимость одного чистого помещения в среднем может варьировать от 1 до обычных 2,5 млн долларов и более. Эта цена включает оборудование и обслуживание, которые в больших чистых помещениях коммерческого производства, вероятно, стоят значительно дороже. Их средняя цена на квадратный фут нового чистого помещения, соответствующего GMP, составляет в развитых странах 1 000 – 1 250 долларов. Сегодня основная доля в объёме рынка приходится на традиционные, без предварительной сборки, собранные из материалов по частям на месте объекты, включая самые большие чистые помещения.

 

Рынок по категориям применения

        Рынок чистых помещений можно разделить на три сектора: лекарственные, биофармацевтические препараты, средства для клеточной и генной терапии.

        Около 50 % разрабатываемых в настоящее время лекарств составляют биофармацевтические продукты. Но, поскольку процесс их производства, по сравнению с синтетическими лекарственными средствами, обычно более сложен и строже регулируется, около 55 % объёма рынка чистых помещений обеспечивают биофармацевтические предприятия.

        Сегодня рынок препаратов клеточной и генной терапии составляет самую малую долю на рынке, поскольку это новая продукция, выпускаемая малочисленными (преимущественно небольшими) предприятиями, которые осуществляют только исследования и разработки, а также производство препаратов для доклинических/клинических исследований. Этот сектор демонстрирует самый быстрый рост благодаря увеличению числа и масштабов R&D-компаний, контрактных исследовательских организаций, производственных объектов. На следующие пять лет проногзируется приблизительно трёхкратный рост продаж выпускаемых в чистых помещениях продуктов для клеточной/генной терапии при дальнейшем увеличении их доли в объёме рынка. А в следующие 10 лет (2030 г.) ожидается увеличение площадей новых чистых помещений.

 

География рынка

        Северная Америка, в частности США, обладает наибольшей долей рынка чистых помещений, так как здесь находится много фармацевтических и биофармацевтических центров R&D, а также производств. Тем не менее в 2019 – 2025 гг. в Азиатско-тихоокеанском регионе, где очень низкий базовый уровень, прогнозируется наиболее быстрый рост.

        В целом доля основных стран рынка, в частности США и Европы, будут постепенно снижаться в результате увеличения продаж в других регионах мира, особенно в Азии.

 

Факторы роста рынка

        На рост общего рынка чистых помещений влияют следующие факторы и тенденции:

  • рост рынков фармацевтических и биофармацевтических продуктов;
  • сборно-разборные/POD (Plain Old Data, простая структура данных), укомплектованные оборудованием чистые помещения, сокращающие потребность в квалифицированном персонале и уменьшающие затраты;
  • всё большее ужесточение стандартов;
  • рост использования модульных чистых помещений в контрактном производстве;
  • рост популярности модульных чистых помещений в биофармацевтической промышленности;
  • увеличение спроса на препараты прецизионной (персонифицированной) медицины (клеточная и генная терапия);
  • рост количества орфанных лекарственных средств, их активная разработка;
  • увеличение необходимости в надёжных сроках сдачи и планы финансирования определяют выбор в пользу сборно-разборных/POD чистых помещений;
  • новые возможности для роста в развивающихся регионах мира;
  • снижение стоимости модульных чистых помещений, усиление их конкуренции с традиционными методами строительства чистых помещений.

 

 

Анализ рынка по типам проектов

        Основной тип – это оригинальные технологии традиционных методов проектирования и строительства чистых помещений. Чистые помещения, построенные традиционными методами, лидируют по доле в объеме мирового рынка и в настоящее время составляют около 85 % действующих фармацевтических чистых помещений. На модульные/POD чистые помещения приходится около 15 %. Сохраняется тенденция увеличения продаж модульных и сборно-разборных/POD чистых помещений, так как промышленность, в частности биофармацевтическая, осознает их технологические и эксплуатационные преимущества (по сравнению с традиционными чистыми помещениями). Биофармацевтические предприятия переходят от строительства традиционными методами к модульным и сборно-разборным чистым помещениям.

        Увеличение продаж модульных и сборно-разборных/POD чистых помещений связано с тем, что заказчики всё больше склоняются к гибкости и адаптивности чистых помещений, при том что стоимость сборных и модульных типов в настоящее время весьма схожа, а также с тем, что промышленность осознает риски загрязнения (например, плесенью) при длительной эксплуатации помещений, построенных традиционными методами. Благодаря разнообразным преимуществам модульных и сборно-разборных/POD чистых помещений (например, повышенной гибкости, возможности адаптации к производству разных препаратов, сокращению времени на выход в режим полноценной работы), их всё чаще выбирают, если цены или общая стоимость эксплуатации одинаковы с традиционными чистыми помещениями. В некоторых странах, таких как Индия и Ирландия, законодательство благоприятствует использованию модульных или сборно-разборных/POD чистых помещений.

        Продажи сборно-разборных чистых помещений, включая POD, сегодня и впоследствии будут демонстрировать наибольший рост. Всё чаще их предпочитают чистым помещениям с традиционными конструкциями. В особых случаях (когда необходимо быстро «копировать» производственные предприятия в разных регионах мира или требуется наладить внутреннее производство препаратов, например, вакцин, на чем настаивают развивающиеся страны) иногда сборно-разборным/POD чистым помещениям нет альтернативы.

        Согласно исследованию BioPlan, сегодня в отрасли ещё не всегда вполне оценены преимущества POD чистых помещений: они во многих отношениях ещё более гибки, чем модульные системы, проходят предварительную квалифицикацию до отправки на площадку, намного быстрее доставляются, проще переориентируются, перемещаются и даже при необходимости могут быть перепроданы.

 

Модульное сборное чистое помещение POD для фармацевтического и биофармацевтического производства

 

Модульные/POD чистые помещения: следующий тренд после одноразовых

        Согласно 16-му ежегодному отчёту и обзору производительности биофармацевтического производства BioPlan, следующий шаг в эволюции битехнологий будет скорее всего сделан в сторону:

  • модульных и POD-помещений;
  • разделения и изоляции технологического оборудования, например, более широкого использования изоляторов и RABs.

        Основные производители биофармацевтической продукции только начинают внедрять модульные помещения. Примером является здание GE (General Electric Building, Джеенерал-Элеектрик-биилдинг) (полностью модульный завод для компании Pfizer) и POD-инфраструктура G-CON для компании Just в Китае. Это интегрированная компания, специализирующаяся на производстве биотерапевтических препаратов. Размещение биотехнологического оборудования в индивидуальных изолирующих шкафах либо помещениях (или даже в автономных зданиях) может снизить риски загрязнения и стоимость, так как даёт возможность использовать для ограждения этого оборудования более дешёвые чистые помещения менее высокого класса.

        Компании, включая биотехнологические подразделения GE Healthcare (приобретаемые Danaher) и G-CON, продают модульные и биотехнологические POD-конструкции, часто с установленным оборудованием (где это возможно) в закрытом передвижном прицепе или другие чистые помещения размером с комнату. Ещё одно преимущество сборно-разборных/POD-конструкций – возможность их повторного использования и/или перемещения в другое место. Конструкции, созданные традиционными способами, обычно можно использовать только для жизненного цикла одного препарата, сборно-разборные/POD-структуры могут быть отремонтированы и использованы повторно. В целом традиционная основная конструкция остаётся постоянной, в то время как оборудование в модульных объектах будет, в основном, одноразовым, при этом более мобильные POD-конструкции могут быть перемещены на другие производственные линии или в другие здания. Истинная мобильность модульных/POD-биотехнологических конструкций более применима для таких целей, как производство средств биозащиты и вакцин для взятия под контроль эпидемии либо пандемии, когда остро необходима быстрая временная мобилизация производств. После использования или в период простоя такие мобильные конструкции могут быть полностью дезинфицированы парами пероксида водорода.

        В недавнем исследовании BioPlan биотехнологическим предприятиям был задан вопрос об определении на каких областях инновационных технологий поставщикам следует сконцентрировать свои R&D. Специалисты, принимающие решения в области биотехнологий, отметили, что им хотелось бы видеть больше модульных конструкций для биопредприятий, доля которых снизилась до 5 %, по сравнению с 8,8 % в 2018 году.

        Респондентов также попросили указать ключевые проблемы, которые необходимо решить во избежание ограничений производственных мощностей. На седьмом месте оказалась разработка «более модульных производственных систем». 27,4 % респондентов (в 2018 г. 26 %) включили эту рекомендацию в десятку самых важных.

 

Факторы, определяющие выбор модульных чистых помещений

        Экономическая эффективность модульных/сборно-разборных чистых помещений существенно зависит от размера помещения, предварительной квалификации и документирования, а также от типа производства. Модульные/сборно-разборные чистые помещения обычно включают модульные компоненты с более стандартизированной комплектацией и стоят дороже сконструированных традиционными методами, но они снижают расходы на установку и скрытые затраты, такие как временная парковка и т.д. Модульные/сборно-разборные чистые помещения, как правило, больше подходят для биотехнологического производства в одноразовых реакторах. Модульная/сборно-разборная конструкция собирается инженерами в заводских условиях. Такие контролируемые условия на производственном участке в целом обеспечивают зачастую намного более высокое качество и лучшую воспроизводимость результатов, чем в чистых помещениях, построенных традиционными методами в ходе строительства здания. Так как блоки создаются за пределами фармпроизводства, сроки их поставки соблюдаются благодаря быстрой сборке при посменной работе. Такие методы сборки обеспечивают точность системы и её полное соответствие требованиям, возможности для настройки и адаптации. Преимущества модульной системы увеличивают спрос на неё, и эта тенденция уже очевидна на большинстве основных рынков.

 

        Ниже приводятся некоторые факторы, влияющие на выбор модульных конструкций:

  • качество материалов для чистого помещения;
  • соответствие требованиям GMP;
  • простота сборки с меньшими повреждениями;
  • более сжатые сроки сборки;
  • валидированные производственные линии быстрее вводятся в эксплуатацию;
  • соответствие нормативным требованиям и требованиям к качеству;
  • рентабельность/экономическая эффективность.

 

        Факторы, определяющие выбор сборных-разборных/POD чистых помещений:

  • поставки предварительно квалифицированного, полностью функционального чистого помещения;
  • масштабирование производственного пространства без прерывания текущих процессов;
  • быстрые и надежные сроки поставки;
  • возможность «копирования» инфраструктуры и сокращения потребности в перепроектировании и квалификации;
  • мобильное, переориентируемое чистое помещение, пригодное для перепродажи в случае необходимости;
  • соответствие нормативным требованиям и требованиям к качеству (включая пожаробезопасность и экологическую безвредность);
  • рентабельность/общая экономическая эффективность.

 

        Внедрение модульных/POD технологий для чистых помещений, в том числе в большой фармацевтической промышленности, в развивающихся регионах ускоряется. В Индии и Китае внедрение отстаёт из-за финансовых ограничений, обычно выбираются самые дешевые варианты, в основном традиционные чистые помещения. В Китае, Индии и других странах производители чистых помещений предлагают более дешевый продукт, качество которого зачастую уступает аналогам других производителей и не может соответствовать стандартам. В противоположность этому во всем мире растёт конкуренция среди ведущих поставщиков модульных и POD-конструкций, так как глобальный рынок чистых помещений продолжает расти.

 

Список литературных источников

  1. Eric S. Langer (2017). Advances in Large-Scale Biopharmaceutical Manufacturing and Scale-Up Production, Second edition, BioPlan Associates, Inc, Rockville, MD.
  2. Carl Mathia (2010). Robotics for Electronics Manufacturing. Principles and Applications in Cleanroom Automation, Cambridge University Press.
  3. Evren Alici, Pontus Blomberg. GMP Facilities for Manufacturing of Advanced Therapy Medicinal Products for Clinical Trials: An Overview for Clinical Researchers, Volume 10, Issue 6, 2010.
  4. Cleanroom Technology Market - Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends and Forecast 2015 – 2023.
  5. https://bioplanassociates.com/16th/.
  6. http://top1000bio.com/.
  7. World Cleanroom Technology Market - Opportunities and Forecasts, 2020-2027, report by Alliedmarketresearch.
  8. Cleanroom Technology Market Size, Share & Trends Analysis Report by Product Type (Equipment, Consumables), by End Use (Pharmaceutical, Medical Device, Biotechnology), by Region, and Segment Forecasts, 2020 – 2027, Grand View Research, 2020.
  9. North America Cleanroom Technology Market 2019-2027. Triton Market Research, 2019.

 

< вернуться назад