Projekti / Programi
Vizualna analiza neurejenih farmacevtskih tablet v masovnih proizvodnih procesih
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.06.00 |
Tehnika |
Sistemi in kibernetika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T111 |
Tehnološke vede |
Upodabljanje, obdelava podob |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
analiza slik, avtomatska kontrola kakovosti, procesna analitična tehnologija, brezkontaktna analiza tablet
Raziskovalci (17)
Organizacije (2)
Povzetek
Večina trdnih farmacevtskih oblik, ki predstavljajo 85 odstotkov vseh zdravil, in katerih ocenjena tržna vrednost presega 300 milijard dolarjev letno, so obložene tablete proizvedene v masovni proizvodnih procesih. Obloga lahko služi različnim namenom, kot so estetski, prikritje neprijetnega okusa ali vonja, lažje zaužitje, uravnavanje hitrosti sproščanja aktivne učinkovine, varovanje aktivne učinkovine pred vplivi iz okolja, identifikacija tablet in kot pregrada med nezdružljivimi sestavinami. Prava debelina in homogenost obloge sta še posebej pomembni pri tabletah, katerih obloga uravnava sproščanja aktivne sestavine ali pa ščiti le to pred vplivi iz okolja. Za konsistentno izpolnjevanje strogih proizvodnih zahtev, bi potrebovali učinkovite in natančno vodene oblagalne procese. Žal večina oblagalnih procesov poteka brez povratne informacije o debelini in homogenosti obloge, saj se meritve izvedejo šele po koncu oblaganja. Za ta namen se pogosto uporabljata mikroskopija in sodobna tekočinska kromatografije (HPLC). Omenjeni metodi sta zamudni, destruktivni in v primeru HPLC tudi okolju neprijazni ter ne omogočata izvajanja meritev v proizvodnem procesu, ki so nujno potrebne za načrtovanje, vodenje in izboljševanje oblagalnega procesa. Zaradi tega pogosto prihaja do odstopanja debeline in homogenosti obloge od ciljnih vrednosti, kar lahko vodi do zavrženih serij ter posledično velikih finančnih izgub in dodatnih okoljskih vplivov povezanih z uničenjem neustreznih izdelkov. Z namenom, da bi odpravili te temeljne omejitev, je FDA (Food and Drug Administration) leta 2004 izdal smernice z naslovom Procesno analizne tehnologije (PAT), ki so namenjene spodbujanju razvoja novih, neinvazivnih, nedestruktivnih in okolju prijazno analitičnih orodij za spremljanje proizvodnih procesov. Glavni cilj smernic je izboljšanje razumevanja in učinkovitosti proizvodnih procesov, okolju prijazna proizvodnja in s tem visoka kakovost in skladnost končnih izdelkov. Na podlagi podanih smernic so bila razvita številna nova orodja za vrednotenje debeline in homogenosti obloge, a le nekaj primernih za uporabo v proizvodnem procesu. Poleg tega temeljijo na multivariatni analizi in z njo povezani kompleksni ter nepraktični multivariatni kalibraciji, ki zahteva proizvodnjo prilagojenih serij obloženih tablet ter pogosto posodabljanje v kolikor prihaja do sprememb v kakovosti surovin ali dobavitelja. Prav zaradi tega se veliko napora vlaga v razvoj novih orodij za neposredno vrednotenje debeline obloge. Naša hipoteza je, da je z uporabo metod za rekonstrukcijo 3D informacije iz 2D pogledov, ki se pogosto uporabljajo na področju obdelave biomedicinskih slik in strojnega ter robotskega vida, mogoče neposredno vrednotiti geometrijske in površinske lastnosti tablet ter s tem debelino obloge, tudi kadar gre za kompleksne slike neurejenih in prekrivajočih se tablet zajetih tekom oblagalnega procesa. Cilj predlaganega projekta je razvoj sodobnih, PAT združljivih, sistemov za vizualno analizo neurejenih farmacevtskih tablet v masovnih proizvodnih procesih, ki bodo omogočili učinkovito načrtovanje, izboljševanje in vodenje oblagalnih procesov ter s tem zagotavljanje varnosti, kakovosti in skladnosti končnih izdelkov. Učinki projekta se bodo odražali v učinkoviti in okolju prijazni proizvodnji, spodbujanju domačega gospodarstva, promociji znanosti ter novih delovnih mestih skladno s smernicami Javne agencije za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije. Naše močne povezave s farmacevtsko industrijo, obsežne izkušnje in izjemni znanstveni dosežki na področju strojnega vida in obdelave biomedicinskih slik ter števili uspešno zaključeni projekti, katerih rezultati se odražajo v sodobnih visokotehnoloških komercialnih sistemih strojnega vida, ki se uporabljajo v številnih farmacevtskih družbah po svetu, so najboljše zagotovilo, da bo predlagani projekt izveden uspešno, tako v znanstvenem, kot tudi v aplikativnem smislu.
Pomen za razvoj znanosti
Projektna skupina je v času izvajanja projekta objavila številne znanstvene prispevke v uglednih SCI revijah in na mednarodnih ter domačih konferencah. Glede na visoke faktorje vpliva SCI revij pričakujemo, da bodo objavljena dela pogosto citirana in s tem doprinesla k mednarodni razpoznavnosti in ugledu Univerze v Ljubljani, kakor tudi republike Slovenije, in pomembno prispevala k razvoju tehniških in naravoslovnih znanosti. Projekt je številnim mladih raziskovalcev in mladih doktorjev znanosti omogočil delo na zanimivih in zahtevnih raziskovalnih in praktičnih problemih in s tem nabiranje izkušenj, ki jih bodo lahko s pridom izkoristili pri svojem nadaljnjem raziskovalnem delu. Rezultati izvedenih aplikativnih raziskav so predvsem pomembni za razvoj novih in izboljšanje obstoječih postopkov na področju industrijskih aplikacij računalniškega vida, s katerimi je mogoče izboljšati produktivnost proizvodnega procesa ter kakovost in varnost izdelkov. Razviti postopki za medprocesno vrednotenje tablet v masovnih farmacevtskih procesih nudijo številne možnosti za razvoj novih tehnologij z veliko dodano vrednostjo, saj so povsem skladni s smernicami procesno analizne tehnologije (PAT), ki si šele utira pot v proizvodne procese. Tovrstne tehnologije so še posebej pomembne, saj nudijo okolju prijazno, neinvazivno in nedestruktivno vrednotenje izdelkov, hkrati pa dajejo povsem nov in podroben vpogled v odvijanje proizvodnega procesa. Pričakujemo, da bo na podlagi medprocesne informacije, ki jo nudijo tovrstni sistemi, mogoče izvesti tudi povsem nove študije, ki v okviru razpoložljivih analitičnih orodij niso bile izvedljive.
Pomen za razvoj Slovenije
Projekt je dodatno utrdil in nadgradil sodelovanje med univerzitetno, znanstveno, tehnološko in podjetniško sfero ter tako pomembno pripomogel k neposrednemu prenosu vrhunskega znanja v industrijsko okolje, kjer pričakujemo, da bo omogočil razvoj novih visokotehnoloških izdelkov z veliko dodano vrednostjo, hitrejšo gospodarsko rast ter posledično nove zaposlitve. Prvi pomemben korak v tej smeri je bil izveden z načrtovanjem in izvedbo naprednega prototipnega sistema, ter razvojem postopkov primernih za medprocesno vrednotenje neurejenih tablet v masovnih farmacevtskih proizvodnih procesih. Glede na dokazano učinkovitost predlaganih rešitev, ki so edinstvene v svetovnem merilu, lahko upravičeno pričakujemo, da se bodo učinki projekta odražali tudi v razvoju novih izdelkov. V prvi vrsti pričakujemo, da bodo razviti postopki služili kot odlična osnova za izvedbo sodobnih visokotehnoloških nadzornih sistemov in naprav za neprestano spremljanje, razumevanje, vodenje in izboljševanje masovnih proizvodnih procesov v farmacevtski industriji. Na koncu naj izpostavimo še dejstvo, da je projekt pomembno prispeval tudi k vzgoji novih visoko izobraženih kadrov, ki bodo lahko v prihodnosti uspešno prenašali pridobljeno visokotehnološko znanje v industrijo ter tako pomembno vplivali na razvoj slovenske industrije in podjetništva.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
