Modellierung und
Digitalisierung

Modellierung und Simulation für pharmazeutische Entwicklung und Produktion – von festen Darreichungsformen bis Bioprozessen

Am RCPE entwickeln wir modernste Modellierungs- und Simulationswerkzeuge, die gezielt die Entwicklung pharmazeutischer Produkte und Prozesse unterstützen. In Zusammenarbeit mit Unternehmen weltweit zeigen wir, dass Modellierung und Digitalisierung heute entscheidend sind, um Entwicklungsprogramme für innovative Therapeutika zu beschleunigen und Risiken zu senken. Unsere Tools – darunter Discrete Element Method (DEM), Computational Fluid Dynamics (CFD), Molecular Dynamics (MD) sowie Machine Learning und KI – helfen, Risiken in der Entwicklung neuer Arzneimittel zu reduzieren und die Produktion einfacher, robuster und nachhaltiger zu gestalten.

Was wir tun

Next-Gen Modellierung

Entwicklung von Modellierungswerkzeugen der nächsten Generation auf Basis aktueller wissenschaftlicher Erkenntnisse

High-Performance Simulation

Nutzung moderner Hochleistungsrechnerarchitekturen für schnellere und effizientere Simulationen

Smarte Design-Modelle

Einsatz schneller Design-Modelle, die durch tiefe Integration in bestehende Workflows die tägliche Arbeit von Pharmazeut:innen unterstützen

KI & Reduced-Order-Modelle

Verwendung von Reduced-Order-Modellen, KI und Machine Learning, um aus mechanistischen Modellen relevantes Wissen für intelligente, selbststeuernde Prozesse zu gewinnen

Anwendungsfelder

Unsere Kompetenzen umfassen die zentralen Technologien und analytischen Ansätze, die die pharmazeutische Produktion der nächsten Generation ermöglichen – von kontinuierlicher Verarbeitung und fortschrittlicher Analytik bis hin zu additiver Fertigung und Partikelengineering.

Feste Darreichungsformen

Dazu gehören unsere etablierte Softwarelösung für partikelbasierte Prozessmodellierung und -regelung (XPS – eXtended Particle Simulations) sowie weitere fortgeschrittene Methoden wie Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), CFD-DEM und molekulare Modellierung. So optimieren wir Formulierungen und Darreichungssysteme – von Tabletten und Kapseln bis hin zu inhalativen Arzneiformen.

Bioprozessmodellierung

Durch die Kombination von Modellen für Strömungsdynamik, Stoff- und Wärmetransport, Kinetik, molekulare Phänomene und (bio)chemische Thermodynamik entwickeln wir leistungsstarke Simulationswerkzeuge für Upstream‑ (USP) und Downstream‑Prozesse (DSP), etwa für Bioreaktoren, Filtration, Lyophilisation, Sprühtrocknung und Chromatographie.

API Synthese

Reaktionsingenieurmodelle, die Kinetik und Transportphänomene beschreiben, bilden die Basis, um Ausbeute und Selektivität von Prozessen zu optimieren und mehrere Schritte in einen durchgängigen End to End Produktionsprozess zu integrieren.

Nanoprozessierung

Durch die Kombination von Strömungsdynamik, Mischungs- und Partikelbildungsmodellen optimieren und steuern wir die Herstellung nanostrukturierter Wirkstoffträgersysteme.

Science of Quality &
Quality by Design (QbD)

Wir nutzen prädiktive Modellierung, um zu verstehen, wie kritische Materialeigenschaften (CMAs) und kritische Prozessparameter (CPPs) die kritischen Qualitätsmerkmale (CQAs) beeinflussen. Das unterstützt eine wissenschaftsbasierte Entwicklung und die Erstellung QbD‑konformer Zulassungsunterlagen.

Management von Chargenvariabilität

Wir quantifizieren, welche Schwankungsbreiten bei Rohstoffen und Prozessparametern zulässig sind, ohne definierte Qualitätskriterien und Freigabespezifikationen zu verletzen. So entstehen robuste Produkte, und Risikoanalysen sowie Kontrollstrategien in der pharmazeutischen Produktion werden gezielt unterstützt.

Clean and Sterilize in Place (CIP, SIP)

Mit Hilfe fortgeschrittener Simulations- und Digitalisierungsmethoden optimieren wir CIP‑ und SIP‑Prozesse und unterstützen ihre Validierung.

Was RCPE in Modellierung und Simulation auszeichnet

Fokussierte Expertise in pharmazeutischer Simulation

Wir genießen das Vertrauen der U.S. Food and Drug Administration (FDA) sowie führender Pharmaunternehmen. Die realitätsnahe Modellierung validierter Prozesse erfordert breites multidisziplinäres Know-how – weit über attraktive Visualisierungen hinaus.

Tiefe wissenschaftliche Expertise

Unsere Teams verbinden Prozess- und Formulierungswissenschaft, Materialwissenschaft, moderne Analytik und Data Science und liefern so schnelle, robuste und innovative Lösungen für Fragestellungen aus Entwicklung und Produktion.

Unterstützung bei Formulierungs-strategien und Anlagenauswahl

Wir unterstützen bei der Auswahl geeigneter Formulierungsstrategien und Prozessanlagen und greifen dabei auf umfassende praktische Erfahrung mit Anlagen nahezu aller großen Hersteller zurück.

Schnellere Markteinführung und weniger Entwicklungs-aufwand bei CDMOs

Prädiktive Einblicke und virtuelle Experimente verkürzen Entwicklungs und CDMO Auswahlzeiten und reduzieren kostenintensive Trial and Error Phasen beim Aufbau von Produktionsprozessen.

In-house Modellvalidierung

Im Rahmen von Verification, Validation and Uncertainty Quantification (VVUQ) werden unsere Modelle anhand experimenteller Daten aus Labor- und Pilotanlagen validiert. Durch unser Engagement in ASME-Fachgremien tragen wir zur Weiterentwicklung internationaler Standards bei.

Nachhaltigkeit

Wir setzen digitale Werkzeuge gezielt ein, um die Nachhaltigkeit der Produktion zu verbessern – etwa durch die Reduktion umweltbelastender Lösungsmittel, die Optimierung der Selektivität von Prozessen oder den Einsatz grüner Prozessrouten wie der Elektrochemie.

Digitalisierung und Digital Twins

Wir unterstützen die schnelle Entwicklung digitaler Zwillinge, die sich in die digitalen Workflows unserer Partnerunternehmen integrieren lassen. So sinken Kosten, ökologischer Fußabdruck und Entwicklungszeiten deutlich.

Lassen Sie uns über Modellierung, Vorhersage und Digitalisierung sprechen

Kommen Sie mit Ihren anspruchsvollsten Fragestellungen zu uns. Mit der Expertise des RCPE in Simulation, prädiktiver Modellierung und Digitalisierung erhalten Sie ein tiefes Verständnis Ihrer pharmazeutischen Prozesse – und neue Hebel für Effizienz, Robustheit, Nachhaltigkeit und Produktqualität.

Kontakt

Dr. Benedict Benque

Area Leader – Science of Quality

Dr. Josip Matić