Fluidnatek HT: Equipo industrial de electrospinning para producción de nanofibras de alta productividad

Diseñada para ciclos de fabricación prolongados (por ejemplo, 24/7), la plataforma industrial Fluidnatek HT integra monitorización del proceso en tiempo real, automatización y adquisición completa de datos para mejorar la trazabilidad, obtener un mayor conocimiento del proceso y garantizar la consistencia de fabricación.

La experiencia de Bioinicia Fluidnatek en electrospinning va mucho más allá del diseño de equipos. Nuestra empresa matriz, Bioinicia, completó en septiembre de 2017 la primera planta de fabricación de productos farmacéuticos electrohilados del mundo certificada bajo GMP, con una capacidad en aquel momento superior a 10 millones de parches de administración oral de fármacos al año. Esta experiencia aporta una sólida base a Fluidnatek HT para clientes que evalúan la preparación industrial, el potencial de validación y la fiabilidad del proceso a largo plazo.

Su capa de automatización incluye recetas programables (automatización del proceso), control de lotes, gestión de accesos por usuario, visualización y control remoto, y Fluidnatek Process Data Hub para una monitorización avanzada del proceso en tiempo real. En conjunto, estas funcionalidades reducen la variabilidad asociada al operador y mejoran la trazabilidad de los procesos industriales.

Fluidnatek HT también permite una ampliación modular mediante opciones y equipos auxiliares como sistema de calandrado, filtros de carbón activado para la gestión de disolventes, control de permeabilidad al aire en línea, estación semiautomatizada de rellenado de solución y sistema de mezcla de soluciones de hasta 200 L. Esto permite adaptar la plataforma a diferentes necesidades de producción en aplicaciones de recubrimiento de gran superficie sin modificar la plataforma de electrospinning principal.

Fabricación industrial continua

A diferencia de los sistemas de laboratorio, orientados principalmente a la investigación, la plataforma industrial de electrospinning Fluidnatek HT está diseñada para la producción industrial continua (24/7) en aplicaciones de recubrimiento de gran superficie. Su configuración roll-to-roll de 1,6 m de ancho permite una fabricación ininterrumpida de nanofibras con una manipulación consistente de la banda/sustrato durante ciclos prolongados.

Esta plataforma de electrospinning combina inyectores multi-emisor (hasta 5000 emisores/agujas), transporte automatizado del sustrato y autoalineación, control preciso del movimiento, sistemas de metrología en línea y parámetros de proceso configurables para garantizar un funcionamiento estable durante ciclos de producción prolongados. Este enfoque integrado permite una fabricación continua manteniendo una calidad de deposición constante en todo el ancho del sustrato.

Su diseño también permite configurar el sistema de acuerdo con las necesidades específicas de producción, lo que lo hace adecuado para organizaciones que desarrollan procesos de electrospinning a escala industrial con una amplia variedad de materiales, disolventes y aplicaciones que requieren un alto grado de flexibilidad y adaptabilidad, incluso tratándose de una plataforma industrial destinada a la producción de grandes volúmenes.

Electrospinning con control climático

Mantener unas condiciones ambientales estables es uno de los factores clave para conseguir un electrospinning reproducible. Esto es aún más importante a escala industrial. Fluidnatek Environmental Control Unit (ECU) proporciona una regulación precisa de la temperatura y la humedad relativa de la cámara de electrospinning, ayudando a los fabricantes a establecer unas condiciones de proceso estables durante ciclos de producción prolongados.

La ECU permite funciones independientes de calentamiento, refrigeración, secado y humidificación en un entorno de circuito cerrado, de modo que las condiciones del proceso pueden ajustarse en función de los requisitos del material y de los objetivos de fabricación.

A diferencia de los sistemas convencionales de climatización, Fluidnatek ECU ha sido desarrollada específicamente para funcionar de forma óptima en un proceso evaporativo como el electrospinning, en el que la temperatura y la humedad influyen directamente en la evaporación del disolvente, la estabilidad del jet, la morfología de las fibras y la reproducibilidad global del proceso.

Fluidnatek Environmental Control Unit regula la temperatura de la cámara entre 20 °C y 45 °C (±1 °C) y la humedad relativa entre el 10 % y el 80 % HR (±3 %).

Para maximizar la estabilidad del proceso, Fluidnatek ECU funciona de forma sincronizada con el sistema de extracción regulado activamente. En conjunto, ambos sistemas optimizan la extracción de disolventes, mantienen una ligera presión negativa controlada en el interior de la cámara y ayudan a minimizar la variabilidad del proceso durante la fabricación.

Producción roll-to-roll de alta productividad

Fluidnatek HT combina la manipulación continua roll-to-roll con inyectores multi-emisor de electrospinning de alta productividad (o, alternativamente, con los Fluidnatek Slit Injectors de tecnología needle-less). El sistema industrial roll-to-roll admite un ancho máximo de 1600 mm, un rango de velocidad lineal ajustable, control de tensión y control activo de alineación.

La máquina utiliza cabezales de electrospinning lineales multi-emisor y puede configurarse con un máximo de 30 inyectores de electrospinning y hasta aproximadamente 5000 emisores/boquillas en total. Esto permite a la plataforma producir recubrimientos de nanofibras sobre grandes superficies manteniendo unas condiciones de deposición controladas.

Control del proceso industrial y trazabilidad de datos

Un electrospinning fiable a gran escala requiere mucho más que aumentar la capacidad de producción. Mantener una calidad de producto constante durante ciclos de fabricación prolongados depende de una monitorización continua, de la estabilidad del proceso mediante un control preciso apoyado en múltiples soluciones técnicas (incluido el control ambiental, entre otras) y de una adquisición completa de datos.

Fluidnatek HT incorpora Fluidnatek Process Data Hub, que proporciona monitorización en tiempo real de más de 40 parámetros de proceso y señales del equipo durante toda la producción. Esto permite a los operadores visualizar variables críticas e información del proceso, analizar el rendimiento de fabricación e identificar desviaciones del proceso de forma temprana antes de que afecten a la calidad del producto.

La plataforma industrial de electrospinning Fluidnatek HT también integra recetas secuenciales programables (automatización del proceso), gestión de lotes, acceso por niveles de usuario, sistemas de metrología en línea, control ambiental y la mencionada adquisición de datos de proceso de alta definición. En conjunto, estas capacidades mejoran la trazabilidad, reducen la variabilidad y los errores asociados al operador y simplifican la optimización del proceso entre diferentes lotes de fabricación. Además, gracias a los sistemas de metrología en línea, la tasa de rechazo de lotes puede reducirse prácticamente a cero.

Para los fabricantes que operan en entornos regulados, la documentación completa del proceso facilita además la gestión de calidad, la validación del proceso y la consistencia de fabricación a largo plazo.

Automatización para la consistencia entre lotes

Mantener un rendimiento de electrospinning consistente entre múltiples lotes de producción es esencial para la fabricación industrial. La plataforma industrial de electrospinning Fluidnatek HT combina el control automatizado del proceso con recetas de producción configurables para minimizar la intervención del operador y mejorar la repetibilidad de fabricación.

La gestión de recetas permite almacenar, reutilizar y perfeccionar continuamente todos los parámetros de producción a medida que evolucionan los procesos de fabricación. Los permisos de usuario y el control de lotes facilitan además una operación controlada entre diferentes equipos de producción y turnos de fabricación.

Al combinar la automatización con una monitorización completa del proceso y sistemas de metrología en línea, Fluidnatek HT ayuda a los fabricantes a conseguir una elevada consistencia entre lotes, reducir la variabilidad del proceso y simplificar las actividades de escalado.

Plataforma de electrospinning industrial personalizable

Las aplicaciones de electrospinning industrial pueden requerir diferentes configuraciones de proceso en función del material procesado, las características del sustrato, el volumen de producción y los requisitos de fabricación posteriores.

La arquitectura específica de la plataforma industrial de electrospinning Fluidnatek HT permite configurar el sistema de acuerdo con las necesidades concretas de fabricación. Equipos opcionales como el calandrado en línea, el sistema de carbón activado para la gestión de disolventes, el control de permeabilidad al aire en línea, la estación semiautomatizada de rellenado de solución y el sistema de mezcla de soluciones de 200 L amplían las capacidades de producción y permiten alcanzar mayores niveles de automatización.

Esta flexibilidad de configuración permite a los fabricantes adaptar el sistema a medida que evolucionan las necesidades de producción o del proceso, sin modificar sustancialmente la plataforma de electrospinning sobre la que se basa.

Aplicaciones

La plataforma industrial de electrospinning Fluidnatek HT está diseñada para aplicaciones industriales de electrospinning de gran superficie que requieren producción continua, estabilidad del proceso y una elevada productividad de fabricación. Su arquitectura roll-to-roll, el control avanzado del proceso y su configuración adaptable la hacen adecuada para una amplia variedad de aplicaciones de fabricación de nanofibras.

Entre las principales áreas de aplicación se incluyen:

• Medios de filtración — Producción continua de materiales electrohilados nanofibrosos para aplicaciones de filtración industrial y especializada, tanto de aire como de líquidos.
• Materiales biomédicos — Fabricación de láminas médicas planas electrohiladas, como parches para cuidado de heridas o scaffolds planos para medicina regenerativa, que requieren un procesamiento controlado y reproducible.
• Cosmética — Fabricación de parches cosméticos de fibras ultrafinas: parches para la piel, mascarillas faciales, parches para el contorno de ojos, etc.
• Productos farmacéuticos — Procesos industriales de electrospinning para la fabricación farmacéutica y el desarrollo avanzado de sistemas de administración de fármacos.
• Membranas funcionales de nanofibras — Producción de capas nanofibrosas para membranas técnicas y otros materiales funcionales avanzados, como separadores de baterías, membranas bipolares, electrodos, películas electrónicas flexibles, etc.

Al combinar una elevada productividad industrial con un control avanzado del proceso, la plataforma industrial de electrospinning Fluidnatek HT permite a los fabricantes escalar las tecnologías de electrospinning manteniendo la reproducibilidad, la consistencia entre lotes, la trazabilidad, el matching entre sistemas dentro de una flota de equipos y la estabilidad de fabricación necesarias para una producción comercial fiable.

Atmósfera inerte en la cámara de electrospinning

Cuando se utilizan disolventes inflamables, una plataforma industrial de electrospinning como Fluidnatek HT genera una cantidad considerable de vapores de disolvente durante la producción a gran escala. Para mitigar cualquier riesgo, se crea una atmósfera basada en nitrógeno en la cámara de electrospinning de Fluidnatek HT, logrando así una atmósfera inerte (similar a ATEX) y manteniendo siempre la concentración por debajo del Límite Inferior de Explosividad (LEL).

Esto proporciona el máximo nivel de seguridad para los operadores y permite procesar aplicaciones que requieren ausencia de oxígeno.