Sự bùng phát của đại dịch COVID-19 đã gây ra tình trạng thiếu thiết bị bảo hộ cá nhân y tế (PPE) nghiêm trọng ở Hoa Kỳ. Lĩnh vực sản xuất tiên tiến là trung tâm trong phản ứng của Hoa Kỳ,đóng vai trò là chất xúc tácđể giúp tái phát minh chuỗi cung ứng PPE nội địa và đóng vai trò chính trong việc phát triển, sản xuất và phân phối thiết bị chẩn đoán, vắc xin và phương pháp điều trị.
Lĩnh vực sản xuất tiên tiến phải tiếp tục là trung tâm trong nỗ lực ứng phó phối hợp của Hoa Kỳ trước các đại dịch trong tương lai và các viện đổi mới trong lĩnh vực nàySản xuất tại Hoa Kỳmạng lưới có vị trí tốt để tiếp tục dẫn đầu.
Mười sáu viện đổi mới sản xuất và các cơ quan liên bang tài trợ của họ — Bộ Thương mại, Quốc phòng và Năng lượng – tạo nên mạng lưới Sản xuất Hoa Kỳ. kèo nhà cái bóng đá hôm nay được thành lập vào năm 2014 để đảm bảo vị trí dẫn đầu toàn cầu của Hoa Kỳ trong lĩnh vực sản xuất tiên tiến. Nhiều viện trong số này đang tham gia vào việc định hình lại chuỗi cung ứng PPE và đã nhận được tài trợ theo Đạo luật CARES để chuẩn bị cho quốc gia ứng phó với tình trạng khẩn cấp trong tương lai.
Một trong những viện nghiên cứu đã dẫn đầu nỗ lực tạo ra mộtđể thông báo cho các bên liên quan trong ngành về cách ứng phó tốt hơn với đợt bùng phát toàn cầu tiếp theo và một số viện nghiên cứu đã phát triển các nền tảng về tài nguyên, quy trình và cơ hội giúp Hoa Kỳ ứng phó với các đại dịch trong tương lai.
Chuẩn bị cho các bên liên quan để có phản hồi phối hợp hơn
Thiệt hại nặng nề về nhân mạng cũng như chi phí kinh tế và xã hội nặng nề do đại dịch COVID-19 gây ra đã nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết phải tăng cường khả năng chuẩn bị và khả năng phục hồi trên tất cả các khu vực công và tư nhân. Mục tiêu chính của lộ trình là chuẩn bị cho các bên liên quan xác định các mối đe dọa ở giai đoạn sớm nhất có thể và ngăn chặn những cạm bẫy có thể xảy ra do thiếu hợp tác và phản ứng thiếu phối hợp.
Một biện pháp ứng phó nhanh hơn và phối hợp chặt chẽ hơn có thể làm giảm đáng kể các tác động đến kinh tế và sức khỏe cộng đồng theo 5 cách chính:
- Giải quyết sự lây lan ban đầu của dịch bệnh
- Đẩy nhanh quá trình xác định, xét nghiệm và đánh giá theo quy định đối với phương pháp điều trị và vắc xin tiềm năng
- Trang bị nhân viên y tế để điều trị bệnh nhân an toàn và hiệu quả
- Cho phép sản xuất và giao hàng nhanh chóng
- Hỗ trợ và tăng cường lực lượng lao động chăm sóc sức khỏe
Phản ứng trong tương lai sẽ phụ thuộc vào đầu tư chiến lược
, Viện Sản xuất Tái tạo Tiên tiến, đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng Lộ trình Công nghệ Quốc gia nhằm ứng phó và phục hồi sau Đại dịch. Lộ trình này nhằm mục đích tăng cường khả năng sẵn sàng và khả năng phục hồi của Hoa Kỳ thông qua khả năng dự đoán cũng như lập kế hoạch chiến lược và hợp tác giữa các tổ chức, từ R&D đến thương mại hóa và chuỗi cung ứng.
Trong giai đoạn đầu của đại dịch COVID-19, BioFabUSA vàđã tập hợp hơn 75 chuyên gia từ các học viện, ngành công nghiệp, chính phủ, tổ chức phi lợi nhuận và tập đoàn để xây dựng lộ trình. Các trường được đại diện là:
- Khoa học dữ liệu
- An toàn sinh học
- Bảo mật dữ liệu
- Sản xuất thiết bị y tế
- Vắc xin
- Chẩn đoán
- Quy định
Sử dụng các bài học rút ra từ dịch bệnh COVID-19, lộ trình nêu rõ cách có thể đạt được phản ứng cải thiện như vậy thông qua đầu tư vào công nghệ, nền tảng và cải tiến cơ sở hạ tầng trong sáu lĩnh vực trọng tâm kỹ thuật chính:
- Chuỗi cung ứng — để đảm bảo khả năng tiếp cận tất cả nguyên liệu thô và linh kiện cần thiết cho sản xuất
- Sản xuất — để đáp ứng nhu cầu về PPE, thiết bị y tế, phương pháp điều trị và vắc xin, một cách nhanh chóng và linh hoạt
- Triển khai và truy cập — để đảm bảo sản phẩm và dịch vụ hỗ trợ có sẵn khi nào và ở nơi cần thiết nhất
- Cơ sở hạ tầng dữ liệu — giúp cung cấp thông tin cho các quyết định ứng phó y tế công cộng
- Khả năng dự đoán — để nâng cao khả năng phát hiện và truy tìm sớm, dự đoán các đợt bùng phát mới, dự đoán tiên lượng, phát triển thuốc và thiết kế vắc xin
- Quy trình quản lý — để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phê duyệt nhanh chóng các sản phẩm y tế an toàn và hiệu quả quan trọng đối với việc ứng phó với đại dịch
Lộ trình này nhằm mục đích hỗ trợ không chỉ các tổ chức tham gia ứng phó và phục hồi sau đại dịch mà còn cả những tổ chức trong lĩnh vực công nghệ sẽ đóng vai trò xây dựng năng lực và khả năng phục hồi cho các đại dịch trong tương lai. Đối với từng lĩnh vực, lộ trình đề xuất các nỗ lực thương mại hóa và phát triển công nghệ cụ thể có thể được triển khai ngay lập tức để ứng phó với dịch bệnh COVID-19, cũng như các ưu tiên nghiên cứu và phát triển dài hạn cần thiết để nâng cao khả năng sẵn sàng ứng phó với các đại dịch trong tương lai. Ví dụ: quy trình quản lý theo truyền thống diễn ra chậm, nhưng lộ trình cho thấy điều đó không cần thiết nếu bạn có thể giảm rủi ro cho một số quy trình bằng cách thực hiện chúng song song.
Các dự án sẽ cải thiện khả năng ứng phó của chúng tôi với các đại dịch trong tương lai
Các viện trong mạng lưới Sản xuất Hoa Kỳ tham gia vào nhiều dự án nhằm nâng cao khả năng ứng phó với các đại dịch trong tương lai. Dưới đây là những điểm nổi bật của một số dự án đó.
Tạo kế hoạch chi tiết cho sản xuất trong thời kỳ nhu cầu tăng cao
Vải chức năng tiên tiến của Mỹ () đang dẫn đầu một dự án với khoảng chục bên liên quan nhằm phát triển kế hoạch chi tiết nhằm hỗ trợ các nhà sản xuất trong nước nhanh chóng xoay vòng dây chuyền sản xuất của họ và sản xuất các sản phẩm PPE hoặc vật liệu cần thiết. AFFOA đang cung cấp dịch vụ quản lý và giám sát sản phẩm dự án cho:
- Ước tính cung so với cầu:Phát triển công cụ dự đoán nhu cầu PPE trong tương lai trong các đợt tăng đột biến. Công cụ này dự đoán nhu cầu tại bệnh viện, cơ sở chăm sóc dài hạn, cơ sở ứng phó đầu tiên và cơ sở chăm sóc sức khỏe tại nhà.
- Bản đồ chuỗi cung ứng:Nghiên cứu, xây dựng bản đồ chuỗi cung ứng của các nhà sản xuất PPE trong nước. Nỗ lực này đã giúp xác định được hơn 120 công ty Hoa Kỳ sản xuất nguyên liệu và sản phẩm trong toàn bộ chuỗi cung ứng PPE.
- Thử nghiệm sản phẩm PPE:Cơ sở hạ tầng thử nghiệm PPE bổ sung này cho phép xác định nhanh các sản phẩm hoạt động kém, đảm bảo chỉ phân phối PPE hoạt động phù hợp cho công nhân tuyến đầu, cũng như cho phép các nhà sản xuất trong nước thiết kế và sản xuất các sản phẩm PPE chất lượng cao do Hoa Kỳ sản xuất một cách nhanh chóng hơn.
- Gói dữ liệu kỹ thuật và thiết kế sản phẩm:Dự án này đã xác nhận khả năng sản xuất của các thiết kế PPE, đảm bảo các sản phẩm này có thể được các nhà sản xuất trong nước sản xuất một cách hiệu quả.
- Nguồn nguyên liệu thô thay thế:Một trong những lý do chính dẫn đến tình trạng thiếu PPE hô hấp khi bắt đầu đại dịch là nguồn cung cấp vật liệu không dệt polypropylene tan chảy khan hiếm. Để giải quyết thách thức này, các bên liên quan của dự án đã phát triển các vật liệu thay thế và quy trình sản xuất hoạt động tốt hoặc tốt hơn cho quá trình lọc quan trọng, khử nhiễm sản phẩm và tái sử dụng.
Xây dựng cơ sở thử nghiệm sản xuất toàn diện cho hoạt động dược phẩm sinh học
Viện Đổi mới Quốc gia trong Sản xuất Dược phẩm Sinh học (NIIMBL) vào tháng 12 đã trao 32 dự án ứng phó với vi-rút corona cho nhiều tổ chức trên khắp Hoa Kỳ được tài trợ thông qua Kế hoạch Giải cứu Hoa Kỳ. Đây là một sáng kiến lớn nhằm xây dựng cơ sở thử nghiệm sản xuất toàn diện cho các công ty dược phẩm sinh học, trường đại học và cơ quan hợp tác chính phủ.
Mười ba công ty dược phẩm lớn đang hợp tác với NIIMBL và các đối tác của họ để phát triển một quy trình nhằm tiếp cận các phương pháp sản xuất vắc xin nhanh hơn và linh hoạt hơn bằng cách sử dụng quy trình sản xuất liên tục. Giường thử nghiệm này được đặt tại Đại học Delaware sẽ là nền tảng cho phản ứng nhanh chóng của các cơ sở sản xuất linh hoạt trong tương lai trước đại dịch, đồng thời cũng tăng cường khả năng sản xuất trong nước. Môi trường chia sẻ hợp tác độc đáo giữa các công ty, trường đại học và cơ quan liên bang là đặc điểm nổi bật của các viện đổi mới nhằm mục đích cách mạng hóa việc sản xuất thuốc liên tục – thường được coi là quá rủi ro đối với bất kỳ công ty nào theo đuổi.
Phát triển nền tảng trị liệu tế bào theo yêu cầu để ứng phó với đại dịch
BioFabUSA đang giám sát một dự án sẽ phát triển một hệ thống nhằm mở rộng quy mô nhanh chóng các liệu pháp dựa trên tế bào để ứng phó trong trường hợp khẩn cấp. Nhiều phương pháp điều trị dựa trên tế bào sống yêu cầu sản xuất các mẫu lâm sàng có thể triển khai nhanh chóng để phê duyệt sử dụng trong trường hợp khẩn cấp, điều này vượt quá khả năng của hầu hết các nhà phát triển sản phẩm.
Mặc dù trọng tâm trước mắt của chương trình là ứng phó với cuộc khủng hoảng sức khỏe do dịch bệnh COVID-19 đang diễn ra, nhưng nền tảng này sẽ được bố trí riêng để cung cấp khả năng tăng đột biến có thể mở rộng cho các sản phẩm thuốc dựa trên tế bào tự thân hoặc dị sinh để sử dụng trong các cuộc khủng hoảng đại dịch trong tương lai và cho các bệnh truyền nhiễm khác hiện nay. Các liệu pháp đồng loại được sản xuất theo lô lớn từ các mô của người hiến tặng không liên quan (chẳng hạn như tủy xương) trong khi các liệu pháp tự thân được sản xuất dưới dạng một lô duy nhất từ bệnh nhân đang được điều trị.
Robot theo bầy đàn dành cho sản xuất kết cấu lớn
Viện Robot nâng cao cho Sản xuất (ARM) và hai đối tác của họ đã giải quyết nhu cầu cấp thiết là nhanh chóng triển khai các cơ sở bổ sung trong các tình huống khẩn cấp bằng cách tạo ra giải pháp robot để nhanh chóng khắc phục các cấu trúc tràn. Những cấu trúc được hỗ trợ bằng không khí này có thể được triển khai nhanh chóng với những ưu điểm về hiệu suất so với các lều truyền thống và lý tưởng để sử dụng làm bệnh viện dã chiến, cơ sở cách ly, nhà ở và các ứng dụng quân sự hoặc cứu trợ thiên tai khác. Nhưng việc sản xuất những cấu trúc này đòi hỏi nhiều lao động.
ARM Institute và các đối tác đã phát triển một nhóm nền tảng robot do con người điều khiển để đảm nhận công việc khó khăn là di chuyển vật liệu quanh sàn sản xuất, hỗ trợ nhân viên sản xuất. Điều này đã giải quyết được vấn đề di chuyển và thao tác trên một vật liệu lớn, nặng, linh hoạt trên một khu vực rộng lớn. Do đó, Air Structures American Technology Inc. đã sản xuất một “bệnh viện trong container vận chuyển” có thể được lắp đặt ở bãi đậu xe chỉ trong 72 giờ với đội ngũ từ 8 đến 10 người và một xe nâng. Điều này sẽ giảm chi phí và thời gian sản xuất của những cấu trúc quan trọng này.
Photonics dùng cho xét nghiệm y sinh cho phép thử nghiệm nhanh chóng
Viện Sản xuất Quang tử Tích hợp Hoa Kỳ (AIM) đã làm việc với năm đối tác của mình để tạo ra một con chip quang học trên thẻ dùng một lần có thể phát hiện sự tiếp xúc với nhiều loại vi-rút trong vòng một phút chỉ từ một giọt máu. Ứng dụng công nghệ tích hợp đã được chứng minh là tốt hơn, nhanh hơn và rẻ hơn so với các giải pháp thay thế.
Tính sẵn có của xét nghiệm kháng thể nhanh COVID-19 rất quan trọng để đánh giá hiệu quả của vắc xin. Khi kết hợp với máy phân tích lâm sàng khối lượng lớn thương mại, thẻ này sẽ mang lại kết quả xét nghiệm chức năng tại điểm chăm sóc. Xét nghiệm này cho phép các bác sĩ lâm sàng không chỉ phát hiện và nghiên cứu COVID-19 mà còn hiểu rõ hơn mối quan hệ tiềm ẩn giữa nhiễm trùng COVID-19 với các bệnh nhiễm trùng trước đó cũng như khả năng miễn dịch đối với các loại vi-rút đường hô hấp khác, bao gồm cả các loại vi-rút Corona lưu hành gây cảm lạnh thông thường. Thử nghiệm này được thiết kế để giải quyết các nhu cầu hiện tại bao gồm khả năng đáp ứng của vắc-xin và khả năng miễn dịch đối với các chủng COVID-19 đột biến.
Mạng lưới chuỗi cung ứng và sản xuất là chìa khóa cho phản ứng trong tương lai
Lộ trình công nghệ quốc gia nhằm ứng phó và phục hồi sau đại dịch và các viện đổi mới thể hiện quan điểm phải tạo thành cốt lõi của chiến lược ứng phó và phục hồi cho các đại dịch trong tương lai. Các viện trong mạng lưới Sản xuất Hoa Kỳ đã cho thấy mạng lưới chuỗi cung ứng và sản xuất hiệu quả có thể giảm thời gian phản hồi đối với mọi thứ từ PPE đến phát triển và phân phối vắc xin như thế nào. Công việc của họ là giúp định vị khu vực sản xuất tiên tiến trong nước để ứng phó hiệu quả hơn với các đại dịch trong tương lai.
Giới thiệu về các viện: Năm 2020, 16 viện trong mạng lưới Sản xuất Hoa Kỳ đã hợp tác với hơn 2.000 tổ chức thành viên để cộng tác trong hơn 500 dự án nghiên cứu và phát triển lớn, đồng thời thu hút hơn 70.000 người xây dựng kiến thức và kỹ năng cho lực lượng lao động trong lĩnh vực sản xuất tiên tiến. Các quỹ của tiểu bang, ngành và liên bang đã đóng góp 400 triệu USD cho các hoạt động này.
Để tìm hiểu thêm về cách các viện đổi mới sản xuất ứng phó với đại dịch COVID-19, hãy truy cậptrang của Viện