机理建模的有效运用离不开专业知识。在计划采用这种突破性技术时，必须首先解决一个关键问题：何时在内部掌握该项技术，何时该外聘技术专家？
是否需要跨学科的专家团队来进行建模？
建模是一个跨学科和复杂的工作，尽管其进入门槛在过去几年中已经显著下降。在早期，由于需要具有数学、计算机科学和工程领域精深的专业知识，机理建模的应用仅限于学术界。
而在过去几年里，这种情况发生了变化。机理工艺理解需求的不断增长以及不断加大的上市时间压力和工艺经济性等因素推动了对机理建模的需求。进而推动了直观易用的模拟工具（如 GoSilico™ 层析建模软件）的发展，此类工具比编程工具更强大、更通用且更易于访问。这种数字模拟工具将复杂的数学知识呈现在可访问的图形用户界面之中，使得不具备数学和计算机科学专业知识的工艺工程师和科学家也可以进行模拟。
然而，由于机理层析模型依赖于描述流体动力学和热力学现象的自然定律，因此实施有效的模型仍然需要专业知识。了解模型方程的重要性和影响对于深入了解物理工艺非常重要，例如确定等温线方程的合理参数值。尽管目前机理建模工具已经非常直观便捷，但在应用过程中仍然需要具备一定的专业知识（可内部自行开发或外包）。
内部自行开发还是外包？
您在进行机理建模之前，首先要回答这样一个重要问题：您计划用机理模型做什么？机理模型可以涵盖整个产品生命周期，包括从早期工艺开发到后期工艺表征、放大或问题处理。机理模型还可能只包含一个特定的领域，每一种应用的复杂程度不同，因此需要专业知识。
建模应采用循序渐进的方式。应该从简单的工艺和应用开始，逐步深入，并在工艺开发的整个生命周期中不断发展模型。如果受到时间或人员限制，或者过程太过复杂，可以选择将建模工作部分或全部外包。
GoSilico 现已加入 Cytiva，该公司 2016 年以来一直从事生物制药行业的机理建模，其客户包括生物制药巨头、桥接生产服务 (CDMO) 以及较小的生物技术公司。加入 Cytiva 之后，GoSilico 的软件机理建模专业技术与 Cytiva 数十年层析工艺和设备开发经验相融合。我们提供量身定制的服务，为整个行业提供建模解决方案，从而为获得机理建模专业技术提供多种途径。
内部自行开发
对于许多公司而言，由于他们计划在未来的工艺开发活动中广泛利用机理建模，因此内部必须掌握机理建模专业技术，培养具备相关专业知识的内部人才。数字化技术发展迅速，越来越多的公司开始内部自行开发机理建模，以跟上行业标准，并在更短的时间内开发更好、更强大的工艺，同时满足质量源于设计和相关工艺理解的监管要求。
时间和资源是决定自行研发还是外包的关键因素。要培养专业建模技术与技能，就要不断地进行实践。如果由于时间限制而无法经常进行实践，则进度可能会较慢。
因此，大多数公司不仅开展人员培训，而且为 GoSilico™ 层析建模软件的使用组建专门的科研人员团队。在团队内部便于讨论遇到的挑战，加快知识获取的速度，并使公司内部标准操作程序和工作流程适应建模需求。如果团队成员不仅负责建模工作，而且还从事其他任务，例如湿端作业（大多数公司都是如此），那么组建这样的建模团队非常有利。也有的公司让具备相关技能的人员完全专注于建模任务。这部分人员掌握熟练的建模技术，他们的主要工作就是坐在办公桌前通过数字模拟进行工艺开发。
如果公司完全不了解相关技术，可以外聘专家，不过此类人员非常抢手。因此，内部组建专业的建模团队可能是唯一的选择。首先，从事建模的工艺开发人员应参加密集的软件培训课程，内容包括背景理论知识、建模工作流和实践，以了解机理建模。
由于 GoSilico™ 层析建模软件仍然是一个专业工具，因此需要额外的实践经验才能熟练使用，而这取决于新软件用户既往的建模经验。与任何专业技术一样，为自己的项目建模可以获得最佳的额外经验。初期可以采用较简单的建模案例来熟悉建模过程。
层析分离的性质、使用的工艺和数据质量，都会影响模型的复杂程度，并有助于发现比较容易建模的相互作用方式。阳离子交换填料 (CEX) 中单克隆抗体 (mAb) 的结合/洗脱模式是常见的建模工艺。该工艺所需的方程很容易理解，因此它们的应用通常比较简单。经验表明，建模新手完成一个建模项目所需的时间大约是专家完成相同任务所需时间的两到三倍，即使存在项目开销，例如数据传输、实验设计和跨时区远程工作的限制。
因此，几乎所有的新工艺开发人员都会在 GoSilico™ 咨询服务的指导下完成第一个项目，从而能够在 3 至 6 个月内轻松完成他们的第一个成功案例。Cytiva 的机理建模生态系统也会给他们带来帮助；f(x) 层析柱可以减少层析柱表征所需的时间，并且 ÄKTA™ 文件格式的无缝衔接减少了繁琐的数据格式化需求，从而不熟悉建模的人员可以将精力用在工艺理解上。之后就可以通过模拟更复杂的相互作用方式来逐步增加模拟的工艺通量，例如不同 pH 值下的混合模式层析。按照这种方法，可以在实践中逐步、有序地培养建模能力。
外聘专家
上述方法可能无法满足所有建模需求。如果缺乏适当的时间、资源或复杂程度较高该怎么办？您是否仍然可以进行建模？
答案是肯定的。建模是一种强大的工具，可以减少实验工作量并在给定的时间内设计稳健高效的工艺。但有时时间太紧，可能无法在内部培养和建立所需的专业技术。这时可以选择使用 GoSilico™ 合同建模服务，将初次建模工作外包，从而将第一个项目的时间从几个月缩短到几周。
这样做的好处是 Cytiva 内部的团队可以利用我们多年的建模专业知识，结合数十年开发层析工艺的经验，开发出高质量的数字孪生工艺。这包括所有建模活动，包括实验设计、模型选择、数据审查、模型校准、模型质询和文档。然后，您的团队只负责提供历史数据，并根据 Cytiva 内部机理建模专家的咨询建议和指导完成一些相对简单的校准和验证实验。
由于偏差和性能问题通常是各种工艺参数和物料属性综合作用的结果，因此，快速解决项目问题就需要具有深厚的专业知识和熟练的建模知识。以故障原因分析为例，由于需要立即理解机理工艺，因此适合采用咨询与合同建模服务。此外，复杂的工艺模式（例如连续流层析、pH 值相关混合模式分离和开发自适应控制方案），需要更高水平的建模理解。
加之上市时间、精益工艺开发等因素，内部无法在短时间内具备建模能力，此时就需要借助 GoSilico™ 合同建模服务来开发这些模型，提供更新、文档和进一步培训，以便各部门之间进行知识管理与交流。即使成熟的建模团队也有可能需要借助外部专业知识来快速实现数字孪生。
量身定制的解决方案
总而言之，刚开始时内部开发建模技术可能比较耗时，这 3 到 6 个月的学习是对未来工艺和人员能力的投入。如果时间或资源有限，使用 GoSilico™ 合同建模服务可以快速获得所需的专业知识，对项目进行全面管理或在内部执行建模活动。尽管没有通用的解决方案，但 Cytiva 可以提供定制化产品，并考虑影响预期建模项目的所有因素，以加快获得更好的生物工艺，从而为患者带来福祉。