【诺华】新药制造工具改变药物化学  - 药物生产的现代化和小型化可以扩大药物化学家生产更多的新药成分。
 

　　By Elizabeth Dougherty， Aug 13, 2018
 

　　一种新的制药方法可以改变药物的发现
 

　　大多数药物生产都是老式的。事实上，这一过程在过去的一百年里没有什么变化。工程师们将大量的化学物质混合在工业规模的反应器里，就像面包师在桶里做大量的饼干一样的方式。这是一个可靠的系统，但不是很灵活。然而，化学工程和自动化的*新进展为药物制造开创了新的时代。如今，该行业正开始引入一种新的方法，称为连续流动制造。它通过少量反应物料的连续流动，其操作过程不间断，可以从原料开始，一直到药品的形成。
 

　　连续流制造改变了药物的制造方式，也影响了化学家们在早期阶段药物发现的梦想。小型连续流技术让化学反应太过挥发、三废过多、有毒或缓慢的合成成为可能。这类反应用传统的方法几乎无法实现。诺华公司连续生产部的负责人Markus Krumme说：“连续流动技术使您能够实现在传统反应中被认为高度危险的化学反应。”“从长远来看，我们相信连续流技术扩大了化学合成的空间，将给化学家一个机会来寻找那些以前很难找到的化合物。”
 

　　这一技术改革是由诺华麻省理工学院连续制造业中心的工程师和科学家们共同努力促成的。诺华麻省理工学院连续制造业中心是十年前由诺华公司支持的一个联盟。制药工业的连续制造有可能将药物生产时间缩短90%，药物制造成本降低30-50%。诺华去年在瑞士巴塞尔开设了个连续流生产设施。
 

　　更多创造性化学
 

　　像Hansjoerg Lehmann这样的药物化学家发明药物分子——化学结构被设计成可以干扰疾病生成的生物过程。为了使化合物可视化，化学家有时会制作塑料模型，将不同形状的拼图碎片组合成三维形状。但与塑料拼图不同的是，化学物质不会自动结合在一起，它们必须通过化学反应结合在一起。有些反应很容易进行。“其他反应却很难处理，”Lehmann说，他是诺华生物医学研究所(NIBR)的发现化学组的一员。“药物化学家倾向于经常使用可靠的反应，而不是反复无常无法控制的反应。”
 

　　因为化学反应过于复杂，很多反应无法通过以往传统的手段进行，化学家们合成化合物的范围也受到了限制。但在过去的十年中，诺华麻省理工学院的化学工程师开发了连续流动的制造工具，使反应器中的化学物质结合在一起。这些工具为化学家提供了安全处理更多类型化学反应的方法，使得他们有信心合成以前不能做的化学反应而发现更多的新的化合物。
 

　　连续流制造工厂
 

　　连续制造工厂，化学品流经多个垂直化学反应器，进行顺序反应。计算机软件控制反应和评估质量。照片拍摄Tanja Devald /诺华公司
 

　　一旦化学反应完成，药丸生产就开始了。该系统可用于干燥和粒化活性物质并将其压缩成片剂。照片拍摄Tanja Devald /诺华公司。例如，化学家可能会将光应用于化学物质以引起反应，这种反应可以在小的化学管中可靠地进行，但在大反应釜中是不可能做到的。因为光很难到达反应釜的中心，而反应釜边缘将被过度曝光。
 

　　潜在的爆炸反应也可以安全地进行。在任何时间的反应中的物质的量都足够小，以使危险小化。此外，可以监测和控制反应，使其不积累足够的能量以变得危险。美国麻省理工学院麻省理工学院化学工程系的 Klavs Jensen教授说：“关键是化学家在进行流动化学时有更多的试剂和反应条件可以选择。”“它允许更多的创造力。如果你有更大的灵活性来操纵化学，你可以创造更多种类的化合物。”
 

　　更聪明的化学
 

　　连续制造工具也改变了从化学实验室的小试工艺到规模化生产设备的放大生产。不是所有的小试工艺可以放大，事实上，一些小试工艺都不应该去一个大型设备上尝试。例如，一些反应进行得太慢，或者由于使用的材料的数量而不能产生足够的终产品，即收率太低。然而，在某些情况下，一种看似不可持续的工艺可以通过连续流技术而变得有生产力。这个过程可以导致反应变得更快，甚至可以使用更少毒性的起始原料。
 

　　这种优化是由化学家们精心设计的，一次一个反应。然而，随着连续流动工具，该过程可以是自动化的。化学家从一个小型化的化学反应器的流动开始，然后连接到监测重要变量的传感器，如反应时间或产量。这些措施被输入到计算机中，然后调整输入，如物料量或热量，并再次运行反应——反复重复这个过程直到找到*佳的配方。麻省理工学院的工程师们现在正致力于建造这样的工具，即自我优化反应。Lehmann说：“我们可以比以前更多地了解反应。”“这真是一件聪明的事情，终会节省我们很多的时间。”
 

　　主图像：诺华公司在瑞士巴塞尔开设的连续流动制造设施的外观。照片拍摄Tanja Devald /诺华公司。