【諾華】新藥制造工具改變藥物化學  - 藥物生產的現代化和小型化可以擴大藥物化學家生產更多的新藥成分。
 

　　By Elizabeth Dougherty， Aug 13, 2018
 

　　一種新的制藥方法可以改變藥物的發現
 

　　大多數藥物生產都是老式的。事實上，這一過程在過去的一百年里沒有什么變化。工程師們將大量的化學物質混合在工業規模的反應器里，就像面包師在桶里做大量的餅干一樣的方式。這是一個可靠的系統，但不是很靈活。然而，化學工程和自動化的*新進展為藥物制造開創了新的時代。如今，該行業正開始引入一種新的方法，稱為連續流動制造。它通過少量反應物料的連續流動，其操作過程不間斷，可以從原料開始，一直到藥品的形成。
 

　　連續流制造改變了藥物的制造方式，也影響了化學家們在早期階段藥物發現的夢想。小型連續流技術讓化學反應太過揮發、三廢過多、有毒或緩慢的合成成為可能。這類反應用傳統的方法幾乎無法實現。諾華公司連續生產部的負責人Markus Krumme說：“連續流動技術使您能夠實現在傳統反應中被認為高度危險的化學反應。”“從長遠來看，我們相信連續流技術擴大了化學合成的空間，將給化學家一個機會來尋找那些以前很難找到的化合物。”
 

　　這一技術改革是由諾華麻省理工學院連續制造業中心的工程師和科學家們共同努力促成的。諾華麻省理工學院連續制造業中心是十年前由諾華公司支持的一個聯盟。制藥工業的連續制造有可能將藥物生產時間縮短90%，藥物制造成本降低30-50%。諾華去年在瑞士巴塞爾開設了個連續流生產設施。
 

　　更多創造性化學
 

　　像Hansjoerg Lehmann這樣的藥物化學家發明藥物分子——化學結構被設計成可以干擾疾病生成的生物過程。為了使化合物可視化，化學家有時會制作塑料模型，將不同形狀的拼圖碎片組合成三維形狀。但與塑料拼圖不同的是，化學物質不會自動結合在一起，它們必須通過化學反應結合在一起。有些反應很容易進行。“其他反應卻很難處理，”Lehmann說，他是諾華生物醫學研究所(NIBR)的發現化學組的一員。“藥物化學家傾向于經常使用可靠的反應，而不是反復無常無法控制的反應。”
 

　　因為化學反應過于復雜，很多反應無法通過以往傳統的手段進行，化學家們合成化合物的范圍也受到了限制。但在過去的十年中，諾華麻省理工學院的化學工程師開發了連續流動的制造工具，使反應器中的化學物質結合在一起。這些工具為化學家提供了安全處理更多類型化學反應的方法，使得他們有信心合成以前不能做的化學反應而發現更多的新的化合物。
 

　　連續流制造工廠
 

　　連續制造工廠，化學品流經多個垂直化學反應器，進行順序反應。計算機軟件控制反應和評估質量。照片拍攝Tanja Devald /諾華公司
 

　　一旦化學反應完成，藥丸生產就開始了。該系統可用于干燥和粒化活性物質并將其壓縮成片劑。照片拍攝Tanja Devald /諾華公司。例如，化學家可能會將光應用于化學物質以引起反應，這種反應可以在小的化學管中可靠地進行，但在大反應釜中是不可能做到的。因為光很難到達反應釜的中心，而反應釜邊緣將被過度曝光。
 

　　潛在的爆炸反應也可以安全地進行。在任何時間的反應中的物質的量都足夠小，以使危險小化。此外，可以監測和控制反應，使其不積累足夠的能量以變得危險。美國麻省理工學院麻省理工學院化學工程系的 Klavs Jensen教授說：“關鍵是化學家在進行流動化學時有更多的試劑和反應條件可以選擇。”“它允許更多的創造力。如果你有更大的靈活性來操縱化學，你可以創造更多種類的化合物。”
 

　　更聰明的化學
 

　　連續制造工具也改變了從化學實驗室的小試工藝到規模化生產設備的放大生產。不是所有的小試工藝可以放大，事實上，一些小試工藝都不應該去一個大型設備上嘗試。例如，一些反應進行得太慢，或者由于使用的材料的數量而不能產生足夠的終產品，即收率太低。然而，在某些情況下，一種看似不可持續的工藝可以通過連續流技術而變得有生產力。這個過程可以導致反應變得更快，甚至可以使用更少毒性的起始原料。
 

　　這種優化是由化學家們精心設計的，一次一個反應。然而，隨著連續流動工具，該過程可以是自動化的。化學家從一個小型化的化學反應器的流動開始，然后連接到監測重要變量的傳感器，如反應時間或產量。這些措施被輸入到計算機中，然后調整輸入，如物料量或熱量，并再次運行反應——反復重復這個過程直到找到*佳的配方。麻省理工學院的工程師們現在正致力于建造這樣的工具，即自我優化反應。Lehmann說：“我們可以比以前更多地了解反應。”“這真是一件聰明的事情，終會節省我們很多的時間。”
 

　　主圖像：諾華公司在瑞士巴塞爾開設的連續流動制造設施的外觀。照片拍攝Tanja Devald /諾華公司。