【諾華】新藥制造工具改變藥物化學  - 藥物生產的現(xiàn)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(fā)現(xiàn)
 

　　大多數(shù)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(yè)規(guī)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(tǒng)，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(chuàng)了新的時代。如今，該行業(yè)正開始引入一種新的方法，稱為連續(xù)流動制造。它通過少量反應物料的連續(xù)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(xù)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(fā)現(xiàn)的夢想。小型連續(xù)流技術讓化學反應太過揮發(fā)、三廢過多、有毒或緩慢的合成成為可能。這類反應用傳統(tǒng)的方法幾乎無法實現(xiàn)。諾華公司連續(xù)生產部的負責人Markus Krumme說：“連續(xù)流動技術使您能夠實現(xiàn)在傳統(tǒng)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(xù)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(xù)制造業(yè)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(xù)制造業(yè)中心是十年前由諾華公司支持的一個聯(lián)盟。制藥工業(yè)的連續(xù)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(xù)流生產設施。
 

　　更多創(chuàng)造性化學
 

　　像Hansjoerg Lehmann這樣的藥物化學家發(fā)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(yī)學研究所(NIBR)的發(fā)現(xiàn)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(tǒng)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(fā)了連續(xù)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(fā)現(xiàn)更多的新的化合物。
 

　　連續(xù)流制造工廠
 

　　連續(xù)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(tǒng)可用于干燥和?；钚晕镔|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(jiān)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(chuàng)造力。如果你有更大的靈活性來操縱化學，你可以創(chuàng)造更多種類的化合物。”
 

　　更聰明的化學
 

　　連續(xù)制造工具也改變了從化學實驗室的小試工藝到規(guī)?；a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(shù)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(xù)的工藝可以通過連續(xù)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(yōu)化是由化學家們精心設計的，一次一個反應。然而，隨著連續(xù)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(jiān)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(xiàn)在正致力于建造這樣的工具，即自我優(yōu)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(jié)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(xù)流動制造設施的外觀。照片拍攝Tanja Devald /諾華公司。