制药业的革命？《Science》报道仅冰箱大小的全自动药物生产机器

从电子计算机到医疗设备，现代科技已经使这些原本巨大的复杂体系变得越来越小型化和自动化，甚至更智能化。对于化学界和制药界来说，也有着同样的技术需要，并正在形成同样的发展趋势。在目前的制药公司中，药物的生产过程往往都是漫长而复杂的。大型制药公司中通常将药物生产流程中的合成、分离、分析、制剂等各个步骤分解开来，有时甚至在不同地方进行。如果出现突发的公共卫生事件，特效药物的库存耗尽，药厂要将这些过程全部重新再来一遍，在新的药物上市之前，人们将不得不面对药物短缺。另外，对于病人群体有限的“孤儿药”来说，传统的批量生产模式不但不会降低成本，反而会增加成本。

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最近的《Science》刊登了来自麻省理工学院（MIT）Timothy F. Jamison、Klavs F. Jensen、Allan S. Myerson等人的革命性成果，他们研发出了一种仅冰箱大小的连续流系统（continuous-flow system）设备，可以按照用户需要，每天连续不断的制备出成百上千份的药物制剂。虽然这种机器一次只能生产一种药物，但是操作者可以很容易地在不到两小时的时间里将系统切换成生产另一种药物的状态。（On-demand continuous-flow production of pharmaceuticals in a compact, reconfigurable system. Science, DOI: 10.1126/science.aaf1337）

Klavs F. Jensen教授。图片来源：MIT

这种连续流药物生产系统比传统的设备小得多，而且更便宜。据该开发团队介绍，这种仪器可以“按需”生产那些保质期短的药物，或者病人群体很小的“孤儿药”，或者那些只针对特定地区或受突发公共卫生事件影响的少部分患者群体的药物。此外，它将会减少对药物运输和存储的需求，让药物生产更加灵活和有针对性。事实上，美国食品药物管理局（FDA）已建议将连续流操作作为药品生产现代化的一种方式，而这种新的仪器系统显然有助于推进这一目标的实现。

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尽管有很多研发团队已经开发出集成化的连续流药物合成系统，但“这是第一个模块化、可重构、即插即用的系统，可以以最终制剂的形式生产好几种药物，”奥地利格拉茨大学的流动化学（flow chemistry）专家C. Oliver Kappe评价说。“显然，这些作者需要发明更多新的工具来实现文中提及的多步化学反应。而在五年前，大多数工艺化学家都会认为这是不可能的。”

该系统包括“上游”单元和“下游”模块，“上游”单元包含反应器，“下游”模块进行沉淀、过滤、溶解、结晶和制剂。它还包括化学分析和计算模块用来进行过程评估和控制。

该研究团队先是在微升规模设计目标反应，然后再将其转移到这种连续流系统中。他们通过升高温度和压力来加速反应，并使用高浓度的反应试剂以减少原料需求和废料生成。

为了展示该系统的性能，这个MIT团队利用它来生产抗组胺药盐酸苯海拉明（Benadryl）、局部麻醉剂盐酸利多卡因、镇静剂地西泮（Valium）还有抗抑郁药盐酸氟西汀（Prozac或Sarafem)）的口服和外用液体制剂。研究人员还希望开发出生产固体药丸制剂的功能。

“显然，这些药物的结构相对简单，”Kappe说。连续流合成方法对结构更复杂的药物可能还不太实用， “间歇式反应器在很长一段时间里还将被继续使用，但是，这篇文章以令人印象深刻的方式演示了推动技术进步能带来些什么。”

Jensen教授说，该系统的下一个版本将会再缩小40％，并且能合成更复杂的药品。这些研究人员正在为此申请专利，并计划使其技术商业化。

1. http://science.sciencemag.org/content/352/6281/61

2. http://cen.acs.org/articles/94/i14/Mini-drug-factory-continuously-produces.html