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论中药制药工程科技创新方略及其工业转化

时间:2017-06-05  来源:本网  作者:admin  浏览次数:246

  专论程翼宇“,瞿海斌张伯礼2(1浙江大学中药科学与工程学系,浙江杭州310058;2天津中医药大学,天津300193)该文简要分析了中药工业若干瓶颈问题以及重大技术需求,概述了中药制药工程领域技术现状,进而提出中药制药工程科技创新战略方向,构建了新一代中药制药核心技术框架,提议创新发展以制药工艺”精密化、数字化及智能化“为主要特征的第三代中药制药技术,最后对中药制药工程科技创新发展前景进行了展望。

  中药工业;中药制药工程;制药工艺;过程分析技术;转化科学中药工业是我国生物医药产业的重要组成部分,已成为国家战略性新兴产业。由于历史原因及受限于原研时期的科技水平,大部分中成药品种的科技含量不高,市场竞争力弱,难以做大做强。选择有潜力的中成药进行二次开发,有针对性地实施制药技术升级改造,使产品更适合医疗市场需求,这无疑是“低投入、高产出”快速发展中药产业的战略抉择。

  近年来,中成药(特别是中药注射剂)质量问题受到各界高度重视,色谱指纹图谱、多成分含量测定等中药质量分析方法研究取得了一系列成果,中药质量标准提升工作进展显著,促进了中药产业的发展。然而,目前我国中药制药工艺水准低,生产操作粗放,缺乏制药过程质量在线监控方法,制药装备智能化程度较差,过程质量保障体系不完善,制药技术革新意识不强,企业技术创新驱动力不足,导致中药制药技术整体水平落后于时代要求,制约了中药产品标准进一步提高,成为阻碍中药工业大规模发展的瓶颈。若想完成国家药品安全“十二五”规划任务,全面提高国家药品标准并在国际上主导中药标准的制定,就必须实施中药制药工程领域的前瞻科技发展战略,研发中药制药工艺品质优化技术,制订中药制药工艺技术标准,构建提高药品标准的新机制。我们只有在中药制药工程技术方面占据世界领先地位,我国倡导和制定的中药标准才有可能成为全球规则,增强在世界天然药物领域的主导权和话语权。

  因此,自主创新发展中药制药工程技术,推进中药工业技术转型升级,建立符合中药生产特点的全程质量控制体国家重点基础研究发展计划(973)87951138,E-mail:chengyyzu.edu.cn系,通过技术进步大幅度提升中药标准,确保中药产品安全、有效和质量可控,具有重要的科学意义和应用价值,也将推动中药产业健康持续发展。

  1中药工业若干瓶颈问题与重大技术需求1.1中成药二次开发的难点在中成药二次开发中,制药技术再研发工作比较薄弱,人们往往重视中药药效物质及其作用机制的研究,或者专注于研究药品质量检测指标及其分析测试方法。由于中药物质的复杂性及基础研究不足等原因,再加上制药工艺品质低等技术因素,导致不同厂家的同一产品或同一厂家不同批次产品的化学组成存在较大差异,批次间质量一致性不高,直接影响药品质量稳定性和临床疗效,并易造成安全隐患,从而削弱了市场竞争力,这是阻碍中成药做大做强的一道壁垒,也是中成药二次开发的难点和中药国际化的瓶颈。

  1.2中成药产品质量控制在实施国家药品标准提高行动计划过程中,中药标准提升工作是重中之重。其主要任务是研究提高中成药生产的原料及成品质量放行标准,通过修订药品质量检测指标,将重要成分含量上下限控制及有毒有害物检测纳入质量检测范围,这就对中药制药技术提出了来的。质量检测指标只是药品生产的最后一道关卡,而不是制造优质药品的工程技术。换句话说,中成药产品质量控制水平不仅依赖于质量检测指标体系的完善,更主要取决于制药工艺品质的优劣,要提高药品标准就必须提升制药工艺水准。因此,大幅度提高中成药标准的关键问题是如何发展中药制药过程质量控制技术,建立中药制药过程质量保障系统。

  1.3中药制药工艺品质问题高质量产品离不开精密的工艺细节,制药工艺各关键环节质控点的精准控制是确保药品质量的基石。目前,我国中药工业所采用的制药工艺相当粗放,工艺参数设置及其控制限缺乏工艺学优化研究依据,工艺品质控制主要依赖于经验,大部分企业制药工艺参数尚未实现自动化或半自动化控制,导致中药制药工艺品质不高。

  因此,中药制药工艺水平是制约中成药质量的瓶颈,必须尽快破解各制药单元工艺参数与药品质量关系辨析、制药工艺关键质量控制点辨识等中药制药工艺技术难题。

  1.4中药制药过程质量控制中成药工业化生产流程包括药材前处理,药效物质提取、浓缩、干燥、制剂等许多制药单元工艺,各单元操作工艺的组合形成了中药制药工艺链,即中药制药过程。制药过程质量控制一直是中药质量控制研究领域的技术瓶颈。目前,我国中成药制药过程质量控制技术整体水平仍十分落后,缺乏实用的制药过程质量在线检测方法,更谈不上对制药过程质量实施有效监控;中间体质量检测指标不完善,过程数据尚未实现高效管理;由于缺少制药过程质量信息,药品质量无法得到有效及时的监控和追踪。一个不容忽视的问题是,有人将过程分析技术(PAT)与过程分析化学混为一谈,甚至将近红外光谱视作PAT,还有人将制药工艺参数(温度、压力、流量、液位等)在线检测混淆为过程质量指标(物理、化学及生物检验指标等)的在线检测,这种技术概念上的混乱易导致中药制药过程分析技术研发应用偏离正确轨道,不仅影响过程质量控制技术发挥实效,而且误导了企业技术升级改造方向。因此,推动中药制药过程质量控制技术创新发展是中药制药领域的当务之急。

  1.5中药生产质量风险控制目前我国中药工业缺少生产质量事故预警预报方法,制药过程数据管理方式落后,尚未建立中成药生产质量风险控制机制。如何建立质量风险评估和预警系统,监测评估各单元工艺质量,对全程质量监测模型进行数据分析,防御生产事故的发生是中药制药工程技术领域的重点任务。

  1.6中药制药过程节能减耗后碳时代是世界未来经济发展的新机遇。低碳经济的要求正在催生新技术,促使中成药生产必须提高能源利用率、降低原材料损耗、减少废品率、提高设备利用率等。因此,制药过程节能减耗已成为中药产业的重大技术需求。

  2新一代中药制药核心技术简述20世纪70年代我国中药工业出现了以“机械化和半机械化”为主的技术变革,发展形成了具有现代工业意义的第一代中药制药技术,第二代中药制药技术的发展始于20世纪90年代,其技术升级是以实现中药制药设备“管道化、自动化和半自动化”为主。面对方兴未艾的第三次工业革命浪潮,特别是全球发达国家正迈入“云计算”和大数据时代,我们建议大力促进中药制药技术的新一轮升级换代,创新发展以制药工艺“精密化、数字化及智能化”为主要特征的第三代中药制药技术,推动现代中药工业跨越式发展。

  本团队在中药制药工程研究领域已探索了15年。通过深入工业现场向线工程技术人员学习丰富的实践经验知4识,对源自中药工业实践的技术问题进行系统探索,构建了新一代中药制药核心技术框架,其核心技术包括中药制药过程分析技术、制药工艺品质优化技术、制药过程质量监测技术、制药过程质量控制技术、制药过程数据分析与信息管理技术、制药过程智能控制技术等。

  2.1中药制药过程分析技术PAT的基本思路是透彻了解制药过程并实施有效监控,即设计一个用于分析并控制药品生产过程的完整系统,体现了质量源于设计(QbD)理念。笔者认为,中药制药PAT应通过集成方式对中药制药过程进行化学、物理、生物、数学及风险分析,辨识所有会引起药品质量变动的关键始发因素,及时检测原料和各单元工艺环节物料以及过程质量指标,实现中成药质量控制目标。其主要技术方法包括中成药生产全过程建模分析,单元工艺与质量关系建模(揭示影响工艺品质的各节点),设计质量风险最小的过程质量控制体系(择取关键质量控制点),研究过程分析化学和生物检测方法,建立中药制药过程质量监测系统等。

  2.2中药制药工艺品质优化技术对中药制药过程各单元工艺进行深入剖析,辨析工艺参数与质量控制指标相关性,建立制药工艺品质量控制制指标,优化工艺参数,将严谨和精湛贯穿于每一道制药工序和工艺品质量检测验的始终,精准控制整个生产工艺流程和每个工艺环节,实现中药制药工艺品质提升。

  2.3中药制药过程质量控制技术运用测管控一体化技术理念,在线监测制药过程各类质量检测指标(包括化学与生物检测等),对过程质量实施有效监控和追踪;构建制药过程质量事故溯源系统,形成数据-言息-正据链,追溯到药品生产整个工艺流程和每一个环节,进而建立过程质量保障体系及质量风险控制机制;以量化模型替代药工经验,精准控制中药制药过程,建立过程质量风险预警系统,避免发生药品生产质量问题,提升制药过程质量控制水平。

  3中药制药工程科技创新战略方向与建议伴随着第三次工业革命的脚步,人类正在进入前所未有的大数据时代,智能技术和“云计算”给制药工程科技创新带来空前机会,制药过程质量控制技术、制药过程分析技术、过程参数在线检测技术以及制药过程装备都将发生重大革新。

  我们应抓住这一轮工业技术革命机遇,前瞻性布局,通过自主创新抢占制药技术战略制高点,实现中药产业的快速发展。

  据此,笔者建议:①将中药质量控制由“平面控制”模式发展为“立体控制”模式,加大中药制药技术升级改造力度,创建中药制药工艺品质优化、过程检测与过程质量控制集成体化技术,从而提高中药质量控制技术水平;②以PAT理念,创新发展中药生产全程质量控制技术,建立整个制药工艺链各单元环节质量风险预警机制,从原料到中间环节直至最终产品质量检测都追求高品质工艺水准,以精密工艺品质确保药品质量,由此打造中药产业的核心竞争力;③促进中药制药设备从简单制造向复杂制造或高端制造转变,研发模块化、智能化、低碳化高效设备,从根本上改变中药工业装备技术落后局面;④将基础药学、工业药学与制药工程学交叉融合研究,探索和实践产学研用合作共派的无缝衔接模式,凝聚跨学科、跨领域的研究力量进行协同创新,实现创新要素最大限度的整合,共同跨越科技成果向工业转化的“鸿沟”⑤针对中药制药关键环节和技术难点,聚焦于能够引领中药企业转型升级的变革性技术,以协同创新形式研发新一代中药制药核心技术,直接进行产业化应用。

  第三次工业革命将深刻影响制药工程技术未来的发展走向,生产系统的数字化和智能化将极大促进中药工业技术跨越式创新发展,实现中药制药技术升级换代,进而大幅度提高中药质量控制水平,使中成药产品走向世界。

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