中藥制藥工程科技創(chuàng)新方略及其工業(yè)轉(zhuǎn)化論文
該文簡要分析了中藥工業(yè)若干瓶頸問題以及重大技術(shù)需求，概述了中藥制藥工程領(lǐng)域技術(shù)現(xiàn)狀，進(jìn)而提出中藥制藥工程科技創(chuàng)新戰(zhàn)略方向，構(gòu)建了新一代中藥制藥核心技術(shù)框架，提議創(chuàng)新發(fā)展以制藥工藝“精密化、數(shù)字化及智能化”為主要特征的第三代中藥制藥技術(shù)，最后對中藥制藥工程科技創(chuàng)新發(fā)展前景進(jìn)行了展望。
中藥工業(yè)技術(shù)是我國生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，已成為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。由于歷史原因及受限于原研時(shí)期的科技水平，大部分中成藥品種的科技含量不高，市場競爭力弱，難以做大做強(qiáng)。選擇有潛力的中成藥進(jìn)行二次開發(fā)，有針對性地實(shí)施制藥技術(shù)升級改造，使產(chǎn)品更適合醫(yī)療市場需求，這無疑是“低投入、高產(chǎn)出”快速發(fā)展中藥產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略抉擇。
近年來，中成藥(特別是中藥注射劑)質(zhì)量問題受到各界高度重視，色譜指紋圖譜、多成分含量測定等中藥質(zhì)量分析方法研究取得了一系列成果，中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提升工作進(jìn)展顯著，促進(jìn)了中藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而，目前我國中藥制藥工藝水準(zhǔn)低，生產(chǎn)操作粗放，缺乏制藥過程質(zhì)量在線監(jiān)控方法，制藥裝備智能化程度較差，過程質(zhì)量保障體系不完善，制藥技術(shù)革新意識不強(qiáng)，企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動力不足，導(dǎo)致中藥制藥技術(shù)整體水平落后于時(shí)代要求，制約了中藥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，成為阻礙中藥工業(yè)大規(guī)模發(fā)展的瓶頸。若想完成國家藥品安全“十二五”規(guī)劃任務(wù)，全面提高國家藥品標(biāo)準(zhǔn)并在國際上主導(dǎo)中藥標(biāo)準(zhǔn)的制定，就必須實(shí)施中藥制藥工程領(lǐng)域的前瞻科技發(fā)展戰(zhàn)略，研發(fā)中藥制藥工藝品質(zhì)優(yōu)化技術(shù)，制訂中藥制藥工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建提高藥品標(biāo)準(zhǔn)的新機(jī)制。我們只有在中藥制藥工程技術(shù)方面占據(jù)世界領(lǐng)先地位，我國倡導(dǎo)和制定的中藥標(biāo)準(zhǔn)才有可能成為全球規(guī)則，增強(qiáng)在世界天然藥物領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán)和話語權(quán)。
因此，自主創(chuàng)新發(fā)展中藥制藥工程技術(shù)，推進(jìn)中藥工業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型升級，建立符合中藥生產(chǎn)特點(diǎn)的全程質(zhì)量控制體系，通過技術(shù)進(jìn)步大幅度提升中藥標(biāo)準(zhǔn)，確保中藥產(chǎn)品安全、有效和質(zhì)量可控，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，也將推動中藥產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。
1中藥工業(yè)若干瓶頸問題與重大技術(shù)需求
1.1中成藥二次開發(fā)的難點(diǎn)在中成藥二次開發(fā)中，制藥技術(shù)再研發(fā)工作比較薄弱，人們往往重視中藥藥效物質(zhì)及其作用機(jī)制的研究，或者專注于研究藥品質(zhì)量檢測指標(biāo)及其分析測試方法。由于中藥物質(zhì)的復(fù)雜性及基礎(chǔ)研究不足等原因，再加上制藥工藝品質(zhì)低等技術(shù)因素，導(dǎo)致不同廠家的同一產(chǎn)品或同一廠家不同批次產(chǎn)品的化學(xué)組成存在較大差異，批次間質(zhì)量一致性不高，直接影響藥品質(zhì)量穩(wěn)定性和臨床療效，并易造成安全隱患，從而削弱了市場競爭力，這是阻礙中成藥做大做強(qiáng)的一道壁壘，也是中成藥二次開發(fā)的難點(diǎn)和中藥國際化的瓶頸。
1.2中成藥產(chǎn)品質(zhì)量控制在實(shí)施國家藥品標(biāo)準(zhǔn)提高行動計(jì)劃過程中，中藥標(biāo)準(zhǔn)提升工作是重中之重。其主要任務(wù)是研究提高中成藥生產(chǎn)的原料及成品質(zhì)量放行標(biāo)準(zhǔn)，通過修訂藥品質(zhì)量檢測指標(biāo)，將重要成分含量上下限控制及有毒有害物檢測納入質(zhì)量檢測范圍，這就對中藥制藥技術(shù)提出了“高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求”。因?yàn)樗幤焚|(zhì)量是生產(chǎn)出來的.，并不是檢驗(yàn)出來的。質(zhì)量檢測指標(biāo)只是藥品生產(chǎn)的最后一道關(guān)卡，而不是制造優(yōu)質(zhì)藥品的工程技術(shù)。換句話說，中成藥產(chǎn)品質(zhì)量控制水平不僅依賴于質(zhì)量檢測指標(biāo)體系的完善，更主要取決于制藥工藝品質(zhì)的優(yōu)劣，要提高藥品標(biāo)準(zhǔn)就必須提升制藥工藝水準(zhǔn)。因此，大幅度提高中成藥標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵問題是如何發(fā)展中藥制藥過程質(zhì)量控制技術(shù)，建立中藥制藥過程質(zhì)量保障系統(tǒng)。
1.3中藥制藥工藝品質(zhì)問題高質(zhì)量產(chǎn)品離不開精密的工藝細(xì)節(jié)，制藥工藝各關(guān)鍵環(huán)節(jié)質(zhì)控點(diǎn)的精準(zhǔn)控制是確保藥品質(zhì)量的基石。目前，我國中藥工業(yè)所采用的制藥工藝相當(dāng)粗放，工藝參數(shù)設(shè)置及其控制限缺乏工藝學(xué)優(yōu)化研究依據(jù)，工藝品質(zhì)控制主要依賴于經(jīng)驗(yàn)，大部分企業(yè)制藥工藝參數(shù)尚未實(shí)現(xiàn)自動化或半自動化控制，導(dǎo)致中藥制藥工藝品質(zhì)不高。因此，中藥制藥工藝水平是制約中成藥質(zhì)量的瓶頸，必須盡快破解各制藥單元工藝參數(shù)與藥品質(zhì)量關(guān)系辨析、制藥工藝關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)辨識等中藥制藥工藝技術(shù)難題。
1.4中藥制藥過程質(zhì)量控制中成藥工業(yè)化生產(chǎn)流程包括藥材前處理，藥效物質(zhì)提取、濃縮、干燥、制劑等許多制藥單元工藝，各單元操作工藝的組合形成了中藥制藥工藝鏈，即中藥制藥過程。制藥過程質(zhì)量控制一直是中藥質(zhì)量控制研究領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。目前，我國中成藥制藥過程質(zhì)量控制技術(shù)整體水平仍十分落后，缺乏實(shí)用的制藥過程質(zhì)量在線檢測方法，更談不上對制藥過程質(zhì)量實(shí)施有效監(jiān)控;中間體質(zhì)量檢測指標(biāo)不完善，過程數(shù)據(jù)尚未實(shí)現(xiàn)高效管理;由于缺少制藥過程質(zhì)量信息，藥品質(zhì)量無法得到有效及時(shí)的監(jiān)控和追蹤。一個(gè)不容忽視的問題是，有人將過程分析技術(shù)(PAT)與過程分析化學(xué)混為一談，甚至將近紅外光譜視作PAT，還有人將制藥工藝參數(shù)(溫度、壓力、流量、液位等)在線檢測混淆為過程質(zhì)量指標(biāo)(物理、化學(xué)及生物檢驗(yàn)指標(biāo)等)的在線檢測，這種技術(shù)概念上的混亂易導(dǎo)致中藥制藥過程分析技術(shù)研發(fā)應(yīng)用偏離正確軌道，不僅影響過程質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)揮實(shí)效，而且誤導(dǎo)了企業(yè)技術(shù)升級改造方向。因此，推動中藥制藥過程質(zhì)量控制技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展是中藥制藥領(lǐng)域的當(dāng)務(wù)之急。
1.5中藥生產(chǎn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制目前我國中藥工業(yè)缺少生產(chǎn)質(zhì)量事故預(yù)警預(yù)報(bào)方法，制藥過程數(shù)據(jù)管理方式落后，尚未建立中成藥生產(chǎn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制機(jī)制。如何建立質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評估和預(yù)警系統(tǒng)，監(jiān)測評估各單元工藝質(zhì)量，對全程質(zhì)量監(jiān)測模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，防御生產(chǎn)事故的發(fā)生是中藥制藥工程技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)任務(wù)。
1.6中藥制藥過程節(jié)能減耗后碳時(shí)代是世界未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新機(jī)遇。低碳經(jīng)濟(jì)的要求正在催生新技術(shù)，促使中成藥生產(chǎn)必須提高能源利用率、降低原材料損耗、減少廢品率、提高設(shè)備利用率等。因此，制藥過程節(jié)能減耗已成為中藥產(chǎn)業(yè)的重大技術(shù)需求。
2新一代中藥制藥核心技術(shù)簡述
20世紀(jì)70年代我國中藥工業(yè)出現(xiàn)了以“機(jī)械化和半機(jī)械化”為主的技術(shù)變革，發(fā)展形成了具有現(xiàn)代工業(yè)意義的第一代中藥制藥技術(shù)，第二代中藥制藥技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)90年代，其技術(shù)升級是以實(shí)現(xiàn)中藥制藥設(shè)備“管道化、自動化和半自動化”為主。面對方興未艾的第三次工業(yè)革命浪潮，特別是全球發(fā)達(dá)國家正邁入“云計(jì)算”和大數(shù)據(jù)時(shí)代，我們建議大力促進(jìn)中藥制藥技術(shù)的新一輪升級換代，創(chuàng)新發(fā)展以制藥工藝“精密化、數(shù)字化及智能化”為主要特征的第三代中藥制藥技術(shù)，推動現(xiàn)代中藥工業(yè)跨越式發(fā)展。
本團(tuán)隊(duì)在中藥制藥工程研究領(lǐng)域已探索了15年。通過深入工業(yè)現(xiàn)場向一線工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識，對源自中藥工業(yè)實(shí)踐的技術(shù)問題進(jìn)行系統(tǒng)探索，構(gòu)建了新一代中藥制藥核心技術(shù)框架，其核心技術(shù)包括中藥制藥過程分析技術(shù)、制藥工藝品質(zhì)優(yōu)化技術(shù)、制藥過程質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)、制藥過程質(zhì)量控制技術(shù)、制藥過程數(shù)據(jù)分析與信息管理技術(shù)、制藥過程智能控制技術(shù)等。
2.1中藥制藥過程分析技術(shù)PAT的基本思路是透徹了解制藥過程并實(shí)施有效監(jiān)控，即設(shè)計(jì)一個(gè)用于分析并控制藥品生產(chǎn)過程的完整系統(tǒng)，體現(xiàn)了質(zhì)量源于設(shè)計(jì)(QbD)理念。筆者認(rèn)為，中藥制藥PAT應(yīng)通過集成方式對中藥制藥過程進(jìn)行化學(xué)、物理、生物、數(shù)學(xué)及風(fēng)險(xiǎn)分析，辨識所有會引起藥品質(zhì)量變動的關(guān)鍵始發(fā)因素，及時(shí)檢測原料和各單元工藝環(huán)節(jié)物料以及過程質(zhì)量指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)中成藥質(zhì)量控制目標(biāo)。其主要技術(shù)方法包括中成藥生產(chǎn)全過程建模分析，單元工藝與質(zhì)量關(guān)系建模(揭示影響工藝品質(zhì)的各節(jié)點(diǎn))，設(shè)計(jì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)最小的過程質(zhì)量控制體系(擇取關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn))，研究過程分析化學(xué)和生物檢測方法，建立中藥制藥過程質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)等。
2.2中藥制藥工藝品質(zhì)優(yōu)化技術(shù)對中藥制藥過程各單元工藝進(jìn)行深入剖析，辨析工藝參數(shù)與質(zhì)量控制指標(biāo)相關(guān)性，建立制藥工藝品質(zhì)量控制制指標(biāo)，優(yōu)化工藝參數(shù)，將嚴(yán)謹(jǐn)和精湛貫穿于每一道制藥工序和工藝品質(zhì)量檢測驗(yàn)的始終，精準(zhǔn)控制整個(gè)生產(chǎn)工藝流程和每個(gè)工藝環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)中藥制藥工藝品質(zhì)提升。
2.3中藥制藥過程質(zhì)量控制技術(shù)運(yùn)用測管控一體化技術(shù)理念，在線監(jiān)測制藥過程各類質(zhì)量檢測指標(biāo)(包括化學(xué)與生物檢測等)，對過程質(zhì)量實(shí)施有效監(jiān)控和追蹤;構(gòu)建制藥過程質(zhì)量事故溯源系統(tǒng)，形成數(shù)據(jù)信息證據(jù)鏈，追溯到藥品生產(chǎn)整個(gè)工藝流程和每一個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)而建立過程質(zhì)量保障體系及質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制機(jī)制;以量化模型替代藥工經(jīng)驗(yàn)，精準(zhǔn)控制中藥制藥過程，建立過程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，避免發(fā)生藥品生產(chǎn)質(zhì)量問題，提升制藥過程質(zhì)量控制水平。
3中藥制藥工程科技創(chuàng)新戰(zhàn)略方向與建議
伴隨著第三次工業(yè)革命的腳步，人類正在進(jìn)入前所未有的大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能技術(shù)和“云計(jì)算”給制藥工程科技創(chuàng)新帶來空前機(jī)會，制藥過程質(zhì)量控制技術(shù)、制藥過程分析技術(shù)、過程參數(shù)在線檢測技術(shù)以及制藥過程裝備都將發(fā)生重大革新。我們應(yīng)抓住這一輪工業(yè)技術(shù)革命機(jī)遇，前瞻性布局，通過自主創(chuàng)新?lián)屨贾扑幖夹g(shù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)中藥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
據(jù)此，筆者建議：①將中藥質(zhì)量控制由“平面控制”模式發(fā)展為“立體控制”模式，加大中藥制藥技術(shù)升級改造力度，創(chuàng)建中藥制藥工藝品質(zhì)優(yōu)化、過程檢測與過程質(zhì)量控制集成一體化技術(shù)，從而提高中藥質(zhì)量控制技術(shù)水平;②以PAT理念，創(chuàng)新發(fā)展中藥生產(chǎn)全程質(zhì)量控制技術(shù)，建立整個(gè)制藥工藝鏈各單元環(huán)節(jié)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制，從原料到中間環(huán)節(jié)直至最終產(chǎn)品質(zhì)量檢測都追求高品質(zhì)工藝水準(zhǔn)，以精密工藝品質(zhì)確保藥品質(zhì)量，由此打造中藥產(chǎn)業(yè)的核心競爭力;③促進(jìn)中藥制藥設(shè)備從簡單制造向復(fù)雜制造或高端制造轉(zhuǎn)變，研發(fā)模塊化、智能化、低碳化高效設(shè)備，從根本上改變中藥工業(yè)裝備技術(shù)落后局面;④將基礎(chǔ)藥學(xué)、工業(yè)藥學(xué)與制藥工程學(xué)交叉融合研究，探索和實(shí)踐產(chǎn)學(xué)研用合作共贏的無縫銜接模式，凝聚跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的研究力量進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新要素最大限度的整合，共同跨越科技成果向工業(yè)轉(zhuǎn)化的“鴻溝”;⑤針對中藥制藥關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)難點(diǎn)，聚焦于能夠引領(lǐng)中藥企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的變革性技術(shù)，以協(xié)同創(chuàng)新形式研發(fā)新一代中藥制藥核心技術(shù)，直接進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
第三次工業(yè)革命將深刻影響制藥工程技術(shù)未來的發(fā)展走向，生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化將極大促進(jìn)中藥工業(yè)技術(shù)跨越式創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)中藥制藥技術(shù)升級換代，進(jìn)而大幅度提高中藥質(zhì)量控制水平，使中成藥產(chǎn)品走向世界。
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