中藥製藥工程科技創新方略及其工業轉化論文
中藥製藥工程科技創新方略及其工業轉化論文
該文簡要分析了中藥工業若干瓶頸問題以及重大技術需求，概述了中藥製藥工程領域技術現狀，進而提出中藥製藥工程科技創新戰略方向，構建了新一代中藥製藥核心技術框架，提議創新發展以製藥工藝“精密化、數字化及智慧化”為主要特徵的第三代中藥製藥技術，最後對中藥製藥工程科技創新發展前景進行了展望。
中藥工業技術是我國生物醫藥產業的重要組成部分，已成為國家戰略性新興產業。由於歷史原因及受限於原研時期的科技水平，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。選擇有潛力的中成藥進行二次開發，有針對性地實施製藥技術升級改造，使產品更適合醫療市場需求，這無疑是“低投入、高產出”快速發展中藥產業的戰略抉擇。
近年來，中成藥(特別是中藥注射劑)質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量分析方法研究取得了一系列成果，中藥質量標準提升工作進展顯著，促進了中藥產業的發展。然而，目前我國中藥製藥工藝水準低，生產操作粗放，缺乏製藥過程質量線上監控方法，製藥裝備智慧化程度較差，過程質量保障體系不完善，製藥技術革新意識不強，企業技術創新驅動力不足，導致中藥製藥技術整體水平落後於時代要求，制約了中藥產品標準進一步提高，成為阻礙中藥工業大規模發展的瓶頸。若想完成國家藥品安全“十二五”規劃任務，全面提高國家藥品標準並在國際上主導中藥標準的制定，就必須實施中藥製藥工程領域的前瞻科技發展戰略，研發中藥製藥工藝品質最佳化技術，制訂中藥製藥工藝技術標準，構建提高藥品標準的新機制。我們只有在中藥製藥工程技術方面佔據世界領先地位，我國倡導和制定的中藥標準才有可能成為全球規則，增強在世界天然藥物領域的主導權和話語權。
因此，自主創新發展中藥製藥工程技術，推進中藥工業技術轉型升級，建立符合中藥生產特點的全程質量控制體系，透過技術進步大幅度提升中藥標準，確保中藥產品安全、有效和質量可控，具有重要的科學意義和應用價值，也將推動中藥產業健康持續發展。
1中藥工業若干瓶頸問題與重大技術需求
1.1中成藥二次開發的難點在中成藥二次開發中，製藥技術再研發工作比較薄弱，人們往往重視中藥藥效物質及其作用機制的研究，或者專注於研究藥品質量檢測指標及其分析測試方法。由於中藥物質的複雜性及基礎研究不足等原因，再加上製藥工藝品質低等技術因素，導致不同廠家的同一產品或同一廠家不同批次產品的化學組成存在較大差異，批次間質量一致性不高，直接影響藥品質量穩定性和臨床療效，並易造成安全隱患，從而削弱了市場競爭力，這是阻礙中成藥做大做強的一道壁壘，也是中成藥二次開發的難點和中藥國際化的瓶頸。
1.2中成藥產品質量控制在實施國家藥品標準提高行動計劃過程中，中藥標準提升工作是重中之重。其主要任務是研究提高中成藥生產的原料及成品質量放行標準，透過修訂藥品質量檢測指標，將重要成分含量上下限控制及有毒有害物檢測納入質量檢測範圍，這就對中藥製藥技術提出了“高標準、嚴要求”。因為藥品質量是生產出來的.，並不是檢驗出來的。質量檢測指標只是藥品生產的最後一道關卡，而不是製造優質藥品的工程技術。換句話說，中成藥產品質量控制水平不僅依賴於質量檢測指標體系的完善，更主要取決於製藥工藝品質的優劣，要提高藥品標準就必須提升製藥工藝水準。因此，大幅度提高中成藥標準的關鍵問題是如何發展中藥製藥過程質量控制技術，建立中藥製藥過程質量保障系統。
1.3中藥製藥工藝品質問題高質量產品離不開精密的工藝細節，製藥工藝各關鍵環節質控點的精準控制是確保藥品質量的基石。目前，我國中藥工業所採用的製藥工藝相當粗放，工藝引數設定及其控制限缺乏工藝學最佳化研究依據，工藝品質控制主要依賴於經驗，大部分企業製藥工藝引數尚未實現自動化或半自動化控制，導致中藥製藥工藝品質不高。因此，中藥製藥工藝水平是制約中成藥質量的瓶頸，必須儘快破解各製藥單元工藝引數與藥品質量關係辨析、製藥工藝關鍵質量控制點辨識等中藥製藥工藝技術難題。
1.4中藥製藥過程質量控制中成藥工業化生產流程包括藥材前處理，藥效物質提取、濃縮、乾燥、製劑等許多製藥單元工藝，各單元操作工藝的組合形成了中藥製藥工藝鏈，即中藥製藥過程。製藥過程質量控制一直是中藥質量控制研究領域的技術瓶頸。目前，我國中成藥製藥過程質量控制技術整體水平仍十分落後，缺乏實用的製藥過程質量線上檢測方法，更談不上對製藥過程質量實施有效監控;中間體質量檢測指標不完善，過程資料尚未實現高效管理;由於缺少製藥過程質量資訊，藥品質量無法得到有效及時的監控和追蹤。一個不容忽視的問題是，有人將過程分析技術(PAT)與過程分析化學混為一談，甚至將近紅外光譜視作PAT，還有人將製藥工藝引數(溫度、壓力、流量、液位等)線上檢測混淆為過程質量指標(物理、化學及生物檢驗指標等)的線上檢測，這種技術概念上的混亂易導致中藥製藥過程分析技術研發應用偏離正確軌道，不僅影響過程質量控制技術發揮實效，而且誤導了企業技術升級改造方向。因此，推動中藥製藥過程質量控制技術創新發展是中藥製藥領域的當務之急。
1.5中藥生產質量風險控制目前我國中藥工業缺少生產質量事故預警預報方法，製藥過程資料管理方式落後，尚未建立中成藥生產質量風險控制機制。如何建立質量風險評估和預警系統，監測評估各單元工藝質量，對全程質量監測模型進行資料分析，防禦生產事故的發生是中藥製藥工程技術領域的重點任務。
1.6中藥製藥過程節能減耗後碳時代是世界未來經濟發展的新機遇。低碳經濟的要求正在催生新技術，促使中成藥生產必須提高能源利用率、降低原材料損耗、減少廢品率、提高裝置利用率等。因此，製藥過程節能減耗已成為中藥產業的重大技術需求。
2新一代中藥製藥核心技術簡述
20世紀70年代我國中藥工業出現了以“機械化和半機械化”為主的技術變革，發展形成了具有現代工業意義的第一代中藥製藥技術，第二代中藥製藥技術的發展始於20世紀90年代，其技術升級是以實現中藥製藥裝置“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革命浪潮，特別是全球發達國家正邁入“雲計算”和大資料時代，我們建議大力促進中藥製藥技術的新一輪升級換代，創新發展以製藥工藝“精密化、數字化及智慧化”為主要特徵的第三代中藥製藥技術，推動現代中藥工業跨越式發展。
本團隊在中藥製藥工程研究領域已探索了15年。透過深入工業現場向一線工程技術人員學習豐富的實踐經驗知識，對源自中藥工業實踐的技術問題進行系統探索，構建了新一代中藥製藥核心技術框架，其核心技術包括中藥製藥過程分析技術、製藥工藝品質最佳化技術、製藥過程質量監測技術、製藥過程質量控制技術、製藥過程資料分析與資訊管理技術、製藥過程智慧控制技術等。
2.1中藥製藥過程分析技術PAT的基本思路是透徹瞭解製藥過程並實施有效監控，即設計一個用於分析並控制藥品生產過程的完整系統，體現了質量源於設計(QbD)理念。筆者認為，中藥製藥PAT應透過整合方式對中藥製藥過程進行化學、物理、生物、數學及風險分析，辨識所有會引起藥品質量變動的關鍵始發因素，及時檢測原料和各單元工藝環節物料以及過程質量指標，實現中成藥質量控制目標。其主要技術方法包括中成藥生產全過程建模分析，單元工藝與質量關係建模(揭示影響工藝品質的各節點)，設計質量風險最小的過程質量控制體系(擇取關鍵質量控制點)，研究過程分析化學和生物檢測方法，建立中藥製藥過程質量監測系統等。
2.2中藥製藥工藝品質最佳化技術對中藥製藥過程各單元工藝進行深入剖析，辨析工藝引數與質量控制指標相關性，建立製藥工藝品質量控制制指標，最佳化工藝引數，將嚴謹和精湛貫穿於每一道製藥工序和工藝品質量檢測驗的始終，精準控制整個生產工藝流程和每個工藝環節，實現中藥製藥工藝品質提升。
2.3中藥製藥過程質量控制技術運用測管控一體化技術理念，線上監測製藥過程各類質量檢測指標(包括化學與生物檢測等)，對過程質量實施有效監控和追蹤;構建制藥過程質量事故溯源系統，形成資料資訊證據鏈，追溯到藥品生產整個工藝流程和每一個環節，進而建立過程質量保障體系及質量風險控制機制;以量化模型替代藥工經驗，精準控制中藥製藥過程，建立過程質量風險預警系統，避免發生藥品生產質量問題，提升製藥過程質量控制水平。
3中藥製藥工程科技創新戰略方向與建議
伴隨著第三次工業革命的腳步，人類正在進入前所未有的大資料時代，智慧技術和“雲計算”給製藥工程科技創新帶來空前機會，製藥過程質量控制技術、製藥過程分析技術、過程引數線上檢測技術以及製藥過程裝備都將發生重大革新。我們應抓住這一輪工業技術革命機遇，前瞻性佈局，透過自主創新搶佔製藥技術戰略制高點，實現中藥產業的快速發展。
據此，筆者建議：①將中藥質量控制由“平面控制”模式發展為“立體控制”模式，加大中藥製藥技術升級改造力度，建立中藥製藥工藝品質最佳化、過程檢測與過程質量控制整合一體化技術，從而提高中藥質量控制技術水平;②以PAT理念，創新發展中藥生產全程質量控制技術，建立整個製藥工藝鏈各單元環節質量風險預警機制，從原料到中間環節直至最終產品質量檢測都追求高品質工藝水準，以精密工藝品質確保藥品質量，由此打造中藥產業的核心競爭力;③促進中藥製藥裝置從簡單製造向複雜製造或高階製造轉變，研發模組化、智慧化、低碳化高效裝置，從根本上改變中藥工業裝備技術落後局面;④將基礎藥學、工業藥學與製藥工程學交叉融合研究，探索和實踐產學研用合作共贏的無縫銜接模式，凝聚跨學科、跨領域的研究力量進行協同創新，實現創新要素最大限度的整合，共同跨越科技成果向工業轉化的“鴻溝”;⑤針對中藥製藥關鍵環節和技術難點，聚焦於能夠引領中藥企業轉型升級的變革性技術，以協同創新形式研發新一代中藥製藥核心技術，直接進行產業化應用。
第三次工業革命將深刻影響製藥工程技術未來的發展走向，生產系統的數字化和智慧化將極大促進中藥工業技術跨越式創新發展，實現中藥製藥技術升級換代，進而大幅度提高中藥質量控制水平，使中成藥產品走向世界。