寻找更可持续的过程

4 - 3月- 2014

对于一个面临更高成本和药品定价压力的行业来说,转向更可持续、更高效的生产方式是前进的方向。Susan Birks报道。

寻找更可持续的过程

采用更环保的技术和流程,实现可持续的制药生产,最大限度地提高生产效率,是该行业创新的最关键方式之一。减少或消除有害产品,同时提高利润率的新工艺是制造商正在寻找的。在某些情况下,这是通过新的催化或酶促反应,或从批量生产转向连续生产,更灵活的工厂,一次性使用的设备,以及通过更高的自动化来实现的。

绿色化学工艺是一个起点:开发新的化学合成路线,消除浪费,减少工艺步骤和成本。例如,像Evocatal这样的公司就在寻找和开发新的酶,这些酶可以在更高的温度下工作,具有更高的活性,对有机溶剂有更强的抵抗力。Evocatal目前专注于化学中间体,而Codexis等其他公司则专注于活性成分。

其他公司则通过SYNFLOW等项目专注于生产过程的机制。1这个大规模的欧盟研究项目于2010年在德国亚琛工业大学启动,旨在实现从由许多独立单元操作组成的批量大容量工艺到更综合但更灵活的催化连续流工艺的范式转变。这个为期四年的欧盟资助项目,涉及19个合作伙伴,包括工业界(阿斯利康、拜耳、布里斯特、法国国家科学研究中心、DECHEMA、赢创Oxeno和庄信万丰)和来自欧盟的12所大学,将合成和催化的分子理解与工艺设计和植物概念中的工程科学结合起来。

其中一个合作伙伴Britest还与福斯特惠勒合作设计和建造了被称为世界上第一个多产品工艺强化工厂。根据Foster Wheeler的Nigel Fletcher的说法,这项工作从一个有多个合成的批量过程开始,然后添加了几个多步批量过程,与客户的研究化学家和开发工程师一起将所有这些过程转化为连续过程。

过程集约化已经存在并将在未来发展

投资这项新技术的公司已经看到了根本性的变化,间歇式反应堆消失了,取而代之的是小型连续式反应堆。弗莱彻说:“过程集约化将继续存在,并将在未来发展。”他说:“即使是想保留批处理的客户也可以通过选择性地添加连续处理来受益,并通过将批处理和连续处理混合来创建混合处理。”

连续处理的主要好处包括:

  • 改进的产品,即质量更高,杂质含量显著降低
  • 快速生成产品或中间体的能力,允许下一阶段的处理进行得更快,并导致减少在制品
  • 改善环境性能,因为连续处理意味着更少的容器被填充和清空,因此排放减少
  • 减少公用事业需求,因为连续电厂设计有小型、紧凑的公用事业发电系统,提供稳定的低水平公用事业供应

总的来说,福斯特·惠勒认为,连续加工可以使公用事业需求减少10倍,碳排放更低,能源更可持续。

连续加工可以减少10倍的公用事业需求,降低碳排放和更可持续的能源地位

不出所料,连续流反应堆市场正在出现良好的增长。根据一份新的报告,预计到2018年,这一市场将达到12.2亿美元,复合年增长率为9.4%。2微反应堆系统市场增长最快,预计到2018年复合年增长率为22.8%。连续搅拌釜反应器和塞流反应器市场正在增长,但由于“效率较低和制造问题”,增长速度较慢。

连续生产的概念被应用到生产过程的所有领域,造粒技术也不例外。制造商经常使用湿制粒作为片剂的前体,随着当前的趋势从传统的批量制造转向集成连续加工,Freeman Technology和GEA Pharma Systems正在合作推进连续湿制粒和干燥技术的应用。

利用Freeman公司的FT4粉末流变仪和GEA制药系统公司的ConsiGma 1连续造粒装置的数据,他们希望量化ConsiGma 1的操作条件对正在制造的颗粒的体积特性的影响。然后,这些数据与片剂的属性相关联,提供颗粒和片剂属性之间的联系。conigma 1是GEA制药系统公司conigma概念的实验室规模版本,它包含了获得专利的连续高剪切造粒机和小批量干燥机,专门为满足连续湿制粒需求而开发。

更灵活的生产

随着一次性产品和更灵活的生产设施的引入,生物制药制造也经历了快速的工艺创新。为了满足快速增长的产品需求,这一领域的设备必须得到发展。例如,GE的FlexFactory生物制造平台和一次性技术等开发可以帮助减少调试时间,并允许在需要时快速重新配置生产设施。

与此同时,雅各布斯工程集团正在与辉瑞合作开发模块化工艺系统,以满足新兴市场本地化制药快速变化的需求。此次合作汇集了辉瑞的无菌药品生产工艺专业知识和Jacobs在模块化工程、制造和测试方面的能力,创建了一个快速部署模块,集成了模块化设备、全自动控制系统和一次性使用技术,用于袋、混合器、无菌连接器、歧管和过滤器。据称,便携式系统可扩展到不同的批量大小,适用于各种产品,与传统制造设施相比,具有显著的成本和进度优势。

该生产系统目前正在世界各地的一些当地制药工厂进行最后阶段的验证。

过程自动化潜力

在制药过程自动化方面,特别是包装自动化方面,还有很多工作要做。然而,国际机器人联合会3.声称它们的使用显著增加。在这些行业中使用的主要类型的机器人据说是铰接式手臂机器人(大多是6轴),用于采摘,包装,搬运和码垛。大量的SCARA机器人被用于挑选和包装。

一个六轴FANUC LR Mate 200iB处理注射器

一个六轴FANUC LR Mate 200iB处理注射器

机器人开发商发那科(FANUC)表示,尽管目前在该领域还没有得到很好的应用,但使用delta机器人的趋势正在增长,它为小零件提供了非常高速的拣选解决方案。例如,默克公司已经成功地在装瓶线上使用了FANUC M-1iA delta机器人,将分配器盖放在瓶装过敏药物上。M-1iA能够以120周期/秒的速度运行,通过选择适当的程序,可以在系统上运行10种不同的瓶子。

过去,由于监管方面的担忧,制药加工的现代化进程缓慢,而如今,利润率下降、新利基产品和截然不同的制药业务议程都在推动更快速的变革。

参考文献

1.http://www.synflow.eu

2.http://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/flow-chemistry-market-1316.html

3.国际机器人联合会-世界机器人工业机器人2011年报告

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