NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用課件

1、NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用NIR制藥行業(yè)(hngy)應(yīng)用楊輝華清華大學(xué)中藥(zhngyo)現(xiàn)代化研究中心4/27/2022第一頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用西藥(xyo) 成分：原料藥、輔料 有效成分明確、成分?jǐn)?shù)量較少有效成分明確、成分?jǐn)?shù)量較少 作用機(jī)理較明確 劑型較少 生產(chǎn)工藝較簡單(jindn) 常量分析常量分析第二頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用西藥(xyo)制藥工藝 合成(hchng) 混合 壓片 包衣 干燥 第三頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用中藥(zhngyo)傳統(tǒng)中藥傳統(tǒng)中藥劑型種類多：丸、散、膏、丹成分太復(fù)雜成分太復(fù)雜：每一味(ywi)中藥成百上千種成分

2、，復(fù)方，大復(fù)方。但主要、指標(biāo)成分較少。藥理不明晰：有效成分、作用機(jī)理多不明確來源差異大：中藥材有動、植、礦、金等來源；植物藥具多，但又有根莖葉花果實種子等不同藥用部位；不同產(chǎn)地（地塊）、不同年限、不同采收季節(jié)藥材品質(zhì)不同。工藝較落后：傳統(tǒng)的煎煮、濃縮?？刂剖侄紊伲簻囟取毫?、液位、流量、密度、時間、pH生產(chǎn)規(guī)范差：目前以手工操作為主，自動化程度低，人為因素影響較大。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)低：含量檢測項很少；沒有規(guī)定上下限。微量分析微量分析、甚至痕量分析現(xiàn)代中藥現(xiàn)代中藥創(chuàng)制新劑型：顆粒劑、注射劑、納米、脂質(zhì)體、緩控釋等成分簡化：去除(q ch)無效成分，保留有效成分藥理明晰減少藥材、原料差異通過提取物入藥采用

3、先進(jìn)工藝：先進(jìn)的提取、精制、濃縮、干燥等工藝實時在線質(zhì)量分析與智能控制：實時在線分析中藥質(zhì)量的變化，根據(jù)質(zhì)量實施控制規(guī)范生產(chǎn)：實行全自動化操作，減少人為因素，實施企業(yè)信息化改造，建立信息化企業(yè)提高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：增設(shè)含量檢測項；規(guī)定上下限第四頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用中藥(zhngyo)制藥工藝 炮制 提?。ǘ喾N提取方式） 濃縮 精制（醇沉、水沉、柱層析） 混合、造粒 壓片、包衣 干燥(gnzo)（多種干燥(gnzo)方式） 制劑 第五頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用天然(tinrn)產(chǎn)物加工通常都有提取(tq)、純化工藝。 銀杏提取物 羅漢果提取物（羅漢果苷） 可樂 桅子提取

4、物 黃芩提取物 黃芪提取物 第六頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用藥用保健品如藥酒中國勁酒：2006年產(chǎn)值12億元。關(guān)鍵生產(chǎn)工藝：中藥提取、精制、濃縮等。理念(l nin)：”按制藥的標(biāo)準(zhǔn)來做保健品”同仁堂：國公酒。關(guān)鍵生產(chǎn)工藝：中藥(zhngyo)提取。第七頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用制藥行業(yè)(hngy)監(jiān)管 中國(zhn u)SFDA： State Food and Drug Administration 美國FDA: Food and Drug Administration USP: United States Pharmacopoeia EP: European Ph

5、armacopoeia EMEA: European Agency for the Evaluation of Medicinal Products TGA: Australian Therapeutic Goods Administration第八頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用藥品質(zhì)量控制系統(tǒng)(kn zh x tn)工程 GAP/GACP GLP GMP GSPNIR光譜檢測技術(shù)第九頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用GMP vs. cGMPSFDA: GMP(藥品生產(chǎn)質(zhì)量(zhling)管理規(guī)范) FDA: cGMP (current Good Manufacture Pra

6、ctices )，動態(tài)(dngti)藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范，它要求在產(chǎn)品生產(chǎn)和物流的全過程都必須驗證。藥品生產(chǎn)質(zhì)量控制(kngzh)認(rèn)證中藥生產(chǎn)過程質(zhì)量控制趨勢: 將在線分析技術(shù)、過程分析技術(shù)（PAT）引入中藥生產(chǎn)過程質(zhì)量控制，逐步達(dá)到cGMP的要求。中藥生產(chǎn)過程質(zhì)量控制現(xiàn)狀: 沿用傳統(tǒng)過程控制方法，基于過程參數(shù)（溫度、壓力、流量、時間）進(jìn)行控制第十頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用NIR online detection and Intelligent Control for TCM manufacturing中藥指紋圖譜近紅外光譜關(guān)聯(lián)建模：智能智能計算算法智能控制自動控制控制方法：智能

7、智能控制算法基于過程參數(shù)(溫度、壓力、流量、時間)的控制基于中藥內(nèi)在質(zhì)量(成分含量、相似度、純度)效益最優(yōu)的控制質(zhì)控模式：擬人智能智能的控制智智能能的的三三重重(sn zhn)含含義義基于中藥內(nèi)在(nizi)質(zhì)量、效益最優(yōu)的控制現(xiàn)代中藥生產(chǎn)過程(GMP)執(zhí)行器NIR光譜儀傳感器工控機(jī)PLC生產(chǎn)過程控制自動控制自動控制智能控制智能控制第十一頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用中藥指紋圖譜質(zhì)量(zhling)控制方法 中藥(zhngyo)生產(chǎn)全面質(zhì)量控制：原料、半成品、成品 對中藥生產(chǎn)工藝進(jìn)行監(jiān)控指紋圖譜質(zhì)量(zhling)控制已獲得國際廣泛認(rèn)可：美國FDA、英國草藥典、印度草藥典、德國藥用植

8、物學(xué)會,中藥指紋圖譜 中藥的整體特征模糊控制多指標(biāo)成分定量 中藥的個別成分定量精確控制第十二頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用NIR技術(shù)(jsh)在制藥領(lǐng)域中的應(yīng)用在線近紅外光譜儀與工廠DCS（集中控制系統(tǒng)）、APC（先進(jìn)控制系統(tǒng)）進(jìn)行無縫集成，配合化學(xué)計量學(xué)軟件，特別適合于制藥行業(yè)在線質(zhì)量分析和過程控制 西藥生產(chǎn)(shngchn)的合成、分離純化、發(fā)酵、混合、造粒和包衣等工藝過程以及包裝線的半成品在線質(zhì)量監(jiān)測 中藥的提取、濃縮、干燥、混合、柱層析等工藝過程。第十三頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用 合成、發(fā)酵合成、發(fā)酵(f jio)過程：過程：可用于化學(xué)合成、生物發(fā)酵的過程監(jiān)測、

9、終點判斷。第十四頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用 混合過程：混合過程：一般通過漫反射方式采集光譜，實時檢測固體粉末的混合均勻度，保證每一批混合物都符合均勻度要求，同時可對藥物成分進(jìn)行含量測定。與傳統(tǒng)方法相比，能夠更加全面和及時(jsh)地反映混合均勻度變化，實現(xiàn)對混合均勻度的在線、精準(zhǔn)控制。傳統(tǒng)人工分析方法操作復(fù)雜，需要較長的檢測時間和較高的檢測費用，不能實時在線反映混合過程中的變化趨勢。第十五頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用 造粒和包衣過程：造粒和包衣過程：實時在線檢測水分、溶劑含量、顆粒(kl)度、包衣厚度等指標(biāo)。第十六頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用 中藥（天然產(chǎn)

10、物）提取過程：中藥（天然產(chǎn)物）提取過程：實時在線(zi xin)檢測中藥（天然產(chǎn)物）提取過程中有效成分的溶出趨勢，實現(xiàn)對中藥復(fù)雜化學(xué)成分群的實時、在線(zi xin)、無損的檢測，判斷提取過程終點?？蛇m用于中藥的水煎煮提取、有機(jī)溶劑回流提取、有機(jī)溶劑滲漉提取。第十七頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用 濃縮濃縮/減壓濃縮過程減壓濃縮過程：實時在線檢測水分（溶劑）及目標(biāo)成分含量、相對密度等，控制(kngzh)濃縮過程終點。第十八頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用 干燥過程：干燥過程：實時在線(zi xin)檢測水分含量，對干燥過程進(jìn)行反饋控制。第十九頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的

11、應(yīng)用 柱層析過程：柱層析過程：實時在線監(jiān)測流出液的成分及其含量變化情況，準(zhǔn)確判斷(pndun)并控制流出液收集的起點和終點，保證質(zhì)量、提高得率。第二十頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用 分離(fnl)純化：不僅中藥，西藥因為合成產(chǎn)品的得率問題，也往往需要進(jìn)一步分離純化，經(jīng)常用到柱層析。第二十一頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用 包裝線半成品的在線包裝線半成品的在線(zi xin)質(zhì)量監(jiān)測質(zhì)量監(jiān)測：例如片劑的鋁塑包裝，如果一片有問題（如破損、不完整、表面有污點、有裂縫等），則整板都報廢或返工，因此，在半成品在包裝線上需進(jìn)行在線檢測。另外，對于液體產(chǎn)品，灌封包裝線也應(yīng)當(dāng)有近紅外在線監(jiān)測

12、。目前，酒廠都有應(yīng)用，小針劑、口服液等都需應(yīng)用。第二十二頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用 成品的快速檢測成品的快速檢測：可實現(xiàn)所有個體的在線(zi xin)檢測（如鑒別、表面完整度、均勻度、光潔度、水份檢查等），較通常的事后抽樣檢查，可提高成品的合格率。第二十三頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用西藥西藥NIR的應(yīng)用的應(yīng)用(yngyng)舉例舉例 原料鑒定 生產(chǎn)過程分析與控制(kngzh) 產(chǎn)品分析第二十四頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用中藥(zhngyo)的NIR應(yīng)用舉例 中藥柱層析 中藥提取 中藥藥粉(yofn)混合第二十五頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用定性分

13、析(dngxngfnx) 原、輔料鑒別(jinbi) 包裝材料鑒別 中藥材產(chǎn)地、真?zhèn)巍⑵焚|(zhì)鑒別 第二十六頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用目標(biāo)：1）柱層析生產(chǎn)過程全自動控制：溶劑(rngj)混配，上樣，洗脫，柱再生2）在線質(zhì)量分析：在線監(jiān)測柱層析過程流出液的成分含量、品質(zhì)3）智能控制：收集品質(zhì)合格的流出液，效益最大化原料罐溶劑罐層析柱NIR第二十七頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用柱層析過程自動控制(z dn kn zh)、智能控制基于工控機(jī)（上位機(jī)）和PLC（下位機(jī)）的柱層析生產(chǎn)(shngchn)過程自動控制系統(tǒng)。輸入：流量計，液位計，閥門位置，NIR在線光譜儀質(zhì)量分析數(shù)據(jù)輸出：

14、泵的啟停、閥的開關(guān)?？刂屏浚盒枰占牧鞒鲆旱馁|(zhì)量。第二十八頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用中藥提取中藥提取(tq)過程近紅外在線質(zhì)量分析過程近紅外在線質(zhì)量分析與智能控制系統(tǒng)與智能控制系統(tǒng) 吉林敖東第二十九頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用中藥藥粉混合均勻(jnyn)性近紅外在線檢測系統(tǒng)近紅外光譜儀通過電池供電近紅外光譜儀通過無線方式傳送數(shù)據(jù)適合(shh)于初混、制粒后終混實時監(jiān)測混合均勻度第三十頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用中藥(zhngyo)生產(chǎn)過程在線質(zhì)量分析與智能控制系統(tǒng)一個系統(tǒng)一個系統(tǒng)(xtng)中藥生產(chǎn)過程在線質(zhì)量分析與智能控制系統(tǒng) 二個結(jié)合二個結(jié)合將中藥H

15、PLC指紋圖譜多指標(biāo)成分定量與近紅外光譜在線檢測結(jié)合在線質(zhì)量分析與智能控制結(jié)合三個關(guān)鍵三個關(guān)鍵NIR/HPLC關(guān)聯(lián)模型自動控制智能控制四個效果四個效果消除廢品(fipn)，保證品質(zhì)提高得率，節(jié)省資源降低能耗，節(jié)約能源減少污染，保護(hù)環(huán)境第三十一頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用NIR在線光譜儀應(yīng)用中的技術(shù)(jsh)問題取樣方式取樣方式：在線、側(cè)線等取樣方式檢測方法檢測方法：透射、透反射、漫反射等檢測部件檢測部件：各式光纖探頭、流通池預(yù)處理預(yù)處理： 過濾、脫氣、恒溫、穩(wěn)流、抓樣等防爆防爆： NIR在線檢測儀及配套設(shè)備采用防爆技術(shù)系統(tǒng)集成與優(yōu)化系統(tǒng)集成與優(yōu)化： (1) 與中藥的質(zhì)量控制要求接軌(ji u)； (2) 與自控系統(tǒng)集成； (3) 基于質(zhì)量控制方式的生產(chǎn)過程優(yōu)化。第三十二頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用NIR主要廠商(chngshng)在制藥行業(yè)的應(yīng)用分析 Bruker：流動(lidng)檢測車（中檢所）；微生物發(fā)酵， Thermo Fisher：天士力、正大青春寶； Brimrose：承德頸復(fù)康藥業(yè)；美國，較多的西藥混合均勻度在線檢測裝置 FOSS：第三十三頁，共三十五頁。NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用謝謝(xi xie)！第三十四頁，共三十五