即需即產藥物生產即將成為現實

兒童安全蓋下的處方藥通常是在各大洲的大型工業設施中，歷時數月，經過無數複雜的化學反應精心安排的最終成果。然而，未來可能會大相徑庭。

有一天，患者可能會從一臺機器中獲得藥丸，這臺機器能夠將原材料合成藥物，只需幾個小時即可完成。更重要的是，產品不會是千篇一律的，而是根據每個人的需求（基於年齡、體重和影響藥物代謝和清除的基因變異等因素，以及與其他藥物潛在的相互作用）校準的藥物劑量。

現在，麻省理工學院的一個化學工程師團隊已經研究出從頭到尾在一個連續流動過程中完成生產的方法，而不是像現在這樣分批生產化學成分，而且通常是在不同地點進行，從而導致生產的中斷和啟動。他們改裝了現成的裝置，並開發了新的泵、電機、加熱元件和超聲波來移動顆粒，創造了一個藥物生產過程，該過程不僅更快，而且比目前使用的方法更精確、更高效、更便宜。他們的工作在本週的《科學》雜誌上詳細介紹。

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當前的版本是一個模組化系統，其中各種原材料元素以及成套的專用反應器和處理器可以插入到元件的不同部分。“這種可重構單元操作的主題是一個真正的里程碑，”國防高階研究計劃局 (DARPA) 的專案經理泰勒·麥奎德說。DARPA 是五角大樓技術奇才和創新的主要贊助商，資助了這項開發。同樣，約翰·霍普金斯大學的藥劑師、DARPA 的顧問約翰·萊溫（他沒有參與這項研究，但審閱了這項工作）將其簡稱為“藥物製造方式的正規化轉變”。

即使在開發的早期階段，合成器也能夠生產四種非常不同類別的藥物：抗組胺藥苯海拉明、抗焦慮藥安定、抗抑鬱藥百憂解和區域性麻醉藥利多卡因的仿製藥。在這一點上，該系統不僅僅是一個概念驗證演示，但還不是一個準備投入生產的原型；仍有一些調整工作要做，以擴大其生產不同類別藥物的能力，並在流程中擠出更多效率。“在許多情況下，在連續系統中進行化學反應沒有先例，我們必須開發新的化學方法來實現這一點，”麻省理工學院專案的高階科學家之一蒂莫西·賈米森說。他們設計了更快速、更高效的熱傳遞方法，這是化學反應的關鍵方面，“因此，與傳統工藝相比，您可以對反應進行更精確的溫度控制”。

研究人員能夠借鑑他們在生物晶片上的流體動力學和微反應器方面的經驗，但這些系統通常在奈米尺度上執行，而生產藥物所需的體積要大幾個數量級。他們發現，有時相同的工藝在較大規模上有效，有時則無效，科學家們不得不對硬體或工藝進行調整。這是一個起點，但兩者規模之間通常沒有直接的一對一轉換。他的麻省理工學院同事、材料科學家克拉斯·詹森解釋說，這種規模差異可能會導致化學反應中出現一系列不同的動力學。

當前迭代的合成器以液體懸浮液形式生產藥物，但他們希望在一年內推出與 3D 印表機連線的版本並使其投入執行，以便它也可以生產藥丸形式的藥物，化學工程師和麻省理工學院研究領導小組的第三位成員艾倫·邁爾森說。藥丸通常是藥物的首選形式，因為它們更穩定並且具有更長的保質期。然而，有了按需生產藥物的能力，這些因素可能無關緊要。

早在 2006 年啟動這項事業的最初願景更接近於《星際迷航》中麥考伊醫生的三錄儀，只是手持裝置不是用光和聲音效果來治療，而是會吐出一種藥物，供醫務人員在戰場上給士兵使用，麥奎德說。他預計不會很快看到如此小的裝置，但他預計在第一臺商用藥物合成器安裝在醫院和其他使用藥物的大型機構之前不會太久。

安裝該裝置的一個原因是確保以可承受的價格持續供應仿製藥。一些主力腫瘤藥物現在供不應求，因為製造商已決定他們可以用其他產品賺更多錢，或者他們認為對其設施進行必要的升級不值得。然後就是像“醫藥兄弟”馬丁·什克雷利這樣的人所實行的價格欺詐，他購買了生產仿製藥達拉匹林的權利。該化合物用於治療罕見的弓形蟲病寄生蟲感染，這種感染危及免疫系統受損的患者。什克雷利迅速將單粒藥丸的價格從 13.50 美元提高到 750 美元，僅僅是因為他可以這樣做。現場生產藥物的能力可能會 противостоять 這種行為。

萊溫認為，合成器將在藥物開發過程的早期階段找到用途，作為生產臨床試驗所需的中等數量藥物的有效方法，臨床試驗是獲得美國食品和藥物管理局批准所必需的。邁爾森說，傳統的製藥公司可能會越來越多地將連續流動方法應用於其分批流程的各個環節，甚至用於某些藥物的整個生產過程。但是，“你必須記住，”他補充道，“現在製造藥物需要六到九個月的時間”，然後儲備庫存並填補供應鏈。藥物必須妥善儲存，並且可能在被使用之前過期。他說，“那裡捆綁了大量的資金”，因此行業有動力透過轉向連續生產來降低這些成本。

未來迭代的合成器也可能整合患者的電子病歷，記錄可能影響藥物代謝的因素，並調整劑量以達到最佳效果。您的醫生只需將訂單傳送到您的藥房，您就可以拿到個性化的處方。製藥公司羅氏公司的一位醫學化學家萊納·馬丁在《科學》雜誌上撰寫了一篇配套文章，他將該過程比作印表機中的墨盒和 Nespresso 咖啡機中使用的膠囊。他說，這“真正開闢了新的途徑，為個性化醫療帶來了新的機遇”。