NIR在制藥行業(yè)中的應(yīng)用ppt課件

1、NIR制藥行業(yè)運(yùn)用楊輝華清華大學(xué)中藥現(xiàn)代化研討中心8/4/2021西藥 成分：原料藥、輔料 有效成清楚確、成分?jǐn)?shù)量較少 作用機(jī)理較明確 劑型較少 消費(fèi)工藝較簡(jiǎn)單 常量分析西藥制藥工藝 合成 混合 壓片 包衣 枯燥 中藥傳統(tǒng)中藥傳統(tǒng)中藥劑型種類多：劑型種類多：丸、散、膏、丹丸、散、膏、丹成分太復(fù)雜：成分太復(fù)雜：每一味中藥成百上千種成每一味中藥成百上千種成分，復(fù)方，大復(fù)方。分，復(fù)方，大復(fù)方。但主要、目的成分較少。但主要、目的成分較少。藥理不明晰：藥理不明晰：有效成分、作用機(jī)理多不有效成分、作用機(jī)理多不明確明確來(lái)源差別大：來(lái)源差別大：中藥材有動(dòng)、植、礦、金中藥材有動(dòng)、植、礦、金等來(lái)源；等來(lái)源；植物藥

2、具多，但又有根莖植物藥具多，但又有根莖葉花果實(shí)種子等不同藥用部葉花果實(shí)種子等不同藥用部位；位；不同產(chǎn)地地塊、不同不同產(chǎn)地地塊、不同年限、不同采收季節(jié)藥材質(zhì)年限、不同采收季節(jié)藥材質(zhì)量不同。量不同。工藝較落后：傳統(tǒng)的煎煮、濃工藝較落后：傳統(tǒng)的煎煮、濃縮。縮?？刂剖侄紊伲簻囟?、壓力、液控制手段少：溫度、壓力、液位、流量、密度、時(shí)間、位、流量、密度、時(shí)間、pH消費(fèi)規(guī)范差：目前以手工操作消費(fèi)規(guī)范差：目前以手工操作為主，自動(dòng)化程度低，人為為主，自動(dòng)化程度低，人為要素影響較大。要素影響較大。質(zhì)量規(guī)范低：含量檢測(cè)項(xiàng)很少；質(zhì)量規(guī)范低：含量檢測(cè)項(xiàng)很少；沒(méi)有規(guī)定上下限。沒(méi)有規(guī)定上下限。微量分析、甚至痕量分析微量分析

3、、甚至痕量分析現(xiàn)代中藥現(xiàn)代中藥創(chuàng)制新劑型：創(chuàng)制新劑型：顆粒劑、注射劑、納米、脂顆粒劑、注射劑、納米、脂質(zhì)體、緩控釋等質(zhì)體、緩控釋等成分簡(jiǎn)化：成分簡(jiǎn)化：去除無(wú)效成分，保管有效成去除無(wú)效成分，保管有效成分分藥理明晰藥理明晰減少藥材、原料差別減少藥材、原料差別經(jīng)過(guò)提取物入藥經(jīng)過(guò)提取物入藥采用先進(jìn)工藝：先進(jìn)的提取、精采用先進(jìn)工藝：先進(jìn)的提取、精制、濃縮、枯燥等工藝制、濃縮、枯燥等工藝實(shí)時(shí)在線質(zhì)量分析與智能控制：實(shí)時(shí)在線質(zhì)量分析與智能控制：實(shí)時(shí)在線分析中藥質(zhì)量的變實(shí)時(shí)在線分析中藥質(zhì)量的變化，根據(jù)質(zhì)量實(shí)施控制化，根據(jù)質(zhì)量實(shí)施控制規(guī)范消費(fèi)：實(shí)行全自動(dòng)化操作，規(guī)范消費(fèi)：實(shí)行全自動(dòng)化操作，減少人為要素，實(shí)施企業(yè)

4、信減少人為要素，實(shí)施企業(yè)信息化改造，建立信息化企業(yè)息化改造，建立信息化企業(yè)提高質(zhì)量規(guī)范：增設(shè)含量檢測(cè)項(xiàng)；提高質(zhì)量規(guī)范：增設(shè)含量檢測(cè)項(xiàng)；規(guī)定上下限規(guī)定上下限中藥制藥工藝 炮制 提取多種提取方式 濃縮 精制醇沉、水沉、柱層析 混合、造粒 壓片、包衣 枯燥多種枯燥方式 制劑 天然產(chǎn)物加工通常都有提取、純化工藝。銀杏提取物羅漢果提取物羅漢果苷 可樂(lè)桅子提取物黃芩提取物黃芪提取物藥質(zhì)量量控制系統(tǒng)工程GAP/GACPGLPGMPGSPNIR光譜檢測(cè)技術(shù)GMP vs. cGMPSFDA: GMP(藥品消費(fèi)質(zhì)量管理規(guī)范) FDA: cGMP (current Good Manufacture Practice

5、s )，動(dòng)態(tài)藥品消費(fèi)質(zhì)量管理規(guī)范，它要求在產(chǎn)品消費(fèi)和物流的全過(guò)程都必需驗(yàn)證。藥品消費(fèi)質(zhì)量控制認(rèn)證中藥消費(fèi)過(guò)程質(zhì)量控制趨勢(shì): 將在線分析技術(shù)、過(guò)程分析技術(shù)PAT引入中藥消費(fèi)過(guò)程質(zhì)量控制，逐漸到達(dá)cGMP的要求。中藥消費(fèi)過(guò)程質(zhì)量控制現(xiàn)狀: 沿用傳統(tǒng)過(guò)程控制方法，基于過(guò)程參數(shù)溫度、壓力、流量、時(shí)間進(jìn)展控制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：智能計(jì)算算法智能控制自動(dòng)控制控制方法：智能控制算法基于過(guò)程參數(shù)(溫度、壓力、流量、時(shí)間)的控制基于中藥內(nèi)在質(zhì)量(成分含量、類似度、純度)

6、效益最優(yōu)的控制質(zhì)控方式：擬人智能的控制智智能能的的三三重重含含義義基于中藥內(nèi)在質(zhì)量、效益最優(yōu)的控制現(xiàn)代中藥消費(fèi)過(guò)程(GMP)執(zhí)行器NIR光譜儀傳感器工控機(jī)PLC消費(fèi)過(guò)程控制自動(dòng)控制自動(dòng)控制智能控制智能控制中藥指紋圖譜質(zhì)量控制方法 中藥消費(fèi)全面質(zhì)量控制：原料、半廢品、廢品 對(duì)中藥消費(fèi)工藝進(jìn)展監(jiān)控指紋圖譜質(zhì)量控制已獲得國(guó)際廣泛認(rèn)可：美國(guó)FDA、英國(guó)草藥典、印度草藥典、德國(guó)藥用植物學(xué)會(huì),中藥指紋圖譜 中藥的整體特征模糊控制多目的成分定量 中藥的個(gè)別成分定量準(zhǔn)確控制NIR技術(shù)在制藥領(lǐng)域中的運(yùn)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)展無(wú)縫集成，配合化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件，特別適宜于制藥行

7、業(yè)在線質(zhì)量分析和過(guò)程控制西藥消費(fèi)的合成、分別純化、發(fā)酵、混合、造粒和包衣等工藝過(guò)程以及包裝線的半廢品在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)中藥的提取、濃縮、枯燥、混合、柱層析等工藝過(guò)程。 合成、發(fā)酵過(guò)程：合成、發(fā)酵過(guò)程： 可用于化學(xué)合成、生物發(fā)酵的過(guò)程監(jiān)測(cè)、可用于化學(xué)合成、生物發(fā)酵的過(guò)程監(jiān)測(cè)、終點(diǎn)判別。終點(diǎn)判別。 混合過(guò)程：混合過(guò)程： 普統(tǒng)統(tǒng)過(guò)漫反射方式采集光譜，實(shí)時(shí)檢測(cè)固體普統(tǒng)統(tǒng)過(guò)漫反射方式采集光譜，實(shí)時(shí)檢測(cè)固體粉末的混合均勻度，保證每一批混合物都符合均粉末的混合均勻度，保證每一批混合物都符合均勻度要求，同時(shí)可對(duì)藥物成分進(jìn)展含量測(cè)定。與勻度要求，同時(shí)可對(duì)藥物成分進(jìn)展含量測(cè)定。與傳統(tǒng)方法相比，可以更加全面和及時(shí)地反映混

8、合傳統(tǒng)方法相比，可以更加全面和及時(shí)地反映混合均勻度變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)混合均勻度的在線、精準(zhǔn)控均勻度變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)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，需求較長(zhǎng)的檢制。傳統(tǒng)人工分析方法操作復(fù)雜，需求較長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間和較高的檢測(cè)費(fèi)用，不能實(shí)時(shí)在線反映混測(cè)時(shí)間和較高的檢測(cè)費(fèi)用，不能實(shí)時(shí)在線反映混合過(guò)程中的變化趨勢(shì)。合過(guò)程中的變化趨勢(shì)。 造粒和包衣過(guò)程：造粒和包衣過(guò)程： 實(shí)時(shí)在線檢測(cè)水分、溶劑含量、顆粒度、實(shí)時(shí)在線檢測(cè)水分、溶劑含量、顆粒度、包衣厚度等目的。包衣厚度等目的。 中藥天然產(chǎn)物提取過(guò)程：中藥天然產(chǎn)物提取過(guò)程： 實(shí)時(shí)在線檢測(cè)中藥天然產(chǎn)物提取過(guò)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)中藥天然產(chǎn)物提取過(guò)程中有效成分的溶

9、出趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥復(fù)程中有效成分的溶出趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥復(fù)雜化學(xué)成分群的實(shí)時(shí)、在線、無(wú)損的檢測(cè)，雜化學(xué)成分群的實(shí)時(shí)、在線、無(wú)損的檢測(cè)，判別提取過(guò)程終點(diǎn)?？蛇m用于中藥的水煎判別提取過(guò)程終點(diǎn)?？蛇m用于中藥的水煎煮提取、有機(jī)溶劑回流提取、有機(jī)溶劑滲煮提取、有機(jī)溶劑回流提取、有機(jī)溶劑滲漉提取。漉提取。 濃縮濃縮/減壓濃縮過(guò)程：減壓濃縮過(guò)程： 實(shí)時(shí)在線檢測(cè)水分溶劑及目的成分實(shí)時(shí)在線檢測(cè)水分溶劑及目的成分含量、相對(duì)密度等，控制濃縮過(guò)程終點(diǎn)。含量、相對(duì)密度等，控制濃縮過(guò)程終點(diǎn)。 枯燥過(guò)程：枯燥過(guò)程： 實(shí)時(shí)在線檢測(cè)水分含量，對(duì)枯燥過(guò)程進(jìn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)水分含量，對(duì)枯燥過(guò)程進(jìn)展反響控制。展反響控制。 柱層析過(guò)程：柱層

10、析過(guò)程： 實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)流出液的成分及其含量變實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)流出液的成分及其含量變化情況，準(zhǔn)確判別并控制流出液搜集的起化情況，準(zhǔn)確判別并控制流出液搜集的起點(diǎn)和終點(diǎn)，保證質(zhì)量、提高得率。點(diǎn)和終點(diǎn)，保證質(zhì)量、提高得率。 分別純化： 不僅中藥，西藥由于合成產(chǎn)品的得率問(wèn)題，也往往需求進(jìn)一步分別純化，經(jīng)常用到柱層析。 包裝線半廢品的在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)：包裝線半廢品的在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)： 例如片劑的鋁塑包裝，假設(shè)一片有問(wèn)題例如片劑的鋁塑包裝，假設(shè)一片有問(wèn)題如破損、不完好、外表有污點(diǎn)、有裂痕如破損、不完好、外表有污點(diǎn)、有裂痕等，那么整板都報(bào)廢或返工，因此，在等，那么整板都報(bào)廢或返工，因此，在半廢品在包裝線上需進(jìn)展在線檢測(cè)。

11、半廢品在包裝線上需進(jìn)展在線檢測(cè)。 另外，對(duì)于液體產(chǎn)品，灌封包裝線也該另外，對(duì)于液體產(chǎn)品，灌封包裝線也該當(dāng)有近紅外在線監(jiān)測(cè)。目前，酒廠都有運(yùn)當(dāng)有近紅外在線監(jiān)測(cè)。目前，酒廠都有運(yùn)用，小針劑、口服液等都需運(yùn)用。用，小針劑、口服液等都需運(yùn)用。 廢品的快速檢測(cè)：廢品的快速檢測(cè)： 可實(shí)現(xiàn)一切個(gè)體的在線檢測(cè)如鑒別、可實(shí)現(xiàn)一切個(gè)體的在線檢測(cè)如鑒別、外表完好度、均勻度、光潔度、水份檢查外表完好度、均勻度、光潔度、水份檢查等，較通常的事后抽樣檢查，可提高廢等，較通常的事后抽樣檢查，可提高廢品的合格率。品的合格率。西藥西藥NIR的運(yùn)用舉例的運(yùn)用舉例 原料鑒定 消費(fèi)過(guò)程分析與控制 產(chǎn)品分析中藥的NIR運(yùn)用舉例 中藥柱

12、層析 中藥提取 中藥藥粉混合定性分析 原、輔料鑒別 包裝資料鑒別 中藥材產(chǎn)地、真?zhèn)?、質(zhì)量鑒別 目的：1柱層析消費(fèi)過(guò)程全自動(dòng)控制：溶劑混配，上樣，洗脫，柱再生2在線質(zhì)量分析：在線監(jiān)測(cè)柱層析過(guò)程流出液的成分含量、質(zhì)量3智能控制：搜集質(zhì)量合格的流出液，效益最大化原料罐溶劑罐層析柱NIR柱層析過(guò)程自動(dòng)控制、智能控制基于工控機(jī)上位機(jī)和PLC下位機(jī)的柱層析消費(fèi)過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)。輸入：流量計(jì)，液位計(jì)，閥門位置，NIR在線光譜儀質(zhì)量分析數(shù)據(jù)輸出：泵的啟停、閥的開(kāi)關(guān)。控制量：需求搜集的流出液的質(zhì)量。中藥提取過(guò)程近紅外在線質(zhì)量分析中藥提取過(guò)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) 吉林敖東中藥藥粉混合均勻

13、性近紅外在線檢測(cè)系統(tǒng) 近紅外光譜儀經(jīng)過(guò)電池供電 近紅外光譜儀經(jīng)過(guò)無(wú)線方式傳送數(shù)據(jù) 適宜于初混、制粒后終混 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合均勻度中藥消費(fèi)過(guò)程在線質(zhì)量分析與智能控制系統(tǒng)一個(gè)系統(tǒng)一個(gè)系統(tǒng)中藥消費(fèi)過(guò)程在線質(zhì)量分析中藥消費(fèi)過(guò)程在線質(zhì)量分析與智能控制系統(tǒng)與智能控制系統(tǒng) 二個(gè)結(jié)合二個(gè)結(jié)合將中藥將中藥HPLC指紋圖譜多目指紋圖譜多目的成分定量與近紅外光譜的成分定量與近紅外光譜在線檢測(cè)結(jié)合在線檢測(cè)結(jié)合在線質(zhì)量分析與智能控制結(jié)在線質(zhì)量分析與智能控制結(jié)合合三個(gè)關(guān)鍵三個(gè)關(guān)鍵NIR/HPLC關(guān)聯(lián)模型關(guān)聯(lián)模型自動(dòng)控制自動(dòng)控制智能控制智能控制四個(gè)效果四個(gè)效果消除廢品，保證質(zhì)量消除廢品，保證質(zhì)量提高得率，節(jié)省資源提高得率，節(jié)省資源降低能耗，節(jié)約能源降低能耗，節(jié)約能源減少污染，維護(hù)環(huán)境減少污染，維護(hù)環(huán)境NIR在線光譜儀運(yùn)用中的技術(shù)問(wèn)題取樣方式：在線、側(cè)線等取樣方式取樣方式：在線、側(cè)線等取樣方式檢測(cè)方法：透射、透反射、漫反射等檢測(cè)方法：透射、透反射、漫反射等檢測(cè)部件：各式光纖探頭、流通池檢測(cè)部件：各式光纖探頭、流通池預(yù)處置：預(yù)處置： 過(guò)濾、脫氣、恒溫、穩(wěn)流、抓樣等過(guò)濾、脫氣、恒溫、穩(wěn)流、抓樣等防爆：防爆： NIR在線檢測(cè)儀及配套設(shè)備采用防爆技術(shù)在線檢測(cè)儀及配套設(shè)備采用防爆技術(shù)系統(tǒng)