浅谈制药工程未来发展趋势

在上大学之前我对化工与制药这个大类专业所知甚少，我也经常想，到底什么是化工？而制药就是字面理解的意思吗？带着问题，我就经常去图书馆寻求答案，相关的书籍看了一些，原来以天然物质或人工合成物质为原料，通过化学方法和物理方法，使原料的结构，形态发生变化，生成新的物质，经过进一步加工，获得生产资料或生活资料的工业，就叫做化学工业；制药，就更加复杂了，这样一个1998年才正式设置的化学、生物学，药学和工程学交叉的专业，涉及面包括药品的研发制造，新工艺、新设备、新品种的开发，放大和设计。药物救人生命之重要决定其研发生产之艰辛复杂，制药也绝不仅仅是字面那个轻巧的意思。说来我与制药工程也是有缘，我是98年出生的，而制药工程专业也是那一年开始设置，制药与化工同宗同源，制药工程最早可追溯到精细化工专业。

大一一年的大类学习，使我对化工与制药这个大类专业有了深入了解，大一下学期专业分流，我选择了制药工程专业，最重要的一个原因是个人兴趣，想要通过深入学习了解简单的一颗药是经过怎样的研发生产过程最后到病人口中的；还有一个原因是对这个职业的崇敬，制药工程，研究设计制作人类喝的药，拯救生命，年少轻狂，总有一些豪情壮志。现在大二已经过了一半，这个专业的学科也了解了一半，看了一些本专业与相关专业的书籍，还有一些其他专业的知识，科学研究贵在学科交叉，所以就想简要谈一谈未来制药工程的发展趋势。

一、制药工程学的多尺度化

▲▲▲

一个学科的发展不仅仅受到本学科的局限，而且还会因为其他学科以及领域的发展而受到影响，这其中就包括了政治，经济，环境，社会决策。所以如果想要成为一个卓越的制药工程师，我们的眼界必须不拘泥于本专业，而要以更高的视野进行总体规划和优化。面临国内以及世界的政治经济变化，全球环境生态问题，我们必须开发出一种多尺度、多目标的途径，瞄准生产过程的总体优化，缩短药物从研发源头到病患体内的时间，优化药物的设计研发过程和生产设备与生产工艺，用尽量少的资源和消耗，更好，更便宜，更快地完成特定的生产，并且对环境和生态是友好的。制药工程学新视野下的多尺度，包括纳观尺度，微观尺度，介观尺度，宏观尺度和兆观尺度。利用量子化学和分子模拟研究等学科手段，对新化学实体进行分子设计，空间重构，生物活性检测属于微观尺度，例如蛋白质药物的工程设计；研究药物液滴，气泡和微粒在研发生产以及进入人体的宏观动力学和药代动力学过程属于微观尺度；药物生产的单元操作，反应釜，换热器等的设计计算，属于介观尺度；制药厂房分部，车间设计布局和生产过程的优化处理，属于宏观尺度；研究制药工业对环境的实际影响，以及社会政策以及全球化的经济对制药行业的冲击，这属于兆观尺度。制药工程学的发展不是独立的，应该是和其他学科以及领域分割交错，牵一发而动全身。一个药物从研发设计到病患体内，一旦某个分子的化学活性估计错误或者某个单元操作生产过程出现问题，都会对药物的药效产生不可估量的影响，甚至会使救命的药变成毒药，最为著名的例子就是“反应停事件”，两种物理性质几乎完全相同的手性分子其化学性质可能会千差万别，而就是这样的手性分子骗过了化学家的眼睛，造成了孕妇分娩出的婴儿致畸。所以，未来制药工程学的发展，必然要使用多尺度研究方法来达到多目标优化，多尺度研究方法充分考虑到系统内部的结构特征以及其发展规律，同时又不忽视环境对系统的影响。未来的制药工程学需要这样的多尺度。

二、制药工程研发生产的智能化

▲▲▲

目前最热点的话题也许就是人工智能了，前几年最火也最流行的是“互联网+”模式，我在想，未来我们的制药工程，能不能也用“人工智能+”模式。仔细分析，一颗药从设计研发到进入病患体内，都有人工智能介入的可能。目前最火的药物分子设计恐怕非计算机辅助设计莫属了，有的大学以及研究院所还将这个作为一个研究领域，我在想，一粒新药的问世意味着无数次的的实验，无数次的相近药物的淘汰，为了这一种新药，有多少合成思路半路夭折，多少分子设计徒劳无获，多少次临床试验最终无果。目前，一种新药的研发成功，必将耗费大量的人力物力财力，而人工智能的介入，必将提高药物研发的效率，我们人类只需要将大体设计方向和设计思路引入智能系统，其他的过程都交给人工智能去解决，人工智能机器可以制造自然的无菌无毒环境，并且智能机器人不会受到药物的侵蚀和影响，而且智能化参数更加精确。那时，制药工业的人力可以大大解放，我们只需要付出一部分脑力活动，给出方向和思路，就能通过智能最快地得到我们设想的药物，那时候的制药工厂，我相信一定是高度智能化的。由此来看，未来的制药工程的研发生产，完全可以有“人工智能+”的模式。

三、药物的精细化

▲▲▲

记得在制药工程导论课上，老师曾说，国内仿制药与进口药在化学成份上没有任何区别，但为什么其药效却千差万别呢？问题就在于，进口药的生产工艺更精细复杂，这样一来，使得一颗化学药物从病患服下的那一刻起，其药理学和药代动力学性质就得到精细掌控，优良的药物合成工艺，使得一粒药多长时间发挥多少效果，药物的疗程和治疗周期得到完全掌控，这就使得其治愈效果大大精进。未来的药物效果究竟如何，更体现在其工艺流程的精细化上，一粒好的药品，不仅仅其化学实体作用巨大，其精细的制作工艺更能使得其效果翻倍，诸如一粒药应该使用什么剂型，应该压缩到什么等级，应该做成多大规模，怎样的疗程和周期才最有效等等问题，都是药物生产精细化应该考虑的问题。随着医疗条件的加强，未来人类的平均寿命也会相应延长，对药物的选择标准也会越来越高，药物生产精细化是大势所趋。

通过以上三点分析，我想多尺度化，智能化，精细化必将成为未来制药工程发展的一大趋势，这也是我目前的知识能力以及眼界所能预见的。既然选择了制药工程，也就同样选择了未来艰难坎坷的道路，投身其中，才能一步步慢慢攻克，而攻克之后，必将收获到内心的满足与快乐。

一根有思想的弦

做市井里最有灵魂的科普