微反应器快速合成

近日（1月26日），中国国家药监局（NMPA）官网公示，诺和诺德（Novo Nordisk）司美格鲁肽片的新药上市申请已获得批准，用于成人2型糖尿病治疗。司美格鲁肽片是一款口服GLP-1受体激动剂药物（GLP-1RA），它的出现打破了2型糖尿病患者每天或每周需要接受GLP-1RA注射的格局，为他们控制血糖提供了侵入性更小的便捷治疗选择。 图片来源：中国国家药监局官网多肽药物的发展现状与合成什么是多肽药物？多肽药物作为一种特殊的蛋白质，由多个氨基酸通过肽键连接而成，通常由10~100个氨基酸组成，具有独特的空间结构。相对于小分子和蛋白质药物，多肽药物具有更强的生物活性和特异性，广泛应用于抗肿瘤、内分泌和代谢领域。多肽药物备受医药行业关注全球已有80多种多肽药物上市。GLP-1目前在医药行业可谓备受瞩目，犹如当下备受欢迎的“炸子鸡”。一方面，GLP-1受体激动剂已经取得了显著的市场认可，甚至在2023年超越了胰岛素，成为全球范围内广泛应用于2型糖尿病治疗的主流药物；另一方面，GLP-1受体激动剂在减肥市场上展现出巨大的潜力，使其成为全球范围内备受瞩目的焦点。多肽药物的合成方法尽管技术进步推动了多肽药物的发展，但人工合成的复杂性逐年增加。多肽合成主要采用生物合成法和化学合成法。● 生物合成法包括天然提取法、酶解法、发酵法和基因重组法。然而，工艺开发大多周期长，粗产品收率低；● 肽还可以通过不同的化学途径合成，液相和固相均可，可以批量生产也可以流动合成。流动合成相对于批量方法的优势在于在线光谱监测、高效混合以及对物理参数的精确控制，从而限制副反应的发生。 资料来源：Chemical Reviews，平安证券研究所Vapourtec固相肽合成方案自2017年以来，Vapourtec一直致力于开发受控可变床流动反应器（VBFR），可容纳树脂生长，减少机械损伤，提高偶联和去保护效率。该反应器实时生成内联数据，支持即时调整合成过程，如通过双重偶联提升肽质量和产量。实时监测密度并自动调整填充床，0.5ul分辨率监测体积变化。目前，VBFR反应器在肽和寡糖合成研究中已取得成功！ Vapourtec R系列流动合成仪搭配VBFR[1]本文展示了Vapourtec R系列流动合成仪的能力，该系统配备了一种新型流动反应器——可变床流动反应器，用于进行连续流动的固相肽合成。通过选择治疗糖尿病的30氨基酸的类胰高血糖素样肽（GLP-1）作为研究对象，我们通过优化树脂活性位点与泵送的试剂之间的接触表面，保持固体介质的持续填充，实现了更高效的合成。可变床流动反应器的应用不仅减少了溶剂用量，还确保了更高的合成效率。整体方案下，GLP-1 30氨基酸的粗品纯度在不到5小时内达到了82%。方案详情与结论GLP-1是一种30个氨基酸的激素，对糖尿病治疗具有重要意义。在合成中，ChemMatrix树脂被广泛用于保持肽溶解，有助于试剂扩散。该树脂适用于复杂肽合成，因仅由聚乙二醇（PEG）链组成。其相对两亲性使其在化学和机械上稳定，提供比聚苯乙烯树脂更好的性能。SPPS协议已适应两种树脂，确保合成挑战性肽（如GLP-1）具有高粗品纯度和产量。 用于GLP-1的R-Series示意图主要的R2C+泵用于自动加载样品环的自动进样器，传递偶联试剂。次要的R2C+泵传递去保护溶液。VBFR在R4加热模块中设置。双核反应器将去保护和偶联反应器放在一个反应器芯片中。氨基酸在1.6ml反应器体积中活化，哌嗪在0.8ml反应器体积中预热。两个输出连接到VBFR反应器底部。使用SF-10泵作为主动BPR，系统压力保持不变。聚四氟乙烯过滤器确保树脂在VBFR中保持。Vapourtec的扩散板确保试剂均匀流过过滤器。Vapourtec 采用CF-SPPS反应协议，适用于0.08-0.11 mmol规模。VBFR-SPPS使用Dual-CoreTM PFA管反应器和VBFR反应器，装载200 mg树脂。通过流动DMF，使树脂膨胀到1.4ml/min，加热至80℃。系统压力为2.5bar。CF-SPPS方案A和B包括去保护和偶联步骤，采用不同参数。最后，通过DMF、DCM、MeOH洗涤，TFA裂解，分离肽，使用HPLC和质谱分析。典型循环中，VBFR体积在去保护和偶联过程中相应调整。结论流动化学在手工操作、反应速率和转化率方面相对于传统的批量SPPS（固相合成）路径具有多重优势。使用流动化学，GLP-1已经成功在不到5小时的时间内合成，只需少于1升的DMF（二甲基甲酰胺），通过HOBt和DIC激活。最终产物的原始纯度超过82%，产率为71%。总结在整个合成过程中，控制树脂的填充密度至关重要。可见，VBFR在合成困难序列时非常有优势，获得的宝贵数据将为工艺科学家提供指导，对于合成工艺的改进和优化提供了有益的数据。VBFR反应器特点玻璃、聚四氟乙烯（PTFE）、氟聚合物（PFA）和卡尔莱兹（Kalrez）材质与强酸碱有抗腐蚀性；全自动体积变化；可加热和冷却，温度范围：-20℃～150℃；工作体积范围从0.3ml到20ml；有三种规格可选：6.6mm、10mm和15mm孔径的反应器；体积变化测量分辨率为0.5微升（6.6mm孔径反应器）；最大工作压力为20bar（6.6mm孔径反应器）；VBFR可以与Vapourtec的R-Series软件接口，体积变化可被记录和图表化。Vapourtec VBFR应用领域 在连续流中使用异质试剂（例如有机金属试剂的形成）；在易于膨胀的支持体上使用固定的异质催化剂（例如聚苯乙烯树脂）；固相合成；捕获和释放的纯化；肽合成（本文中已展示）；寡核苷酸合成；糖基组装。如果你对上述产品或方案感兴趣，欢迎随时联系德祥科技，可拨打热线400-006-9696或点击在线咨询。[1]SLETTEN E T, NUNO M, GUTHRIE D, et al. Real-time monitoring of solid-phase peptide synthesis using a variable bed flow reactor [J]. Chemical Communications, 2019, 55(97): 14598-601.Vapourtec英国Vapourtec是德祥集团资深合作伙伴之一。Vapourtec成立于 2003年，已有20年生产经验。Vapourtec 作为专业生产流动化学系统的厂家，一直致力生产实验室级别的流动化学系统的研发生产。Vapourtec设计和生产流动化学合成系统持续领先于市场，提供了新的连续化学合成能力，并且始终保持着技术兼容性，从而使得即使最早期的用户仍可利用最新技术发展提供的优势。目前已经Vapourtec流动合成仪证明有效的反应包括：硝化、氧化、还原、偶合、重排、酰胺化、溴化、加氢等。广泛适用于医药，农药，染料，香料，有机光电材料，有机磁性材料，纳米材料，表面活性剂等精细化工中间体和其它特种助剂。德祥科技德祥科技有限公司成立于1992年，总部位于中国香港特别行政区，分别在越南、广州、上海、北京设立分公司。主要服务于大中华区和亚太地区——在亚太地区有27个办事处和销售网点，5个维修中心和2个样机实验室。30多年来，德祥一直深耕于科学仪器行业，主营产品有实验室分析仪器、工业检测仪器及过程控制设备，致力于为新老客户提供更完善的解决方案。公司业务包含仪器代理，维修售后，实验室咨询与规划，CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。与高校、科研院所、政府机构、检验机构及知名企业保持密切合作，服务客户覆盖制药、医疗、商业实验室、工业、环保、石化、食品饮料和电子等各个行业及领域。2009至2021年间，德祥先后荣获了“最具影响力经销商”、“年度最佳代理商“、”年度最高销售奖“等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念，致力于成为优秀的科学仪器供应商，为此我们从未停止前进的脚步。我们始终相信，每一天都在使这个世界变得更美好！

——专访康宁反应器技术有限公司技术中心主任伍辛军博士【制药网 人物访谈】2021年是“十四五”开局之年，也是全面建设社会主义现代化国家新征程开启之年。在新的起点以及新的发展格局下，制药企业普遍面临高成本、产能扩张的挑战，对于设备需求也发生了明显的改变。那么，与医药研发及生产息息相关的反应器行业企业是如何应对变化的？又是如何帮助药企解决实际难题的呢？对此，制药网专访了康宁反应器技术有限公司技术中心(中国)主任、区域商务总监伍辛军博士。谈变化：康宁公司积极快速响应市场需求 随着市场的发展，制药领域需求也在不断变化，康宁公司是如何快速适应市场发展带来的变化的？为此公司做出了哪些努力？ 伍辛军博士表示，过去几年尤其是2020年疫情以来，整个制药行业发展非常快，其背后是因为行业对药物有更多的呼唤，尤其是药物的生产包括疫苗的生产，能够快速研发或生产这些社会需要的药品变得越来越关键。从2002年到现在，康宁公司在制药领域耕耘已有十几年，随着时间的沉淀，公司在反应器技术领域积累的经验不断增多，在响应市场这方面也具备明显的优势。伍辛军博士回忆道，2020年年初疫情刚爆发的时候，有一家中国客户为了驰援武汉需要利用反应器来合成消毒剂过氧乙酸(PAA)的。康宁的反应器是在法国生产的，面对特殊情况，公司迅速应对，全球团队紧密合作，仅用不到三个礼拜时间就完成了康宁反应器的交付，而这些平常需要花费数周甚至数月才能实现。该项目的交付，展现了康宁技术和服务体系能够助力客户快速响应市场需求。 另外针对制药市场快速发展，例如快速获得药物分子、快速合成、快速生产等方面的需求，康宁公司也推出了多功能制药的平台，快速响应市场。“现在我们国内很多制药企业，还有一些做CDMO的企业，都建有这样一个多功能的CDMO生产平台，可以快速响应客户的需求，以及社会的需求，快速合成这些成品。”伍辛军博士说道。谈突破：康宁近两年来在制药领域取得诸多成果基于170年的发展，康宁公司创造出很多关键技术，其中在中国市场，康宁反应器技术更是以突破性创新快速进入市场。被问及在制药领域的突破，伍辛军博士表示，近两年来，在市场、尤其是广大客户给予公司广大的信任和支持下，康宁在制药领域也取得了很多突破。例如，在浙江医药集团，康宁公司帮助其建立了一个万吨级的医药中间体生产工厂，该工厂于2017年开设，到现在已经连续稳定运行了三年多的时间，截止到今年三月份，已经实现了三万多个小时的连续稳定运行。“对于药品的生产来讲，长时间的稳定运行也是非常有里程碑意义的。”伍辛军博士表示。据介绍，2020年6月18号，康宁公司又宣布推出单台年通量万吨的G5反应器。“在微反应器领域，单台通量可以做到1万吨是一大突破。”伍辛军博士介绍，“这个装置在2019年11月份就已经开设，到今年3月份也达到了1万个小时的连续运行。”要实现智能化就需要先实现连续化。伍辛军博士表示，现在制药企业、精细化工企业都在使用连续流技术，而且应用越来越多。但值得一提的是，当下连续流技术方面的人才仍比较短缺。“企业的用户越来越多，但人才这方面在市场上还是比较缺的，因为学校也没有开连续流技术这门课，所以对于人才这方面也有很多的需求。”据介绍，为快速响应市场需求，康宁公司在2019年开发出Corning Nebula™ Education Kits康宁星云教学平台，这个平台主要帮助学校来进行学生的实训实验，让学生来了解连续流技术并进行操作，帮助企业培养更多连续流方面的人才。“这对于企业在十四五规划做高质量发展方面来说，是非常有意义的，因为我们解决了人才需求问题。”伍辛军博士说。 谈技术：连续流技术帮助药企实现成果转化高效连续化生产已经成为药品生产技术发展的趋势和方向，而连续流技术是实现连续化生产的有效途径。那么，康宁公司是如何利用连续流技术帮助药企实现成果转化的？伍辛军博士提到了两种合作模式。其中通常的做法是，针对有研发实力的制药企业，康宁公司教会企业怎么使用，使其快速地把传统工艺转化成连续化生产的工艺，从而实现产品的连续化；另外一种合作模式则是针对研发实力比较弱的企业，客户告诉公司要做什么东西，由康宁技术团队来帮助其实现连续流的生产工艺的转化，助力企业快速的把技术用在药物的生产过程中。不过，伍辛军博士也指出，连续流技术在制药企业的应用过程中会遇到一些挑战。一方面，因为制药行业不像IT、汽车行业，这些行业发展速度快，新的技术导入相对也比较快，而制药行业对质量、品质的要求非常高，因为药物直接作用于人体，所以相对来说走得会比较慢一点；另一方面，药物品种非常多，比如治疗慢性病的、癌症的、感染的，同时药品的质量要求高，所以对重金属含量、单杂的控制要求非常高，因此品种非常多也是连续流技术在应用过程中遇到的一个非常大的挑战。 那么，康宁公司的连续流技术具有哪些优势？其一，无缝放大。康宁公司在连续流技术领域耕耘了很多年，也非常重视这方面的技术创新。其中在反应器设计这块，康宁公司也充分考虑到药物制造过程中需要解决的问题。如康宁反应器有一个很典型的特点，就是它可以做到无缝放大，从实验室规模到生产规模，可以实现无缝对接。“在实验室开发好了工艺以后，我们可以快速走向工艺化生产。这是通过我们的技术手段来帮助企业实现快速的切换。”伍辛军博士介绍说。其二，快速合成。基于品种非常多，康宁反应器平台本身也有普适性。其平台不是针对哪个反应或者哪个药物品种设计的，而是一个多功能平台，可以进行各个分子的快速合成。其三，降低杂质含量。由于康宁是做材料的公司，在材料领域有着170多年的技术积累，其材料可以耐受很多种物料的腐蚀，包括强酸、强碱的腐蚀，所以可以避免药物制造过程中出现金属离子残留等问题，康宁公司正是通过技术的手段，大大降低杂质的含量，提高药品的质量的。谈挑战：从三个方面帮助药企解决高成本难题 2021年是十四五规划开局之年，但药企普遍面临成本攀升、品种繁多等问题，对此，企业应该怎么应对呢？伍辛军博士指出，制药企业这几年经历带量采购，药物的成本问题越来越突出，尤其是随着药物的发展，人类基因测序已经完成，所以很多药物越来越往多品种方向发展。“我们不可能说建一个很大的工厂只生产一个药物分子，加上量不大，它给企业带来的回报是相对有限的。”针对上述挑战，康宁公司主要做了以下几个方面的工作： 其一，通过技术创新，推出万吨级的生产平台，帮助品种量比较大的企业，降低他们的生产、运营成本。 其二，通过多功能生产平台，生产很多药物分子。在同样一个平台下，可以实现品种之间的快速切换，平摊下来，制药企业的生产成本也会降低。伍辛军博士表示，成本是企业的生命线，康宁便是从这个角度帮助企业进行成本的节约。其三，从实验室规模到生产规模，大大节约制药项目的开发周期。伍辛军博主指出，原来传统的间歇生产模式，从小试到中试再到生产是个非常漫长的过程，尤其是中试过程，本身生产不了很多东西，这个过程中伴随的成本也是非常高的，而康宁可以解决从实验室到生产的放大，帮助企业节约生产的成本。谈前景：康宁公司非常重视中国反应器市场谈及国内反应器市场的前景，伍辛军博士表示：“我们非常看好这个前景，康宁公司也非常重视中国市场，我们在中国的投资已经超过40年，在大陆的投资额超过70亿美金，康宁一直非常重视这个产业。”值得一提的是，反应器产业作为刚起步的产业，市场还不成熟，对此，康宁公司也积极做了很多年的市场培育，高度重视产业的发展。2019年，康宁公司在常州开始计划建立康宁反应器公司全球业务总部，同时把康宁反应器的生产基地、技术中心也建在了常州。另据伍辛军博士透露，在今年6月17号，康宁公司也会建立康宁连续流技术培训中心，“这个培训中心主要帮助企业解决人才的问题。我们不仅会培养企业的人才，还会培养老师，把连续流领域专业人士请过来，给我们的老师做培训，让学校有更多的老师懂这个技术，让更多的学生学习这个技术，这样可以帮助整个行业建立很好的生态链，能够健康地往前发展。” 对于康宁公司而言，今年的第86届API China也是一场非常重要的展会，可以帮助公司进一步拓展市场。伍博士着重介绍了现场带来的以下反应器产品其一，康宁G1连续分离和检测一体化平台。该平台的特点在于能够把连续反应、连续分离、在线检测集成在一起，可以进行药物的研发，快速工艺的开发，同时也可以进行药物公斤级的合成，而且还符合GMP、FDA认证的要求。其二，康宁G4反应器。该平台仍然延续了流动化学核心原理，目前也可以做成一个多功能的生产平台，其特点是占地面积非常小，只需四五十平的建地面积，就可以做两千吨甚至三千吨的年通量的工厂，有了这个平台可以快速合成产品，满足客户的需求，快速给社会提供急需的要求。其三，康宁星云教学平台，该集成化平台于2019年11月推出，此次也亮相于展会上。在康宁展台现场，还有专人对该平台进行演示的实验。据介绍，康宁星云平台是专门针对新时代学生的需求而设计的，“现在很多学生都不愿意学化学化工，我们也在反思这个问题，我们这个平台是针对00后设计的，符合他们使用的习惯，比如我们配备的是10.5寸的大触摸屏，学生在上面点点手指，就可以进行实验操作训练。”伍辛军博士表示，另外，该平台都是集成化的，非常小巧。聚焦本质安全绿色低碳，赋能产学研用创新融合，康宁反应技术中心欢迎制药行业企业咨询交流，一起深入探讨技术，帮助解决社会急需的问题，同时实现制药企业的转型升级，以及制药行业的高质量发展！同时诚挚邀请您关注康宁公司有关6月17日“康宁本质安全智能装备产学研用成果全球发布”大会的新报道！

微通道反应器技术被公认为是21世纪化学合成技术的革命性成果,在多个应用领域已经实现了化学品的连续合成生产。在原料药、精细化学品和新材料等行业，纯度直接影响到产品的性能与效益。康宁独特的“心型”微通道反应模块极大促进物料高效混合与萃取，帮助客户研发并生产高纯度、高品质的产品。在刚刚结束的API期间举办的制药&精细化工连续流本质安全及自动化生产发展论坛上，来自河南省科学院高新技术研究中心的李中贤博士分享了康宁反应器的一项新的应用研究成果"鱼油残液连续提取高纯度胆固醇的方法"。该研究已经获得中国发明专利（专利号ZL201910160333.3和ZL201910160334.8）本文将为大家介绍这一创新应用案例！胆固醇是一种重要的医药中间体，主要用于维生素D2、D3、人工牛黄、合成激素、抗癌药物等生产，还可作为虾的蜕皮激素、养殖饲料的添加剂以及光化学、电子液晶材料。这些应用都对胆固醇的纯度有很严格的要求。目前胆固醇是从羊毛脂、动物的脑干和鱼油中提取，其中都含有较多的24-脱氢胆固醇、7-烯胆烷醇、二氢胆固醇等杂质，难以满足医药生产的质量要求。这些杂质尤其是24-去氢胆固醇与胆固醇性质接近，通过传统的重结晶提纯方法难以去除，为达到医药级别的胆固醇含量需经过多次重结晶，收率较低。有研究者采用熔融结晶和溶剂重结晶相结合的方法得到了含量99 .0%以上的高纯度羊毛脂胆固醇，但收率只有60-75%，也难于实现连续工业化生产。胆固醇是一种重要的医药中间体，主要用于维生素D2、D3、人工牛黄、合成激素、抗癌药物等生产，还可作为虾的蜕皮激素、养殖饲料的添加剂以及光化学、电子液晶材料。这些应用都对胆固醇的纯度有很严格的要求。目前胆固醇是从羊毛脂、动物的脑干和鱼油中提取，其中都含有较多的24-脱氢胆固醇、7-烯胆烷醇、二氢胆固醇等杂质，难以满足医药生产的质量要求。这些杂质尤其是24-去氢胆固醇与胆固醇性质接近，通过传统的重结晶提纯方法难以去除，为达到医药级别的胆固醇含量需经过多次重结晶，收率较低。有研究者采用熔融结晶和溶剂重结晶相结合的方法得到了含量99 .0%以上的高纯度羊毛脂胆固醇，但收率只有60-75%，也难于实现连续工业化生产。研究内容河南省科学院高新技术研究中心余学军主任研究团队创新性的应用康宁微通道反应器实现了连续高效萃取制备高纯度胆固醇的方法。并基于此开发出从鱼油残夜中萃取制备高纯胆固醇,同时联产饲料添加剂过瘤胃脂肪，无含盐废水排放，清洁高效, 有利于满足高回收率的工业化生产需求。1.将正庚烷、乙酸乙酯、甲醇和水按0.9-1.2: 1.1-1.3: 0.8-1.0: 1体积比混合，静置后分开上、下相，用上相溶液溶解胆固醇粗品，下相溶液用乙酸调节PH=3.7-4.5作为萃取剂。2.将萃取剂泵入微通道萃取系统，所述微通道萃取系统包括n个康宁微通道混合模块M和n个分离模块S，混合模块和分离模块依次间隔，分离模块下相溶液出口连接前一级混合模块的进口，上相溶液出口连接下一级混合模块的进口，如此重复连接。3.具体进料操作步骤：1. 用进料泵分别连接萃取剂和胆固醇粗品溶液储液罐，且每个分离模块下相出口连接进料泵控制流速；2. 萃取剂依次进入混合模块Mn、分离模块Sn；待萃取剂占有分离模块Sn体积的约二分之一时，打开Sn下相溶液出料口，通过进料泵进入上一级混合模块Mn-1；3. 依此操作，逐级逆流至康宁微通道混合模块M1；4. 此时开始向混合模块M1泵入粗胆固醇溶液，二者在混合模块M1中充分混合萃取；5. 混合溶液进入分离模块S1分层，上相溶液进入微通道混合模块M2，下相溶液进入回收罐蒸发回收使用，下相液体流速与萃取剂流速相同；6. 如此逐级连续逆流萃取分离。过程中用气相色谱对每级分离模块上相的胆固醇纯度进行分析，直至纯度≥99.0%，收集该分离模块上相溶液，蒸馏回收溶剂，剩余物用乙醇重结晶得到目标产品。4. 基于上述方法，研究者成功实现从鱼油残夜中萃取制备高纯胆固醇。研究结果及讨论 利用康宁微通道反应/混合模块提高萃取效率，胆固醇的回收率≥80%，产品纯度完全满足医药级原料的要求 连续化操作，高效快速，质量稳定，适合大量制备 从鱼油废液中提取胆固醇，变废为宝 减少使用有机溶剂，无含盐废水排放，绿色高效。