物性数据库驱动的固体制剂配方智能设计

中国粉体网讯  质量源于设计（QbD)是所有药物研发设计的基本原则，设计过程对药品质量的决定性作用已成为行业共识。在全球工业4.0革命背景下，国际制药工程协会（ISPE）于2016年，提出制药4.0，促进制药领域的数字化变革和智能化升级。

2022年，英国CMAC未来制造研究中心提出质量源于数字化设计（QbDD），采用数字双胞胎、模型驱动的数据工厂和微型工厂支持口服固体制剂(OSD)端到端工艺设计。同年，DANIEL S等提出基于QbDD的核糖核酸疫苗设计平台。头部跨国制药公司也纷纷布局数字化制剂工艺设计工具，例如阿斯利康建设的数字化设计加速平台，以及礼来公司的CRAVE工艺大数据系统。QbDD整合计算机辅助设计工具与QbD方法，通过高通量计算机仿真实验，可实现加速工艺开发或指导湿法实验的测试和验证，并减轻实验负担。

中药制剂具有物质组成结构和过程相态的复杂性特征，其工艺研发多依赖经验，缺乏可靠的物理和物理化学的基础数据和基础知识作为指导。在中药复方制剂工艺设计过程中，设计工具多采用“实验设计(DOE)+统计分析”，所获取的DOE小样本实验数据参数维度和信息量较低，针对某一单元或某一品种的设计知识难以外推。工艺研发过程依赖定型装备，实验设计较少考虑设备参量，工艺装备之间的匹配度较低，工艺放大过程的试错成本高。

药品质量源于设计旨在将药品质量问题尽可能解决在设计阶段，而提高设计可靠性的核心关键在于规律性设计知识的发现和应用。此外，获取规律性设计知识的可能途径包括数据驱动的模型挖掘、第一性原理或其组合。数据驱动型模型可以总结既有数据信息中的问题解决方案和模式，辅助知识归纳。大数据结合人工智能算法方式或第一性原理方式有可能产生创造性知识。

当前，口服固体制剂是中药复方制剂新药开发的主体而片剂、胶囊剂和颗粒剂等现代中药剂型是中药OSD的主体。

为提高中药制剂研发效率和可靠性，徐冰教授课题组以中药OSD开发过程为研究对象，收集尽可能多的中药制剂原料和辅料，并进行物性综合表征，构建iTCM物性数据库，进而通过跨品种实验探索物性空间和工艺参数空间的耦合对产品质量的影响，研究物料可制造属性分类规律，建立通用性更强的工艺模型，并与优化算法结合形成OSD工艺智能设计方法，同时也探索了采用高性能计算和颗粒体系仿真模拟特定制剂设备中物料和工艺设计方法。

2024年7月3-4日，中国粉体网以“从粉体技术，论制药工艺”为主题，将在山东的济南中海凯骊酒店举办“第六届全国医药粉体制备及物性表征技术高峰论坛”，届时来自北京中医药大学徐冰教授将作《物性数据库驱动的固体制剂配方智能设计》报告，报告主讲人旨在介绍国内外口服固体制剂配方设计系统进展和设计思路，以及其课题组提出的口服固体制剂智能设计“三个一”工程，即一张粉体物理指纹图谱、一个粉体物性数据库和一套口服固体制剂配方智能设计系统TCM iDesign。该系统支持将用户需求“翻译”为定量目标集，在通用设计空间开展大规模并行智能搜索，快速匹配工艺路线、处方辅料和关键工艺参数最佳组合，提高工艺研发速度和可靠性。

报告人介绍

徐冰，北京中医药大学教授，中药信息学系副主任，中药生产过程控制与质量评价北京市重点实验室方向负责人，中国颗粒学会青年理事、药物制剂与粒子设计专委会委员，中华中医药学会中药分析分会副秘书长，中国医药设备工程协会中药设备工程专委会副秘书长，国家药品监督管理局ICHQ13专家工作组成员。第一完成人获中国专利奖优秀奖，北京市自然科学基金优秀成果，产学研成果入选国家药监局药品智慧监管典型案例，参加获得北京市科学技术一等奖等。

资料来源：

徐冰等.高品质中药制剂“物料-工艺-装备”协同智能设计

（中国粉体网编辑整理/青黎）

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