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药物分析学科发展历程与趋势

张金兰 ,  许风国

化学进展 ›› 2024, Vol. 36 ›› Issue (12) :1893-1900

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化学进展 ›› 2024, Vol. 36 ›› Issue (12) :1893-1900 DOI: 10.7536/PC241118
化学人生·百年专刊
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药物分析学科发展历程与趋势

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Development History and Trends of Pharmaceutical Analysis in China

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摘要

今年是分析化学家周同惠院士诞辰100周年,为纪念周同惠院士百年诞辰,传承科学家精神,学习周同惠院士在艰苦条件下,勇于承担重任,带领科研人员突破兴奋剂检测难题,建立了我国兴奋剂检测中心的担当精神与爱国情怀。对周先生在药物分析学科建设与发展中作出的突出贡献表示最忠诚的致敬, 特撰写本文,本文介绍了我国药物分析学科发展历程、药物分析学科教育体系建立、药物分析学科发展重要成果以及学科发展趋势,概述了药物分析学科经历新中国成立之初,科学家克服困难努力提升我国药物分析水平,到改革开放以来我国药物分析水平飞速发展跻身国际的历程, 从学科技术发展、仪器设备引进、药检方法与药品标准提升、分析检测机构发展、人才培养、重要成果与发展趋势的角度进行了介绍。

Abstract

It is significant to commemorate the 100th anniversary of the birth of Academician Zhou Tonghui, the analytical chemist, and to learn the spirit of great scientists. Academician Zhou led researchers to overcome the difficulties of doping detection and established China’s Doping Control Center, demonstrating his dedication and patriotism. He also made outstanding contributions to the construction and development of the discipline of pharmaceutical analysis. This article is written as a tribute to Mr. Zhou’s contributions and spirit. It introduces the development history of China’s pharmaceutical analysis discipline, the establishment of its educational system, important achievements, and development trends. The article outlines the journey of the discipline from the early days of China, when the older generation of scientists worked hard to improve our pharmaceutical analysis standards, to the rapid development and international prominence achieved since the reform and opening-up period and after. The introduction covers the development of analytical methods and techniques, instruments and apparatus, improvements in drug testing methods, standards and guidance, talent cultivation, key achievements, and future trends.

关键词

药物分析学科 / 发展历程 / 发展趋势

Key words

pharmaceutical analysis / development histry / development trends

引用本文

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张金兰, 许风国. 药物分析学科发展历程与趋势[J]. 化学进展, 2024, 36(12): 1893-1900 DOI:10.7536/PC241118
Jinlan Zhang, Fengguo Xu. Development History and Trends of Pharmaceutical Analysis in China[J]. Progress in Chemistry, 2024, 36(12): 1893-1900 DOI:10.7536/PC241118

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医药产业是国民经济的重要组成部分,与人民的生命健康息息相关,是构建社会主义和谐社会的重要内容。药学研究为保障药物安全、有效、质量可控提供理论与技术的源泉和支撑,涵盖药物研发、药物生产、药物使用和药物管理的全过程。药物分析学是药学的二级学科,药物分析学的技术与方法贯穿药物的全生命周期,保障药物的有效与安全性。我国药物分析学的发展伴随着国家的建设与发展,经过老一辈科学家艰苦卓绝的奋斗和几代药物分析人的传承与创新,药物分析学领域在基础研究和转化应用方面取得了迅猛进展,已成功跻身国际先进行列。

1 药物分析学科发展

1.1 新中国成立之初,老一辈科学家克服困难努力提升我国药物分析水平

新中国建立之初,国内的实验条件比较差,许多领域还处于空白状态,在我国的药物分析领域,安登魁、曹初宁、周同惠、梁晓天、孙增培等一批老科学家带领之下,科研人员克服重重困难,积极开展了药物质量分析、标准制定、结构解析以及一些新技术新方法在合成药和中草药有效成分分析中的应用研究,极大提升了我国药物分析测试的水平。

当时药物分析与测试研究工作和任务主要在卫生部中央卫生研究院药物学系(于1958年成立,现在为中国医学科学药物研究所)、中央卫生部药检所和药物食品检定所(1950年合并为中国药品生物制品检定所,1998年改编为中国食品药品检定研究院)、上海药品检验局以及从中央到省、地(市)、县四级药检所等机构开展和完成。药检系统的机构承担了药品的日常检验检测、检验技术方法研究、标准研究与制定、进口药品检验等任务。高校和研究机构的药物分析测试主要围绕药物研发,开展了药物分析新技术和新方法研究,支撑药物质量控制和结构解析等研究工作和测试技术服务[1-2]。

高校和研究机构主要通过引进国外仪器设备和少量的自研设备,建立药物分析新技术和方法。一些研究机构20世纪50年代初就使用较简陋设备开展元素分析,周同惠院士等科学家在50年代后期引进苏联生产的元素分析仪器,80年代又引进了意大利的元素分析仪,可以自动操作。 光学仪器方面,于1956年购入一台日本岛津公司展览品QC型紫外可见分光光度计,在当时的国内已是很先进的仪器了。其后又引进了较新型的自动绘图、双光束分光光度计。在色谱方面,20世纪50年代的工作主要开展了纸色谱、柱色谱技术的应用;60年代引进了国内第一台60 M核磁共振谱仪,在梁晓天院士的推动下,实现了核磁共振技术在药物研究中的应用,特别是在天然产物结构鉴定方面的应用,为国内药物研发提供了技术支撑。60年代起逐步将气相色谱和薄层色谱用于药物分析,引进了气相色谱仪,70年代进口了薄层色谱扫描仪。70年代后期,高效液相色谱在国际上受到普遍重视,积极购置仪器,大力开展这方面的应用研究。电化学分析方面,中国医学科学院药物研究所的科学家50年代进口了民主德国的极谱仪,用它建立了山道年和一叶萩碱的分析方法,60年代将安培滴定法应用于生物碱的分析,还自行组装了仪器进行库仑滴定的研究,在中草药成分分析中发挥了作用。 80年代初研制了生物碱的离子选择电极,并用于片剂中的含量测定。

在药检系统中,容量法和光谱法在药品检验方面发挥了重要作用。药检系统的仪器设备普遍缺乏,紫外分光度计仅在部分省级药检所配备,并且被视为“大型精密仪器”。气相色谱仪、薄层色谱扫描仪、高效液相色谱等先进大型仪器,当时仅在中央药检所和一些口岸药检所配备,它们在药品质量标准研究和提升方面发挥了重要作用。

中华人民共和国成立以后,国家有关主管部门组织医药专家编纂中国药典。 1953年7月,我国第一部药典出版,收录531个品种,使用的是繁体字,计量单位采用旧市制。1963年,第二版药典出版,符合条件的中药被收入,并且分为一、二部,合计收录1310个品种,开始使用简化字,计量单位采用公制,内容依次按序言、凡例、正文、附录等编排。1977年出版第三版药典,合计收录1920个品种,该版药典标志着药典的编纂工作开始迈入正轨[3]。

1978年改革开放之后,药物分析与测试迎来大发展,取得了突出成绩,进入国际化交流、合作和发展阶段。

1.2 改革开放以来我国药物分析水平飞速发展跻身国际

改革开放以来,我国医药产业整体规模不断发展壮大,成为国民经济中发展最快的行业之一。我国药物研发水平和能力不断提升,从仿制、仿创结合到创新研发。药物的研发、生产和上市销售政策法规、技术指南等逐渐与国际接轨与融合。人民群众对用药的需求从可及到高质量、安全和有效已上升至生存权层面。药品科学监管按照四个极严要求执行,药物分析和测试在其中发挥着重要的作用,因此药物分析测试组织结构、人才队伍、分析测试技术水平不断提高,与国际接轨,跻身国际先进水平行列[3]。

改革开放以来,药物的分析测试机构主体性质不断发生变化,由中央直属的事业单位和各级药检所,逐渐随着药物研发的需求,GLP、GCP机构以及第三方检测机构,特别是开展临床生物样本分析的实验室迅速发展。药检机构和药检工作逐步得到恢复和发展。1998年机构改革后,药检机构整体划归药品监督管理部门(以下简称药监部门),确立了我国中央、省、地市三级政府药品检验体系。各级药检所实行属地化管理,在业务上接受上级业务部门的指导。全国共有地市以上药检所约390个,成为药品监测、检验和监管的主要技术支撑力量。有60家药物非临床研究机构通过了GLP认证,625家药物临床研究机构通过了GCP资格认定。GLP认证和GCP资格认定机构均会设置相应的从事药品质量和非临床/临床生物样本分析实验室,支撑药物非临床(临床)试验研究[3]。第三方药物分析检测服务机构迅速发展,并不断壮大,例如科文斯、药明康德、康龙化成等第三方药物研发技术服务公司的药物分析测试实验室积极推进了药物研发的进程,特别是在国际化方面起到了桥梁作用。

2 药物分析学科教育体系建设

学科建设是知识传授和知识创新的过程,研究生教育重在构建研究生的知识体系以及创新和实践能力。两者本质上都是以知识为载体,具有关联性和契合性。学科构成了研究生教育的基本架构,研究生教育又是学科发展的核心组成部分,药物分析学科建设与研究生培养相互促进,互利共存。

中国药学类研究生教育起步较晚,1955年北京医学院药学系(现北京大学医学部药学院)和华东药学院(现中国药科大学)先后开始招收药学、药物化学、生药学、药剂学和法医化学学科研究生。1956年南京药学院(现中国药科大学)、沈阳药学院(现沈阳药科大学)开始招收药学学科副博士研究生。1981年起国务院学位委员会成立学科评议组,药物分析学科的周同惠(第1~3届,中国医学科学院药物研究所)、孙毓庆(第3届,沈阳药学院)、钟大放(第4~5届,沈阳药科大学)、吴玉田(第5届,第二军医大学)、毕开顺(第6~7届,沈阳药科大学)、柴逸峰(第6~7届,第二军医大学)、再帕尔·阿不力孜(第7届,中国医学科学院药物研究所)、曾苏(第8届,浙江大学)等8位专家先后担任药学评议分组的成员,其中毕开顺教授担任第7届药学学科评议组召集人。

1981年11月国务院学位委员会审定首批授予硕士、博士学位授予单位,南京药学院(现中国药科大学)、中国医学科学院药物研究所、上海第一医学院(现复旦大学上海医学院)、军事医学科学院4家单位入选药物分析学学科硕士学位授予单位;中国医学科学院药物研究所入选首批药物分析学学科博士学位授予单位,周同惠研究员为我国首位药物分析学博士生导师(表1)。

1995年国务院学位委员会发布《关于按一级学科进行学位与研究生教育评估和按一级学科行使博士学位授予权审核试点工作的通知》,批准部分学位授予单位按一级学科行使博士、硕士学位授予权,并逐步开展按一级学科审核博士学位授权点。截至2021年底全国现有药学一级学科博士点49个,药学一级学科硕士点100个。

3 药物分析学科发展的重要成果

3.1 药物质量分析标准不断提高

《中国药典》是保障公众用药安全、保证药品质量的法定技术规范,是药品生产、供应、使用、检验和药品管理部门共同遵循的法定依据。改革开放以后,《药品管理法》明确了药品标准的法定地位,至今我国已经颁布实施10版药典。1985年颁布了第四版药典,从此每五年更新一版。2005版药典将符合条件的生物制品收入,并且分为一、二、三部,合计收录3214个品种。2015年版,将附录单列,分为一、二、三、四部,收载品种总数达到5608个,是第一版中国药典收载数量的10倍。现行2020版药典收载品种总数达到6400个品种,种类更为齐全,涵盖了基本药物、医疗保险目录品种和临床常用药品,更加适合于临床用药的需求。

对1960年至今的美国药典和欧洲药典关于药物分析技术变化的分析表明,虽然容量分析、光谱和波谱分析和色谱分析均被各国药典所采纳,用于药物质量分析,但是色谱分析技术是最主要的药物质量分析手段,色谱与质谱等联用技术呈现增长趋势。对于中国药典来说,化学药物的质量分析技术的发展趋势与国外一致,《中国药典》紧密结合我国药物研发和生产的实际需求,借鉴美国药典和欧洲药典的经验,与国际药品监管协调组织(ICH)保持协调,与国际标准的一致性越来越高。药物质量分析方法和技术不断提高,色谱方法特别是HPLC是主要的分析手段,同时新收录拉曼光谱法、超临界流体色谱法(SFC)、临界点色谱法、汞和砷元素形态及价态测定法。鉴于中药成分的复杂性和中药鉴别实验高效、高通量和低成本的需求,中药的鉴别实验依然采用薄层色谱(TLC),快速且简便,而中药的含量测定越来越多的采用高效液相色谱(HPLC),并且采用色谱法建立的中药指纹图谱被中国药典的收载数量也在增加。

随着我国药用辅料品种迅速增加及药用辅料与药包材的检测标准逐渐完善,中国药典收载辅料品种达到600余种,并且形成了独立的卷册,结果精准、操作简便的HPLC技术得到了广泛应用。

在追求最严格的标准方面,多年来,我国通过加速建立科学、全面、可验证、可执行的药品标准体系,不断提升国内药品标准水平。目前,我国化学药品和生物药品的标准已基本与国际标准接轨,而中药标准在全球植物药领域更是处于领先地位。

3.2 90年代初我国的兴奋剂检测达国际水平

1984年亚洲奥林匹克委员会理事会决定1990年在中国北京举办第十一届亚洲运动会,按规定,主办国必须承担运动员的兴奋剂检测任务。1985年国家体委决定筹建我国自己的兴奋剂检测实验室。我国的兴奋剂检测实验室必须在 1989 年成立,并通过国际奥委会的资格考试。1986年夏天,国家体委找到周同惠先生,希望得到帮助。周同惠教授和分析室全体研究人员毫不犹豫地接受了这项任务。遂于1986年9月签订了协议,经过两年多的努力,于1989年初建立了刺激剂、β-阻断剂、麻醉镇痛剂、甾体激素、利尿剂五大类100种国际奥委会禁用药物的系统分析检测方法,采用气相色谱、液相色谱、气相色谱-质谱联用等手段进行筛选和确证。自1989年3月起,连续进行了3次预考试,每次10个未知尿样;2次水平测试,每次4个未知尿样;以及最后的正式考试,也是10个未知尿样;均于24 h内给出全部正确结果,一次通过,获得国际奥委会监考委员的赞扬。 在1989年底获得国际奥委会体育委员会主席德梅洛德亲王签发的兴奋剂检测资格证书,成为当时世界上第20个、亚洲第3个、第三世界第1个合格的兴奋剂检测实验室。 这项研究成果显著提升了我国在兴奋剂检测领域的国际地位,并因此获得了国家卫生部、体委和北京市政府的表彰,荣获国家科技进步一等奖及国家体委科技进步特等奖。

3.3 药物质量分析研究与国际接轨

药物分析与测试贯穿于药物发现、临床前研究、临床研究、生产、销售和市场应用的全部环节,药物分析技术的发展始终聚焦于药物有效性和安全性这两个核心议题,在效率更高、通量更大、结果更准确、检测灵敏度更好的分析技术方面不断推陈出新,在药物分析领域得到充分的研究和应用[4]。同时每一次药物发展历程中与药效和安全相关的事件促进了分析检测技术的飞速发展,进而使得药物的质量更加稳定,有效性和安全性更加有保障。

药物分析对象包括:原料、制剂、辅料和包材分析;药物分析的检测项目主要包括:药物成分鉴别(结构分析、理化性质分析)、药物成分分析(杂质分析、含量测定、体内成分及代谢物分析)、辅料和包材分析(鉴别、含量测定)。从分析技术特点可分为两大类:过程分析技术和终产品分析技术。过程分析技术主要是在原料药和制剂生产过程中用在线无损分析技术监测关键工艺中间体,常用的分析技术包括衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)、近红外光谱(NIRS)、Raman光谱、固体核磁共振(NMR)、太赫兹(THz)光谱等振动光谱、示差扫描量热(DSC)、热重分析等。终产品分析技术包括:容量分析、光谱和波谱分析、色谱分析,其中色谱分析方法是目前药物质量分析最主要技术手段。

3.4 药品快速检测系统

从2003年起,在财政部、国家食品药品监督管理局的大力支持下,中国药品生物制品检定所会同有关药检所研制出车载药品快速检测系统,初步建立了由以药品检测车为载体的现场快速初筛平台、以授权方法为基础的实验室快速确证平台、药品检测车车载数据信息管理网络平台组成的药品快速检测系统。药品检测车集现代信息、经典化学等检测方法于一体,将我国自主研发的近红外技术与计算机技术结合起来,将车载近红外鉴别方法的原始创新与车载其他鉴别方法的集成创新合成于行进的专用车辆,形成了以车载近红外鉴别技术为核心的快速检测方法,创建并实行“监督检查、掌握信息、初筛取样、快速鉴别、靶向抽样、目标检验、行政处罚”的运转模式。在初筛环节,这种模式就显现出鉴别药品便捷、准确及对样品无损伤等诸多技术优势,开启了初筛合格的药品样品无损伤退还给监管对象,开创了和谐的执法局面,提高了药品抽验的针对性。目前已为26个省(自治区、直辖市)配备了346辆药品检测车,最直观、最现实地展现了药检技术的作用,产生了显著的社会和经济效益。

4 药物分析学科发展趋势

药物分析学科发展迅猛,分析仪器不断更新换代,分析技术层出不穷,我们以药物分析技术创新研究和技术支撑的应用场景为导向,提出药物分析技术趋势。

4.1 助力药物源头创新

当前我国医药产业正从“制药大国”迈向“制药强国”。虽然我国新药研发水平与国外差距正在进一步缩小,但靶点扎堆、适应症集中等问题仍不同程度存在,不少新药研发主要通过“跟”“改”“买”等路径,集中在已发现、已验证、研发失败率低的跟随创新层面。药物研发需要从“跟随创新”向“源头创新”转型,“创造需求”逐步取代“需求驱动”成为创新药物研发的原动力。

创新药物研发是一个多学科交叉合作的系统工程,涉及疾病市场调研、分子机理研究、靶标的选择确认、分子设计、先导化合物合成及优化、药效药代和毒性初筛、临床前研究、临床研究、新药审评及上市等环节。药物分析既是创新药物研发的驱动力,又是各环节互相衔接、关联、紧密合作的重要纽带。

生物体中小分子与蛋白质之间的相互作用关系(如靶点占据率、选择性等)是药物结构改良和成药的关键信息。目前,化学蛋白质组学技术在药物靶点发现中得到了广泛的应用,包括具有生物活性的分子探针设计与合成、复杂蛋白质组中探针原位标记结合蛋白质、标记蛋白与背景蛋白质分离、肽段样品制备、质谱检测以及数据分析等步骤。其中,根据已知分子信息(结构、SAR、表型等),设计合成相对应的分子探针是该过程的核心环节之一,即在合适的位点对小分子进行化学修饰(生物正交化、光交联化等)。该类探针不仅保留了与潜在靶标蛋白结合的能力,同时能够实现后续结合蛋白质的分离富集,从而鉴定到目标蛋白。基于活性的蛋白质组学分析(Activity-based protein profiling,ABPP)是由Scripps研究所Cravatt教授团队开发用于筛选共价小分子先导化合物,靶向“无药可及”的蛋白质靶点。该方法的运用加速了共价药物先导化合物的筛选,在复杂蛋白质组水平上大规模发掘潜在配体结合口袋,为靶向“不可成药”蛋白质提供了机会。

4.2 服务药品监管决策

药品质量风险客观存在、不容忽视,近20年来,我国药害事件多发,远的有“齐二药-亮甲菌素注射液”事件、“安徽华源克林霉素磷酸酯注射液(欣弗)”事件,近年如“问题胶囊”事件、“缬沙坦”事件、“长春长生疫苗”事件等,引起全国震动。药害事件在引发药品审评审批制度改革思考的同时,也在呼唤更多的技术创新,用科学监管筑起药品安全技术防线,特别是数字化、自动化的现代技术手段的创新。

药品监管科学是聚焦前沿问题的一门科学。伴随新技术、新材料、新工艺的快速发展,纳米产品、免疫治疗、药械组合等创新药品和医疗器械不断涌现并投入临床应用,如何监管这些新产品,是新科技带来的重大挑战。2019年,国家药监局启动了中国药品监管科学行动计划,并确定了首批9个重点研究项目,包括细胞和基因治疗产品、药械组合产品、人工智能医疗器械、中药安全评价研究等。此计划旨在立足我国药品监管工作实际,围绕药品审评审批制度改革创新,密切跟踪国际监管发展前沿,拟通过监管工具、标准、方法等系列创新,经过3~5年的努力,制定一批监管政策、审评技术规范指南、检查检验评价技术、技术标准等,有效解决影响和制约药品创新、质量、效率的突出性问题,加快实现药品治理体系和治理能力现代化。

药物分析学是直接反映药品质量属性的最主要学科,在风险监测、风险识别方面同样不可替代。先进的药物分析技术在防范药害事件发生、开展药品全生命周期追溯以及药品不良事件深入快速调查方面发挥着重要作用。随着生物医药科学的发展,特别是创新算法、智能机器人、高精密传感器等前沿的数字化、自动化科技越来越多应用于药物分析技术,比较有代表性的是快速检验、过程分析技术等的应用以及配套的电子追溯、数字化质量保证(Digital quality assurance,DQA,即“数字QA”)等信息化质量体系,药品科学监管也得到了快速发展。

随着技术的不断发展,基于数字化、自动化的药物分析技术(Automated drug analysis technology,ADAT)在药品监管中发挥着越来越重要的作用,特别是快速检验(Rapid drug testing,RDT)在有效预防或调查药害事件过程中具备很大潜力。RDT具有操作简便、结果准确等优势,为快速、及时筛查出假冒伪劣药品提供了可靠保障,极大地增强了药品抽检工作的针对性。适用于药品检验的微生物快检技术包括:革兰氏染色法、三磷酸腺苷发光技术、流式细胞术、等温微量量热法、固相细胞计数法、环介导恒温核酸扩增技术、基因探针技术等。液质联用技术既能快速分离复杂成分,也能对具体成分进行结构分析,所以被越来越多地用于药品中非法添加、掺杂掺假的检测分析;与传统的高效液相色谱相比,超高效液相色谱分离速度更快、灵敏度更高、分离度更好、抗干扰能力更强,已逐步用于产品定性定量检测。近红外光谱、拉曼光谱等快速鉴别方法在药物分析中也得到了发展和应用,能够实现快速鉴别。

4.3 面向智能制造国家战略

生物医药及高性能医疗器械被列为“中国制造2025”十大重点领域之一,其未来发展的核心和内在驱力在于创新。生物医药智能制造的显著优势体现在:一是保障药品质量稳定,减少生产过程的人为因素影响,确保创新药、仿制药、疫苗等品种生产工艺的连续性和规范性,以及促进全生命周期记录的完整性和可追溯性,有利于推动制造业供给侧结构性改革,促进生产方式向定制化、分布式、服务型转变;二是高质量的药品保障必将提升我国药品出口的国际竞争力,更多参与全球医药经济和争取更多的话语权;三是医药智能制造将大大降低持续攀升的人力成本,实现智能化系统控制替代人力劳动;四是大幅度缓减制药环保问题捆绑,实现绿色化生产和循环经济发展,促进制药工业的可持续发展。

将测量技术与生物医药制造相结合是实现数字化、网络化和智能化的生物医药智能制造的基础。制药企业发展智能制造可分四步推进:一是发展医药智能装备,具有实现在机检测、补偿加工误差、提高加工精度等功能;二是发展医药智能生产线,具备数据采集、实时生产状态、在线质量检测、柔性生产、小批量、多品种生产模式的特点;三是发展智能车间,对生产状况、设备状态、能源消耗、生产质量、物料消耗等进行实时采集和分析高效排产和合理排班,可显著提高设备利用率;四是发展智能工厂,生产过程实现自动化、透明化、可视化、精益化产品检测、质量检验和分析、生产物流与生产过程实现闭环集成。

人工智能、区块链、云计算、物联网等新时代新理念正在快速融入到药物分析技术当中,过程分析技术(Process analysis technique,PAT)和数字QA等信息化质量体系不断扩充药物分析在智能制造中的内涵。PAT通过在线工艺分析仪器及时测量原材料、在线物料以及工艺过程的关键质量参数和性能特征来设计、分析和控制生产加工过程,准确判定中间产品和最终产品质量状况,减少人为干预,使生产更加流畅高效,产品质量更高。目前,PAT研究的分析工具包括光谱技术、光学成像技术,动态光散射、气相色谱、质谱、核磁共振、红外光谱、紫外可见光谱及X射线荧光等,所使用的传感器技术也在不断革新和优化。其中制药行业研究较多的是光谱技术包括近红外光谱技术、拉曼光谱技术、荧光光谱法以及光学成像技术等。

随着信息技术的发展,全链条平台逐渐凸显出在药品实验室风险防控领域的优势,能够将药物分析仪器由各自孤岛化的计算机化系统整合为完整的数据载体,实现全过程的审计追踪,以及生命周期各环节可追溯。

4.4 支撑反兴奋剂和禁毒斗争

随着体育事业的全球化和商业化发展,不少运动员为了在激烈的体育竞赛中脱颖而出以获取经济利益和个人荣誉,开始诉诸于使用兴奋剂。兴奋剂在医学中原指能刺激人体神经系统,使人产生兴奋从而提高机能状态的药物。后在体育界泛指可作用于人体机能,有助于运动员提高成绩的药物,亦称禁用药物。而兴奋剂不仅会对运动员的身体造成严重损害,还与强调公平诚信的竞技体育精神背道而驰,因此,各国都纷纷加大对兴奋剂的打击力度,中国更是颁布了一系列相关政策禁止使用兴奋剂。兴奋剂检测一直是药物分析的特色研究领域。根据第十一届亚运会禁用药物检测的需要,周同惠院士于1987年负责筹建了中国兴奋剂检测中心,建立了完整的兴奋剂色谱、质谱数据库,和一整套具有我国特色的五大类100种违禁兴奋剂药品的检测与确证方法。《兴奋剂检测方法的研究与实施》也获得1992年国家科学技术进步一等奖。

2007年中国兴奋剂检测中心与其他部门重新组建了政府局级独立机构—“中国反兴奋剂中心”。据统计,2020年,中国反兴奋剂中心共实施检查14072例,北京实验室完成检测12 225例。全年共开展教育准入319场、教育拓展154场、教育讲座477场。查处兴奋剂违规31起。截至2020年底,共有20个国家运动项目管理单位成立了反兴奋剂部门,27个省(区、市)成立了省级反兴奋剂机构。反兴奋剂治理体系成效显著,阳性率由2019年的0.23%下降至0.16%。

兴奋剂使用和反兴奋剂之间的斗争一直处于胶着状态,药物分析一直是兴奋剂检测的有力手段。随着分析化学中的分离技术发展和新的分析仪器的出现,更多的兴奋剂可以被检测出来,但是兴奋剂的检测仍然面临诸多挑战。违禁药物在体内的含量很低,有时需要检测其代谢产物而药物在人体内的代谢较为复杂同时可能发生几种反应;在药物代谢过程中不同的使用者存在个体差异;用药时间长短不同药物在体内的浓度不同;有的兴奋剂在代谢后可能转化为其他类别的兴奋剂;对于不同的药物要选择不同的、适当的分离检测方法;同时新的药物也不断出现,这就对化学分析检测提出了新的挑战,要求寻求更加准确、快速、简便的分析方法。

尿检仍是兴奋剂检测的主要方式,而血检只是作为一种辅助手段,用来对付那些在尿样中难于检测的违禁物质(如生长激素、红细胞生成素等蛋白/糖蛋白类激素,以及外源性红细胞等)和违禁方法。2022年北京冬季奥运会中,新型兴奋剂检查检测手段“干血点”正式亮相,这项新技术是取运动员极少量末梢血放在试纸上以测试是否含有违禁物质,过程类似医院采指血。与传统血检相比,干血点技术对运动员伤害极小、样本更易运输和存储、更好地保持样本的稳定性,具有便捷经济的突出优点,被反兴奋剂业内人士寄予厚望。

毒品是指鸦片、海洛因、冰毒、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。全球化的毒品问题已对人类的生存和发展构成重大威胁。2020年,联合国毒品和犯罪问题办公室发布的《2020年世界毒品报告》指出,全球目前有3500多万人吸毒成瘾。报告指出,2018年,全球约有2.69亿人滥用毒品,比2009年增长了30%。据欧洲毒品和吸毒者观察所(OEDT)发布的报告显示,烈性毒品席卷欧洲大陆,且在近几年出现了新的动向:毒品纯度越来越高,且获取方式越来越容易。此外,比利时已经代替西班牙,成为可卡因流入欧洲的通道国家。15~34岁的欧洲人中,就有1720万人吸食过大麻。

毒品祸国殃民。开展禁毒斗争,扫除毒品祸害,是中国政府的历史责任。新中国成立之初,党和国家一度面临全国制毒贩毒人员30万、吸毒人员近2000万的灾难性局面,中央人民政府随即采取坚决措施,在全国范围内开展了禁毒运动,收缴毒品、禁种罂粟、封闭烟馆,严厉惩办制贩毒品活动,8万多名毒品犯罪分子被判处刑罚,2000万吸毒者戒除毒瘾,结合农村土地改革根除了罂粟种植。短短三年时间,创造了一举禁绝毒害中国百年鸦片烟毒的“中国禁毒奇迹”。可以说毒品的消亡,成了新中国崛起和中华民族新生的重要标志。2014年,中共中央、国务院《关于加强禁毒工作的意见》已明确把禁毒工作纳入国家安全战略,并成为平安中国、法治中国建设的重要组成内容。

如何监测非法吸毒行为亦属于药物分析的研究范畴和任务。毒品检测包括尿液检验、血液检验、毛发检验、汗液检验、唾液检验。尿液检测和血液检测的检测时间窗口非常短,约7天左右的时间,这也使得涉毒分子在检查前7天左右“断吸”从而躲避检查,无形中增加治安管理难度。毛发毒品痕量检测不仅可以解决尿液采集困难的问题,还能避免药物干扰。毛发检测时效性长,在符合规定情况下可检测近半年的吸毒史,种类包含冰毒、海洛因、摇头丸、氯胺酮、吗啡、大麻等12种常见的毒(药)物,以及32种毒物原体以及代谢物。毛发毒品检测在社区戒毒、社区康复人员监测评估,重嫌人员、特种行业从业人员等隐性吸毒排查中发挥重要作用。近年来,许多国家都已采用污水流行病学(WBE)技术监测毒品问题,通过分析污水的化学成分或人体尿液中的代谢物进行毒源追溯。2016年在欧洲八大城市进行的一项研究表明,污水中检测到的可卡因含量与缉毒缴获的毒品数据具有很强的相关性,WBE能反映社区中的毒品使用情况。此外,WBE研究可以更客观地反映政府缉毒行动的成效,单纯依赖传统的毒品监测方法,如统计被捕的吸毒人数或警方缴获的毒品数量等,不够直接、具有误导性。

5 结论

我国的药物分析学科在一批老科学家带领之下,克服重重困难,在药物研发、制造和临床使用等过程的各个环节,积极开展药物结构解析、质量分析、标准建立以及一些新技术新方法在化学药品、生物制品和中草药有效成分分析中的应用研究,学科建设和人才培养。这些奠定了我国药物分析的基础,全面提高了我国药物分析测试的水平,在保证和控制药品质量、确保用药安全有效等方面发挥了不可替代的作用。进入21世纪,随着药学研究和生命学科的融合发展,药物分析学已发展为对复杂成分在体内进行的动态测试和分析及以评价药物活性与安全为主的技术研究。药物分析现已成为了一系列药物跟踪技术、药物药效与安全性评价方法的总和,配合和服务于药学相关各学科的支撑学科,贯穿药物生命周期全过程。现在我国医药产业已经成为国民经济中发展最快的行业之一,在医药产业持续、高速、稳定发展的同时,我国药物研发水平和能力不断提升,药物的研发、生产和上市销售政策法规、技术指南等已与国际接轨、融合,研究机构、中心和平台水平不断提升,分析学科人才济济。随着生物医药科学的发展,药物学科的发展将进入新发展阶段。

6 展望

药物分析科学,已从以物质为中心转移到与生命科学的结合,药物成分分析和药物活性分析贯穿新药研究全过程,如何应用现代分析科学技术加速新药研究,保证药品安全有效,并进行科学监管,是药物分析学面临的新挑战。药物分析学科发展目标包括:(1)集成药学、化学、生物学和仪器工程学等的新理论新方法,人工智能赋能的分析技术,将促进发展独创性药物成分分析和药物活性分析方法学及相关技术。(2)为我国药学基础研究、新药研究、药品安全性、药品质量研究提供高通量、高内涵、高分辨、超微量分析方法。(3)形成我国高水平药物分析学研究与教学人才队伍,培养德、智、体、美、劳的具有创新思维与能力的药物分析学科后备人才。

参考文献

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