浅谈生物制药工厂工艺设计.pdf

生物制药工厂工艺设计生物制药工厂工艺设计系部专业班级学生姓名学号成绩心心得得体体会会制药工程系生物制药技术274王帅0201100226二一二年十二月浅谈生物制药工厂工艺设计作者：王帅摘 要 :生物制药产业是一个前景广阔的朝阳产业 许多国家都在制订规划将其列为本国的发展重点 生物制药产业也必将成为未来世界科技和经济竞争的战略制高点 基于以上考虑 本文总结了国内外生物制药产业的发展现状以此为生物制药产业的发展提供参考 另外 生物制药产业在我国也有发展 但存在着产业结构不合理 自主创新能力薄弱 相关平台建设不足 企业规模较小等问题 因此 本文也尝试从加强自主创新 引进人才建设 加大资金投入等方面探索适合我国生物制药产业发展的对策关键词：生物制药; 发展; 新动态;工厂设计从上个世纪中叶开始， 生物制药产业的发展迅猛， 在美国发明了生物技术以后， 这项技术就被迅速应用到新型药物的研制上， 并取得了很多成功的案例 自从世界第一家生物制药公司诞生以来， 40 年的是建设里， 世界很多国家都在发展生物制药产业， 并将此作为国家经济的重要内容， 生物制药行业发展已经进入到全新的时代一 生物制药的含义生物制药是指运用现代生物化学等学科知识和生物技术等工程手段 从生物体中提取制造用于预防 治疗和诊断的生物制品的技术方法 随着现代科学知识的丰富和技术手段的进步 生物制药已经引起世界各国的关注与重视 必将展现出前所未有的发展潜力1 2.二 生物制药产业发展概况从当前实际情况来看， 生物制药产业市场广阔， 但是主要集中于美国日本和欧洲， 作为生物制药的发源地， 又是主要发展该技术的美国， 在生物制药的行业中处于世界的前列， 在美国国内目前已经有几千家的公司在从事生物医疗产品开发， 占到世界发展行业的 2 /3 之多， 而生物制药技术资本总额直接超过了 500 亿美元， 达到了世界的 1 /2， 每一年直接用于开发的研究费用达到了 100 亿美元， 在常见病学和疑难病学的治疗药物上， 开发出几十个品牌， 投放到市场中的种类达到了 40 多个， 为社会发展和医疗水平进步起到了积极有效的作用相对于美国来说， 欧洲在生物制药行业发展远远落后于美国， 但最近几年间发展非常迅猛， 英国 法国 俄罗斯等国家在开发研制和生产生物药品方面1成绩斐然， 甚至在一些领域上已经超过了美国， 一些著名的医疗机构已经成熟运转， 在研究和生产遗传基因方面走出了一条创新发展之路在医药制剂行业同样较为发达的日本， 也将生物制药工程列为本世纪重点发展和扶持的产业，不单纯是在产业项目上加大投入， 还加强了同国外先进行业的合作， 借助自身先进发达的信息技术， 集中开展了生物信息技术以及纳米生化技术等方面的基础研究 疾病相关的遗传基因等蛋白质结构研究， 以 基因新药 为目标来推动日本的生物技术产业 截至目前， 日本已有超过六成的生物技术公司从事于生物医药研究， 相当一部分公司的技术实力已经跻身世界前列.而在欧美 日本之外的其他亚太国家中对生物制药行业的发展也尤为关注，中国 澳大利亚 印度等国家都采取积极的政策引导， 扩大发展生物制药市场范围成为了很多国家追求的主导.三 国内外生物制药产业的发展现状(一) 国外生物制药产业的发展现状自 1971 年世界上第一家生物制药公司诞生以来 国外很多国家和地区都在发展生物制药产业 从目前来看 生物制药产业主要集中在美国 欧洲和日本等发达国家和地区 美国目前已有超过 1 000 家从事生物制药的企业 约占世界总量的 2/3 每年的科研经费也超过了 50 亿美元 已经成功研发和正式投放市场的生物工程药物也有 40 多个 总的来说 美国在生物制药产业发展方面遥遥领先世界其他国家 欧洲在生物制药方面虽然整体落后于美国 但其发展势头迅猛 在生物制药的某些领域可以和美国平起平坐甚至超过美国 日本在生物制药产业上的发展速度也比较快 研发经费投入较多 部分公司的实力甚至超过美国和欧洲除此之外 其他国家如澳大利亚 印度等在国家政策引导下 不断吸纳世界范围内的投资和引进先进技术 生物制药产业已经有了长足的发展和进步(二) 我国生物制药产业的发展现状我国生物制药产业起步比较晚 经过了将近 20 年的发展 目前以基因工程药物为核心的研制 开发和产业化已经初具规模 据统计 目前全国注册成立的生物技术公司已经超过了 200 家 主要分布在北京 上海 广东 浙江 江苏 吉林山东 辽宁等环渤海 长江三角洲 珠江三角洲等经济发达的地区.2虽然我国生物制药产业起步比较晚 但是我国非常重视生物制药产业的发展目前国家发展规划已经将生物制药作为经济发展的重点建设行业和高新技术的支柱产业来发展 许多地区已经建立了生物制药产业基地 有效地带动相关产业的发展 总体而言 我国的生物制药产业未来充满希望 发展形势良好 必将对我.四 国内生物制药产业存在的问题虽然经过多年的发展 我国的生物制药产业已经有了长足的进步 但是由于生物制药产业本身的高投入 长周期 高技术的特点以及起步较晚相关发展平台建设的不到位等原因 我国的生物制药产业还面临着诸多问题 与发达国家的水平还有较大差距主要表现在以下几个方面:（一）产业结构不合理截至目前我国虽然已有 200 多家从事生物制药的公司 但是这些公司大多规模较小 大多是一些民营企业和外商企业 无法与国际大鳄相竞争 此外 市场陷入同质化竞争格局 另一方面 虽然这些公司打着生物制药的旗号但实际生产的生物药物所占比重并不高 更重要的是 我国生物制药产业在整个制药产业中所占的比重约为 7.36% 远低于全球生物制药业在整个制药行业所占的比重（二）自主创新能力不足发达国家每年投入大量经费用于生物制药的研发和生产 相比而言我国的投入远远不够 另外 从申请的生产专利来看 美国 欧洲等发达国家和地区申请的生物技术专利可以达到全部专利的 50%以上 而我国申请的生物技术专利不足全部专利的 1% 此外 由于我国生物制药缺乏核心技术 至今没有一个在技术和市场上有明显优势的产品 目前所畅销的药品还是十几年前开发的旧品种 新上马的生物制药企业还处于低水平重复建设阶段（三）生物医药系统平台建设不足生物制药产业发展还存在着一些深层次 长期性的平台建设和大环境建设的问题4如国内资本市场不完善 生物制药技术企业融资渠道单一 融资困难 限制了生物制药企业的资金投入 科技成果转化率低 新研发的技术无法很快投入实际应用 专利保护不到位 生物制药领域浮躁作风现象严重 现行药品招投标机制 流通体制等不适应快速发展的生物制药产业等 所有这些问题都与生物医药3系统平台建设水平不足有关 都严重制约我国生物制药产业的持续 健康 快速发展五 我国生物制药发展的对策加速建立完整的生物制药系统平台。生物制药属于高风险、高投入长周期产业必须有与之相适应的完整平台才可能保证该产业的健康成长和快速发展要解决这一问题。国家必须加大投入，从政策、资金、税收等方面加强对生物制药产业的倾斜积极帮助生物制药企业搭建融资平台。设立专项建设基金对市场前景好的项目予以大力支持积极引进人才提高自主创新能力生物制药属于新兴高技术产业。它的发展离不开高科技人才和技术创新。因此, 要想拓展生物制药产业的发展空间。除了政府的平台建设之外，还需生物制药企业自身的努力创新。重点是引进高科技人才提高新产品的投放市场速度 加速科技成果的转化在自主创新上实现新的突破。六 生物制药业发展趋势(一)生物医药技术向产业化推进生物医药近年来的快速发展已经带动了相关产业的蓬勃发展 技术进步的重要标志是要实现科研向产业化运作的重要转变， 进一步将技术转化为生产力，是目前很多科研机构需要努力的方向和发展的核心工作 虽然我国目前很多科研机构进行生物医药研究， 并取得了一些可喜的成就和具有世界领先水平的科研成果， 但是在产业化过程中却没有有效进行必要的转换， 将科研成果转化为实际产品， 投入到市场中创造更多的效益 在产业化扶持政策的有利时机下，生物医药科研机构可以努力实现成果的产业化运营， 通过外包委托的方法，建立技术联盟， 形成优势互补， 有效降低成本 提高竞争优势 在未来的发展中， 生物医药可以必将引领新型发展模式， 采取合作互助的方式进行新药的开发 生产一条龙服务模式， 发挥科研机构技术优势， 借助开发企业的资金优势， 共同开发新药 新产品， 大大提高制药企业的实力和生产效率， 缩短新药研发周期， 实现技术和资金的良性互补(二)生物制药产业呈现集群式发展产业发展的新需求要求生物制药要进行集群式发展模式进行， 能够有效促进产业的快速发展 在很多地区， 发展生物制药都成为了关键的工业项目进行4操作和完成， 作为高新技术产业发展的主方向， 生物制药产业发展不仅要在基础设施和上下游配套设施上多下功夫， 而且还要进一步完善 软件 建设，这包括教育培训 专业服务和技术中心的良性互动等服务都要一步到位， 缺少任何一个环节对产业发展都会造成不利的影响 在市场竞争的大环境下， 我国生物制药行业产业运作正在进入到一个全新的发展局面， 政府政策的扶持正在显现作用， 我国生物技术 人才 资金密集区域正在稳步形成， 现代化的生物制药产业链和产业区都已经能够初见规模， 相信在不久的将来， 我国生物制药产业发展将朝着产业集群方向快速发展， 基础设施 配套服务 研究开发和教育培训等环节也将得到进一步的有效衔接， 生物制药行业的明天将越来越美好.七 建设符合 GMP 要求的生产车间.如何建设符合 GMP 要求的生产车间这个问题相当复杂，因为医药生产剂型多，而且同一剂型不同品种生产具体要求也有所不同，本人认为应该从以下几方面考虑。(一)厂房的设计思想及注意事项1.厂房的工艺设计按产品的工艺流程确定工艺布局，工艺布局应按工序先后顺序衔接合理，避免交叉迂回及人、物混杂。人员及物料均应有各自的出入口，尽量人流物流分开。洁净厂房应按洁净级别合理布局，洁净级别高的工序应设在中心，并设置相应的辅助措施，包括清洗、更衣等措施。2.厂房的建筑设计厂房的建筑设计首先考虑厂房设计的类型，即单层厂房还是多层厂房。一般建单层大跨度厂房为多。其优点是：单层厂房工艺布局比多层厂房更易合理；灵活性较强，便于生产品种的更新和工艺流程变更时工房进行改造；便于设备安装和公用管线的安装。3.洁净厂房的设计要点洁净厂房的洁净级别，我国现执行的洁净厂房设计规范GB73-84，原则上采用国际上多数国家通用的工业洁净室空气洁净度等级，洁净级别划分为 3个等级。5要达到以上 3 个级别设计中应注意的问题：气流组织，一般 100 级采用垂直层流、水平层流，10000 级和 100000 级采用乱流(一般为顶部送风，墙下部设回风口)。压差，洁净级别高区域对相邻洁净级别低的区域呈正压。送风量，送风量是洁净厂房达到级别要求的重要因素，设计时根据实际情况应留有一定系数。新鲜空气量，新风量一般占送风量 70%。4.洁净厂房设计时应注意的问题：平面图上要划分洁净区和辅助区，人员进入洁净区必需先通过辅助区。辅助区包括更衣室，缓冲间，人流方向应由低洁净级别区到高洁净级别区。为了节约能源，洁净区在满足生产的情况下空间不宜过大，高度应尽量降低，一般在 2.5 米左右。不同洁净级别的洁净室之间结合部应设防尘设施，如气闸、传递窗等。洁净区和非洁净区的间隔窗户为双层密闭窗，门应严密。(二)厂房建筑过程中的问题要使新建的厂房符合 GMP 要求，厂房建筑过程中的质量控制甚为重要。土建中厂房结构要求由土木建筑技术人员去管理和控制，我在这里谈谈和车间GMP 要求有关的问题。1.墙面要求平整光滑，不留尘土易于清洗，所以墙面一般用高品质的防水涂料进行涂刷。洁净级别高的厂房墙面可贴彩钢板材料，内墙面之间和天花板的交界处应做成园角。2.隔断材料，一般采用铝合金材料和聚苯乙烯彩钢板材料。特别是有洁净级别的厂房均采用彩钢板材料。这种材料的优点是重量轻，光亮平整，易清洗，施工简便，易于生产工艺变更时工房改造。3.对地面材料要求强度高，应耐磨损，光滑平整，易清洗，一般是现制水磨石地面，对于洁净级别要求高的厂房地面一般采用环氧树脂地面。地面排水：普通厂房采用普通地漏，有洁净级别的厂房应采用洁净地漏，洁净级别高的厂房地面不设地漏。64.窗户一般采用钢窗和铝合金窗户，窗户和墙面交接处应做成斜角，洁净级别高的窗子应做成固定窗，窗玻璃和墙面应做成同一平面，防止窗沿积尘，且易于清洗。八 制药设备制药设备在药品生产中起着重要的作用，产品质量的好坏在很大程度上决定于设备完善的程度。设备要符合生产工艺要求，达到国家规范标准，设备主要考虑以下几方面(一)设备的选型1.设备应适合生产品种的工艺要求，其容量应适合批量生产能力。2.设备结构应简单，便于操作，易于拆装、清洗、灭菌和维修。3.设备传动部分应密闭良好，防止药物污染。4.粉碎、过筛、混合、压片、包衣等生产设备应安装有效的捕尘装置。5.设备的各种计量、检测控制仪表其适用范围和精度应符合生产要求，并达到国家规定的计量标准。(二)设备的材质设备与加工物品接触面应光滑平整，易清洗消毒，化学抗蚀性高，不与加工物品产生改变其成份、含量等反应。(三)设备的布局1.设备应按工艺流程合理布局，使加工物料按同一方向流动，避免重复往返。2.设备应有足够的操作空间，占有面积合理。一些设备可按移动方式或半固定方式安装，以便于清洗和维修。洁净区的设备为防止相互污染，宜分室安装，一机一室。跨越不同洁净级别区的设备要采取措施使洁净级别高的区域不受污染。3.固定安装的管线应按医药工业设备及管路涂色规定喷涂不同颜色，应有流向标志。有洁净级别的厂房、管道应安装在技术隔层和技术竖井内，避免和减少外露。(四)设备的验证7生产工艺重要控制点的设备，例如热压灭菌设备，用于分装无菌制剂的设备，除了其选择安装、使用应与药品生产要求相适应以外，在安装后应进行验证，并制定验证周期定期验证。九 总结总之， 作为高新技术产业的生物制药产业， 需要不断进行技术创新， 才能不断解决产业发展中存在的问题， 并不断满足医药水平提升的要求， 在国家的有力扶持下， 生物制药产业水平和医疗水平将同时得到有效提高.参考文献：1 郭新建 洪素霞. 我国生物制药产业发展中存在的问题及对策研究J.科技风 2010 2321 78.2 胡显文 马清钧. 生物制药产业发展现状与趋势分析J. 生物技术产业 2007 6 1 1631.3 李玉彬 钱晓璐. 生物制药产业发展现状与趋势J. 现代农业科技2010 29 15 387388.4 王友同 吴梧桐 吴文俊. 我国生物制药产业的过去 现在和将来J.药物生物技术2010 17 1 1 14.5 文淑美. 全球生物制药产业发展态势J. 中国生物工程杂志 200631 1 92 96.6 张 蕊 田 澎. 生物制药产业现状分析及我国企业的发展战略J.工业工程与管理2005 10 5 107 111.8