智能控制：让工艺过程更完美
文／本刊 徐吉鹏
位于青岛国家高新技术产业开发区的工业技术研究院（简称“工研院”），环境清幽、景色秀美，一幢幢园区大楼间杂着绿茵有序排列。这里是青岛市推动高科技成果进行产业转化的重要科技园区，86亩土地上，围绕仪器仪表、装备制造、生物医药等方向，集聚了100余家高新技术企业，其中被国家科技部认定的就有40余家。晶格码（青岛）智能科技有限公司（以下简称“晶格码”）便是其中之一。
公司创立于2014年5月，用“短小精悍”去形容再贴切不过：目前全职员工不到20名，大多为研发人员，且八九成都为博士硕士学历。规模虽还不大，晶格码公司却掌握着数项世界领先的在线过程分析测量仪器与先进控制技术，它们是实现制药和精细化工产品智能制造所离不开的。公司创始人王学重，一个儒雅的海归教授，向《中国青年》讲述了他来青岛创业的故事。
药品质量甚至比食品安全更应受到重视“我们公司主要是为制药、精细化工以及材料等领域，开发在线过程分析测量仪器和智能控制系统的。”王学重开门见山。
什么是在线检测与系统控制？王学重向展示了一张医药史上一次重大安全事故的照片。20世纪60年代的欧洲，有上万名婴儿在出生后即出现严重的缺胳膊少腿的残疾情况，经检查发现，这些婴儿的母亲都曾服用过一种名为沙利度胺的药，用以缓解妊娠反应出现的头痛头晕症状。原来，沙利度胺属于同分异构体的手性药物。当其分子的空间结构为“右旋”时，的确是很有效的药品；然而，当药品中掺入了“左旋”杂质时，治病的药品竟变成了对人体有害的毒品。由于手性药物的分子式相同、性质接近，这就给产品的分离纯化造成极大的挑战。因此就需要在线过程分析测量和智能控制，在生产制造过程中对产品质量实现精准控制。
王学重向《中国青年》展示医药史重大安全事故照片 本刊 徐吉鹏 摄影
“所以，从治病救人的安全角度出发，药品质量甚至比食品安全更应受重视。如果产品质量控制不好，产品的纯度、稳定性、晶型得不到精准控制，轻则药效不够、不管用，重则带来严重后果。”王学重郑重地说。
那么，该如何控制生产质量呢？
“制药和造芯片的道理是一样的，原理大家都懂，但是如果没有先进的设备和加工工艺，就没法生产出高质量的产品。制药工艺的反应器、结晶器、过滤机、干燥、造粒和压片等设备及其智能自动化控制技术，就是制药领域的‘芯片光刻机’。”王学重介绍道，“工艺过程落后，产品质量就难以保证，不仅影响用药效果和安全，对企业产品的销售、定价以及在国际市场上的竞争力都会造成影响。所以，问题的关键在于对工艺过程进行优化设计、实时检测和智能控制。”
王学重举了个例子。在制药领域，药物的水溶性一直困扰着许多药品的开发。如果药物不溶于水，就很难被人体吸收，即便吃了药，也会被直接排出体外。但如果通过纳米技术将药物做成100到200纳米左右的颗粒时，其溶解度和溶出速率就能显著提高两到三倍。我们知道，一根头发丝的直径是5到7万个纳米，三四十个纳米左右的颗粒和分子大小差不多，如何在药物加工过程中实时在线检测这些纳米颗粒的粒度分布，难度非常大。
传统的纳米颗粒粒度分布检测仪大多数为离线检测，需要在反应过程结束后将样品带到实验室进行分析和处理，这通常要耗费五六个小时，而且难免对检测结果造成不良影响。而目前在国际上领先的“探头式超声颗粒粒度分布测量仪”正是晶格码公司的拳头产品之一。
王学重向展示了一款轻巧便携的探头式设备，“在生产工艺环节，我们只需要把这个探头插到反应器里，它就能每五秒测一个数据点，一个纳米到三个毫米的颗粒粒度都能检测出来，基于实时测量的数据就可以实现纳米药物生产的闭环智能自动化控制了。而目前国际上能够实现的最快测量速度是2到3分钟测一个点。所以，我们这项技术是世界领先的。”
除了在线检测外，晶格码公司的工艺过程二维和三维成像仪器同样领先世界。“在线测量、实时控制、数据处理、智能制造，通过这一整套流程，就能对工艺过程进行有效优化，从而达到最佳成品效果。”王学重说，晶格码公司的目标和使命就是要让工艺过程和产品更完美。
海归教授的创业之路1993年便走出国门前往英国利兹大学专心从事科研工作的王学重怎么也想不到，过往20余年间，中国制药产业的发展迅猛得令人咋舌。在他出国前，中国所有制药企业的产值加起来还不到美国最大的制药公司辉瑞的一半。但当他于2012年左右回国时，中国的制药产业规模已达世界第二，仅次于美国，而且每年都以近15%左右的速率增长，发展空间非常大。王学重为祖国的发展感到惊喜之余，也产生了一丝忧虑。
“国内现在有6500多家制药企业，但真正掌握先进的生产制造和控制技术的还非常少。制药工业技术的提升不仅影响到医药这一国家战略性产业在国际上的竞争力，更直接关系到人民的健康和安全。”王学重作了个简单的对比，同样是一个头孢类的针剂，国内某企业与国外药厂生产的针剂产品质量差异非常大。“按照规定，这种针剂的保存期是12个月，颜色就应该是白色，而国内某厂家的产品实际上才过去三个月就发黄。配方都一样，就是加工工艺和控制技术不一样，结果差别就这么大。”
加工工艺和控制技术的落后常常使国内制药企业在市场竞争中处于劣势，对产品的销售和出口极为不利。“同一个药品，只要把加工工艺改进一下，药品质量就能得到保障，价格的提升甚至能达到十倍，更可以出口到国外。何乐而不为呢？”
正是意识到国内制药企业工艺技术革新的巨大需求，回国将自己的技术进行产业化落地的想法一直萦绕在王学重脑海中。那时，王学重正担任英国利兹大学教授，是该校过程、环境和材料学院的研究主管。他曾主持过英国和欧盟多个大型项目，与辉瑞、葛兰素史克、阿斯利康等 20 多家国际制药巨头建立了长期合作。在学术方面，他更是成就斐然、荣誉等身。在智能过程检测领域，他的科研小组更是被国际同行评为最有影响的四个课题组之一；在纳米生产的在线测量、模拟、控制和放大领域，也取得了瞩目的成就。
通过中组部的人才引进计划，王学重于2012年回国。他首先到了广州，并在那里建起了实验室。
原本打算在广州开公司的王学重，却在巧合之下，于2014年5月最终将晶格码公司落地在了青岛高新区。“这边工作人员非常热情，效率也非常高，我第一次来红岛这边时，他们就把各种配套服务准备得很充分了。而且这边的环境非常好，令我一见钟情！
”王学重确信自己做了一个正确的决定，“中国的制药行业产值已经是世界第二，而山东是我国数一数二的制药大省，落地在青岛也有很大的产业地缘优势。”青岛市高新区也同样给予了晶格码公司很大扶持，不仅在工业技术研究院提供了场地支持，更在项目申报、资源对接、金融等方面提供了完善的创业服务。
经过短短几年的研发，王学重便率领年轻的研发团队，开发了具有自主知识产权的一系列在线仪器产品和控制技术，它们已被应用于制药、精细化工、材料以及军工等诸多领域。在尚未向市场普及宣传和推广的情况下，已经有很多企业和科研院所主动找上门来寻求技术支持。
“由于技术门槛非常高，现在国内做在线仪器和晶体在线质量控制的公司非常少。而且与国外巨头公司相比，我们的很多技术也远超他们，就是知名度还没有那么大而已。”对于公司的未来发展，王学重非常自信，“后期，我们在把技术做到高精尖的同时，也要把销售队伍尽快做起来，向市场做更多推介工作。我们的竞争主要是国际竞争。我想，年销售额达到多少，是个次要问题。我们的使命是成为行业内国际知名的仪器和控制技术专家，帮助我国更多制药和精细化工企业掌握智能制造和先进控制的核心技术。”
