玄幻小说排行榜完本,好看的小说 http://zz5cjfig.cn 藥物溶出儀廠家 Tue, 16 May 2023 02:59:27 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=5.8 /wp-content/uploads/2018/09/cropped-nikyang-32x32.png 高通量篩選 歸檔 - 實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家 http://zz5cjfig.cn 32 32 已然啟動(dòng)的科研變革 – 人工智能 + 高通量實(shí)驗(yàn) http://zz5cjfig.cn/news/ai-hts-smartlab-revolution/ Mon, 03 Apr 2023 04:10:00 +0000 http://zz5cjfig.cn/?p=17419 早段時(shí)間 ChatGPT 掀起不少聲浪,該系統(tǒng)透過(guò) AI 演算學(xué)習(xí)進(jìn)行分析,為用戶快速尋找答案。近日為了回應(yīng)市 […]

已然啟動(dòng)的科研變革 – 人工智能 + 高通量實(shí)驗(yàn)最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。

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早段時(shí)間 ChatGPT 掀起不少聲浪,該系統(tǒng)透過(guò) AI 演算學(xué)習(xí)進(jìn)行分析,為用戶快速尋找答案。近日為了回應(yīng)市場(chǎng)的需求,百度也發(fā)布了生成式 AI 產(chǎn)品 —— 文心一言。

近年人工智能的應(yīng)用已經(jīng)逐漸走進(jìn)大眾的視野,而在科研領(lǐng)域,基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能系統(tǒng)也早已被世界知名的科研機(jī)構(gòu)用于協(xié)助科學(xué)家完成一項(xiàng)又一項(xiàng)艱深的研究,科研模式的變革早已啟動(dòng)。

AI + 自動(dòng)化技術(shù),深受世界知名科研公司青睞

隨機(jī)森林算法普林斯頓大學(xué) x 默克

早在 2018 年,普林斯頓大學(xué)的 Abigail Doyle 教授就與美國(guó)默克 (Merck) 的 Spencer Dreher 博士等合作,以機(jī)器學(xué)習(xí)算法 —— 隨機(jī)森林算法 (Random Forest Algorithm),加上通過(guò)高通量實(shí)驗(yàn)獲得的過(guò)千項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了多維變量的 Buchwald-Hartwig 偶聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)率。Buchwald-Hartwig 反應(yīng)在藥物合成中具有廣泛的價(jià)值,然而,將這一反應(yīng)應(yīng)用于復(fù)雜的藥物大分子仍然具有挑戰(zhàn)性,關(guān)鍵在于當(dāng)中的五元雜環(huán)化合物,如異惡唑這些雜環(huán)具有類(lèi)似藥物的特性,但合成并不容易,因此研究團(tuán)隊(duì)此次對(duì) Buchwald-Hartwig 偶聯(lián)反應(yīng)的研究別具意義。

由于反應(yīng)物的稀缺,以及化學(xué)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)的多維性,過(guò)往很難產(chǎn)生足夠的數(shù)據(jù)或從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得足夠完整和一致的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行人工智能的算法訓(xùn)練。隨著研究維度的加深,要取得有意義的數(shù)據(jù)便愈加艱難,而在本次的研究當(dāng)中,十分關(guān)鍵的是研究人員利用了默克公司較早前建立的高通量反應(yīng)篩選平臺(tái),該高通量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以在一天內(nèi)進(jìn)行超過(guò) 1500 個(gè)反應(yīng),每個(gè)反應(yīng)只需用 0.02 毫克的材料,為研究提供了大量完整及準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

Mobile Robotic Chemist利物浦大學(xué)

除了普林斯頓大學(xué)與默克公司合作的研究外,在 2020 年登上 《Nature》 封面的利物浦大學(xué)自主研發(fā)的 AI 化學(xué)家 (Mobile Robotic Chemist),利用實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化和人工智能的系統(tǒng),8 天完成 688 次實(shí)驗(yàn),一周時(shí)間研究了 1000 種催化配方,并發(fā)現(xiàn)了一種新的催化劑。

圖片源自網(wǎng)絡(luò)

自動(dòng)化合成平臺(tái)麻省理工學(xué)院

無(wú)獨(dú)有偶,登上 《Science》 的美國(guó)麻省理工學(xué)院 (MIT) 研究人員也開(kāi)發(fā)了一種結(jié)合 AI 設(shè)計(jì)合成路線和機(jī)器人執(zhí)行的自動(dòng)化合成平臺(tái)。

實(shí)驗(yàn)中,利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的反應(yīng)訓(xùn)練了人工智能算法,為指定分子提出合成路線,包括反應(yīng)條件,并根據(jù)步驟數(shù)量和預(yù)測(cè)產(chǎn)量來(lái)評(píng)估哪條路徑是最佳。

同時(shí),MIT 研究人員在新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)上結(jié)合了三個(gè)主要步驟:首先,由人工智能指導(dǎo)的軟件提出了合成分子的途徑,然后專(zhuān)家化學(xué)家審查這條路線并將其細(xì)化為化學(xué) “配方”,最后將配方發(fā)送到機(jī)器人平臺(tái),自動(dòng)組裝硬件并執(zhí)行反應(yīng)構(gòu)建分子。

此外,該系統(tǒng)擁有一個(gè)靈活的機(jī)器人手臂,能夠執(zhí)行所有合成操作流程,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化合成,并成功用于 15 個(gè)化學(xué)小分子藥物的合成路線設(shè)計(jì)和自動(dòng)化合成。

RoboRXN – IBM

IBM 研究中心也與實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的專(zhuān)業(yè)品牌 Chemspeed 合作,建立了以 AI 驅(qū)動(dòng)的 RoboRXN 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。這一實(shí)驗(yàn)室融合了云技術(shù)、AI 和自動(dòng)化高通量實(shí)驗(yàn)工作站,改變了化學(xué)家的工作方式,極大地加速了研發(fā)效率。

圖片源自網(wǎng)絡(luò)

以上的研究都說(shuō)明了人工智能技術(shù)在科學(xué)研究領(lǐng)域的巨大潛力,但是縱觀所有的人工智能在化學(xué)研究上的應(yīng)用案例,無(wú)一例外的都離不開(kāi)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)技術(shù)。作為 “硬件設(shè)施”,自動(dòng)化技術(shù)執(zhí)行 AI  (“軟件”) 提供的最優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案,并提供大量的完整且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。作為 “軟件設(shè)施”,人工智能系統(tǒng)可以利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練及演算,快速預(yù)測(cè)研究結(jié)果,并完成實(shí)驗(yàn)的迭代并優(yōu)化過(guò)程,幫助科學(xué)家快速找到有價(jià)值的研究方向,減少大量的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和研究成本??蒲械淖兏镆讶粏?dòng),未來(lái),人工智能的技術(shù)必然將更廣泛應(yīng)用在科學(xué)研究領(lǐng)域,推動(dòng)科學(xué)的進(jìn)步。

想構(gòu)建可結(jié)合人工智能的實(shí)驗(yàn)室?歡迎聯(lián)系力揚(yáng),我們會(huì)為你提供前沿的實(shí)驗(yàn)室解決方案。

參考資料:

Ahneman DT, Estrada JG, Lin S, Dreher SD, Doyle AG. Predicting reaction performance in C-N cross-coupling using machine learning. Science. 2018 Apr 13;360(6385):186-190.

Buitrago Santanilla A, Regalado EL, Pereira T, Shevlin M, Bateman K, Campeau LC, Schneeweis J, Berritt S, Shi ZC, Nantermet P, Liu Y, Helmy R, Welch CJ, Vachal P, Davies IW, Cernak T, Dreher SD. Organic chemistry. Nanomole-scale high-throughput chemistry for the synthesis of complex molecules. Science. 2015 Jan 2;347(6217):49-53.

http://www.vastprotech.com/news_detail/id/142.html


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拆解 Procos 加速 API 工藝開(kāi)發(fā)的秘笈 http://zz5cjfig.cn/automated-solution/procos-case/ Wed, 22 Feb 2023 03:06:59 +0000 http://zz5cjfig.cn/?p=17336 原料藥在醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中各個(gè)環(huán)節(jié)中都十分關(guān)鍵,尤其在項(xiàng)目進(jìn)入臨床階段后,對(duì)原料藥的需求更大。原料藥的生產(chǎn)過(guò)程十分復(fù)雜 […]

拆解 Procos 加速 API 工藝開(kāi)發(fā)的秘笈最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。

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原料藥在醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中各個(gè)環(huán)節(jié)中都十分關(guān)鍵,尤其在項(xiàng)目進(jìn)入臨床階段后,對(duì)原料藥的需求更大。原料藥的生產(chǎn)過(guò)程十分復(fù)雜,而且容易受環(huán)境參數(shù)如: 溫度、濕度、壓力等等的影響,有些原材料更有一定危險(xiǎn)性,因此在進(jìn)行原料藥的擴(kuò)大工藝時(shí),除了要考慮其質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益外,更要考慮其安全性。通過(guò)反應(yīng)篩選進(jìn)行原料藥的工藝開(kāi)發(fā),可以尋找最佳的反應(yīng)條件、最佳的催化體系,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)選擇性的優(yōu)化,并獲得盡可能低的雜質(zhì)含量目標(biāo)產(chǎn)物。

原料藥
工藝開(kāi)發(fā) 

API

為了應(yīng)對(duì)以上的挑戰(zhàn),Procos S.p.A 公司去年年初就正式宣布應(yīng)用 Chemspeed 自動(dòng)研發(fā)系統(tǒng),作為研發(fā)團(tuán)隊(duì)使用的工具,以優(yōu)化支持 NDA (New Drug Application – 新藥申請(qǐng)) 項(xiàng)目的工作速度。

Procos S.p.A 公司是一家合同開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu) (CDMO),從事活性藥物成分 (API)、高級(jí)中間體和相關(guān)服務(wù)的開(kāi)發(fā)、放大和生產(chǎn)。

Procos S.p.A? 公司透露

“借助 Chemspeed 這項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù),將進(jìn)一步提高 API 開(kāi)發(fā)和提交給相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu) (如 FDA) 的時(shí)間。此外,它還將加快新藥申請(qǐng)的時(shí)間表、增加試驗(yàn)的數(shù)量,以及報(bào)告遵循行業(yè)指南的數(shù)據(jù),包括 21 CFR 第 11 部分。”

Procos S.P.A 引入 Chemspeed 自動(dòng)研發(fā)系統(tǒng)
Procos S.p.A 公司引入的 Chemspeed 自動(dòng)研發(fā)系統(tǒng)

Chemspeed 為 Procos S.p.A 公司定制的自動(dòng)化方案 – ?Chemspeed Autoplant Prores 系統(tǒng)。它擁有 12 個(gè)獨(dú)立的工藝開(kāi)發(fā)反應(yīng)釜,每個(gè)反應(yīng)釜有獨(dú)立溫控以及攪拌速度等單獨(dú)條件的控制,反應(yīng)釜可以耐 100bar 的壓力,最高使用溫度為 250℃。在如此高水平的自動(dòng)化技術(shù)協(xié)助下,催化系統(tǒng)篩選、溫度、壓力和反應(yīng)量或優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)幾天就能完成,亦可進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)估實(shí)驗(yàn)的可變性。

Chemspeed 工藝開(kāi)發(fā)反應(yīng)釜
Chemspeed 工藝開(kāi)發(fā)反應(yīng)釜

應(yīng)用與效益

1. 高通量反應(yīng)篩選

Procos 使用 Chemspeed Autoplant Prores 系統(tǒng)進(jìn)行了一個(gè)高通量反應(yīng)篩選的 DoE,研究了不同變量對(duì)一個(gè)對(duì)映選擇性 SN2 反應(yīng)結(jié)果的影響,即通過(guò) D-Optimal Design,同時(shí)研究三個(gè)多層次的定性變量 + 一個(gè)定量變量,從而在 250 多個(gè)可能組合中選擇了 40 個(gè)實(shí)驗(yàn) (+8 個(gè)重復(fù)) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

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Procos SN2 案例研究
Procos SN2 案例研究: 反應(yīng)方案 (頂部), 變量表 (中),影響對(duì)映體過(guò)量的變量的測(cè)定 (下)
篩選結(jié)果

對(duì)映體過(guò)量最有影響的因素為: 化合物 A、4 號(hào)堿、2 號(hào)溶劑、較低的反應(yīng)溫度值。

2. 對(duì)映選擇性氫化反應(yīng)

Procos 公司進(jìn)行了另一個(gè)對(duì)映選擇性氫化反應(yīng)的研究,通過(guò)面中心復(fù)合設(shè)計(jì) (Face Centered Central Composite Design) 在 3 級(jí) 4 個(gè)變量 + 3 個(gè)中心點(diǎn)規(guī)劃一組 27 個(gè)反應(yīng),對(duì)對(duì)映體過(guò)量成功進(jìn)行了優(yōu)化。

Procos 氫化案例研究
Procos 氫化案例研究:反應(yīng)方案 (頂部),PAR 定義 (中間),三維圖表歸納催化劑、溫度和對(duì)映體過(guò)量。

以上 Procos 的實(shí)驗(yàn)過(guò)程都在 Chemspeed 自動(dòng)化研發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行,所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都被完整記錄,包括:溫度、壓力、配料率、攪拌時(shí)間、轉(zhuǎn)速等等,可用于進(jìn)一步的評(píng)估及溯源。

與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法相比,應(yīng)用自動(dòng)化研發(fā)系統(tǒng)使研究人員能夠在更短時(shí)間內(nèi)完成化學(xué)工藝的研究,完成工藝優(yōu)化,大大提升其產(chǎn)出率。同時(shí),全流程的自動(dòng)化亦很大程度上降低了處理化學(xué)成份時(shí)對(duì)科研人員的危害。

參考資料:

1. PROCOS S.p.A, Feb 1 2022, PROCOS SPA Announces the Launch of CHEMSPEED Automation Technology (Press Release),?www.procos.it.

2.?Mr. Simone Manzini,?Mr. Paolo Paissoni (2022),?A modern tool to accelerate Process Development to match the customer’s timeline, PROCOS R&D Lab Automation, www.procos.it.

拆解 Procos 加速 API 工藝開(kāi)發(fā)的秘笈最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。

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微小的玻璃珠竟在化學(xué)合成有如此威力! http://zz5cjfig.cn/automated-solution/chembeads-case/ Fri, 09 Dec 2022 04:00:00 +0000 http://zz5cjfig.cn/?p=17156 在化學(xué)研究當(dāng)中,研究人員能完成的實(shí)驗(yàn)愈多,愈能增加發(fā)現(xiàn)新型反應(yīng)的機(jī)會(huì)。高通量反應(yīng)篩選可以對(duì)大量的反應(yīng)條件進(jìn)行快 […]

微小的玻璃珠竟在化學(xué)合成有如此威力!最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。

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在化學(xué)研究當(dāng)中,研究人員能完成的實(shí)驗(yàn)愈多,愈能增加發(fā)現(xiàn)新型反應(yīng)的機(jī)會(huì)。高通量反應(yīng)篩選可以對(duì)大量的反應(yīng)條件進(jìn)行快速的研究,從眾多的反應(yīng)條件中篩選出最優(yōu)的組合,而且通過(guò)將反應(yīng)規(guī)模最小化,以減少高價(jià)值中間體的消耗,是合成方法開(kāi)發(fā)很重要的部分。

然而,當(dāng)反應(yīng)規(guī)模小至納摩爾級(jí)別時(shí),如何有效地準(zhǔn)確分配各種毫克級(jí)或亞毫克級(jí)的固體化學(xué)試劑就成為關(guān)鍵。由于缺乏合適的技術(shù)來(lái)有效處理反應(yīng)小型化,高通量反應(yīng)篩選的研究一直受到阻礙。

針對(duì)這個(gè)難題,制藥企業(yè)艾伯維 (AbbVie) 公司及其高通量化學(xué)組研究團(tuán)隊(duì),較早前在 Angew. Chem. Int. Ed. 發(fā)表了一篇文章,創(chuàng)造性地發(fā)明了?ChemBeads (化學(xué)玻璃珠) 技術(shù),解決在微量反應(yīng)規(guī)模下的高通量反應(yīng)條件篩選問(wèn)題。再配合自動(dòng)化的研發(fā)平臺(tái),加速完成高通量反應(yīng)條件篩選,這種推陳出新的想法解決了微量固體試劑加樣的問(wèn)題,同時(shí)亦大大提升實(shí)驗(yàn)的成功率,研究人員可以更高效地篩選最優(yōu)的反應(yīng)條件。

ChemBeads (化學(xué)玻璃珠) 技術(shù)的誕生

在藥物開(kāi)發(fā)的過(guò)程中,AbbVie 研究團(tuán)隊(duì)要從數(shù)千個(gè)合成的化學(xué)分子中篩選出合適的候選分子再進(jìn)行研究,更要面對(duì)在亞毫克規(guī)模下準(zhǔn)備數(shù)百個(gè)固體樣品,因此必須從這些瓶頸中找出新突破,以克服微量固體化學(xué)試劑精確稱(chēng)量及分配的問(wèn)題。

研究人員借鑒了制藥行業(yè)常用的干粉涂層技術(shù),將小的粒子與較大的主粒子 (10 – 100 倍) 混合,并施加機(jī)械外力強(qiáng)化混合效果,最終使小粒子通過(guò)分子間作用力粘附在大主粒子表面。

在評(píng)估了幾種材料后,研究人員最后因玻璃珠具有好的流動(dòng)性、化學(xué)惰性,以及規(guī)則圓形的光滑表面等優(yōu)點(diǎn),有利試劑分布均勻,所以選用了玻璃珠作為載體,負(fù)載不同的固體試劑。

研究人員更通過(guò)超聲處理將玻璃珠與固體試劑混合,這些攜帶試劑的玻璃珠 (ChemBeads) 直徑約 250 微米,化學(xué)試劑僅占其質(zhì)量的 1% – 20%,通過(guò)玻璃珠放大試劑的體積,利于日常稱(chēng)量操作,重量能較準(zhǔn)確地控制,可用于分配極微量的試劑,誤差可以控制在 ±10% 以內(nèi),足夠應(yīng)付篩選反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。同時(shí),測(cè)試證明玻璃珠可負(fù)載超過(guò) 300 種不同固體試劑,當(dāng)中包括對(duì)空氣或水分敏感的化學(xué)試劑。在穩(wěn)定性方面,更可保持穩(wěn)定 18 個(gè)月以上。?

分層方法
涂敷處理前將固體試劑夾在玻璃珠之間
顯微鏡下的化學(xué)玻璃珠
顯微鏡下的化學(xué)玻璃珠,表面覆蓋微細(xì)的試劑顆粒

配合自動(dòng)化分配技術(shù)
2 - 3 天即有篩選結(jié)果

據(jù) AbbVie 研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員之一 Noah P. Tu 先生表示:

” 到現(xiàn)在為止,我們已經(jīng)用這種干粉涂層技術(shù)制造了 450 多種不同的化學(xué)玻璃珠樣品,所有玻璃珠樣品都具有非常好的固體特性,并且可以使用像 Chemspeed 這樣的固體分配機(jī)器人以高精度進(jìn)行分配。通過(guò)使用化學(xué)玻璃珠技術(shù),全自動(dòng)機(jī)器人可以自動(dòng)化制備篩選多孔板,而且是以亞毫克級(jí)別分配不同的化學(xué)試劑,在無(wú)人值守的情況下,機(jī)器人可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成試驗(yàn)任務(wù),甚至在 2 ?– 3 天內(nèi),我們便可以將篩選結(jié)果反饋給我們的同事。傳統(tǒng)篩選過(guò)程通常需要數(shù)周時(shí)間,與之相比,這是非常高效的。”

在 AbbVie 這個(gè)案例中,研究團(tuán)隊(duì)亦將 ChemBeads 應(yīng)用于高通量偶聯(lián)篩選反應(yīng)中,以化學(xué)玻璃珠作為載體,配合自動(dòng)化研發(fā)平臺(tái) – Chemspeed SWAVE 及 Chemspeed ISYNTH,并利用自動(dòng)化固體稱(chēng)重分配工具 SDU / GDU-Pfd,精準(zhǔn)的將目標(biāo)量的 ChemBeads 轉(zhuǎn)移到目標(biāo)反應(yīng)小瓶中,以制備篩選反應(yīng)套件。在無(wú)人值守的條件下, Chemspeed 自動(dòng)化研發(fā)平臺(tái)在 1 小時(shí)內(nèi)即完成了 Suzuki-Miyaura 和 C-N 偶聯(lián)兩個(gè)篩選反應(yīng)套件,其中 Suzuki-Miyaura 包含 55 個(gè)篩選條件,68 個(gè)C-N 偶聯(lián)篩選條件。后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,使用和 ChemBeads 技術(shù)制備的篩選反應(yīng)套件,找到高度可行的反應(yīng)條件的成功率為 85%。

Chemspeed 自動(dòng)化平臺(tái)制備的?C-C / C-N 偶聯(lián)反應(yīng)篩選套件
Chemspeed 自動(dòng)化研發(fā)平臺(tái),系統(tǒng)帶有 40 個(gè)固體分配瓶,可自動(dòng)將化學(xué)玻璃珠分配到篩選板指定位置。

參考資料:

1. Noah P. Tu, Amanda W. Dombrowski, Gashaw M. Goshu, Anil Vasudevan, Stevan W. Djuric, and Ying Wang, High‐Throughput Reaction Screening with Nanomoles of Solid Reagents Coated on Glass Bead, oah P. Tu, Amanda W. Dombrowski, Gashaw M. Goshu, Anil Vasudevan, Stevan W. Djuric, and Ying WangAngew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 7987-7991, DOI: 10.1002/anie.201900536.

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201900536

2. M. Cynthia Martin, Gashaw M. Goshu, Jeffery R. Hartnell, Collin D. Morris, Ying Wang and Noah, Versatile Methods to Dispense Sub-Milligram Quantities of Solids using Chemical Coated Beads for High-Throughput Experimentation, P. Tu, Organic. Process Research &.Development 2019, 23, 9, 1900–1907.

微小的玻璃珠竟在化學(xué)合成有如此威力!最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家。

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開(kāi)發(fā)測(cè)試 80,000 個(gè)樣品,只用 1 年,畢克化學(xué)的獨(dú)門(mén)秘籍是什么? http://zz5cjfig.cn/news/chemspeed-byk-case-study/ Thu, 23 Sep 2021 06:36:34 +0000 http://zz5cjfig.cn/?p=14831 全球領(lǐng)先 化學(xué)品制造商-畢克化學(xué) (BYK), 投資大約 1,500 萬(wàn)歐元, […]

開(kāi)發(fā)測(cè)試 80,000 個(gè)樣品,只用 1 年,畢克化學(xué)的獨(dú)門(mén)秘籍是什么?最先出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化應(yīng)用一致性評(píng)價(jià)丨香港力揚(yáng)企業(yè)-溶出儀-藥物溶出度儀廠家

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BYK - Chemspeed 自動(dòng)化平臺(tái) - 容器存儲(chǔ)與貼標(biāo)機(jī)
容器存儲(chǔ)與貼標(biāo)機(jī)

全球領(lǐng)先 化學(xué)品制造商-畢克化學(xué) (BYK),

投資大約 1,500 萬(wàn)歐元,

引入全球獨(dú)一無(wú)二、規(guī)模最大,

功能最全的 Flexshuttle 平臺(tái)

為客戶量身定制高效的助劑解決方案

從而幫助客戶縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的上市周期

其化學(xué)應(yīng)用技術(shù)達(dá)到了高通量篩選新維度

每年可開(kāi)發(fā)測(cè)試 80,000 個(gè)樣本

以下為官方報(bào)道內(nèi)容,力揚(yáng)獲授權(quán)轉(zhuǎn)載


每年開(kāi)發(fā)測(cè)試 80,000 個(gè)樣品

全球領(lǐng)先的特種化學(xué)品制造商之一畢克化學(xué)憑借其全球范圍內(nèi)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室,正在進(jìn)入應(yīng)用技術(shù)的新紀(jì)元,同時(shí)為客戶量身定制助劑解決方案系列,打造全新局面。

“畢克化學(xué)的全自動(dòng)高通量篩選?(HTS – High Throughput System)?系統(tǒng)以令人印象深刻的速度和效率執(zhí)行系列測(cè)試,以高通量模式運(yùn)行,在?24 小時(shí)內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)和測(cè)試?220?個(gè)樣品,這相當(dāng)于每年生成和測(cè)試多達(dá)?80,000?個(gè)樣品?!?/strong>

— Franco畢克化學(xué) 首席技術(shù)官 J?rg Hinnerwisch 博士

數(shù)字化全流程,產(chǎn)能翻倍

全程數(shù)字化的流程,使系列測(cè)試所需的時(shí)間從以前的幾個(gè)月縮短到幾天。由此所節(jié)省的時(shí)間不僅為創(chuàng)建新的差異化客戶解決方案提供了更大的空間,還使畢克化學(xué)在應(yīng)用技術(shù)方面的產(chǎn)能翻倍。

“Flexshuttle?平臺(tái)運(yùn)作起來(lái)就像一個(gè)巨大的篩選器。有了它,我們就能非常精確地確定在大量的測(cè)試產(chǎn)品中,哪兩種或三種樣品對(duì)客戶來(lái)說(shuō)最有用和最有利?!?/strong>

畢克化學(xué) HTS 主管 Manfred Knospe?

32 個(gè)模塊 – 27 個(gè)功能

這個(gè)超現(xiàn)代的設(shè)施很復(fù)雜,它包括 32 個(gè)模塊和 27 種不同的功能,用于檢測(cè)和測(cè)試應(yīng)用于涂料、塑料和膠粘劑的畢克助劑。這些模塊通過(guò)軌道系統(tǒng)相互連接,利用傳送裝置單獨(dú)將樣品從一個(gè)模塊移動(dòng)到另一個(gè)模塊,有效控制檢測(cè)時(shí)間和質(zhì)量,加快產(chǎn)品上市時(shí)間,提升投資回報(bào)速度。

PH 值模塊
PH 值模塊

此獨(dú)一無(wú)二的 HTS 設(shè)施還提供更多功能,包括對(duì)液體樣品進(jìn)行 pH 值、泡沫或粒徑分布的檢測(cè)。另外,該平臺(tái)還集成了兩臺(tái)流變測(cè)量?jī)x來(lái)評(píng)估流動(dòng)性能。

由于用途不同,樣品采用刮涂或噴涂的方式,并通過(guò)紫外線照射,或通過(guò)烘箱或風(fēng)干進(jìn)行固化。最后,再對(duì)它們進(jìn)行全自動(dòng)的性能測(cè)試包括:光澤度、流動(dòng)性顏色。

分散模塊
分散模塊

通過(guò)在未來(lái)進(jìn)行這項(xiàng)投資,一方面,我們?cè)俅螢槲覀兏咚刭|(zhì)的研究人員創(chuàng)造更多的創(chuàng)造力空間,他們致力于未來(lái)的增材解決方案。另一方面,我們 HTS 設(shè)施的巨大速度使我們能夠大大縮短客戶的上市時(shí)間,從而為他們確保重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

畢克化學(xué) 事業(yè)部總裁 Tammo Boinowitz 博士

關(guān)于  Flexshuttle 全自動(dòng)工作站 

Flexshuttle 是?Chemspeed?為畢克化學(xué)助劑開(kāi)發(fā)量身定制的高通量解決方案。

配備世界首創(chuàng)頂置式稱(chēng)重分配單元、精密反應(yīng)器、60 多種模塊化自動(dòng)化工具,從試劑分配 – 樣品制備 – 合成 – 工藝開(kāi)發(fā) – 配方 – 應(yīng)用 – 測(cè)試,Chemspeed可為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的每一步定制高通量全自動(dòng)解決方案。

FLEXSHUTTLE 自動(dòng)化研發(fā)平臺(tái)
FLEXSHUTTLE?自動(dòng)化工作站

不僅適用化學(xué)助劑高通量測(cè)試與生產(chǎn),Chemspeed Flexshuttle 還可用于醫(yī)藥、石油化工、精細(xì)化工材料科學(xué)、個(gè)人和家庭護(hù)理品、及營(yíng)養(yǎng)品的研發(fā),大大提高工作效率,顯著縮短產(chǎn)品上市時(shí)間,降低成本。

全效能的軟件管理,不單可以加強(qiáng)高通量篩選的研發(fā)能力,收集完整精準(zhǔn)的數(shù)據(jù),更為智能化實(shí)驗(yàn)管理開(kāi)啟了新篇章。

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“在 ISYNTH 模塊上完成高通量篩選后,可以進(jìn)一步在工藝開(kāi)發(fā)反應(yīng)釜 (PD-Reactor) 模塊進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化和放大過(guò)程,改模塊中,每個(gè)反應(yīng)釜有獨(dú)立的控溫、控壓、攪拌等過(guò)程?!?/em>

—— 杜世振博士丨力揚(yáng)自動(dòng)化合成及優(yōu)化專(zhuān)家

【工藝反應(yīng)釜的反應(yīng)優(yōu)化和放大過(guò)程】

隨著高通量篩選的普及,實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化技術(shù)在藥物研發(fā)中越來(lái)越重要。在之前的案例中介紹了用 ISYNTH 模塊完成高通量的篩選過(guò)程,ISYNTH 高通量篩選過(guò)程中,所有的反應(yīng)瓶都是在同一個(gè)反應(yīng)條件下進(jìn)行反應(yīng)的。針對(duì)高通量篩選的某些感興趣的結(jié)果,通常有必要進(jìn)行針對(duì)性的反應(yīng)條件優(yōu)化過(guò)程,比如對(duì) ISYNTH 的篩選結(jié)果進(jìn)行初步的 HPLC 檢測(cè)之后,能夠找到某些配方進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化和放大實(shí)驗(yàn)。這種優(yōu)化或放大實(shí)驗(yàn)需要在工藝開(kāi)發(fā)反應(yīng)釜模塊進(jìn)行,每個(gè)反應(yīng)釜有獨(dú)立溫控以及攪拌速度等單獨(dú)條件的控制,反應(yīng)釜的規(guī)格可選擇 100mL、 250mL或者是1000mL。

下圖是一個(gè)反應(yīng)釜的構(gòu)造圖,它的基本配置中包含了有不同的加樣方式,如獨(dú)立控溫、控壓、攪拌,還可以根據(jù)需要配置其他控制探頭。

Chemspeed高通量篩選-工藝開(kāi)發(fā)反應(yīng)器

這里有一個(gè)視頻介紹,可以完整展示整個(gè)反應(yīng)斧的工作過(guò)程。

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視頻中可以看到反應(yīng)釜里有不同的加樣工具,上面是固體試劑加樣口,下面是液體或氣體的進(jìn)樣口,視頻中也展示了回流工作的過(guò)程。另外,這種反應(yīng)釜的特點(diǎn)是拆卸和組裝非常方便,在整個(gè)拆卸和組裝的過(guò)程中,無(wú)需用到任何螺絲的固定裝置,這也是它便捷性的體現(xiàn)。反應(yīng)釜可以耐 100bar的壓力,最高使用溫度為 250℃。

了解更多關(guān)于 Chemspeed 藥物研發(fā)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)分享,例如 IBM 采用人工智能驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)工作、像多倫多大學(xué)利用合成系統(tǒng)加快物料開(kāi)發(fā)的過(guò)程、像默克建立的以數(shù)據(jù)科學(xué)驅(qū)動(dòng)為主,自主的化學(xué)反應(yīng)和優(yōu)化技術(shù)等等,可以關(guān)注力揚(yáng)企業(yè)官方微信賬號(hào) (NIKYANG_HK),加入專(zhuān)家微信社群,或?yàn)g覽力揚(yáng)官方視頻頻道,獲取更多精彩內(nèi)容。

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FLEX ISYNTH 平臺(tái)可以完成幾乎所有的有機(jī)化合反應(yīng)的高通量合成工作,如:碳?xì)浠罨Ⅴ0坊?、脂化、氧化、加氫等等?!?/em>

—— 杜世振丨力揚(yáng)自動(dòng)化合成及優(yōu)化專(zhuān)家

【高通量合成和篩選過(guò)程】

高通量合成和篩選過(guò)程中用到最主要的工具是 ISYNTH 平行反應(yīng)器,下圖展示了平行反應(yīng)器的拆解圖,從最下面往上依次是渦旋振搖架;加熱 / 冷卻板 (控溫范圍:- 20 ℃ 至 150 ℃);反應(yīng)瓶架 (2mL x 48、8mL x 48、24mL x 20、100mL x 12);反應(yīng)器蓋 (實(shí)驗(yàn)密封、回流、惰性氣氛置換等)。平行反應(yīng)器一般配合頂置式工具使用,比如固體加樣工具 (GDU-P) 或者液體加樣工具 (GDU-V) 或 4-通移移液工具 (4-NeedleHead) 來(lái)使用的。

ISYNTH平行反應(yīng)器-高通量合成及篩選

與此同時(shí),ISYNTH 平行反應(yīng)器可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程中惰性氣體的保護(hù),前面提到的反應(yīng)器蓋就可以實(shí)現(xiàn)惰性氣氛的交換。對(duì)于工藝開(kāi)發(fā)反應(yīng)釜,它也配有惰性氣體的進(jìn)出閥門(mén),可以實(shí)現(xiàn)惰性氣氛的置換功能,或?qū)崿F(xiàn)在反應(yīng)過(guò)程中氮?dú)饣蛘呤菤鍤獾谋Wo(hù)工作。針對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的氣氛要求更高的實(shí)驗(yàn),Chemspeed 可以對(duì)整個(gè)反應(yīng)平臺(tái)進(jìn)行配氮?dú)獯祾?,或配置?zhuān)業(yè)的手套箱,以實(shí)現(xiàn)整個(gè)平臺(tái)的惰性氣氛環(huán)境。

ISYNTH 平行反應(yīng)器的具體的操作流程如下:首先,多功能抓手把反應(yīng)器最上層的蓋子打開(kāi),這樣位于下層的反應(yīng)小瓶就處于開(kāi)口的狀態(tài),再使用不同的加樣工具進(jìn)行試劑或溶劑加樣,加到不同的反應(yīng)瓶里,最后關(guān)閉反應(yīng)器、對(duì)反應(yīng)瓶進(jìn)行控溫和混合過(guò)程,反應(yīng)過(guò)程中或結(jié)束之后,也可以通過(guò)4-通道移液工具實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)過(guò)程,如HPCL、GC、MS 等。

這樣一個(gè) FLEX ISYNTH 平臺(tái)可以完成幾乎所有的有機(jī)化合反應(yīng)的高通量合成工作,比如說(shuō)碳?xì)浠罨?、酰胺化、脂化、氧化、加氫等等。下面的視頻簡(jiǎn)單介紹了 ISYNTH 工作的過(guò)程。

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Chemspeed 設(shè)計(jì)的突破性化合物存儲(chǔ)技術(shù) – 玻璃膠囊化合物分裝系統(tǒng) (Smolefin) ,徹底顛覆了空氣敏感、劇毒化合物傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式,將化合物定質(zhì)量 (或摩爾量) 儲(chǔ)備于玻璃膠囊中,并實(shí)現(xiàn)在不同的壓力下破碎玻璃膠囊,精準(zhǔn)控制化合物的釋放過(guò)程,輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣敏感、劇毒化合物的管理,幫助實(shí)驗(yàn)科研人員避免遭受毒性化合物的侵害,讓整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境變得更安全、健康。”

—— 杜世振丨力揚(yáng)自動(dòng)化合成及優(yōu)化專(zhuān)家

【化學(xué)試劑處廢方案】

化學(xué)試劑處廢方案主要針對(duì)做實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到對(duì)空氣敏感性的化學(xué)物質(zhì)和劇毒化合物的管理工作。Chemspeed 針對(duì)這種難點(diǎn),設(shè)計(jì)出一種玻璃膠囊的化合物分裝系統(tǒng) (Smolefin)。這種分裝系統(tǒng)可以把所需要的化學(xué)物按照特定的量,如按照反應(yīng)常規(guī)所需的量 (如 1g, 1mmol 等) 分配到特制的毛細(xì)玻璃管中,然后將玻璃管放置在氬氣條件下進(jìn)行分裝,之后再用激光燒結(jié)密封,把化學(xué)試劑安全地放在毛細(xì)玻璃管中進(jìn)行儲(chǔ)存。這種儲(chǔ)存化學(xué)物質(zhì)的玻璃管就像一個(gè)個(gè)盛放化學(xué)試劑的膠囊一樣,實(shí)現(xiàn)了特殊化學(xué)品化繁為簡(jiǎn)的存儲(chǔ)過(guò)程。這種玻璃膠囊的特點(diǎn)是它可以在特定的壓力下完成玻璃管的破碎,通過(guò)改變壓力的大小來(lái)控制化學(xué)品的釋放過(guò)程。下面視頻介紹了整個(gè)樣品的封裝過(guò)程,可參考。

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首先會(huì)用到頂置式加樣工具 (GDU-P、GDU-V、GDU-SWILE),把不同類(lèi)型的化學(xué)試劑按照設(shè)定質(zhì)量分配到不同的毛細(xì)玻璃管中,然后在氮?dú)饣蛘呤菤鍤獗Wo(hù)下進(jìn)行激光封裝。封裝完之后可以看到一個(gè)玻璃膠囊,這種玻璃膠囊完全隔離了空氣中的水、氧氣對(duì)化合物的影響,這種方式也徹底杜絕了劇毒化學(xué)物對(duì)科研人員的人體造成潛在危害的可能。

使用時(shí),可以很簡(jiǎn)單地把這種玻璃膠囊放到實(shí)驗(yàn)室里的燒瓶中,通過(guò)攪拌等方式破碎膠囊釋放化合物,也可以配合 Chemspeed 不同的反應(yīng)器技術(shù)使用,比如高壓的篩選模塊、反應(yīng)釜模塊等。玻璃膠囊放進(jìn)去之后,通過(guò)控制壓力變化讓玻璃膠囊破碎,釋放化合物。下面視頻展示了這種玻璃膠是如何在壓力下進(jìn)行破碎并釋放化合物的。

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視頻中展示了在反應(yīng)瓶里放進(jìn)不同的玻璃膠囊,密封處理后,用四通道液體處理工具 (4 NeedleHead) 往反應(yīng)瓶里充氮?dú)膺M(jìn)行加壓。視頻中標(biāo)注的部分可以看到,四通道液體處理工具給體系加壓到 6 bar 時(shí)玻璃膠囊瞬間爆破,并釋放化學(xué)藥品。這種玻璃膠囊有不同壓力規(guī)格的設(shè)計(jì),如6 bar、10 bar、20 bar、30 bar、60 bar 等,可以根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行自由選擇。

實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化專(zhuān)家-杜世振博士Dr. Simon Du專(zhuān)家簡(jiǎn)歷

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【流動(dòng)相自動(dòng)化配制方案】

“流動(dòng)相的配置涉及大量的重復(fù)且單一的操作過(guò)程,而且需要符合 GMP或者是 FDA 第 21 條對(duì)質(zhì)量體系的認(rèn)證要求。Chemspeed 的自動(dòng)化方案,借助四針頭工具進(jìn)行液體加樣,可完成不同液體組分的自動(dòng)分配過(guò)程,還可以實(shí)現(xiàn) pH 值的實(shí)時(shí)測(cè)定和在線控制,快速高效的完成流動(dòng)相的配制工作?!?/em>

—— 杜世振丨力揚(yáng)自動(dòng)化合成及優(yōu)化專(zhuān)家

流動(dòng)相配制及操作是實(shí)驗(yàn)室日常工作中面臨的一個(gè)非常繁瑣且重復(fù)性的工作,針對(duì)這種繁瑣的重復(fù)性勞動(dòng),Chemspeed 制定了一個(gè)自動(dòng)化的解決方案。在這個(gè)解決方案里,用到的有固體加樣工具 (詳情可點(diǎn)擊鏈接了解更多),還有四通道液體處理工具,這個(gè)工具主要用于高效的對(duì)溶劑進(jìn)行按體積分配操作。

另外一個(gè)比較重要的特點(diǎn)是 Chemspeed 對(duì)這種四通道液體處理工具進(jìn)行了升級(jí),升級(jí)之后它可以進(jìn)行對(duì)流動(dòng)相在線 pH 值的控制和測(cè)定工作。除此之外,四通道液體處理工具還可以完成過(guò)濾和在線進(jìn)樣等實(shí)驗(yàn)過(guò)程,比如對(duì) HPLC 的線進(jìn)樣過(guò)程。

流動(dòng)相自動(dòng)化配制方案

上圖是典型的流動(dòng)相自動(dòng)化平臺(tái)案例,在平臺(tái)上可以完成了 12 x 1 L 的流動(dòng)相配制工作。在手動(dòng)進(jìn)行配置流動(dòng)相過(guò)程中,會(huì)涉及到大量的重復(fù)且單一的操作步驟,這些重復(fù)性的工作又有非常高的質(zhì)量的要求,比如說(shuō)酸堿度精準(zhǔn)控制的問(wèn)題、對(duì)固體或者液體精確分配問(wèn)題。最重要的一點(diǎn)是需要符合 GMP 或者是 FDA 第 21 條對(duì)質(zhì)量體系的認(rèn)證要求。只有完全遵照此標(biāo)準(zhǔn)保留的數(shù)據(jù)才可以作為通過(guò)檢驗(yàn)或者今后追溯的有效數(shù)據(jù)來(lái)源,其廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品才可以正常銷(xiāo)往國(guó)外市場(chǎng)。 針對(duì)這種需求,Chemspeed 開(kāi)發(fā)了一個(gè)自動(dòng)化的加樣程序,除了能夠滿足自動(dòng)化的流程之外,它每一步操作過(guò)程都滿足 GMP 環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)證過(guò)程,確保所有電子記錄有因可循、清晰易懂、同步記錄、原始、準(zhǔn)確并且保存完整。

在 Chemspeed 流動(dòng)相配制平臺(tái)上,自動(dòng)配制流動(dòng)相的典型做法是:自動(dòng)化抓手打開(kāi)溶劑瓶,然后使用 GDU-Pfd (頂置式固體稱(chēng)重加樣工具) 加入設(shè)定質(zhì)量的固體磷酸鹽,再使用四通道液體處理工具加入水,然后進(jìn)行 pH 的測(cè)定和在線控制,最后定容,并自動(dòng)加蓋渦旋混合,可觀看以下視頻詳細(xì)了解:

實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化專(zhuān)家-杜世振博士Dr. Simon Du專(zhuān)家簡(jiǎn)歷

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