王學重

智能控制：讓工藝過程更完美

文／本刊記者 徐吉鵬

位於青島國家高新技術產業開發區的工業技術研究院（簡稱“工研院”），環境清幽、景色秀美，一幢幢園區大樓間雜著綠茵有序排列。這裡是青島市推動高科技成果進行產業轉化的重要科技園區，86畝土地上，圍繞儀器儀表、裝備製造、生物醫藥等方向，集聚了100餘家高新技術企業，其中被國家科技部認定的就有40餘家。晶格碼（青島）智能科技有限公司（以下簡稱“晶格碼”）便是其中之一。

公司創立於2014年5月，用“短小精悍”去形容再貼切不過：目前全職員工不到20名，大多為研發人員，且八九成都為博士碩士學歷。規模雖還不大，晶格碼公司卻掌握著數項世界領先的在線過程分析測量儀器與先進控制技術，它們是實現製藥和精細化工產品智能製造所離不開的。公司創始人王學重，一個儒雅的海歸教授，向《中國青年》記者講述了他來青島創業的故事。

藥品質量甚至比食品安全更應受到重視

“我們公司主要是為製藥、精細化工以及材料等領域，開發在線過程分析測量儀器和智能控制系統的。”王學重開門見山。

什麼是在線檢測與系統控制？王學重向記者展示了一張醫藥史上一次重大安全事故的照片。20世紀60年代的歐洲，有上萬名嬰兒在出生後即出現嚴重的缺胳膊少腿的殘疾情況，經檢查發現，這些嬰兒的母親都曾服用過一種名為沙利度胺的藥，用以緩解妊娠反應出現的頭痛頭暈症狀。原來，沙利度胺屬於同分異構體的手性藥物。當其分子的空間結構為“右旋”時，的確是很有效的藥品；然而，當藥品中摻入了“左旋”雜質時，治病的藥品竟變成了對人體有害的毒品。由於手性藥物的分子式相同、性質接近，這就給產品的分離純化造成極大的挑戰。因此就需要在線過程分析測量和智能控制，在生產製造過程中對產品質量實現精準控制。

王學重向《中國青年》記者展示醫藥史重大安全事故照片 本刊記者 徐吉鵬 攝影

“所以，從治病救人的安全角度出發，藥品質量甚至比食品安全更應受重視。如果產品質量控制不好，產品的純度、穩定性、晶型得不到精準控制，輕則藥效不夠、不管用，重則帶來嚴重後果。”王學重鄭重地說。

那麼，該如何控制生產質量呢？

“製藥和造芯片的道理是一樣的，原理大家都懂，但是如果沒有先進的設備和加工工藝，就沒法生產出高質量的產品。製藥工藝的反應器、結晶器、過濾機、乾燥、造粒和壓片等設備及其智能自動化控制技術，就是製藥領域的‘芯片光刻機’。”王學重介紹道，“工藝過程落後，產品質量就難以保證，不僅影響用藥效果和安全，對企業產品的銷售、定價以及在國際市場上的競爭力都會造成影響。所以，問題的關鍵在於對工藝過程進行優化設計、實時檢測和智能控制。”

王學重舉了個例子。在製藥領域，藥物的水溶性一直困擾著許多藥品的開發。如果藥物不溶於水，就很難被人體吸收，即便吃了藥，也會被直接排出體外。但如果通過納米技術將藥物做成100到200納米左右的顆粒時，其溶解度和溶出速率就能顯著提高兩到三倍。我們知道，一根頭髮絲的直徑是5到7萬個納米，三四十個納米左右的顆粒和分子大小差不多，如何在藥物加工過程中實時在線檢測這些納米顆粒的粒度分佈，難度非常大。

傳統的納米顆粒粒度分佈檢測儀大多數為離線檢測，需要在反應過程結束後將樣品帶到實驗室進行分析和處理，這通常要耗費五六個小時，而且難免對檢測結果造成不良影響。而目前在國際上領先的“探頭式超聲顆粒粒度分佈測量儀”正是晶格碼公司的拳頭產品之一。

王學重向記者展示了一款輕巧便攜的探頭式設備，“在生產工藝環節，我們只需要把這個探頭插到反應器裡，它就能每五秒測一個數據點，一個納米到三個毫米的顆粒粒度都能檢測出來，基於實時測量的數據就可以實現納米藥物生產的閉環智能自動化控制了。而目前國際上能夠實現的最快測量速度是2到3分鐘測一個點。所以，我們這項技術是世界領先的。”

除了在線檢測外，晶格碼公司的工藝過程二維和三維成像儀器同樣領先世界。“在線測量、實時控制、數據處理、智能製造，通過這一整套流程，就能對工藝過程進行有效優化，從而達到最佳成品效果。”王學重說，晶格碼公司的目標和使命就是要讓工藝過程和產品更完美。

海歸教授的創業之路

1993年便走出國門前往英國利茲大學專心從事科研工作的王學重怎麼也想不到，過往20餘年間，中國製藥產業的發展迅猛得令人咋舌。在他出國前，中國所有制藥企業的產值加起來還不到美國最大的製藥公司輝瑞的一半。但當他於2012年左右回國時，中國的製藥產業規模已達世界第二，僅次於美國，而且每年都以近15%左右的速率增長，發展空間非常大。王學重為祖國的發展感到驚喜之餘，也產生了一絲憂慮。

“國內現在有6500多家制藥企業，但真正掌握先進的生產製造和控制技術的還非常少。製藥工業技術的提升不僅影響到醫藥這一國家戰略性產業在國際上的競爭力，更直接關係到人民的健康和安全。”王學重作了個簡單的對比，同樣是一個頭孢類的針劑，國內某企業與國外藥廠生產的針劑產品質量差異非常大。“按照規定，這種針劑的保存期是12個月，顏色就應該是白色，而國內某廠家的產品實際上才過去三個月就發黃。配方都一樣，就是加工工藝和控制技術不一樣，結果差別就這麼大。”

加工工藝和控制技術的落後常常使國內製藥企業在市場競爭中處於劣勢，對產品的銷售和出口極為不利。“同一個藥品，只要把加工工藝改進一下，藥品質量就能得到保障，價格的提升甚至能達到十倍，更可以出口到國外。何樂而不為呢？”

正是意識到國內製藥企業工藝技術革新的巨大需求，回國將自己的技術進行產業化落地的想法一直縈繞在王學重腦海中。那時，王學重正擔任英國利茲大學教授，是該校過程、環境和材料學院的研究主管。他曾主持過英國和歐盟多個大型項目，與輝瑞、葛蘭素史克、阿斯利康等 20 多家國際製藥巨頭建立了長期合作。在學術方面，他更是成就斐然、榮譽等身。在智能過程檢測領域，他的科研小組更是被國際同行評為最有影響的四個課題組之一；在納米生產的在線測量、模擬、控制和放大領域，也取得了矚目的成就。

通過中組部的人才引進計劃，王學重於2012年回國。他首先到了廣州，並在那裡建起了實驗室。

原本打算在廣州開公司的王學重，卻在巧合之下，於2014年5月最終將晶格碼公司落地在了青島高新區。“這邊工作人員非常熱情，效率也非常高，我第一次來紅島這邊時，他們就把各種配套服務準備得很充分了。而且這邊的環境非常好，令我一見鍾情！”王學重確信自己做了一個正確的決定，“中國的製藥行業產值已經是世界第二，而山東是我國數一數二的製藥大省，落地在青島也有很大的產業地緣優勢。”青島市高新區也同樣給予了晶格碼公司很大扶持，不僅在工業技術研究院提供了場地支持，更在項目申報、資源對接、金融等方面提供了完善的創業服務。

經過短短几年的研發，王學重便率領年輕的研發團隊，開發了具有自主知識產權的一系列在線儀器產品和控制技術，它們已被應用於製藥、精細化工、材料以及軍工等諸多領域。在尚未向市場普及宣傳和推廣的情況下，已經有很多企業和科研院所主動找上門來尋求技術支持。

“由於技術門檻非常高，現在國內做在線儀器和晶體在線質量控制的公司非常少。而且與國外巨頭公司相比，我們的很多技術也遠超他們，就是知名度還沒有那麼大而已。”對於公司的未來發展，王學重非常自信，“後期，我們在把技術做到高精尖的同時，也要把銷售隊伍儘快做起來，向市場做更多推介工作。我們的競爭主要是國際競爭。我想，年銷售額達到多少，是個次要問題。我們的使命是成為行業內國際知名的儀器和控制技術專家，幫助我國更多製藥和精細化工企業掌握智能製造和先進控制的核心技術。”