وتواجه صناعة المستحضرات الصيدلانية ضغوطا متزايدة على إنتاج المخدرات من التدهور البيئي، فالمكونات الصيدلانية النشطة هي جزيئات معقدة، كثيرا ما تكون متداخلة من خلال تسلسلات متعددة الخطوات تولد نفايات كبيرة، وتدفع المؤسسة العاملة في مجال إنتاج المواد الكيميائية، وهي مادة مصغرة لقياس النفايات المولدة لكل كيلوغرام من المنتجات، إلى أن تتجاوز 100، وهي تتناقض بشكل صارخ مع الحدود العضوية الأقل في الصناعات الكيميائية الأخرى.

The Environmental and Economic Imperative for Sustainable API Synthesis

وتزداد أهمية حالة الكيمياء الخضراء في تصنيع أجهزة الاستنشاق بالمبيدات الحشرية، إذ تمثل السائلات عادة 50 في المائة إلى 80 في المائة من الكتلة التي تنطوي على عملية صيد تقليدية، وتخفض نسبة الاستخدام المذيب أو التحول إلى بدائل مستمدة من مصادر حيوية، وتحسن مباشرة كثافة السلع المتحركة في عملية الإنتاج وتخفض تكاليف المواد الخام.

وتُدمج الهيئات التنظيمية تقييمات المخاطر البيئية في عمليات الموافقة على المخدرات، وتقتضي الوكالة الأوروبية للميدنيين إجراء تقييم للمخاطر البيئية كجزء من تطبيق الترخيص التسويقي، وفي الولايات المتحدة، تُدفع إرشادات هيئة إدارة الأعمال التجارية بشأن الجودة عن طريق التصميم والتكنولوجيا التحليلية العملية إلى فهم أعمق للعمليات، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى تصميمات صناعية أكثر كفاءة وأقل هدرا.

الاستراتيجيات الأساسية لتطوير النهج الأخضر

تطبيق مبادئ الـ 12 للكيمياء الخضراء

(أ) الإطار الذي أنشأه بول أناستا وجون وارنر يوفر دليلاً شاملاً للتصميم للعمليات الكيميائية المستدامة.() وفي توليف البرنامج، توجد عدة مبادئ ذات وزن خاص.

منع النفايات وتكثيف العمليات

فالنفايات هي أكثر علامات عدم الكفاءة وضوحا، ففي التجهيز التقليدي للدفعات، تستهلك خطوات العزل، وعمليات الاستخراج، والتصوير الكروماتوغرافي كميات كبيرة من المذيبات والطاقة، ويرمي تكثيف العملية إلى تقليص حجم المعدات وتعزيز الإنتاج مع الحد من النفايات بشكل جذري، ويمكن أن ينطوي المرفق على الجمع بين عمليات الوحدة المتعددة إلى قطعة واحدة من المعدات، وإدماج التفاعلات والفصل (مثلا، مفاعلات التبريد التفاعلي).

الدور الأساسي للمقاييس

To manage sustainability, it must be measured. Beyond simple reaction yield, the industry relies on a suite of metrics. E-Factor (total waste / kg of product) provides a rapid snapshot, while Process Mass Intensity (PMI)[FLT targets]

تكنولوجيات التحويل في مجال الصناعة التحويلية

التحليل الأحيائي والأنزيمات الهندسية

وقد أدى تقارب التكنولوجيا الحيوية والتوليف الكيميائي إلى جعل الاختناق البيولوجي حجر الزاوية في التصنيع المستدام للمبادرة، حيث تعمل الأنزيمات كعامل حفاز محدد للغاية، تعمل في ظل ظروف مائية، وكثيرا ما تكافح المواد الكيميائية التقليدية مع الانتقائية (الكيماويات، أو التركيو، أو الاستريو)، مما يؤدي إلى حماية استراتيجيات المجموعات وانخفاض العائدات.

ويمكن أن تحفز الأنزيمات التحولات التي يصعب القيام بها بشكل ملحوظ عن طريق الكيمياء التقليدية، بما في ذلك التخفيضات في قياسات الأكسدة، وتشكيلات السندات النيتروجينية على نحو مثالي (التراناميات) وتلغي الحاجة إلى عوامل حفز المعادن الثمينة (مثل الروديوم أو الروتينيوم) ومعدات الهيدروجين عالية الضغط في العديد من العمليات.

الكيمياء المتدفقة والمعالجة المستمرة

وتعالج الكيمياء المتدنية عدة مبادئ كيميائية خضراء في آن واحد، وتدار ردود الفعل في أنابيب أو قنوات ضيقة، وتوفر حرارة ممتازة ونقلاً جماعياً، مما يتيح التحكم الدقيق في درجة الحرارة ووقت الإقامة، مما يتيح في كثير من الأحيان إطفاء المذيبات للتعجيل برد الفعل بأمان، ويحسن حجم المفاعل الصغير في جوهره سلامة ردود الفعل التي تنطوي على وسيطات خطرة، مثل التكتل، وتكوينات الرأسمالية، وتكاليف البصمة المائية بدرجة كبيرة.

كما أن التكنولوجيا تتكامل بشكل غير متجانس مع التكنولوجيا التحليلية للعمليات والتشغيل الآلي، مما يتيح مراقبة الجودة في الوقت الحقيقي، ويقلل من الحاجة إلى أخذ عينات من خارج الخط كثيفة العمالة، وقد شجعت هيئة تنمية الأعمال الحرة بنشاط على اعتماد صناعات مستمرة للمستحضرات الصيدلانية، والتحول من دفعة واحدة إلى تجهيز مستمر يزيل القدرات الكبيرة على إنتاج الخبز ويسمح باستمرار تركيب مواد ذات جودة ثابتة.

التشخيص: متجانس، متجانس، وتحلل عضوي

(ب) إن التشخيصات المسببة للكيمياء الخضراء (التحليل المسبب للاختلالات) هي: (التحليل العضوي) (الخاصية) (الخاصية) (الخاصية) (الخاصية) (الخاصة الأساسية) (الخاصية) (الخاصية)

كما أن هناك دفعة قوية نحو استبدال المعادن النادرة الغالية الغالية (Pd, Pt, Rh, Ru) بالمعادن الأرضية الأقل سمية مثل الحديد والنيكل والنحاس والزنك، وهذه المعادن الأساسية تشكل مخاطر بيئية وسمية أقل إذا ما تم اقتلاعها في المنتج.

استراتيجيات التعبئة المسبقة

ونظراً لأن المذيبات تمثل جزءاً هائلاً من النفايات الصيدلانية، فإن اختيارها أمر حاسم، فقد نشرت شركات مثل نظام المعلومات الجغرافية، وPfizer، وSanofi، أدلة شاملة Solvent Selection Guides) تقوم على معايير السلامة والصحة والبيئة والجودة.

والماء هو المذيب المثالي، ولكن العديد من المجموعات الفرعية العضوية هي مادة هيدروفوربيتش. Micellar catalysis، وهي تكنولوجيات مجهزة بـ ، تستخدم أجهزة التحلل الحرارية (مثل أجهزة التحلل الكيميائي: 3) لتوليد المواد السائلة.

دراسات الحالة الصناعية: من بيندش إلى الإنتاج

سيتاغليبتين (مدوّنات ميرك)

وتُعتبر عملية التصنيع في مجال التنظيف (كانوفيا) نموذجاً للتحلل الأحيائي على النطاق الصناعي، وقد استندت العملية الأصلية إلى عملية إنتاجية ذات تأثيرات عالية على الهيدروجينية، وتصل إلى نسبة عالية من المقياس إلى نسبة الضغط العالية (250) من حيث التصلب، وبقيت المكوّنات على درجة حرارة عالية من الصنع، وتحولت هذه المادة إلى انزيمات محفزة على الاختراق الكيميائي.

Ibuprofen (BHC Process)

إن توليف الإيبوبروفين هو مثال كلاسيكي للاقتصاد الذري عن طريق التحفيز، وكانت عملية البيوت الأصلية هي سلسلة من الارتدادات المتعددة الخطوات باستخدام كلوريد الألومنيوم وغيرها من العوامل، وكان الاقتصاد الذري لا يتجاوز 40 في المائة، وكانت عملية التراكم البيولوجي (التي تستخدمها شركة BASF) هي طريق ثلاثي الأبعاد، يُستخدم فيه كل كربونات التراكم بنسبة 8 في المائة.

أرتيميسينينين شبه التركيبي (سنوفي أيميريس)

وقد واجه أرتيسين، وهو علاج للملاريا على خط المواجهة، عدم استقرار العرض المزمن من مصدره الطبيعي (أنواة أرتيميسيا) ومن خلال التعاون بين آمير وسانوفي، تم تطوير وتوسيع نطاق عملية الإنتاج شبه التركيبي إلى الإنتاج التجاري، واستُخدمت سلالة مصممة من اليستر لإنتاج حمض الارتينيك عن طريق التخمير، ثم تحول المواد الوسيطة المتجددة إلى مادة كيميائية مأمونة من خلال عملية إنتاج مادة أرتيميسين.

تبسيط عملية سيرترالين (Pfizer)

عملية إعادة تصميم المركب من الستيرترالين (زولوت) هي درجة رئيسية في تبسيط عملية معقدة لتخفيض النفايات، وشملت عملية تحويل رابع كلوريد التيتانيوم للتحلل الوسيطي، ونتجت كمية هائلة من نفايات ثاني أكسيد التيتانيوم، كما أن العملية تتطلب نظاما متعدد الوفرة يصعب إعادة تدويره.

الاتجاهات المستقبلية والتحديات المتبقية

وعلى الرغم من هذه التطورات، لا تزال هناك عقبات كبيرة، إذ إن قابلية العمليات التحفيزية الجديدة، مثل التصوير الفودريكي أو الكيمياء الكهروكيميائية، من تجارب مختبرات الألف إلى الإنتاج المتعدد الأطنان، لا تزال غير قابلة للانتعاش، إذ إن الحاجة إلى تصميمات مفاعلات متخصصة (مثلا، التنويم الداخلي، والكهرباء السطحية العالية) تتطلب استثمارات رأسمالية كبيرة، كما أن الصناعة الصيدلانية تُظَّم تنظيماً جيداً؛ وأي تغيير في عملية تصنيع معتمد يتطلب عملية محسَّنة.

والمستقبل يكمن في دمج الأدوات الرقمية مع الهندسة الكيميائية. الاستخبارات والتعلم الآلي ) يجري تطبيقه على إعادة تركيبه (مثل التنبؤ بما يمكن تحويله من مواد وسيطة قابلة للتجديد بكفاءة إلى نظام إيطالي، وشرط الرد الأمثل (استخدام تركيبة بايزيان على أفضل نحو ممكن لإيجاد أفضل الظروف الخضراء وأكثرها إلتقاءاً)

خاتمة

والانتقال إلى مسارات التوليف المستدامة للمبادرات ليست مجرد عملية بيئية؛ بل هي ضرورة اقتصادية واستراتيجية لصناعة المستحضرات الصيدلانية، إذ أن الاستثمار في تكنولوجيات تحويلية مثل التحليل الأحيائي وكيمياء التدفق، وتطبيق مقاييس العمليات بدقة، يمكن للمصنعين إنتاج أدوية عالية الجودة مع الحد بشكل كبير من آثارها البيئية.