Son yıllarda, farmasötik katalizin geleneksel kimyasal sentezlere sürdürülebilir bir alternatif olarak giderek daha fazla geri döndü. Bu değişim, aktif farmasötik malzemeler üretiminde verimliliği artırmak (APIs) Daha az atık üreterek, geleneksel rotalar ve kurumsal sürdürülebilirlik taahhütleri ile kontrol altına almayı hedefliyor.

API Production'de Yeşil Kimyanın Önemi

Yeşil kimya ilkeleri - Paul Anastas'ın 12 ilkelerinde belirtildiği gibi - tehlikeli maddelerin, enerji tüketiminin ve atık nesli azaltımının altını çizerek bu ilkeleri, özellikle verimli ve çevresel olarak samimi tepkiler sunarak mükemmel bir şekilde hizalamaktadır. Örneğin, biyocatalyticatik reaksiyonlar genellikle hafif koşullar altında çalışır (ambient sıcaklığı, tarafsız pH ve düşük basınç) yüksek sıcaklıklar veya toksik metal katalizörler gerektiren birçok sinatür.

İlaç sektörü yeşil kimyayı benimsemek için eşsiz bir baskıyla karşı karşıyadır. API'ler karmaşık moleküllerdir, genellikle 25-100 kg ürün başına atık tedarik eden çok aşamalı sinerleri gerektirir.Daha sürdürülebilir üretime ulaşmak için temel bir kimyasal katalizör olarak, firmalar daha yüksek atom ekonomisini elde edebilir ve E-fayolojik etki faktörünü azaltırlar (IQ) Farmasötik endüstri yönergelerinde biyo-analizin Yeşil Kimya Enstitüsü daha sonra en iyi şekilde geliştirilmeye teşvik eder.

Bir açık fayda: enzimler yenilenebilir kaynaklardan biyodüşük edilebilir ve elde edilebilir, diyabet ilacı için birçok ağır metal katalizörden farklı olarak, hem düzenleyicilerden hem de son tüketicilerin toplam atıklarını% 10–13 oranında artırmaktadır. Örneğin, Pfizer'in diyabet ilacı için transaminaz bazlı bir rotanın uygulanması, yüksek basınçlı bir hidrojen adımını ortadan kaldırdı ve toplam atıkların% 19'unu% 10-13 oranında azalttı.

Enzymatik Kedili Son Gelişmeler

Analiz ve protein modifikasyonu gibi enzim mühendisliğindeki ilerlemeler, gelişmiş stabilite, aktivite ve substrat kapsamı ile enzimlere yol açtı. Bu gelişmeler, yüksek substrat konsantrasyonları, organik ko-solvents dahil olmak üzere endüstriyel koşullar altında etkili bir şekilde çalışabilmelerini sağlar ve biyolojik katalizörlerle uyumlu bir şekilde düşünülmüş sıcaklıklar ortaya koyar.

Modern yüksek kod tarama ve hesaplama protein tasarımı, yeni biyocatalysts. Machine learning algoritmalarının keşfini hızlandırdı ve termostable, çözücü-tolerant varyant tiplerine yönelik mühendislere rehberlik ediyor. Örneğin, Codexis (şimdi Novozymes'in bir parçası) ketorpuazlar, transaminazlar ve endüstriyel olarak ilgili ölçeklerde çalışan nitrikler dahil olmak üzere birçok mühendise mal oldu.

Takmobilize enzimlerin gelişimi, geri dönüşümleri ve artan proses sürdürülebilirliği için izin verir. Roman biyocatalysts şimdi paketlenmiş reaktörlerde atlatabilen karmaşık tepkileri - sürekli üretim, daha iyi toplu transferler ve daha basit ölçeklendirme gibi - toplu süreçlerle karşılaştırılır.

Enzyme Cascade ve Multi-Step Biotransformations

Son araştırmalar enzim katlerine odaklandı, örneğin, Merck ve Kodxis'den mühendisleştirilmiş enzimler kullanan tek bir reaksiyon gemisinde orta izolasyon olmadan meydana gelen tek bir reaksiyon gemisinde meydana geldi. Bu yaklaşım mimik doğal metabolik yol yolları ve dramatik olarak, yüksek verim ve% 81 azaltımı azaltımı, örneğin, HIV ilacının tek birpot sentezi Merck ve Kodxis, 3 aşamalı bir biyolojik rota ile 7 adımlı bir kimyasal rotayı değiştirdi.

Biocatalytic Toolbox'ı genişletin

Hidrolazların ve oxidoreductases'lerin ötesinde, yeni enzim sınıfları API üretimine giriyor. Imine reductases and ene-reductases enable asymmetric decrease of prochiral substrats. Carbene-transferazs mühendised from bothe proteinler can catalyze cyclopropanations and insertions before specific to Transition-metal katalizörler. biyokataliz sayesinde erişilebilen reaksiyonların genişliği hızla artıyor, farmasötik sentezlerde gerekli olan en fazla tahvil-form kimyagerleri kapsamak için umut veriyor.

API Synthesis'de Uygulamalar

Enzymatik süreçler, birçok API'de hayati olan chiral bileşiklerin sentezinde giderek daha fazla kullanılır. Yüksek stereolojik ilaç Atorstatin üretimine büyük bir saflaştırma ihtiyacı sağlar. Bu özellikle de enantiomerin toksik veya aktif olabileceği chiral ilaçlar için değerlidir.For example, the blockbuster-lowering uyuşturucu Atoraz enzimini geniş bir saf arıtma için gerekli kılar.

Örnekler, antibiyotik sentezini içerir (örneğin, cephalosporins via penicillin G acylaz), antivirals (e.g., HIV prodüktif rendeviriviri için bir transaminaz kullanarak), ve anti-inflamatuar ajanlar (örneğin, dudak somonerli bir çözümle proksen), enzimlerin daha temiz, daha güvenli ve daha pahalı maliyetli rotalar sağladığı.

Ticari Başarı Hikayeleri

Birkaç uygulama noktası, enzymatik API üretimi olgunluğunu göstermektedir. Januvia Mid'nın üretimi, 11 tur tarafından yönetilen bir evrim için çalışan bir API arastırma işlemi geliştirdi. 200 g/L substratı yüklemede,% 92 oranındaki verim ve 99.95 enantiomerik saflık ile gerçekleştirildi. Benzer şekilde, Boehringer Ingelheim önemli bir aktivite kaybı olmadan 100'den fazla döngü için çalışan bir API arasama işlemi geliştirdi.

Son zamanlarda bir Çin API üreticisi, proses gelişiminde daha önce biyokatalize etmek için daha küçük firmalar ve sözleşme geliştirme organizasyonlarını teşvik ediyor.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Bu ilerlemelere rağmen, zorluklar sert endüstriyel koşullar altında enzim istikrarı ve biyokatatik süreçlerin ölçeklenebilirliği gibi kalır. Devam eden araştırmalar bu engelleri enzim tasarımı ve süreci optimizasyonu yoluyla yenmeyi amaçlamaktadır. Örneğin, protein mühendisliği, disulfide tahvilleri veya evrimleri yüksek sıcaklıklarda tanıtarak termostabiliteyi artırabilir.

Substrate ve ürün engelleyicisi, dikkatli reaksiyon mühendisliği gerektiren ortak konulardır. Fed-batch veya sürekli dosing stratejileri, daha hoşgörüsüz sistemler veya ko-solvents kullanarak - enzimi engellemeden çözünürlükte artırabilir.C ⁇ aletlerini moleküler dinamikler ve kuantum mekanik/molecular mekaniği (QM/MM) simülasyonları artık daha fazla tolerant varyant varyant varyant varyant varyantörün tasarımını tahmin etmek için kullanılır.

Enzymatik süreçlerin kabul edilmesi, birçok ajans şimdi kabul edilebilir bir teknoloji olarak biyokataliz rotalardan verileri tam olarak test etmemiş ve biyokatal profil kayıtlı işlemiyle eşleştirmiş gibi iyileştirmeyi teşvik etti.

Sürekli Üretim ile entegrasyon

Sürekli akış işleme ile enzymatik reaksiyonların kombinasyonu büyük bir büyüme alanıdır. Sürekli biyotransformasyonlar daha iyi ısı ve kütle transferi sunar, reaktör hacimlerini azaltır ve daha hızlı süreç gelişimi. Birkaç şirket birden çok enzymatik adımları standart bir şekilde arıtmaya dahil eden son derece üretim hatlarıdır.Bu entegrasyon haftalardan günlerce toplam döngü süresini azaltabilir.

Sürdürülebilirlik Topları ve Yaşam-Cycle Analizi

Yararlılıkları ölçmek için, yaşam döngüsü değerlendirme (LCA) giderek artan oranda geleneksel yöntemlerle enzymatik rotaları karşılaştırmak için uygulanır. Örneğin, eksoratörler veya yeşil kimya ödülleri için son LCA.

API üretimindeki enzymatik kediiz geleceği umut verici, ilaç endüstrisindeki standartı yeşil üretim yapmak için beklenen bir yenilik. Bilgisayar tasarım araçları olgun ve yüksek kodlu deneyler yıllar boyunca enzim geliştirme zaman zaman zaman zaman zamanları küçülüyor. Biyokatalizalizasyon, akış kimyası ve süreç analizinin bir sonraki dalgasını daha düşük çevresel maliyetle daha güvenli ilaçlar sağlayacaktır.

Dış kaynaklar için daha fazla okuma

  • [0] Amerikan Kimyasal Topluluğu: Yeşil Kimyanın 12 İlkeleri).
  • [0]RSC Green Chemistry dergisi: API üretimi için biyokatalizdeki son gelişmeler).
  • [FONT:0)FDA Rehberliği: Sürekli Üretim için Kalite Değerlendirmeleri).
  • [FONT=0)ICH Q11 Development and Production of Drug Substances (Chemical Entities and Biotechnological/Biological Entities)).