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项目名称:天然活性同系物的分子辨识分离新技术及应用

申报单位:化学工程与生物工程学院   负责人:任其龙

项目简介

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1.项目研究背景

天然活性同系物单体的分离制备是新药创制与健康中国国家战略的重大需求。长期以来,我国相关技术水平与国外差距巨大,并受到专利和技术封锁,大量高纯活性单体依赖进口,亟需发展分离新技术,满足新药创制与健康中国国家战略的重大需求。

 

2.项目负责人及研究团队简介(如为参与的合作研究项目,请说明在其中作出的重要贡献)

  项目负责人是浙江大学化学工程与生物工程学院的任其龙教授,现任浙江大学求是特聘教授,生物质化工教育部重点实验室主任,浙江大学衢州研究院院长。研究团队由浙江大学化工分离技术科技创新团队的数名教师与浙江花园生物高科股份有限公司的技术人员组成,主要成员有浙江大学化学工程与生物工程学院院长邢华斌教授、浙江大学制药工程研究所副所长鲍宗必教授、所长张治国教授等。

 

3.项目特色和主要创新点

项目从分子辨识分离的基本科学原理和分子间多重相互作用入手,首创了天然活性同系物分子辨识萃取分离新方法,发明了弱极性甾类同系物分子辨识萃取分离关键技术、表面活性同系物相间分配可控的低乳化分子辨识分离关键技术,在国际上率先实现24-去氢胆固醇的工业制备,形成了由分子辨识分离的理论基础,到核心技术创建和工业应用突破的完整体系。

 

4.主要标志性成果

2018年度国家技术发明奖二等奖。

 

5.项目在科学前沿上所取得的突破或者对国家和区域重大战略需求方面的贡献情况,请阐述其科学意义和社会价值。项目成果如在主要媒体上公开报道的,请说明媒体名称、报道时间和相关评述。

  天然活性物质是药物研发与人类健康的重要物质基础,近三十年间,全球有1000余种新药研制成功并获批生产,其中一半以上药物来源可追溯至天然活性物质。在抗癌药中,更有高达70%来源于天然活性物。然而,长期以来,我国天然活性物质分离制造技术水平与国外相差巨大,受到专利与技术封锁,高纯活性单体90%以上依赖进口,高端产品市场份额仅占全球3%,严重制约我国新药创制与大健康产业发展的重大需求。该项目针对上述重大挑战进行了十余年的攻关,攻克了同系物分离过程选择性低、易乳化、容量小等若干科学与工程难题,在国际上率先建立了具有自主知识产权的天然活性同系物分子辨识萃取分离新方法与技术平台,在浙江、江苏等地实现工业化应用,改变了我国天然活性同系物高纯单体制造的落后面貌,取得了国内外同行公认的理论创新、技术突破与应用成果,打破了国外技术封锁,为我国天然产物开发利用作出了重大贡献,创造了显著的社会和经济效益。

国内多家主流媒体对项目成果进行了公开报道,主要包括:

·中新网,201918日:任其龙团队不仅完成了追赶,还实现了超越,书写着智造引领制造的奇迹。

·人民网,201918日:形成了由分子辨识分离的理论基础,到核心技术创建和工业应用突破的完整体系,使我国天然活性同系物单体制造能力进入世界先进行列。

·浙江卫视,201918日:他的这项技术,让天然活性物原料市场从被国外垄断,到中国掌握话语权

·钱江晚报,201918日:经过十余年科研攻关,任其龙团队建立了天然活性同系物分子辨识分离新方法与技术平台,并成功投入产业化应用。从此,我国天然活性同系物高纯单体制造在世界赛道上实现变道超车””

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科学解读

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   大自然中有很多天然活性物,拿得出来就是宝贝,拿不出来就是废物18日举行的国家科学技术奖励大会上,浙江大学化学工程与生物工程学院教授任其龙领衔的天然活性同系物的分子辨识分离新技术及应用获得国家技术发明奖二等奖。

 从过去的制药原料受制于国外,到如今自主研发的分离纯化技术成功投产,任其龙团队用十余年科研攻关,变废为宝,实现了这场全球制药界的完美逆袭

一双科研火眼金睛实现提纯

制药原料被国外垄断,卖与不卖、卖什么价全凭他们说了算,你的脖子,这怎么行?”2003年,当浙江东阳一家企业找到任其龙教授寻求帮助时,以他为第一负责人的天然活性同系物分子辨识分离新技术及应用项目也就此萌芽。

近三十年间,全球有1000余种新药研制成功并获批生产,其中一半以上药物来源可追溯至天然活性物质。然而,中国的天然活性物质分离制造技术长期以来受到专利与技术封锁,90%以上的高纯活性物质依赖进口,高端产品市场份额仅占全球的3%

在这其中,活性维生素D3是肝功能不全患者治疗骨质疏松类疾病的主要有效药物。但制备活性维生素D3的核心原料甾醇长期受到外国企业垄断。该原料的制备不仅工艺路线长、生产成本高,且中国在该领域技术的缺失更使得国家的药物自主创制陷于极为被动的局面。

任其龙团队在深入研究羊毛脂的加工利用过程中发现,一种名为24-去氢胆固醇的物质,可作为制备活性维生素D3的新原料,它的高纯度提取将有望让中国在活性维生素D3自主创制之战中实现突围

但是,24-去氢胆固醇与十余种甾类同系物共存,他们之间分子结构相似,要将两者分离谈何容易。

这就像从两个样貌完全一样,又身穿同样衣服,体重还只差了1公斤的双胞胎中选出特定的一个那样,只有打造一双火眼金睛才能辨别得出来。团队成员浙江大学化学工程与生物工程学院研究员杨启炜说,手拉手的几个亲兄弟,其中一个可作药物治病救人,其他几个却没有药效,甚至危害人体健康,辨别并分离提取它们迫在眉睫。

经过科研攻关和潜心研究,最终团队发明了弱极性甾类同系物分子辨识萃取分离关键技术,从原本当作废弃物丢弃的原料中,提取制备出几乎与黄金等价的宝贝,大大提高其含金量,实现变废物黄金

如今,该项目已在浙江花园生物高科股份有限公司正式落地,在国际上率先实现24-去氢胆固醇的工业化生产。

有了这项技术以后,全球最大的维生素生产商荷兰皇家帝斯曼集团放弃了自己的活性维生素D3生产路线,直接采购了我们的产品,还签订了长达十年的采购协议。浙江花园生物高科股份有限公司副总经理钱国平博士自豪地说。

此外,任其龙团队自主设计的抗乳化技术也提升了原料提纯的水平。在天然产物中,卵磷脂往往由一系列同系物组成,包括磷脂酰胆碱,不仅分子结构很相似,而且极易乳化,分离极具挑战。针对这一问题,浙江大学化学工程与生物工程学院教授邢华斌等团队成员设计了双功能萃取剂,有效抑制了工业萃取过程中乳化现象的发生,制备得到纯度极高的磷脂酰胆碱,从而填补了国内相关技术领域的空白。

协同作战 实现大容量

  从科学问题到技术突破,从实验操作到产业应用,任其龙团队没有放松任何一个环节。在这其中,成本是企业生产始终绕不过去的坎。

从节约工程成本的角度来说,天然活性物不仅要可分离,还要尽可能多分离团队成员浙江大学化学工程与生物工程学院教授鲍宗必解释说,这是企业取得良好经济效益的前提所在。

针对部分天然活性同系物溶解度低、分离容量小的难点,团队提出萃取剂多位点协同作用的策略,让众多药物原料实现低成本、规模化生产,大大降低了药价,更多病人也能因此享受到实实在在的实惠。

具有高选择性、低乳化、大容量等突出优势的天然活性同系物分子辨识萃取分离技术的发明和应用,不仅带来了企业经济效益的提升,一系列社会效益也随之而来。

资源不加以利用就是浪费。团队成员浙江大学化学工程与生物工程学院教授张治国说,中国天然资源十分丰富,长时间以来,但却因缺乏先进的分离技术而得不到充分利用。该项目技术突破了天然活性同系物单体制备的技术瓶颈,极大降低了物耗和能耗,实现了资源的充分利用,既解决了应用需求,也从源头上减少了污染排放,环境效益显而易见。

十余年科研攻关,任其龙团队不仅完成了追赶,还实现了超越。国家强调产业转型升级,对于核心技术来说,转型升级就是要比别人更早一步、更快一步。任其龙说。

 

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项目团队

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项目负责人是浙江大学化学工程与生物工程学院的任其龙教授,现任浙江大学求是特聘教授,生物质化工教育部重点实验室主任,浙江大学衢州研究院院长。研究团队由浙江大学化工分离技术科技创新团队的数名教师与浙江花园生物高科股份有限公司的技术人员组成,主要成员有浙江大学化学工程与生物工程学院院长邢华斌教授、浙江大学制药工程研究所副所长鲍宗必教授、所长张治国教授等。

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