自動(dòng)化化學(xué)可以加速化合物的研發(fā)過(guò)程，過(guò)程分析技術(shù)（PAT）正在改變化學(xué)工藝開(kāi)發(fā)、放大生產(chǎn)與制造。

過(guò)程分析技術(shù)（PAT）定義為“通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程中及時(shí)測(cè)量起始物料與過(guò)程物料以及工藝的關(guān)鍵質(zhì)量與性能特性，并以確保成品質(zhì)量為目標(biāo)設(shè)計(jì)、分析與控制制造的系統(tǒng)?！边^(guò)程分析技術(shù)（PAT）可以測(cè)量原材料、中間體與產(chǎn)品，測(cè)量可提供重要的數(shù)據(jù)，以便于了解工藝變量對(duì)于基于化學(xué)、生物過(guò)程或顆粒系統(tǒng)的影響方式。 PAT為測(cè)量之前未知的中間體、機(jī)理與終點(diǎn)提供了機(jī)會(huì)，可在研發(fā)、放大生產(chǎn)與制造過(guò)程中采用。

1、過(guò)程分析技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用

每次實(shí)驗(yàn)

在研發(fā)過(guò)程中采用PAT可提供及時(shí)的測(cè)量結(jié)果，可展現(xiàn)之前未知的工藝組分及其關(guān)系。 研究人員通過(guò)采集數(shù)據(jù)充足的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可深入了解每次制劑、發(fā)酵、反應(yīng)或結(jié)晶的機(jī)理。 貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)的連續(xù)數(shù)據(jù)流為工藝參數(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量或下游工藝性能之間提供了銜接。 通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，研究人員可快速掌握每次實(shí)驗(yàn)的情況，然后做出快速和合理的決定，以改進(jìn)隨后進(jìn)行的每次實(shí)驗(yàn)。

提高生產(chǎn)效率

研究人員繪制實(shí)驗(yàn)條件產(chǎn)生的影響，并采集實(shí)證數(shù)據(jù)驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型，然后工藝將會(huì)安全地放大生產(chǎn)。 為了使每一名科研人員更快速了解和增強(qiáng)信心，全天24小時(shí)不間斷采集數(shù)據(jù)。 過(guò)程分析技術(shù)（PAT）還可用于提供證明了解工藝的法規(guī)申報(bào)文件。

提高實(shí)驗(yàn)室安全性

原位測(cè)量通常比離線測(cè)量更加精確，原因是它們可避免取樣與樣品制備過(guò)程產(chǎn)生的誤差。 在研發(fā)過(guò)程中使用PAT可較大限度降低工作人員進(jìn)行在線檢測(cè)時(shí)，提取有害材料樣品所產(chǎn)生的危險(xiǎn)，尤其可降低使用有毒或腐蝕性材料操作，或者在高壓條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

2、在從實(shí)驗(yàn)室放大生產(chǎn)時(shí)使用PAT

中試工廠故障檢測(cè)與優(yōu)化

在將工藝從實(shí)驗(yàn)室放大生產(chǎn)至中試工廠時(shí)，PAT可確保按部就班地進(jìn)行每一步。 研究人員利用PAT開(kāi)發(fā)“簽名”或“指紋”，從而在技術(shù)轉(zhuǎn)移過(guò)程中監(jiān)控工藝的可重現(xiàn)性。 在放大生產(chǎn)過(guò)程中，工程師經(jīng)常利用PAT驗(yàn)證在間歇工藝中終點(diǎn)的一致性，或者在連續(xù)加工時(shí)是否保持穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。 在線監(jiān)控可提供連續(xù)數(shù)據(jù)流，無(wú)需采集、制備和分析樣品。 這可使研究人員無(wú)需等待離線數(shù)據(jù)即可快速作出決定。 因此，利用PAT獲取的包含豐富知識(shí)的工藝信息有助于快速排除故障、優(yōu)化與檢測(cè)錯(cuò)誤。 當(dāng)發(fā)生意外工藝偏差時(shí)，通?？墒褂肞AT確定根本原因，例如：上游工藝條件出現(xiàn)偏差、存在雜質(zhì)或原材料問(wèn)題等。 對(duì)于取樣有可能對(duì)操作人員構(gòu)成危害的操作，可通過(guò)PAT了解放熱反應(yīng)的進(jìn)展情況，從而提高安全性。

生產(chǎn)過(guò)程中的故障排除與控制

較理想的結(jié)果是，工藝足夠可靠，即使是達(dá)到生產(chǎn)規(guī)模也無(wú)需監(jiān)控。 然而，許多工藝需要嚴(yán)密監(jiān)控，以確保一致性或改進(jìn)下游操作（尤其是首次達(dá)到生產(chǎn)規(guī)模時(shí)）。 PAT在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用通常分為兩個(gè)方面：a）收集信息提高工藝的總體可靠性，包括：通過(guò)故障排除確定發(fā)生工藝偏差的根本原因；b）對(duì)間歇或連續(xù)工藝進(jìn)行工藝控制，尤其在離線測(cè)量不穩(wěn)定、不頻繁、耗時(shí)或危險(xiǎn)的情況下。

達(dá)到生產(chǎn)規(guī)模時(shí)，PAT的投資回報(bào)通常顯而易見(jiàn)，這是因?yàn)镻AT可消除錯(cuò)誤、提高產(chǎn)率和縮短批次時(shí)間，因此可節(jié)省大量成本。 在生產(chǎn)過(guò)程采用PAT的優(yōu)點(diǎn)包括：爆炸性分類(lèi)環(huán)境安全性，具有化學(xué)兼容性，符合cGMP要求，可與生產(chǎn)控制系統(tǒng)通信以及可與生產(chǎn)設(shè)備集成安裝。

PAT的應(yīng)用：連續(xù)流動(dòng)化學(xué)、結(jié)晶和沉淀、制劑與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、發(fā)酵與生物加工、在化學(xué)反應(yīng)時(shí)使用PAT