在藥物科學中，從分子到藥物的歷程往往並不簡單。在藥物送達患者之前，必須經歷多個階段；它需要被謹慎設計、合成、製劑化，並轉化為能在體內穩定發揮作用的形式。在這些階段之中，結晶與製劑尤為關鍵。因此，藥物研究中的數位結晶製程控制在理解與優化關鍵開發流程方面扮演著重要角色。分子結構在此轉化為實際表現，決定藥物如何溶解、如何被吸收，以及最終能發揮多大的療效。
在華東理工大學藥學院，劉艷教授與任福正教授的研究團隊專注於這一關鍵轉化。他們的研究核心在於理解並控制藥物結晶過程，尤其針對溶解度較差的化合物，例如 BCS II 類藥物，其溶解度與生物可用率仍是長期面臨的挑戰。
結晶本身就具有挑戰性，即使對經驗豐富的科學家而言亦然。由於粒徑、形貌與多晶型會隨製程條件變化而演進，因此需要更深入的觀察，以了解這些性質如何形成與轉變。
即時洞察有助於科學家追蹤結晶的發生過程，將條件與結果連結起來，並發掘製程控制、效率與藥物應用的新機會。
「我們已經進行了非常深入的研究，但在固態性質的控制方面，與世界頂尖製藥公司相比仍有差距。」
Professor Liu Yan, School of Pharmacy, ECUST
結晶是一個動態過程。它會經歷多個階段：成核、成長，以及隨時間持續展開的轉變。然而，傳統實驗方法往往將其視為一連串靜態事件。
在 ECUST，團隊面臨一項熟悉的挑戰。他們的工作流程高度依賴離線取樣與分析。雖然這些方法提供了有價值的資訊，但也帶來了一個根本限制：延遲。當樣本被取出並完成分析時，系統早已發生變化。
關鍵轉變，例如晶體首次形成的時刻，或成長機制發生轉變的時刻，都無法直接觀察。相反地，只能在事後加以推斷。
這造成了多項障礙。由於實驗必須在稍有不同的條件下重複進行，研究效率因而降低。製程理解仍不完整，關鍵機制隱藏在取樣點之間。同時，pH、重量與水分等重要數據彼此孤立，未能與持續變化的結晶過程相連結。
結果是，這個高度複雜系統的圖像變得支離破碎。若要向前邁進，團隊需要在過程發生的當下看見它。
轉折點來自觀念的轉變。ECUST 研究人員不再將測量視為一項獨立的後端活動，而是開始將其直接整合到結晶過程中。這標誌著從觀察走向即時洞察的轉變，也是邁向數位轉型的關鍵一步。
這項新方法的核心，在於採用原位 製程分析技術（PAT。
這些工具如同反應環境中的持續觀察者，能在變化發生時即時捕捉。研究人員不再依賴間歇性的快照，而是能夠即時追蹤結晶的完整演變過程。
這項轉變得益於先進儀器與整合式工作流程的結合。
此系統的核心是 EasyMax 化學合成反應器，可精準且自動化地控制溫度與反應參數。這確保實驗條件保持一致，讓不同研究之間能進行有意義的比較。
在反應器內，原位探頭 ParticleTrack™ with FBRM® 技術如同系統內的「眼睛」。它們持續監測粒子行為，呈現尺寸、結構與分佈在發展過程中的變化。
這些工具共同將結晶過程從隱蔽的程序轉變為可見、可量測的現象。
隨著華東理工大學團隊採用這種整合式方法，一個顯著的轉變發生了。
結晶不再只是事後觀察的對象。它變成了一種可以即時理解並加以控制的過程。
研究人員現在能夠在成核開始時就偵測到其發生。他們可以觀察晶體在不同條件下如何生長，並辨識何時出現次級結晶途徑。
更重要的是，他們可以即時回應。
研究過程中可以根據即時數據調整參數，而不必依賴延遲的分析結果。這降低了對反覆試錯的依賴，並加快了研究進度。
這個過程變得更有效率，也更有洞見。
團隊不再只是詢問發生了什麼，而是開始理解為什麼會發生，以及如何影響最終結果。
透過應用數位化與建模概念，我們正穩步縮小差距，並為未來的藥物開發與品質提升奠定堅實基礎。
Professor Ren Fuzheng, School of Pharmacy, ECUST
這項轉變的影響立刻顯現出來。
在即時監測到位後，研究效率顯著提升。過去需要多次迭代的實驗，如今能更快地進行最佳化，從而同時降低時間與資源消耗。與此同時，對研究的理解也更加深入。
持續觀察結晶過程的能力，使團隊能更清楚地辨識條件與結果之間的關聯。以往在取樣間隔之間被掩蓋的細微效應，如今得以被看見。
這也促成了更明智的決策，以及對實驗結果更高的信心。
在這樣一個細微差異就可能帶來重大後果的領域中，這種精準度至關重要。
這項工作的價值不僅限於學術研究。
華東理工大學團隊的研究成果已成功轉化為工業應用，尤其是在仿製藥的開發與改良方面。透過提升對結晶過程的控制，他們有助於提高產品品質與一致性。
這種研究與應用之間的連結，是他們工作的鮮明特徵。
這也反映了製藥科學中的一個更廣泛趨勢：精準控制過程的能力，正變得與理解過程本身同樣重要。
透過整合式方法，華東理工大學團隊展示了先進量測與數位化如何弭平實驗室研究與真實製造之間的落差。
這項轉變的背後，是一項協同合作的成果。
ECUST 的研究人員與 Mettler Toledo 緊密合作，導入並優化其分析系統。這項合作不僅限於儀器設備，還涵蓋技術支援、系統整合與數據處理。
從硬體架設到軟體建模，這段夥伴關係確保團隊能充分發揮工具的功能。
這樣的合作在現代研究中扮演關鍵角色。
先進儀器提供了量測複雜系統的手段，但唯有透過共享專業知識與持續支援，這些能力才能轉化為有意義的成果。
正如任福榮教授所指出，數位化與建模的整合，正幫助團隊穩步縮小與領先製藥機構之間的差距。
這場轉變不僅僅是量測上的改進，更反映了研究方式的轉變。
資料不再只是終點，而是持續學習的資源。實驗不再是彼此孤立的事件，而是相互連結系統的一部分。洞察也不再侷限於觀察，而是透過預測與控制得以延伸。
在這樣的環境中，精準量測成為創新的基礎。
華東理工大學的工作指向藥物研究的未來。隨著製程變得越來越複雜、效能要求越來越高，對即時洞察與整合式工作流程的需求將持續增長。結合化學、工程、資料科學與先進量測的跨學科方法，將扮演日益重要的角色。而這一演進的核心，則是一個簡單的原則。
要控制一個製程，首先必須先準確地量測它。
ECUST 研究的故事，歸根究柢是一段轉型的故事。
透過整合精準儀器、即時監測與數位建模，團隊已從零散的觀察邁向全面的理解。
他們證明，結晶不僅是需要研究的過程，也是一個可以充滿把握地加以控制的過程。
而在這個過程中，他們展現出：只要在整個工作流程中持續、一致地應用精準方法，就能將微觀洞見轉化為宏觀影響。
從粒子到製程，從量測到藥物，這正是藥學科學未來形成的方式。
