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

過程分析技術(shù)（PAT）定義為“通過在生產(chǎn)過程中及時測量起始物料與過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、分析與控制制造的系統(tǒng)?！边^程分析技術(shù)（PAT）可以測量原材料、中間體與產(chǎn)品，測量可提供重要的數(shù)據(jù)，以便于了解工藝變量對于基于化學(xué)、生物過程或顆粒系統(tǒng)的影響方式。 PAT為測量之前未知的中間體、機(jī)理與終點提供了機(jī)會，可在研發(fā)、放大生產(chǎn)與制造過程中采用。

1、過程分析技術(shù)在實驗室研發(fā)過程中的應(yīng)用

每次實驗

在研發(fā)過程中采用PAT可提供及時的測量結(jié)果，可展現(xiàn)之前未知的工藝組分及其關(guān)系。 研究人員通過采集數(shù)據(jù)充足的實驗結(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。 貫穿整個實驗的連續(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。 通過實時數(shù)據(jù)，研究人員可快速掌握每次實驗的情況，然后做出快速和合理的決定，以改進(jìn)隨后進(jìn)行的每次實驗。

提高生產(chǎn)效率

研究人員繪制實驗條件產(chǎn)生的影響，并采集實證數(shù)據(jù)驗證預(yù)測模型，然后工藝將會安全地放大生產(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小時不間斷采集數(shù)據(jù)。 過程分析技術(shù)（PAT）還可用于提供證明了解工藝的法規(guī)申報文件。

提高實驗室安全性

原位測量通常比離線測量更加精確，原因是它們可避免取樣與樣品制備過程產(chǎn)生的誤差。 在研發(fā)過程中使用PAT可較大限度降低工作人員進(jìn)行在線檢測時，提取有害材料樣品所產(chǎn)生的危險，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)行實驗的風(fēng)險。

2、在從實驗室放大生產(chǎn)時使用PAT

中試工廠故障檢測與優(yōu)化

在將工藝從實驗室放大生產(chǎn)至中試工廠時，PAT可確保按部就班地進(jìn)行每一步。 研究人員利用PAT開發(fā)“簽名”或“指紋”，從而在技術(shù)轉(zhuǎn)移過程中監(jiān)控工藝的可重現(xiàn)性。 在放大生產(chǎn)過程中，工程師經(jīng)常利用PAT驗證在間歇工藝中終點的一致性，或者在連續(xù)加工時是否保持穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。 在線監(jiān)控可提供連續(xù)數(shù)據(jù)流，無需采集、制備和分析樣品。 這可使研究人員無需等待離線數(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的工藝信息有助于快速排除故障、優(yōu)化與檢測錯誤。 當(dāng)發(fā)生意外工藝偏差時，通常可使用PAT確定根本原因，例如：上游工藝條件出現(xiàn)偏差、存在雜質(zhì)或原材料問題等。 對于取樣有可能對操作人員構(gòu)成危害的操作，可通過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）。 PAT在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用通常分為兩個方面：a）收集信息提高工藝的總體可靠性，包括：通過故障排除確定發(fā)生工藝偏差的根本原因；b）對間歇或連續(xù)工藝進(jìn)行工藝控制，尤其在離線測量不穩(wěn)定、不頻繁、耗時或危險的情況下。

達(dá)到生產(chǎn)規(guī)模時，PAT的投資回報通常顯而易見，這是因為PAT可消除錯誤、提高產(chǎn)率和縮短批次時間，因此可節(jié)省大量成本。 在生產(chǎn)過程采用PAT的優(yōu)點包括：爆炸性分類環(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)流動化學(xué)、結(jié)晶和沉淀、制劑與產(chǎn)品開發(fā)、發(fā)酵與生物加工、在化學(xué)反應(yīng)時使用PAT