2024年4月5日 星期五

今日閱讀: 富足 (五) 青黴素的「從 0 到 1」

本章節重點摘要如下:

英國細菌學家弗萊明在 1928 年因為一次偶然的發現,找到了能夠殺死細菌的青黴菌,於是便發明了青黴素「盤尼西林 (Penicillin)」

弗萊明於第二年發表論文,無奈他的化學基礎不夠,提不出大量提煉純化的青黴素的方法,也無實際案例佐證其療效,因此並未引起醫學界的重視。

弗萊明的確因為培養的細菌被黴菌殺死了,而想到了黴菌中含有抗生素,但培養皿中的黴菌並不能直接入藥,在接下來的十多年裡,也沒有取得更多的進展,因此他最終決定放棄這項研究。

直到 1939 年,時任牛津大學的病理學教授佛洛里發現弗萊明的論文,才與旅居英國的德國生化學家錢恩、亞伯拉罕和希特利等人合作開發出大量生產青黴素的方法,並以臨床實驗證明其療效。

錢恩和亞伯拉罕從青黴菌中分離和濃縮出了它的有效成分 → 青黴素,這才有了能夠作為藥品的青黴素這種物質。

此後,希特利研制出一種青黴素的水溶液,並且調整了它的酸鹼度,這才使得青黴素能夠給人和動物注射使用。

但在實驗室製造的那點青黴素藥物也只能做老鼠動物實驗,不足以給人使用;佛洛里意識到光靠科學家是不足以完成青黴素「從 0 1 」的過程的,於是他動員了英國著名的兩大藥廠參與研究。

僅靠英國的力量也不夠,當時面臨二戰,美國人也意識到抗生素的重要性,在洛克菲勒基金會的幫助下,佛洛里將一半的團隊派到美國,在美國人的幫助下繼續研究。

在美國,研究人員一度為如何提高黴菌的產量發愁,最後是一位護士在市場上找到了一種長滿綠毛的哈密瓜,這才找到能夠大量繁殖並產生青黴素的菌種。

佛洛里最後說服了美國各大藥廠,特別是默克和輝瑞,投入上萬名工程師,一起來解決製藥中的工程問題,這才讓青黴素得以量產。

與此同時,留在英國繼續研究的亞伯拉罕,終於搞清楚了青黴素能夠殺菌的原理 → 青黴素中的青黴烷 (Penam) 溶解了細菌的細胞壁,殺死了細菌,而這種物質對人和動物無害,這才讓我們敢於大膽使用青黴素。

英國生化學家「桃樂絲‧霍奇金」通過 X 射線晶體學技術確定了青黴烷的分子結構後,美國麻省理工學院的希恩得以在 1957 年成功地人工合成了青黴素,從此生產青黴素不再需要培養黴菌了。

從此之後,青黴素才能夠很簡單地被生產出來,而且便宜到全世界所有人都用得起;至此發明青黴素「從 0 1」的全過程才算走完。

在青黴素的研製過程中,默克等藥廠解決了很多工程問題,比如當時工程師遇到一個看似簡單,卻費了很大勁才解決的工程問題:

在實驗室裡黴菌提煉藥物用的都是培養皿等小型容器,但要大量生產青黴素,就要那種能裝幾噸黴菌培養液的大罐子,因為藥廠需要培養上千噸黴菌溶液;但罐子一旦大了,黴菌的培養液就會發酵產生大量泡沫,那些泡沫就會阻礙空氣和培養液的接觸,沒有了空氣,黴菌就無法生長了。

這個看似不大的問題,若得不到解決,青黴素的產量就上不去;後來禮來製藥公司的工程師發明了除泡劑,才解決了這個問題,最後藥廠能用 40 立方公尺的巨型池子來培養青黴素,而且還把青黴素的濃度也增加了 80 ~ 90 倍。

解決了工程問題後,才有辦法量產青黴素,這也保障了二戰後期,英美軍隊每一個傷員都能使用到青黴素。

只有技術,如果不能解決工程問題,創新可能就會被埋沒,無法對社會有所貢獻。

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