集成立体成像与粒数衡算模拟的药物结晶过程决策支持系统

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21808247
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    吴魁
  • 依托单位：
    中山大学
  • 学科分类：
    B0804.分离工程
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Solution crystallization is an important chemical unit operation. Polymorph, crystal habit and shape distribution are key factors affecting pharmaceutical crystal quality, and their optimization and predictive control are of great significance..Compared with traditional population balance model, morphological population balance (MPB) model can realize real time and accurate crystal shape reconstruction. However, in order to achieve the simulation, optimization and control of actual industrial crystallization process, the existing MPB models need to consider crystal form selection and crystal dissolution..This project plans to integrate process analysis technology (PAT) including stereo imaging system, on-line infrared probe and image processing, 3D reconstruction and MPB model to build crystallization decision support system (CryDSS), which can help quickly determine the operation space for crystallization process and realize the simulation, optimization and control of crystallization process with crystal shape distribution (CShD) as the target, which is of great significance for industrial crystallization. The system will be used to realize the simultaneous measurement of face specific growth and dissolution kinetics of all independent crystal faces, and to determine the operating space of crystal polymorph, and to incorporate crystal surface growth / dissolution kinetics and crystal form selection into MPB model to construct the extended MPB model. And then the extended MPB model will be used in the CShD based simulation, optimization and control of the crystallization process of a model pharmaceutical crystal, ibuprofen.
溶液结晶是重要的化工单元操作。晶体的晶型、晶习和形状分布是影响药物晶体质量的关键因素，其优化和预测控制具有重要意义。.基于晶习的粒数衡算（MPB）模型相对于传统粒数衡算模型可以实现晶体形状的实时准确重构。但现有的MPB模型要实现实际工业结晶过程的模拟、优化和控制还需要考虑晶型选择、晶体溶解等现象。.本项目计划集成立体成像系统、在线红外等过程分析技术和图像处理、三维重构、MPB模型构建结晶过程决策支持系统（CryDSS），可以帮助结晶过程快速确定操作空间，实现基于晶体形状分布的结晶过程模拟、优化和控制，对于工业结晶领域具有重要意义。并利用该系统实现晶体所有独立晶面面生长动力学和面溶解动力学的同时测量、多晶型晶体晶型操作空间的确定；将晶体面生长/溶解动力学和晶型选择纳入MPB模型，构建拓展的MPB模型；并将拓展的MPB模型用于多晶型药物布洛芬的基于形状分布的结晶过程模拟、优化和控制当中。

结项摘要

结晶作为能够以低成本获取高附加值产品的单元操作，在医药、化工、材料、食品、能源和军工等工业领域的应用非常广泛。溶液结晶是重要的化工单元操作。晶体的晶型、晶习和形状分布是影响药物晶体质量的关键因素，其优化和预测控制具有重要意义。基于晶习的粒数衡算（MPB）模型相对于传统粒数衡算模型可以实现晶体形状的实时准确重构。但现有的MPB模型要实现实际工业结晶过程的模拟、优化和控制还需要考虑晶型选择、晶体溶解等现象。本项目集成立体成像系统、在线红外等过程分析技术和图像处理、三维重构、MPB模型构建了结晶过程决策支持系统（CryDSS），可以帮助结晶过程快速确定操作空间，实现基于晶体形状分布的结晶过程模拟、优化和控制，对于工业结晶领域具有重要意义。.本项目以布洛芬晶体作为模型物，利用CryDSS系统研究了布洛芬晶体的生长和溶解过程，并研究了布洛芬的基于形状分布的结晶过程模拟、优化和控制。除此之外，本项目还研究了多种物系的溶解度数据，并采用多种热力学模型进行了数据拟合，得到了溶解过程的热力学参数，为进一步拓展本项目的研究范围奠定了基础。.本项目的研究为工业结晶领域提供了一种集成晶体生长和溶解过程动力学测量、模拟、优化和控制为一体的有用工具，具有重要的推广价值。.

项目成果

期刊论文数量（17）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Solid-liquid equilibrium and thermodynamic properties of N,2,3-trimethyl-2-isopropylbutamide in seventeen mono solvents from T = (273.15 to 319.15) K
N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺在 17 种单溶剂中的固液平衡和热力学性质（T = (273.15 至 319.15) K）
  • DOI：
    10.1016/j.molliq.2019.03.120
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Molecular Liquids
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Li Ya Jun;Liang Lei;Wu Kui
  • 通讯作者：
    Wu Kui
Solid-liquid phase equilibrium and thermodynamics analysis of 2,2,2-trichloroacetamide in different solvent systems
2,2,2-三氯乙酰胺在不同溶剂体系中的固液相平衡及热力学分析
  • DOI：
    10.1016/j.molliq.2020.113114
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Molecular Liquids
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Li Yajun;Chen Junjia;Wu Kui
  • 通讯作者：
    Wu Kui
Solubility and solution thermodynamics of isobutyramide in 15 pure solvents at temperatures from 273.15 to 324.75 K
273.15 至 324.75 K 温度下异丁酰胺在 15 种纯溶剂中的溶解度和溶液热力学
  • DOI：
    10.1016/j.molliq.2020.113294
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Journal of Molecular Liquids
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Wu Kui;Li Yajun
  • 通讯作者：
    Li Yajun
Solubility Measurement and Phase Equilibrium Modeling of 2-Aminobenzamide in 15 Pure Solvents
2-氨基苯甲酰胺在 15 种纯溶剂中的溶解度测量和相平衡建模
  • DOI：
    10.1021/acs.jced.9b00350
  • 发表时间：
    2019-08
  • 期刊：
    Journal of Chemical and Engineering Data
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wu Kui;Li Yajun
  • 通讯作者：
    Li Yajun
Solid-liquid phase equilibrium and solution thermodynamics of 2-chlorobenzenesulfonamide in 16 mono solvents at temperature ranging from 273.15 K to 324.65 K
273.15 K 至 324.65 K 温度范围内 2-氯苯磺酰胺在 16 种单溶剂中的固液相平衡和溶液热力学
  • DOI：
    10.1016/j.molliq.2020.112795
  • 发表时间：
    2020-04
  • 期刊：
    Journal of Molecular Liquids
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Wu Kui;Li Yajun
  • 通讯作者：
    Li Yajun

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其他文献

质谱在金属抗肿瘤化合物分子作用机理研究中的应用
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
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    中国科学:化学
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    --
  • 作者：
    吴魁;罗群;赵耀;郑伟;汪福意
  • 通讯作者：
    汪福意
含铅低温玻璃釉料表面析铅的研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    玻璃与搪瓷
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    钟盛文;吴魁
  • 通讯作者：
    吴魁
二次离子质谱-激光扫描共聚焦显微镜联用对单细胞显微成像-原理及应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018-07
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    分析化学
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  • 作者：
    邵长芳;赵耀;吴魁;贾菲菲;罗群;刘哲;汪福意
  • 通讯作者：
    汪福意
血清磷酸化肽的分离富集和质谱定量及其作为潜在肿瘤标志物的评价
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 作者：
    翟贵金;吴魁;汪福意
  • 通讯作者：
    汪福意

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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