课题组围绕制药工业生产过程中的核心科学问题开展研究，通过实验和模拟的手段，借助深度神经网络等技术，建立基于机理与数据的混合模型，从而实现制药工业生产过程（粉碎、混合、制粒、干燥、压片、包衣等）所需的药用辅料、活性成分（API以及中药提取物）、工况等的数字化，最终实现制药过程的连续化和智能化。为此，课题组将在物性参数的标定、可靠稳健的工业模型、新型复杂的制剂以及固体制剂设备等方面做些有益的探索。在本课题组，学生将工业药剂方面获得：系统的专业知识学习、严谨的科学思维培养、浓厚的学术氛围熏陶、良好的职业素养塑造，欢迎致力于我国制剂工业发展的学生加盟！    

正在开展的课题有：

1. 湿法制粒过程的工艺理解

湿法制粒工艺是制药工业中最常用的一个工艺之一，无论是从实验室设备或放大批次设备到生产批次设备，还是从现有生产设备放大到生产能力更大的设备，都是大家公认的比较难设计、难放大的工艺之一，主要原因制粒过程多种工艺参数和竞争机制的存在。课题组将基于机理与数据，对复杂物料（如中药提取物、高吸湿性物料）的关键物性参数（CMA）进行识别，通过深度学习和模拟手段，结合高剪切湿法制粒或旋压挤出等工艺，建立CMA数字化与润湿剂种类和用量的关系，以期实现对湿法制粒过程的工艺理解，实现物料、装备和工艺的深度融合，为建立稳健的湿法制粒工艺提供理论基础。

2.片剂压制过程的工艺理解

片剂是最为广泛使用的一种口服给药系统，现行研究仍采用“黑盒子”唯象实验为主，对片剂压制组分粒子动态行为以及形成机理等科学问题的研究还鲜未报道。课题组拟采用颗粒离散元方法，在细观角度模拟片剂形成过程处方颗粒的行为变化，系统分析复杂片剂处方粒子体系的本构关系以及片剂的形成机理，解释复杂动力学响应决定片剂宏观力学性能（硬度、脆碎和崩解）的机制，有利于增进我们对片剂松片、裂片、粘冲、塞冲等压片失败以及片剂脆碎度、崩解时限和溶出度等质量控制的认知能力和预判水平。这种对片剂系统认知的“白盒子”理论的诠释，将为我国固体制剂的研发提供一种全新的思想理念和理论基础。 

3. 口服固体制剂连续制造工艺大模型的构建

以数字化为特征的第四次工业革命浪潮汹涌来袭，加快数字化转型，积极融入国家“双碳”发展战略，是我国医药产业向高质量发展的必由之路。尤其是面临新药专利悬崖、竞争同趋加剧以及个性化需求日益增长等带来的挑战，作为一种先进的制药技术，连续制造、智能制造、个性化制造是加快我国由制药大国向制药强国跨越，实现制药行业可持续发展战略的重要途径。然而，口服固体制剂（oral solid dosage forms, OSD）连续制造包括两个及以上的单元操作，工艺复杂，变量多，且表现高维、参量间互相耦合等特征，现行方法因高维带来成本急剧攀升，且模型的可解释性和泛化性差，为实现口服固体制剂由批制造转向连续化、智能化、个性化制造带来严峻挑战。数据-机理双驱动构建新式工业模型将解决这一困境，为我国制药行业未来技术竞争和产业保护能力的提高以及加快产业数字化转型提供重要的科技支撑并有很好的指导意义。