2026年10月19日
Technology Watch

從實驗室到產業,追蹤新技術的路徑

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新能源・產業技術綜合開發機構(NEDO)

合成路徑 AI 讓化學家重返實驗室

AI 繪製的示意圖

合成路徑 AI 縮短的不是化學家的實驗時間,而是找到實驗方案前尋找候選路徑的時間。TSテクノロジー與奈良先端科學技術大學院大學,已將藥品合成研究的工作量從64週・人減少至12週・人。如果預測的路徑從實驗到量產都能成立,開發實驗室就能立即確認篩選出的反應。

要製造機能性化學品,首先必須決定組裝分子的步驟,也就是合成路徑。現在,研究人員在文獻、經驗、計算工具與實驗之間來回,逐一比較大量候選方案。光是尋找候選方案就會耗費時間與人力,直到將藥品或電子材料製成產品所需的時間,以及決定能在工廠穩定生產的條件所承受的負擔,也都很大。

找到路徑也不代表能成為產品

即使化學反應的組合在理論上可行,實際工廠仍有其他問題。可能只能生成少量目標物質,也可能混入其他物質。還必須確認能否購買原料、能否分離與純化,以及能否安全使用設備。

量子化學計算是從原子的運動理解反應,並預測反應是否容易發生的方法。不過,它無法完全取代複雜的實驗條件,以及量產時的行為。即使尋找路徑的速度加快,實驗、安全性與量產條件的確認仍然不可或缺。

先用 AI 篩選大量候選方案

在新能源・產業技術綜合開發機構(NEDO)的專案中,TSテクノロジー與奈良先端科學技術大學院大學,將把知識建成資料庫的 AI、尋找合成路徑的 AI、預測與驗證反應的 AI,以及構思製造流程大致設計的 AI,與量子化學計算結合。這套程式會依照目的,篩選並評估大量的合成路徑方案。

不是由人員閱讀文獻、手動比較候選方案後再進行實驗,而是先讓程式縮小候選範圍,再由人員確認其中有希望的反應。該公司表示,實際上已利用這套程式提出的路徑製造藥品,並證實其有助於縮短開發時間。在藥品合成研究中,工作量已從64週・人減少至12週・人。

図1 本プログラムのイメージ図 出處: 機能性化学品の開発期間を約5分の1に短縮可能なプログラムを開発しました(新能源・產業技術綜合開發機構(NEDO))

化學家重返實驗與量產確認

如果候選路徑的搜尋時間縮短,化學家就能使用燒瓶或小型連續裝置,更快確認反應是否真的會發生,以及能否分離與純化。他們也能把時間投入到無法只靠畫面決定的工作,例如確認能否在工廠重現相同結果,以及能否安全生產。對象不只包括藥品,也包括農藥、香料、電子材料等機能性化學品。

在化學公司的實驗室裡,未來可能不必花上數週翻查文獻,而是接收已篩選出的路徑,先從看似容易失敗的條件開始測試。TSテクノロジー將從2026年9月30日起,提供使用這套程式的服務。不過,前提是預測的路徑必須在實驗、純化與量產的所有階段都能成立,並且能在許多開發現場使用。對藥品而言,臨床試驗、法規審查與品質保證所需的時間仍會另外存在。

図2 研究成果を活用した機能性化学品の生産プロセスの短縮イメージ図 出處: 機能性化学品の開発期間を約5分の1に短縮可能なプログラムを開発しました(新能源・產業技術綜合開發機構(NEDO))

出處

國立研究開發法人新能源・產業技術綜合開發機構「開發出可將機能性化學品開發時間縮短至約五分之一的程式」