新技术借助量子特性提升药物筛选效率

技术研究 QuantumWire 2026-09-08 14:06
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2026年8月26日——为帮助制药行业完成这一流程,即从数百乃至数千个候选分子中识别出最具治疗应用前景的分子,总部位于圣保罗州的初创企业Qnity开发出一种传感器,能够基于分子的量子特性精确测量化合物之间的亲和力。

该项目由巴西圣保罗州立大学(UNESP)与英国牛津大学合作发起,并得到FAPESP“小企业创新研究”(PIPE)计划的支持。公司目前正在寻求新的投资,以完成平台开发。

“我们的目标是证明,包括量子技术在内的前沿科学正在巴西得到发展。”总部位于圣保罗州圣卡洛斯市的Qnity首席执行官Diego Stone对Agência FAPESP表示。

试错

当两个分子相互靠近时,最先发生相互作用的是它们的电子。这一过程涉及电子隧穿等量子现象,也就是粒子能够穿过在经典物理学看来无法逾越的能量势垒。Qnity的技术将这类相互作用转化为信息,用于判断哪些化合物最有希望成为新药候选分子。

目前,在候选药物进入动物或人体试验之前,科学家们会经历一个默默试错的过程:分析成千上万种分子,以确定哪些分子与预设生物靶点的结合能力最强。这些靶点可能是病毒蛋白、癌症相关标志物,或是与阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病相关的结构。

分子与靶点之间的亲和力越大,该分子在后续开发阶段发挥作用的可能性就越高。“这样一来,产业界就能在投入后期开发之前,判断出哪些化合物最有可能成为药物。”Stone解释说。

在这一早期阶段,这家圣保罗州企业开发的技术可能成为关键的差异化优势。该系统不依赖昂贵的光学传感器,而是采用与微流控通道集成的电化学传感器来测量分子相互作用的量子特性。这一方案可以用更简单的平台获取同等信息——只需一滴溶液,即可测量分子间的结合亲和力。

传统电化学测量的是离子在溶液中流动产生的物理电流,而这家初创企业的方法直接观测两个分子的电子相互作用所产生的量子特性。“毕竟,真正发生相互作用的正是电子。”Stone指出。

除了加快最具潜力分子的筛选速度,Stone还认为,降低成本将使这项技术更容易普及。其目标不仅是服务于具备强大投资能力的大型制药企业和研究中心,也包括高校、生物技术初创公司和小型实验室。

其他应用

公司选择在药物发现阶段启动商业化是出于战略考量:该环节不需要复杂的监管审批。由于该平台仅在研究阶段使用,因此无需经过巴西国家卫生监督局(ANVISA)等机构针对药品、或欧洲医疗器械法规(MDR)针对医疗器械所要求的那类严格监管审批流程。

虽然药物发现是Qnity平台的第一个商业应用场景,但该平台还可用于识别生物标志物,也就是能够提示某些癌症等疾病进展的生物指标。在这种情况下,该设备可以充当高精度的诊断传感器。

公司正与巴西国内及国际合作伙伴开展概念验证试验,并已开始与研究机构和制药企业洽谈。不过,该设备仍处于完善阶段,芯片、微流控通道、电子元器件以及用户界面的集成工作尚待完成。

便携式设备

该项目目前在国际技术就绪水平(TRL)量表上处于第5级,该量表范围从1到9级。研究人员的目标是将这套实验室装置转化为可在客户现场直接使用的便携式设备,并预计该设备可在2028年做好预售准备。

为了如期实现这一目标,公司正在采用多元化的融资模式,既向巴西创新署(FINEP)和FAPESP的PIPE Invest计划等政府资助项目提交申请,也依靠非营利组织国家工业培训服务处(SENAI)下属单位的支持,包括库里蒂巴的电化学中心和巴伊亚州的综合制造与技术中心(CIMATEC)。

与此同时,Qnity也在寻求扩大其国际存在。该公司在美国运营一间实验室,正与跨国企业进行谈判,并计划在巴西实施试点项目,重点分析源自巴西生物多样性的化合物和提取物的药理学潜力。

这样的技术前景,对于研究罕见病和被忽视疾病的研究人员来说可能尤为有利——这类疾病往往因财务风险较高而获得的资助较少。据世界卫生组织(WHO)统计,被忽视的热带病影响全球约10亿人。代表全球罕见病患者群体的国际联盟Rare Diseases International估计,全球有超过3亿人患有已知6000多种罕见病中的一种。

国际制药厂商协会联合会(IFPMA)发布的《2025年事实与数据》(Facts & Figures 2025)报告显示,开发一款新药平均需要10至15年;从最初研究到商业上市的预估成本约为26亿美元,其中包含了所有失败项目的成本。