二戰(zhàn)時期的美國神藥,其制備技術(shù)被美國人播撒到了全世界,包括中國。
文|周小康
電影《陳毅市長》中,青霉素是被美帝國主義壟斷的神藥,黑暗落后的舊中國無法生產(chǎn),國民黨政府不發(fā)展民族工業(yè)、不支持科學(xué)研究,人民只能高價購買洋藥救命。
許多抗日劇中對此都有驗證,《亮劍》中李云龍負重傷后,需要上級領(lǐng)導(dǎo)專門派人送去一盒珍貴的「盤尼西林」(青霉素的商品名)才得以幸免。其他想象力更豐富的影視作品里,青霉素更是要花費大量黃金購買、甚至通過特工行動奪取的神物。

· 2008年電影《盤尼西林1944》中,抗戰(zhàn)敵我雙方為了爭奪兩箱青霉素展開激烈較量,造成大量傷亡
事實上,中國即使在抗戰(zhàn)時期也并非青霉素荒漠,美國更是早在1949年以前就通過各種渠道,向中國提供了青霉素的制備技術(shù)。
與傳說中美國「漫天要價」,堅持由美方人員操作進口美國設(shè)備的嘴臉截然相反,當時的美國既為中國捐贈過青霉素的生產(chǎn)設(shè)備,也培養(yǎng)和輸出了中國最早的一代青霉素專家,提供了他們工作必需的資料和菌株。
戰(zhàn)場上的盤尼西林
二戰(zhàn)的大部分時間里,無論國共、日本還是其他任何軍隊,都不可能搞到青霉素,因為這種新藥直到1943年才真正走出實驗室。
雖然1928年英國科學(xué)家亞歷山大·弗萊明就發(fā)現(xiàn)了青霉素,但直到1940年,錢恩、佛洛里、哈特利組成的牛津小組實驗室提取了青霉素結(jié)晶,才累積出足夠劑量用于臨床試驗。
他們的相關(guān)研究成果,于1940年發(fā)表在國際權(quán)威醫(yī)學(xué)雜志《柳葉刀》上。

由于牛津大學(xué)無法提供經(jīng)費,且在專利問題上與研究者有分歧,佛洛里和哈特利于1941年7月前往美國,尋求政府支持,很快對接到了美國農(nóng)業(yè)部的北方研究實驗室。
掌握了青霉素基礎(chǔ)技術(shù)的美國政府,篩選出三家企業(yè),準備規(guī)?;a(chǎn)青霉素。它們都是今天的制藥巨頭:輝瑞、默沙東、施貴寶。
1943年3月1日,輝瑞建成全世界第一座青霉素規(guī)?;S,擁有14個7500加侖大型發(fā)酵罐,產(chǎn)量每月4500萬單位,是原定預(yù)期產(chǎn)量的5倍以上。
作為盟國,中國也開始收到美國援助的盤尼西林。由于包括香港在內(nèi)的沿??诎兑驯M數(shù)喪失,這些物資只剩下駝峰航線一條通路。

· 當時的青霉素工藝并不完善,成品為黃色無定形粉末,需要冷藏儲存,即使美軍也不可能實現(xiàn)「每個士兵背包里都有一份青霉素」
戰(zhàn)爭時期,青霉素需求巨大,僅援華就要每月4億單位,幾乎是輝瑞首個工廠產(chǎn)量的10倍。為了保證供應(yīng),美國政府與輝瑞協(xié)商,將其研發(fā)的深罐發(fā)酵工藝包授權(quán)給其他19家藥企使用。

抗戰(zhàn)末期,國共雙方也都各自搞了一些土法盤尼西林,源頭都來自美國的培養(yǎng)和協(xié)助。
國民黨方面,「中國青霉素之父」、康奈爾大學(xué)博士樊慶笙,帶回了美國醫(yī)藥援華會(ABMAC)提供的血庫(包括血庫設(shè)備凍干血漿制備技術(shù)),以及三支極其珍貴的菌種,其中第三支由威斯康辛大學(xué)捐贈。
在昆明,樊慶笙等人1944年9月5日在舊皮鞋上獲得了帚狀霉菌,通過液面培養(yǎng)法,研制出了中國第一批5萬單位/瓶的青霉素。
他們當時服務(wù)的中央防疫處(「中防處」),是中國第一個國家衛(wèi)生防疫機構(gòu),也是今天北京生物研究所和天壇生物公司的前身。

· 1945年9月2日,中防處昆明大樓前全體職員慶祝同盟國勝利大會合影
延安領(lǐng)導(dǎo)青霉素生產(chǎn)的,則是長期在晉察冀工作、白求恩犧牲后擔任衛(wèi)生顧問的傅萊醫(yī)生(Richard Frey),他被稱為「奧地利白求恩」。
1944年夏,傅萊醫(yī)生以救濟中國總會(UCR)晉察冀代表的身份,通過美國援華委員會(CAC)的幫助,于次年初從英美索取到了青霉菌菌種和相關(guān)研究資料,并制定出研制計劃。
土法生產(chǎn)初制青霉素的小作坊,設(shè)在了延安城東柳樹店中國醫(yī)大內(nèi),失敗50多次后終獲成功。

· 延安時期的中國醫(yī)大
這些土制青霉素產(chǎn)量極低,昆明每周產(chǎn)量僅50萬單位,大概有10瓶,到抗戰(zhàn)結(jié)束不過百來瓶,延安產(chǎn)量大概更不足道。
真正開始探索工業(yè)生產(chǎn)青霉素的,是抗戰(zhàn)勝利后的國民政府。
天壇旁邊的青霉素制造室
戰(zhàn)爭結(jié)束后,中防處回遷北京,于1947年元旦在天壇附近建成了青霉素制造室。
「天壇廠」的發(fā)酵、提煉以及冷凍、真空干燥等設(shè)備均來自美國醫(yī)藥助華會的捐贈,是中國當時僅有的抗生素生產(chǎn)場所,相當于一個示范廠或中試車間。
除了規(guī)模有限,制造室的主要問題是生產(chǎn)的青霉素效價太低,只有100單位/毫升。此外,發(fā)酵用的培養(yǎng)基是一種專用的玉米浸出液(制備淀粉和葡萄糖的副產(chǎn)品),國內(nèi)無法生產(chǎn),只能依靠美國進口。
留美的童村博士,于1948年1月試驗成功用棉籽粕替代美國進口用品,發(fā)酵效價大幅提升。制造室又在培養(yǎng)基中加入苯乙酸,產(chǎn)量進一步提高,效價最終達到750單位/毫升,可周產(chǎn)10萬單位/瓶的青霉素500-1000瓶不等。青霉素制造室還擴大干燥箱,啟用自動分裝器,加裝了更大的冷藏室。

· 童村畢業(yè)于約翰·霍普金斯大學(xué),后師從北方研究實驗室與牛津小組直接對接的羅伯特·科希爾,學(xué)術(shù)路線完全嫡傳,是《陳毅市長》中老化學(xué)家的原型之一。左一為童村
1948年,中防處生產(chǎn)了11338瓶20萬單位/瓶青霉素,達到了戰(zhàn)時昆明產(chǎn)量的約100倍,共售出10143瓶,既補貼了研制經(jīng)費,也惠及了病患。
像京津滬這樣的大城市,從此便有機會獲得實用化的國產(chǎn)青霉素,尤其是北京協(xié)和醫(yī)院。
天壇廠本來只是一個開始。
1945年,聯(lián)合國善后救濟總署決定為六個歐洲國家分別援建一座400億單位年產(chǎn)能的青霉素工廠。最終,除了蘇聯(lián)境內(nèi)的烏克蘭和白俄羅斯,其他意大利、捷克斯洛伐克、波蘭、南斯拉夫四座工廠均建成。

· 1943年11月,43個國家建立了聯(lián)合國善后救濟總署,美國是發(fā)起國、最大捐贈者及其不少宏大計劃的主導(dǎo)設(shè)計者
在滿目瘡痍的戰(zhàn)后歐洲,青霉素援建的意義十分重大。世界衛(wèi)生組織開始籌建后,青霉素援建計劃被轉(zhuǎn)給了世衛(wèi)臨時委員會,成了后者的天字一號工程。
中國也一度被納入了青霉素援建計劃。1947年,在天壇廠的投產(chǎn)儀式上,劉瑞恒博士宣布了美國對華援助的青霉素三年生產(chǎn)計劃,而他擔任首席衛(wèi)生官的行政院善后救濟總署正是對口于聯(lián)合國善后救濟署。
與歐洲各國的援建廠相比,天壇廠的投資和規(guī)模要小得多,美國醫(yī)藥援華會提供的設(shè)備僅1.6萬美元,而援助前者的工廠單個要投資25萬美元。

按照計劃,下一個規(guī)模更大的青霉素工廠,將興建在工業(yè)基礎(chǔ)更好的上海。1948年4月,童村調(diào)往上海,出任政府善后事業(yè)保管委員會青霉素實驗組兼任組長。
中防處的青霉素研制工作,則暫由馬譽澂主持,他于1948年8月受到國民政府衛(wèi)生部派遣,前往加拿大多倫多衛(wèi)生學(xué)院進修青霉素制造;次年春,他通過該院院長引薦,前往康諾醫(yī)學(xué)研究所附屬青霉素廠實習(xí)4個月。1949年夏,他又去美國進行3個月的青霉素生產(chǎn)考察。

· 1947年秋冬,馬譽澂(左)和童村正在做青霉素提煉工藝的試驗
其中,加拿大的多倫多大學(xué)和康諾研究所,都是美國援助東歐青霉素標準工廠的設(shè)計單位,馬譽澂的行程顯然是為中國引進相同的工廠做準備。
之所以要通過加拿大,除了青霉素工廠的大部分設(shè)備本來就產(chǎn)自加拿大,也是因為戰(zhàn)爭已經(jīng)結(jié)束,美國政府強制企業(yè)授權(quán)的戰(zhàn)時安排已經(jīng)難以為繼。因此,美國采取曲線方案,向加拿大提供青霉素生產(chǎn)授權(quán),并通過該國援建海外青霉素工廠,以避免政府和本國私人企業(yè)的利益沖突。
不過,等到馬譽澂1949年8月回國的時候,中國的政權(quán)更迭已完成大半,北京、上海、南京都不再屬于他原先服務(wù)的政府了。
美國 · 加拿大 · 捷克 · 中國
馬譽澂赴北美進修考察時,青霉素的生產(chǎn)技術(shù)早已經(jīng)歷了迭代和飛躍。
早在1944年上半年,加州埃默里維爾「謝爾發(fā)展實驗室」就利用沙氏離心機分離青霉素發(fā)酵液,回收效率從75%提高至85%。
1945年,芝加哥的化學(xué)工程師沃爾特·波得彼爾尼亞克利用自己的波氏逆流萃取器,進一步將青霉素發(fā)酵液回收效率提高至98%。更重要的是,這為提取臨床所需的有效組分維生素G創(chuàng)造了條件,生產(chǎn)白色、結(jié)晶的青霉素也變得更為容易。
馬譽澂在美國有沒有看到波氏逆流萃取器不得而知,但他肯定看到了青霉素結(jié)晶制備工藝,這是天壇廠不具備的。
參觀之后,他提出了從青霉素原始提取液中直接制取結(jié)晶的新工藝思路,并建議用醋酸鹽作結(jié)晶劑。
1949年8月,馬譽澂回到北京中央生物制品研究所(即原來的中防處和天壇廠),作為《陳毅市長》老化學(xué)家的原型之一,在新政權(quán)下主持青霉素研制工作。

· 馬譽澂等研制的青霉素鉀鹽晶體照片
1950年初,馬譽澂在研究所工廠內(nèi)進行了中試放大,生產(chǎn)出了中國第一批結(jié)晶青霉素鉀針劑。
1952年8月,馬譽澂奉調(diào)華東工業(yè)部上海醫(yī)藥器械制造公司藥品三廠,任研究室副主任,與先前來此工作的童村會合,參與創(chuàng)辦中國第一家抗生素專業(yè)生產(chǎn)廠——國營上海第三制藥廠。

· 1953年5月,上藥三廠正式投產(chǎn),從此成為中國抗生素工業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),1980年代更名為先鋒藥業(yè)
除了工藝包、生產(chǎn)裝置、技術(shù)人員,上藥三廠在其他關(guān)鍵方面也不乏北美嫡傳,如其研究使用的W49-133無色青霉菌菌株,便是張為申博士從威斯康辛大學(xué)帶回的。

· 張為申還用白玉米面加少量乳糖,部分替代了原料中的進口乳糖。發(fā)酵時間因此延長后,他又通過補充無機鹽和增大通氣量等措施,對發(fā)酵時間予以控制
從援華委員會和醫(yī)藥助華會,到威斯康辛大學(xué)和北方研究實驗室的菌株和工藝,再到美國倡議建立的聯(lián)合國善后救濟署,中國的抗生素工業(yè)在美國或直接或間接的帶動下孕育而生,實現(xiàn)了艱難的起步。
不過,上藥三廠初期的生產(chǎn)工藝畢竟落后,其生產(chǎn)的青霉素一直有較嚴重的質(zhì)量問題,尤其是結(jié)晶顆粒大,即使細致研磨,注射時還是容易堵塞針頭。
直到1956年,在捷克斯洛伐克的援助下,上藥三廠才完全掌握了青霉素的微顆粒結(jié)晶技術(shù)。
為什么是捷克斯洛伐克,而不是更直系親近的老大哥蘇聯(lián)?
因為,捷克斯洛伐克雖然沒有當時最先進的波氏逆流萃取器,但是有沙氏離心機,仍然是出自美國捐贈的加拿大改版青霉素工藝包。