二戰(zhàn)時期的美國神藥,其制備技術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,國民黨政府不發(fā)展民族工業(yè)、不支持科學研究,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,需要上級領導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。
與傳說中美國「漫天要價」,堅持由美方人員操作進口美國設備的嘴臉截然相反,當時的美國既為中國捐贈過青霉素的生產設備,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年英國科學家亞歷山大·弗萊明就發(fā)現了青霉素,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晶,才累積出足夠劑量用于臨床試驗。
他們的相關研究成果,于1940年發(fā)表在國際權威醫(yī)學雜志《柳葉刀》上。

由于牛津大學無法提供經費,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業(yè)部的北方研究實驗室。
掌握了青霉素基礎技術的美國政府,篩選出三家企業(yè),準備規(guī)模化生產青霉素。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)模化工廠,擁有14個7500加侖大型發(fā)酵罐,產量每月4500萬單位,是原定預期產量的5倍以上。
作為盟國,中國也開始收到美國援助的盤尼西林。由于包括香港在內的沿??诎兑驯M數喪失,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「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量的10倍。為了保證供應,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(包括血庫設備凍干血漿制備技術),以及三支極其珍貴的菌種,其中第三支由威斯康辛大學捐贈。
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。
他們當時服務的中央防疫處(「中防處」),是中國第一個國家衛(wèi)生防疫機構,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
延安領導青霉素生產的,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研究資料,并制定出研制計劃。
土法生產初制青霉素的小作坊,設在了延安城東柳樹店中國醫(yī)大內,失敗50多次后終獲成功。

· 延安時期的中國醫(yī)大
這些土制青霉素產量極低,昆明每周產量僅50萬單位,大概有10瓶,到抗戰(zhàn)結束不過百來瓶,延安產量大概更不足道。
真正開始探索工業(yè)生產青霉素的,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品),國內無法生產,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,產量進一步提高,效價最終達到750單位/毫升,可周產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,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,學術路線完全嫡傳,是《陳毅市長》中老化學家的原型之一。左一為童村
1948年,中防處生產了11338瓶20萬單位/瓶青霉素,達到了戰(zhàn)時昆明產量的約100倍,共售出10143瓶,既補貼了研制經費,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400億單位年產能的青霉素工廠。最終,除了蘇聯境內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設計者
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)基礎更好的上海。1948年4月,童村調往上海,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)學研究所附屬青霉素廠實習4個月。1949年夏,他又去美國進行3個月的青霉素生產考察。

· 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和康諾研究所,都是美國援助東歐青霉素標準工廠的設計單位,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備本來就產自加拿大,也是因為戰(zhàn)爭已經結束,美國政府強制企業(yè)授權的戰(zhàn)時安排已經難以為繼。因此,美國采取曲線方案,向加拿大提供青霉素生產授權,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,中國的政權更迭已完成大半,北京、上海、南京都不再屬于他原先服務的政府了。
美國 · 加拿大 · 捷克 · 中國
馬譽澂赴北美進修考察時,青霉素的生產技術早已經歷了迭代和飛躍。
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,生產白色、結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晶的新工藝思路,并建議用醋酸鹽作結晶劑。
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》老化學家的原型之一,在新政權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進行了中試放大,生產出了中國第一批結晶青霉素鉀針劑。
1952年8月,馬譽澂奉調華東工業(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)生產廠——國營上海第三制藥廠。

· 1953年5月,上藥三廠正式投產,從此成為中國抗生素工業(yè)的領軍企業(yè),1980年代更名為先鋒藥業(yè)
除了工藝包、生產裝置、技術人員,上藥三廠在其他關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,到威斯康辛大學和北方研究實驗室的菌株和工藝,再到美國倡議建立的聯合國善后救濟署,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,實現了艱難的起步。
不過,上藥三廠初期的生產工藝畢竟落后,其生產的青霉素一直有較嚴重的質量問題,尤其是結晶顆粒大,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晶技術。
為什么是捷克斯洛伐克,而不是更直系親近的老大哥蘇聯?
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。