生化藥品生產(chǎn)技術(shù)1

生化藥品生產(chǎn)技術(shù)9/29/202311生物藥物2抗生素3生化藥品4生物制品你能區(qū)分以下概念嗎？生物制藥及生物藥物生物制藥：是利用生物體或生物過程在人為設(shè)定的條件下生產(chǎn)各種生物藥物的技術(shù)。生物藥物：是指運用生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)等的研究成果，利用生物體，生物組織、體液或其代謝產(chǎn)物（初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物），綜合應(yīng)用化學(xué)、生物技術(shù)、分離純化工程和藥學(xué)等學(xué)科的原理與方法加工、制成的一類用于預(yù)防，治療和診斷疾病的物質(zhì)。

生物藥物的范疇：生物藥物包括從動物、植物、海洋生物、微生物等生物原料制取的各種天然生物活性物質(zhì)及其人工合成或半合成的天然物質(zhì)類似物。因而生物藥物涵蓋了抗生素、生化藥品、生物制品等范疇。生化藥品生化藥物：是從生物體分離純化所得的一類結(jié)構(gòu)上十分接近于人體內(nèi)的正常生理活性物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)人體生理功能，達到預(yù)防、治療、診斷疾病，有目的地調(diào)節(jié)人體生理機能的生化物質(zhì)。生化藥品范疇：生化藥品是維持生命正?；顒拥谋匦枭煞?，包括氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、多糖、核酸、脂肪、維生素、激素等。生化藥品的特點：一是來源于生物體；二是人體的基本生化成分。因此在醫(yī)療應(yīng)用中顯示出高效、合理、毒副作用極小的臨床效果，受到極大的重視。生物制品生物制品：是直接使用病源生物體及其代謝產(chǎn)物或以基因工程、細胞工程等技術(shù)制成的，主要用于人類感染性疾病的預(yù)防、診斷和治療的制品。生物制品的分類：

⑴根據(jù)所用材料分類分為：菌苗、噬菌體、疫苗、抗血清與抗毒素、類毒素、免疫調(diào)節(jié)劑（如胸腺肽、免疫核酸等）、診斷試劑、單克隆抗體、混合制劑、血液制品。

⑵根據(jù)用途分類：分為預(yù)防、治療、診斷三大類。第一節(jié)生化藥品分類按藥物的化學(xué)本質(zhì)和化學(xué)特性分類氨基酸及其衍生物類多肽及蛋白質(zhì)類酶類核酸及其降解物和衍生物糖類脂類氨基酸及其衍生物

氨基酸是生命體重要的組成部分---蛋白質(zhì)的基本組成單位，生命活動表現(xiàn)出各種生理功能，主要取決于蛋白質(zhì)分子中的氨基酸的排列順序以及形成特定的三維空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)氨基酸生命體生命體健康疾病解聚聚合正常代謝紊亂維持缺失代謝紊亂主要作用原理：根據(jù)以上描述，氨基酸類藥物是治療蛋白質(zhì)代謝紊亂和缺乏所引起的一系列疾病的生化藥，也是有高等營養(yǎng)價值的蛋白質(zhì)補充劑，有著廣泛的生化作用和臨床療效。多肽和蛋白質(zhì)

多肽和蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)廣泛存在的重要生化物質(zhì)，具有多種多樣的生化功能。目前，多肽類生化藥的發(fā)展正在朝著臨床應(yīng)用十分廣泛和有效的道路前進。多肽類激素和活性肽都是細胞自制的、含調(diào)節(jié)生理和代謝效能的微量有機物，常用的氨基酸有20多種。如：胸腺素有40個肽，目前正在一個個的合成，除原料藥胸腺素外，已逐步合成胸腺三、四、五、八、九、二十四肽等。蛋白質(zhì)是構(gòu)成生物體的一類最重要的有機含氮化合物，是塑造一切細胞和組織的基本材料，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的深入發(fā)展，生命的奧秘已經(jīng)逐步被揭開，用重組技術(shù)生產(chǎn)的蛋白質(zhì)藥物正以驚人的速度突飛猛進。FDA已批準30多個重組藥物，如insulin、rhGH、rTPA、干擾素-2a、α-2b、a-N3、β-1b、r、r-1b；EPO-a、β；1L-2、GSF、GM-CSF……2005年，全球為600多億美元，從原占醫(yī)藥的4%迅速提高至11%。

酶與輔酶

酶是具有催化功能的蛋白酶。酶類藥物是直接用酶的各種劑型以改變體內(nèi)酶的活力或改變體內(nèi)某些生理活性物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的數(shù)量等，從而達到治療某些疾病的目的。多糖多糖是由單糖縮合而成的鏈狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)。在自然界中存在的多糖起結(jié)構(gòu)作用或作為一種能量的儲存形式而起重要作用，所有多糖都可被酸水解而產(chǎn)生單糖或單糖的衍生物。核酸類藥物

核酸是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，它不僅是攜帶各種生物所特有的遺傳信息，而且影響生物的蛋白質(zhì)合成和脂肪、糖類的代謝。核酸核苷酸磷酸堿基嘌呤嘧啶

除以上以天然的形式存在的外，尚有它們的類似物、衍生物或它們的聚合物亦均屬于核苷類藥物，主要在干擾抗腫瘤代謝、干擾抗病毒代謝、放射病、血小板減少癥、白細胞減少癥、急慢性肝炎、心腦血管、肌肉萎縮、代謝障礙等疾病中發(fā)揮作用。脂質(zhì)類

脂質(zhì)是脂肪、類脂及其衍生物的總稱。廣泛存在于動物、植物、微生物等生物體中。該類藥物的種類繁多，結(jié)構(gòu)差異，性能差別很大。一般分：膽酸類、不飽和脂肪酸類、磷脂類、固醇類、色素類。故藥理作用和臨床應(yīng)用各不相同。圖1.2005版藥典生化藥品品種規(guī)格標準比例圖按原料來源分類：有利于對不同原料進行綜合利用、開發(fā)研究。人體組織來源動物組織來源植物組織來源微生物來源海洋生物來源天然生物材料來源動物臟器：

胰臟、腦、胃粘膜、肝臟、脾臟、小腸、腦垂體、心臟等。人工制備的生物原料：工程菌、工程細胞及轉(zhuǎn)基因動植物等。人體組織：人血、尿液、膽汁微生物：細菌、真菌、放線菌、酵母菌植物：根、葉、花、莖、果實等海洋生物：海藻、腔腸動物；節(jié)肢動物、軟體動物、棘皮動物、魚類、爬行動物、哺乳動物。第二節(jié)生化藥物特點1、原材料復(fù)雜：同一種生化物質(zhì)的原料可來源于不同生物體；同一種物質(zhì)也可由同種生物體不同部位產(chǎn)生；同一種生物體或組織可產(chǎn)生結(jié)構(gòu)完全不同的物質(zhì)及結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)。胰島素：豬、牛、人；菘藍：板藍根、大青葉；微生物：抗生素、蛋白質(zhì)、酶等；2、種類多、含量低紅豆杉——紫杉醇含量0.003%，約從38000棵紫杉樹中方可分離提純得到99％純度的紫杉醇約25kg，2000美元/克3、種屬特性豬胰島素牛胰島素活性低高抗原性低高與人胰島素結(jié)構(gòu)相似性大小4、活性與結(jié)構(gòu)相關(guān)5、制備要求高第三節(jié)生化藥物的制備（一）生物藥物原料的選擇、預(yù)處理、與保存方法（二）生物藥物的提?。ㄈ┥锼幬锏姆蛛x純化方法

天然生物材料制備生化藥物的過程基本原則有效成分含量高的新鮮材料來源豐富易得制造工藝簡單易行成本低經(jīng)濟效果好保存方法冷凍法有機溶劑脫水法防腐劑保鮮法有效成分含量酸、堿、鹽水溶液提取法表面活性劑與反膠束提取法有機溶劑提取法雙水相萃取法超臨界萃取技術(shù)分子蒸餾法機械法物理法生化和化學(xué)法原料的選樣和預(yù)處理原料的粉碎提?。ù种破罚┘兓稍锛氨４嬷苿┚s、沉淀、結(jié)晶膜分離、吸附、離子交換、層析、電泳、離心等一、生物材料的選擇

1.來源應(yīng)選用來源豐富的材料，盡量不與其他產(chǎn)品爭原料，最好能一物多用，綜合利用。胰臟制備彈性蛋白酶和激肽釋放酶，胰島素與胰酶等。

2.雜質(zhì)情況

難于分離的雜質(zhì)會增加工藝的復(fù)雜性，嚴重影響收率、質(zhì)量和經(jīng)濟效益。植物SOD血3.有效成分的含量（1）合適的生物品種：催乳素，哺乳動物（2）合適的組織器官：胃蛋白酶，胃（3）生物的生長期：胸腺素，幼齡動物（4）合適的種屬：人，豬（5）合適的生理狀態(tài)：胰島素，飯后

生理活性物質(zhì)易失活與降解，采集時必須保持材料的新鮮。防止腐敗、變質(zhì)與微生物污染。如胰臟采摘后要立即速凍，防止胰島素活力下降。保存生物材料的主要方法有速凍、凍干、有機溶劑脫水，制成丙酮粉，或浸存于丙酮與甘油中等。

二、生物材料的采集與保存（一）組織與細胞的破碎物理法化學(xué)法生物法三、生物材料預(yù)處理1.物理法（1）磨切法工業(yè)：絞肉機，刨胰機，球磨機、磨粉機。實驗室：勻漿機，研缽，高速組織搗碎機。（2）壓力法有壓榨法、高壓法和減壓法，滲透壓法。（3）超聲波法（4）反復(fù)凍融法超聲細胞破碎儀

高壓細胞破碎儀2.化學(xué)法

用稀酸、稀堿、濃鹽、有機溶劑或表面活性劑處理細胞，可破壞細胞結(jié)構(gòu)釋放出內(nèi)容物。（1）組織自溶法利用組織中自身溶解酶的作用改變、破壞細胞結(jié)構(gòu)，釋放出目的物稱為組織自溶法。（2）酶解法用外來酶處理生物材料，如用溶菌酶處理某些細菌，蝸牛酶等3.生物法

（3）噬菌體法用噬菌體感染細胞、裂解細胞，釋放出內(nèi)容物。（二）細胞器的分離

為獲得結(jié)合在細胞器上的一些生化成分或酶系，常常要先得到細胞器再進一步分離有效成分。方法是勻漿破碎細胞，差速離心。（三）制備丙酮粉亦稱丙酮干制劑。是微生物或生物組織，有時是蛋白質(zhì)，酶的提取物用丙酮脫水的干制品。這是防止生物物質(zhì)在水的存在下發(fā)生破壞變質(zhì)的一種保存方法，而另一方面，由于脂類物質(zhì)的溶解作用，難以從生物材料中溶解分離的物質(zhì)，也可以從這個制品中獲得其溶液狀態(tài)的產(chǎn)品。

提取是利用制備目的物的溶解特性，將目的物與細胞的固形物成分或其它結(jié)合成分分離，使其由固相轉(zhuǎn)入液相或從細胞生理狀態(tài)轉(zhuǎn)入特定溶液環(huán)境的過程。三、生物活性物質(zhì)的提取

（一）物質(zhì)的性質(zhì)與提取方法的選擇

要取得好的提取效果，最重要的是要針對生物材料和目的物的性質(zhì)選擇合適的溶劑系統(tǒng)與提取條件。

其中最主要的是目的物與主要雜質(zhì)在溶解度方面的差異以及它們的穩(wěn)定性。操作者可根據(jù)文獻資料及本人的試驗摸索獲得的有關(guān)信息，在提取過程中增加目的物的溶出度，盡可能減少雜質(zhì)的溶出度。

（1）采用緩沖鹽系統(tǒng)在生物藥物制備中，常用的緩沖鹽有磷酸緩沖鹽，檸檬酸緩沖鹽，Tris緩沖液，醋酸緩沖鹽，碳酸緩沖鹽，硼酸緩沖鹽和巴比妥緩沖鹽等。（二）活性物質(zhì)的保護措施

（2）添加保護劑

防止某些生理活性物質(zhì)的活性基團及酶的活性中心受到破壞。巰基，極易被氧化，故提取時，常添加某些還原劑如半胱氨酸，－巰基乙醇。對易受重金屬影響的，可添加EDTA等螯合劑。（3）抑制水解酶的作用：抑制劑、熱等。（4）其它保護措施：冷、熱、酸、堿１、溫度提取溫度↑溶解度↑。溫度↑物料的粘度↓，有利于分子擴散和機械攪拌。對不耐熱的生物活性物質(zhì)的提取，一般在0~10℃進行提取。（三）影響提取的因素

２、酸堿度

多數(shù)生化物質(zhì)在中性條件下較穩(wěn)定，pH值一般應(yīng)控制在4～9范圍內(nèi)，避免目的物的等電點。抑制有害酶類的水解破壞作用，防止降解，提高收率。鹽溶作用：鹽離子作用于生物大分子表面，增加了表面電荷，使之極性增加，水合作用增強，促使其形成穩(wěn)定的雙電層，此現(xiàn)象為鹽溶作用。鹽析作用：指溶液中加入無機鹽類而使某種物質(zhì)溶解度降低而析出的過程

３、鹽濃度

（四）提取方法

１、用酸、堿、鹽水溶液提取２、表面活性劑提取

表面活性劑分子兼有親水與疏水基團，分布于油水界面時，有分散、乳化和增溶作用。表面活性劑分陰離子型、陽離子型與非離子型。離子型表面活性劑作用強，但是易引起蛋白質(zhì)等生物大分子的變性，非離子表面活性劑變性作用小，適合于用水、鹽系統(tǒng)無法提取的蛋白質(zhì)或酶的提取。溶劑提取法相似相溶定律⑴固－液提取３、有機溶劑提取1、常用溶劑（按親水性增加排列如下）：環(huán)己烷～石油醚→苯→乙醚→氯仿→乙酸乙酯→正丁醇→丙酮→乙醇→甲醇→水。●極性最大的有機溶劑：甲醇●極性最小的有機溶劑：環(huán)己烷●溶解范圍最廣的有機溶劑：乙醇選擇的溶劑被提取成分石油醚脫脂（脂類、色素、萜類等）苯、乙醚、氯仿、乙酸乙酯甾類、萜和揮發(fā)油、生物堿、各種苷元正丁醇苷乙醇、甲醇蛋白、多糖以外的各類成分水苷、生物堿鹽、鞣質(zhì)、氨基酸、蛋白、糖溶劑選擇與被提取成分對照表2、溶劑選擇的原則①目標成分易溶，雜質(zhì)成分難溶；②惰性，不與目標成分反應(yīng)，即使發(fā)生反應(yīng)也應(yīng)該屬于可逆性的；③經(jīng)濟、安全、后續(xù)操作容易進行。溶解度化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定安全、價廉⑵液－液萃取

液－液萃取是利用溶質(zhì)在兩個互不混溶的溶劑中溶解度的差異，將溶質(zhì)從一個溶劑相向另一個溶劑相轉(zhuǎn)移的操作。殘留量計算公式

Xn=X0ｋｍｎ

ｋｍ＋ｖＸ０

：目的物總量（ｇ）Ｋ：分配系數(shù)，ｋ大，Xn大Ｖ：溶劑體積（ｍｌ），ｖ大，Xn小，ｖ＝２－５倍ｍ：生物材料重量（ｇ）ｎ：提取次數(shù)，ｎ大，Xn小，ｎ＝２－３次（一）鹽析濃縮：硫酸銨沉淀蛋白質(zhì)（二）有機溶劑沉淀濃縮在生物大分子的水溶液中，逐漸加入乙醇，丙酮等有機溶劑，可以使生化物質(zhì)的溶解度明顯降低，從溶液中沉淀出來。四、生物活性物質(zhì)的濃縮與干燥

（三）用葡聚糖凝膠（Sephadex）濃縮（四）用聚乙二醇透析濃縮（五）超濾濃縮（六）真空減壓濃縮與薄膜濃縮真空減壓濃縮在藥物生產(chǎn)中使用較為普遍，具有生產(chǎn)規(guī)模較大，蒸發(fā)溫度較低，蒸發(fā)速度較快等優(yōu)點。薄膜濃縮器的加速蒸發(fā)的原理是增加汽化表面積。（七）干燥的目的：提高藥物或藥劑的穩(wěn)定性，以利于保存和運輸；達到規(guī)格標準；便于進一步處理。（八）干燥方法：減壓干燥、噴霧干燥、冷凍干燥等。

冷凍干燥機

１、生物制藥中分離制備方法的特點（1）生物材料組成非常復(fù)雜。一種生物材料常含成千上萬成分，各種化合物的形狀、大小、分子量和理化性質(zhì)都各不相同。沒有固定操作方法。五、生化物質(zhì)的分離純化方法

（2）有些化合物在生物材料中含量極微，只達萬分之一，甚至百萬分之一。因此，分離操作步驟多，不易獲得高收率。（3）生物活性物質(zhì)離開生物體后，易變性，破壞，分離進程必須十分小心的保護這些化合物的生理活性。（4）生物制藥的分離方法幾乎都在溶液中進行，各種參數(shù)（溫度，pH，離子強度）對溶液中各種組分的綜合影響常常無法固定，以致許多實驗設(shè)計理論性不強。（5）為了保護目的物的生理活性及結(jié)構(gòu)上的完整性，生物制藥中的分離方法多采用溫和的逐級分離方法。親和層析分離具有分離的專一性，高效性。（6）生物產(chǎn)品最后均一性的證明與化學(xué)純度的概念不完全相同，因生物分子對環(huán)境反應(yīng)十分敏感，結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系比較復(fù)雜。２、基本原理（1）根據(jù)分子形狀和大小不同進行分離：如差速離心與超離心、

膜分離（透析，電滲析）與超濾，

凝膠過濾法。（2）根據(jù)分子電離性質(zhì)的差異性進行分離。如離子交換法，電泳法，等電聚焦法。（3）根據(jù)分子極性大小及溶解度不同進行分離。如溶劑提取法，逆流分配法，分配層析法，鹽析法，等電點沉淀法，及有機溶劑分級沉淀法。（4）根據(jù)物質(zhì)吸附性質(zhì)的不同進行分離。如選擇性吸附法

吸附層析法。（5）根據(jù)配體特異性進行分離：親和層析法。３、分離純化的基本程序和實驗設(shè)計

生物體內(nèi)某一組分，特別是未知結(jié)構(gòu)的組分的分離制備設(shè)計大致上分為五個基本階段。（1）確定制備物的研究目的及建立相應(yīng)的分析鑒定方法。（2）制備物理化性質(zhì)穩(wěn)定性的預(yù)備試驗。（3）材料處理及抽提方法的選擇。（4）分離純化方法的摸索。（5）產(chǎn)物均一性測定。

⑴分離純化早期使用方法的選擇早期分離純化用萃取，沉淀，吸附等一些分辨力低的方法較為有利，這些方法負荷能力大，分離量多兼有分離提純和濃縮的作用，為進一步分離純化創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。４、分離純化的策略：⑵各種分離純化方法的使用程序

在相同或相似條件下連續(xù)使用同一種分離方法就不太適宜。在安排純化方法順序時，還要考慮到有利于減少工序，提高效率。（鹽析－吸附，吸附－鹽析）對于一未知物通過各種方法的交叉應(yīng)用，有助于進一步了解目的物的性質(zhì)。⑶分離后期的保護性措施

在分離操作的后期必須注意避免產(chǎn)品的損失，主要損失途徑是器皿的吸附，操作過程樣品液體的殘留，空氣氧化和某些事先無法了解的因素。５、分離純化方法步驟優(yōu)劣的綜合評價

分辨能力重現(xiàn)性回收率比活性

離心技術(shù)沉降作用—懸浮液靜置時，在重力作用下，密度大于周圍溶液的固體顆粒逐漸下沉，稱為沉降作用。離心技術(shù)—在離心力場作用下，加速懸浮液中固體顆粒沉降速度的方法稱為離心技術(shù)。相對離心力—通常用離心力與重力的比值表示離心機的離心能力，也稱分離因素，用符號×g或g表示。r為離心轉(zhuǎn)子的半徑距離，以cm為單位；g為地球重力加速度（980cm/sec2）；N為轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)（rpm）。離心機

1．按轉(zhuǎn)速高低來分（1）普通離心機，小于6000rpm（2）高速離心機，8000~25000rpm（3）超速離心機，25000~80000rpm2．按工作性質(zhì)分類（1）制備型離心機（2）實驗室用離心機3．按操作方式分類（1）連續(xù)離心機

（2）人工卸料（出渣）離心機；（3）自動卸料離心機（如螺旋式離心機）臥式螺旋卸料沉降離心機

膜分離技術(shù)分離范圍分離動力一般過濾>1μm壓力差微孔過濾0.01~1μm壓力差透析5~100?分子擴散超級過濾5~100?壓力差反滲透<5?壓力差電滲析<5?電能海水脫鹽淡化醫(yī)藥工業(yè)的純化水、注射用水生物大分子物質(zhì)的濃縮與純化人工腎透析過濾除菌（溶液、空氣）應(yīng)用范圍返回

凝膠層析它是將樣品化合物通過一定孔徑的凝膠固定相，用于流經(jīng)體積的差異，使不同分子量的組成得以分離的層析。VC大分子小分子返回離子交換法是利用溶液中各種帶電粒子與離子交換劑之間結(jié)合力的差異進行物質(zhì)分離的操作方法。帶電粒子與離子交換劑間的作用力是靜電力。它們結(jié)合是可逆的，在一定條件下能夠結(jié)合，條件改變后也能被釋放出來。離子交換劑由惰性的不溶性載體，功能基團和平衡離子組成。離子交換法

X＋X＋X＋X＋X＋X＋Y＋X＋Z＋X