《藥物分離與純化技術(shù)》課件-第一章 藥物分離純化

在線開放課程藥物分離技術(shù)DrugSeparationTechnology化學(xué)工程學(xué)院01藥物分離純化概念1.分離（separation）是利用混合物中各組分在物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)上的差異，通過適當(dāng)?shù)难b置或方法，使各組分分配至不同的空間區(qū)域或在不同的時(shí)間依次分配至同一空間區(qū)域的過程。自然科學(xué)分離概念與意義社會、心理學(xué)生物藥物從生物體中制取的各種天然生物活性物質(zhì)及其人工合成半合成的天然物質(zhì)類似物.化學(xué)藥物預(yù)防、診斷、治療的化學(xué)合成藥物中藥中國傳統(tǒng)醫(yī)藥生物制藥以生物體、生物組織或其成分為原料，采用生化和藥學(xué)等原理與方法，得到的生物藥物化學(xué)制藥利用化學(xué)合成和物理處理過程中藥制藥利用炮制，如煎煮，烘陪等方法與手段，得到的藥物三大藥源制藥工業(yè)藥物混合物藥物分離純化生物制藥化學(xué)制藥中藥制藥純化提取精制制劑2.生物制藥基因工程菌體選育菌體培養(yǎng)預(yù)處理濃縮上游過程下游過程（分離純化過程）產(chǎn)物提取純化精制生物藥品的生產(chǎn)過程多步驟高能耗低效率生物藥物是從動物、植物、微生物等生物體中制取的各種天然生物活性物質(zhì)3.化學(xué)制藥結(jié)構(gòu)簡單合成化學(xué)合成物預(yù)防治療診斷化學(xué)制藥生物制藥分離

手段化學(xué)藥物的制備分離純化60-80%有機(jī)合成目標(biāo)產(chǎn)物副產(chǎn)物中藥材炮制4.中藥制藥預(yù)防治療診斷中藥天然植物、動物和礦物傳統(tǒng)制藥工藝有效成分含量低雜質(zhì)多質(zhì)量不穩(wěn)定123預(yù)處理炮制提取分離工藝提取方法中藥材加工處理中藥材預(yù)處理甄別、采摘、粉碎箭煮、烘焙浸提、萃取中藥制備工藝的進(jìn)步5.生物制藥分離分離純化過程生物酶催化反應(yīng)的產(chǎn)物酶反應(yīng)液微生物代謝產(chǎn)物微生物發(fā)酵液組織細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)物組織培養(yǎng)液有效活性物質(zhì)02藥物分離純化的重要性一、藥品生產(chǎn)，質(zhì)量第一二、制藥分離與純化技術(shù)對藥品質(zhì)量起著非常重要的作用藥物分離純化分離步驟多加工周期長影響因素復(fù)雜控制條件嚴(yán)格穩(wěn)定性差收率低重復(fù)性差不易放大分離與純化技術(shù)有效性、穩(wěn)定性、均一性和純凈度多相系統(tǒng)成分復(fù)雜雜質(zhì)含量高有效成分穩(wěn)定性無菌操作三、分離純化技術(shù)是制藥工藝的重點(diǎn)制藥生產(chǎn)過程原材料制藥分離與純化制劑藥品新型分離純化技術(shù)藥物原材料反應(yīng)過程藥物質(zhì)量多樣性復(fù)雜性嚴(yán)格性03生物材料來源氨基酸及其衍生物類活性多肽類蛋白質(zhì)類酶類1234動物器官或組織制劑小動物制劑菌體制劑

核酸及其降解物糖類脂質(zhì)1.生物制藥有效活性物質(zhì)2.生物材料來源：動物臟器；血液、分泌物和其他代謝產(chǎn)物海洋生物：主要是海藻動物、魚類、軟體動物等植物：生化成分眾多微生物：主要有細(xì)菌、放線菌、真菌和酵母菌01動物臟器家禽豬牛羊魚02血液、分泌物和其他代謝物

人血制劑SOD血纖維酶原人血白蛋白免疫球蛋白人血為原料血清血纖維蛋白原血漿03海洋生物海藻腔腸動物魚類軟體動物04植物藥物植物活性成分糖類脂類蛋白質(zhì)生物堿氨基酸堿黃酮皂苷揮發(fā)油酶05微生物酵母菌細(xì)菌放線菌真菌生物制藥應(yīng)用的微生物初級代謝產(chǎn)物氨基酸維生素次級代謝產(chǎn)物青霉素四環(huán)素絲裂霉素灰黃霉素藥物分離一般工藝04（沉淀、吸附、萃取、超濾、結(jié)晶）含有目的藥物成分的發(fā)酵液初步純化細(xì)胞碎片分離細(xì)胞破碎細(xì)胞分離高度純化成品加工預(yù)處理胞外產(chǎn)物（加熱、調(diào)pH、絮凝）（過濾、離心分離、膜分離)（勻漿、研磨、酶解）（離心分離、雙水相萃取、膜分離）（重結(jié)晶、離子交換、色譜分離、膜分離）（濃縮、無菌過濾、干燥、成型）胞內(nèi)產(chǎn)物提取精制

藥物分離過程的一般流程材料預(yù)處理成品化一、分離純化前的預(yù)處理預(yù)處理前預(yù)處理后二、提取利用系統(tǒng)中組分在溶劑中有不同的溶解度來分離混合物的單元操作萃取利用多孔性的固體吸附劑將水樣中的一種或數(shù)種組分吸附于表面,再用適宜溶劑、加熱或吹氣等方法將預(yù)測組分解吸,達(dá)到分離和富集的目的。吸附將溶液中的目的產(chǎn)物或主要雜質(zhì)以無定形固相形式析出再進(jìn)行分離的單元操作。沉淀提取三、精制膜過濾色譜分離結(jié)晶四、成品加工無菌過濾去除熱源造粒過篩干燥藥物分離原理、特點(diǎn)與分類05生物材料生物材料上游加工非均相混合物均相混合物1.藥物分離對象(萃取，離子交換、色譜）(離心，過濾）一、藥物分離原理2.分離純化原理物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)生物學(xué)性質(zhì)分離介質(zhì)分離設(shè)備分離純化過程的示意圖分離純化系統(tǒng)3.壓力P85%90%95%根據(jù)混合物性質(zhì)差異實(shí)現(xiàn)分離物理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)電磁性質(zhì)輸送性質(zhì)密度、摩擦因素、表面張力、尺寸、質(zhì)量熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、臨界點(diǎn)、蒸汽壓、溶解度、分配系數(shù)、吸附電導(dǎo)率、介電常數(shù)、遷移率、電荷、淌度、磁化率擴(kuò)散系數(shù)、分子飛行速度化學(xué)性質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)反應(yīng)速率反應(yīng)平衡常數(shù)、化學(xué)吸附平衡常數(shù)、離解常數(shù)、電離常數(shù)反應(yīng)速率常數(shù)生物學(xué)性質(zhì)生物親和力、生物吸附平衡、生物學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)4.5.分離純化本質(zhì)平衡分離差速分離萃取精餾蒸餾吸附離心膜過濾色譜電泳反應(yīng)分離反應(yīng)吸收反應(yīng)沉淀二、制藥分離與純化過程的特點(diǎn)12345藥品生產(chǎn)要求質(zhì)量第一藥品質(zhì)量要求高穩(wěn)定性差，操作苛刻，無菌操作操作嚴(yán)格穩(wěn)定性差收率較低混合物復(fù)雜多樣生理、生化活性藥物成分含量低，需多步分離藥品種類繁多，性質(zhì)差異較大三、藥物分離技術(shù)分類1.按被分離物質(zhì)的性質(zhì)分類物理化學(xué)分離法物理分離法化學(xué)分離法離心分離、過濾分離化學(xué)反應(yīng)沉淀、溶劑絡(luò)合萃取電泳、離子交換分離2.按分離過程的本質(zhì)分類平衡分離過程差速分離過程反應(yīng)分離過程3.按分離技術(shù)發(fā)展的不同階段分類傳統(tǒng)分離技術(shù)新型分離技術(shù)萃取吸附精餾吸收超臨界萃取微波萃取超聲波萃取干燥雙水相萃取藥物分離效果評價(jià)06藥物分離評價(jià)回收率分離因子（因數(shù)或度）富集倍數(shù)準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性回收率

R為回收率；Q為實(shí)際回收量；Q0為理論回收總量。

A分子B分子

目標(biāo)產(chǎn)物雜質(zhì)部分混合物分離

01

目標(biāo)產(chǎn)物雜質(zhì)部分混合物分離

A分子B分子C分子

對回收率的要求要根據(jù)分離目的或經(jīng)濟(jì)價(jià)值來決定。通常情況下對回收率的要求是：1%以上的常量組分的回收率應(yīng)大于99%，痕量組分的回收率應(yīng)大于90%或95%。回收率也可以表示成回收因子，即R=Q/Q0

測定回收率的方法很多，通常采用標(biāo)準(zhǔn)加入法和標(biāo)準(zhǔn)樣品法。標(biāo)準(zhǔn)加入法是在樣品中準(zhǔn)確加如已知量目標(biāo)分離物的標(biāo)準(zhǔn)品，用待檢驗(yàn)的分離方法分離該加標(biāo)后的樣品，計(jì)算出該分離方法對目標(biāo)組分的回收率。如果樣品本身含有目標(biāo)分離物質(zhì)，需同時(shí)測定其含量，并從加標(biāo)樣品的測定結(jié)果中扣除目標(biāo)物的原含量值。標(biāo)準(zhǔn)加入法實(shí)質(zhì)就是以待測試樣為基準(zhǔn)物，加入不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)物，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，與X軸的交點(diǎn)即是待測物質(zhì)的濃度，相當(dāng)于把待測試樣作為了背景值?？梢缘窒w效應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)樣品法是用待檢驗(yàn)的分離方法分離標(biāo)準(zhǔn)樣品，計(jì)算出該分離方法對目標(biāo)組分的回收率。所謂標(biāo)準(zhǔn)樣品是指與待分離樣品具有相似基體組成、待分離物質(zhì)的含量已知（如不同實(shí)驗(yàn)室采用不同方法進(jìn)行過準(zhǔn)確測定）的樣品。藥物分離過程總回收率分離因子

目標(biāo)組分雜質(zhì)組分混合組分分離

A分子B分子C分子

02

目標(biāo)區(qū)域雜質(zhì)區(qū)域混合區(qū)域分離

A分子（目標(biāo)組分）B分子C分子（基體組分）

03富集倍數(shù)

富集的對象通常都是含量在百萬分之幾以下的微量和痕量組分，對富集倍數(shù)的大小視樣品中組分的最初含量和后續(xù)分析方法中所用檢測技術(shù)靈敏度的高低而定。高靈敏度和高選擇性的測定方法有時(shí)不僅無需富集，相反還要將樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)南♂尅８咝Ш透哌x擇性的分離技術(shù)可以達(dá)到數(shù)萬倍甚至數(shù)十萬倍的富集倍數(shù)。04準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性準(zhǔn)確性相對誤差2.重現(xiàn)性精密度05其它相關(guān)概念的鑒別1.化學(xué)反應(yīng)中收率、轉(zhuǎn)化率與選擇性的區(qū)別2.活性物質(zhì)分離提取中的得率與提取率的區(qū)別3.分析測定中濃度、含量與純度的區(qū)別化學(xué)反應(yīng)中的收率、轉(zhuǎn)化率與選擇性區(qū)別平行反應(yīng)

A+BPC活性物質(zhì)分離提取中的得