第六章生物制藥分離純化技術(shù)緒論

第六章生物制藥分離純化技術(shù)緒論目錄第一節(jié)概述第二節(jié)生物藥物的分離純化原則第三節(jié)生物藥物的分離純化第四節(jié)分離純化的基本工藝流程知識(shí)要求掌握分離純化的基本原理、工藝流程。熟悉生物制藥分離純化的單元操作。了解生物制藥分離純化的原材料的來源，分離純化的原則與準(zhǔn)備能力要求熟練掌握生物制藥分離純化技術(shù)的基本知識(shí)，學(xué)會(huì)分離純化方法的選擇與相關(guān)應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)

生物藥物是指綜合運(yùn)用微生物學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)、生物技術(shù)、藥學(xué)等科學(xué)的原理和方法，從生物體、生物組織、細(xì)胞、體液等制造的用于預(yù)防、治療和診斷的制品。生物藥物原料以天然的生物材料為主，包括微生物、人體、動(dòng)物、植物、海洋生物等。生物藥物的特點(diǎn)是藥理活性高、毒副作用小，主要有蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類等。第一節(jié)概述一、生物藥物制備的一般過程（二）生物藥物的提?。ㄒ唬┥锼幬镌系倪x擇、預(yù)處理與保存方法（三）生物藥物的分離提取方法1.組織與細(xì)胞的破碎2．提取試劑預(yù)處理：原料采集后，就地去除結(jié)締組織、脂肪組織等不用的部分，將有用的保鮮處理。收集微生物原料時(shí)，應(yīng)及時(shí)將菌體與培養(yǎng)液分開，進(jìn)行保鮮處理。保存方法：冷凍法，適用于所有生物原料。有機(jī)溶劑脫水法（如丙酮）：適用于原料少、價(jià)值高。有機(jī)溶劑對(duì)原料生物活性無影響。1.原料選擇原則2.預(yù)處理與保存

防腐劑保鮮：常用乙醇、苯酚等，適用于液體原料，如發(fā)酵液、提取液。1.根據(jù)分子形狀和大小不同，可采用差速離心與超速離心、膜分離（透析，電滲析）、超濾、凝膠過濾等等技術(shù)進(jìn)行分離。2.根據(jù)分子極性大小及溶解度不同，可采用溶劑提取、逆流分配、分配層析、鹽析、等電點(diǎn)沉淀及有機(jī)溶劑分級(jí)沉淀等技術(shù)進(jìn)行分離。3.根據(jù)分子電離性質(zhì)的差異，可采用離子交換、電泳、等電聚焦等技術(shù)進(jìn)行分離。二、生物藥物分離、純化、精制的基本原理4.根據(jù)配體特異，可采用親和層析技術(shù)進(jìn)行分離。5.根據(jù)物質(zhì)吸附不同，可采用選擇性吸附與吸附層析等技術(shù)進(jìn)行分離。三、生物藥物與原材料微生物發(fā)酵產(chǎn)物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)物動(dòng)植物器官組織昆蟲細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)物4.對(duì)于基因工程產(chǎn)品應(yīng)注意生物安全問題，即應(yīng)防止菌體擴(kuò)散，在密封環(huán)境下操作。

3.發(fā)酵或培養(yǎng)是分批操作，生物變異性大，各批發(fā)酵液不盡相同，因此分離應(yīng)有一定的彈性。

2.待分離的生物藥物一般穩(wěn)定性差，加熱、pH值、有機(jī)溶劑等可引起失活或分解，特別是蛋白質(zhì)、核酸藥物，應(yīng)盡量減少分離操作步驟。四、生物制藥下游技術(shù)的特點(diǎn)1.培養(yǎng)液（或發(fā)酵液）中所含欲分離的生物藥物濃度很低，雜質(zhì)含量卻很高，常需多步分離操作。第二節(jié)生物藥物的分離純化原則概述1.抑制宿主細(xì)胞或分泌產(chǎn)物中相應(yīng)的酶活性，防止其消化降解待提純產(chǎn)物。2.發(fā)酵液或培養(yǎng)液中的非目標(biāo)成分對(duì)人體常常是有害的，如外源蛋白和多肽可引起過敏反應(yīng)，應(yīng)盡量去除細(xì)胞或分泌產(chǎn)物中非目標(biāo)產(chǎn)物成分，使目標(biāo)產(chǎn)物成分有較高的純度。3.注意每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的時(shí)效性，對(duì)每一步驟的質(zhì)量應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控，以保證生物藥物的安全、有效。4.盡可能優(yōu)化分離純化工藝，減少分離步驟，降低生產(chǎn)成本。

4第三節(jié)生物藥物的分離純化

溶劑與試劑pH添加物分離純化前準(zhǔn)備三、添加物

防止生物活性分子聚合、阻止藥物與雜質(zhì)結(jié)合、洗脫加入防腐劑以防止微生物的生長

酶抑制劑防腐劑金屬螯合劑去垢劑防止重金屬離子對(duì)蛋白質(zhì)的生物活性的損害提取早期加入酶抑制劑

四、生化藥物分離純化前的準(zhǔn)備

準(zhǔn)備原料的取用

除菌

質(zhì)量檢測與貯存

設(shè)備與器具第四節(jié)分離純化的基本工藝流程

一、分離純化的工藝流程與單元操作[Imageinformationinproduct]Notetocustomers:ThisimagehasbeenlicensedtobeusedwithinthisPowerPointtemplateonly.Youmaynotextracttheimageforanyotheruse.純化成品加工高度純化初步純化收集上清液或包涵體細(xì)胞碎片分離細(xì)胞破碎胞外產(chǎn)物細(xì)胞分離預(yù)處理(加熱、調(diào)PH、絮凝)發(fā)酵或培養(yǎng)分離第四節(jié)分離純化的基本工藝流程

一、分離純化的工藝流程與單元操作[Imageinformationinproduct]Notetocustomers:ThisimagehasbeenlicensedtobeusedwithinthisPowerPointtemplateonly.Youmaynotextracttheimageforanyotheruse.純化成品加工高度純化初步純化收集待處理液分離破碎預(yù)處理臟器清理分離第四節(jié)分離純化的基本工藝流程概述（一）預(yù)處理預(yù)處理的目的是將目的成分從起始組織、器官或細(xì)胞等中釋放出來，初步去除雜質(zhì)，濃縮目的成分，利于提高分離效率。發(fā)酵液或培養(yǎng)液通過調(diào)節(jié)pH、加入絮凝劑、加熱等處理，降低溶液的粘度，使細(xì)胞或溶解的大分子凝結(jié)成較大的顆粒，再采用過濾、離心分離、沉降及傾析等去除固體雜質(zhì)。動(dòng)物材料必須選擇有效成份含量豐富的臟器組織為原材料，采用高速組織搗碎機(jī)或勻漿器進(jìn)行絞碎，經(jīng)脫脂等處理。對(duì)預(yù)處理好的材料，若不立即使用，應(yīng)冷凍保存。

4第四節(jié)分離純化的基本工藝流程概述（二）細(xì)胞破碎與碎片處理宿主細(xì)胞中屬于非分泌型的藥物成分必須在純化以前先將細(xì)胞破碎，即破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，使胞內(nèi)產(chǎn)物獲得最大程度的釋放。真菌、細(xì)菌具有細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)破碎難度較大，動(dòng)物細(xì)胞因不存在細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)較易破碎。細(xì)胞破碎的方法有機(jī)械、化學(xué)、物理、酶解和干燥等各種方法?；瘜W(xué)破碎法有酸堿法、脂溶法及酶解法等，物理破碎法主要有滲透法、超聲波法等。大規(guī)模生產(chǎn)中常采用高壓勻漿機(jī)和高速球磨機(jī)等機(jī)械破碎法。一般待提取的溶液里常存在大量的組織細(xì)胞碎片，需對(duì)碎片進(jìn)行處理。主要采用過濾與離心除去碎片，采用雙水相萃取法，除去等密度的細(xì)胞碎片。

4第四節(jié)分離純化的基本工藝流程概述（三）可溶性雜質(zhì)的去除經(jīng)細(xì)胞破碎與碎片處理的提取液中仍存在各種可溶性雜質(zhì)，這些雜質(zhì)主要是多肽與蛋白質(zhì)類、脂類、多糖類、多酚類、核酸類、脂多糖、鹽類及去垢劑等，需采用適宜的方法去除，否則將影響生物藥物的分離純化。4第四節(jié)分離純化的基本工藝流程概述（四）萃取技術(shù)1．溶劑萃取溶劑萃取是用一種溶劑將目的藥物從另一種溶劑中提取出來的方法。當(dāng)生物活性物質(zhì)以不同的化學(xué)狀態(tài)存在時(shí)，在水及與水不相容的溶液中有不同的溶解度。例如青霉素在酸性條件下為游離酸，在醋酸丁酯中的溶解度較大，可從水相轉(zhuǎn)移到醋酸丁酯相中；而青霉素在中性條件下成鹽，在水中溶解度較大，能從醋酸丁酯轉(zhuǎn)移到水相，這樣反復(fù)萃取可達(dá)到濃縮和純化的目的。溶劑萃取法對(duì)熱敏物質(zhì)破環(huán)少，采用多級(jí)萃取時(shí)，溶質(zhì)濃縮倍數(shù)和純化度高，生產(chǎn)周期短，便于連續(xù)生產(chǎn)，但溶劑消耗較大，設(shè)備和安全要求較高。4第四節(jié)分離純化的基本工藝流程概述（四）萃取技術(shù)2．雙水相萃取雙水相萃取是利用一定條件下不同高聚物間在水溶液里表現(xiàn)出的“不相容性”，如高聚物-高聚物與高聚物-低分子物質(zhì)形成互不混和的兩相現(xiàn)象來分離生物大分子，適用于從細(xì)胞勻漿中提取胞內(nèi)蛋白質(zhì)分子。4第四節(jié)分離純化的基本工藝流程概述（四）萃取技術(shù)3．超臨界流體萃取超臨界流體是物質(zhì)在某一溫度與壓力時(shí)，兩相差別消失，合并成一相，具有良好的溶解特性和傳質(zhì)特性。超臨界流體萃取是利用超臨界流體的良好的溶解特性和傳質(zhì)特性，通過改變溫度和壓力改變萃取能力，達(dá)到選擇性萃取某物質(zhì)的目的。常用超臨界流體萃取劑為二氧化碳，因其臨界壓力較低，操作較安全，且無毒，適用于萃取非極性物質(zhì)。4第四節(jié)分離純化的基本工藝流程概述（四）萃取技術(shù)

4．沉淀分離法沉淀法是采取適當(dāng)?shù)拇胧└淖內(nèi)芤旱睦砘瘏?shù)，控制溶液中各種成分的溶解度，從而將溶液中的目的藥物成分和其他成分分開。沉淀分離法通常是加入一些無機(jī)、有機(jī)物質(zhì)，與生物藥物形成不溶解的鹽或復(fù)合物而從待提取液中沉淀出來。典型的分級(jí)沉淀是在避開目標(biāo)藥物分子等電點(diǎn)的條件下，加入不同濃度的沉淀劑，將細(xì)胞碎片和其它大分子可溶性雜質(zhì)沉淀出來，再調(diào)整上清液pH至目標(biāo)藥物分子等電點(diǎn)，將目標(biāo)藥物成分沉淀下來，去除上清液，沉淀可再進(jìn)一步精制。4第四節(jié)分離純化的基本工藝流程概述（四）萃取技術(shù)5．吸附分離法吸附分離法是利用吸附劑與生物活性物質(zhì)之間的分子引力而將生物活性物質(zhì)吸附在吸附劑上，再用適當(dāng)?shù)南疵搫┫疵撓聛怼Ｖ饕奈絼┯谢钚蕴?、白土、氧化鋁、各種離子交換樹脂等。其中活性炭應(yīng)用較多，但存在性能不穩(wěn)定、選擇性不高、可逆性較差、勞動(dòng)強(qiáng)度較大、不能連續(xù)操作等缺點(diǎn)。4第四節(jié)分離純化的基本工藝流程概述（四）萃取技術(shù)6．離子交換法離子交換法是利用離子交換樹脂和生物活性物質(zhì)之間的化學(xué)親和力，有選擇性地吸附生物活性物質(zhì)，然后以較少的洗脫劑將其洗脫，達(dá)到濃縮和提純的目的。一般情況下，利用此法的生物活性物質(zhì)應(yīng)是極性化合物，即在溶液中能形成離子的化合物。如抗生素為堿性，可用酸性離子交換樹脂提取，而抗生素為酸性時(shí)，則需選用堿性離子交換樹脂提取。4第四節(jié)分離純化的基本工藝流程概述（四）萃取技術(shù)7．膜分離法膜分離法是利用一定截流分子量的超濾膜進(jìn)行組分的分離或濃縮。適用分離濃縮分子量在1000～300000、分子直徑1～50nm范圍的生物大分子。膜分離法為純物理截流和濾過作用，工藝條件溫和，對(duì)生物大分子活性損傷小。根據(jù)目標(biāo)藥物分子量的不同，利用大于和小于目標(biāo)藥物分子量截流值的超濾器進(jìn)行超濾，可除去兩個(gè)截流值界限外的雜質(zhì)分子，為層析或超速離心等的深加工打下基礎(chǔ)。膜分離法的主要缺點(diǎn)是濃差極化、膜的污染、壽命較短和通量低等。4二、分離純化單元操作的特點(diǎn)概述

分離純化單元操作是指對(duì)原料進(jìn)行的以實(shí)現(xiàn)其各組分分離及純化為目的一系列基本操作。特點(diǎn)：1.各種技術(shù)相互交叉，新型的分離純化方法不斷涌現(xiàn)，如沉淀技術(shù)與親和技術(shù)結(jié)合形成了親和沉淀技術(shù)，超濾和親和技術(shù)相結(jié)合形成了親和超濾技術(shù)，萃取與載體膜結(jié)合形成了液膜載體萃取法等；2.注重新材料的研制，如膜分離介質(zhì)，層析介質(zhì)，親和配基等的發(fā)展較為迅速；3.分離純化設(shè)備推陳出新，發(fā)展迅速。4三、分離純化方法選擇

多種分離純化方法交替使用初步分離純化方法的選擇

多種分離純化方法交替使用初步分離純化方法的選擇四、分離純化方法步驟優(yōu)劣的綜合評(píng)價(jià)分辨能力和重現(xiàn)性

回收率

純化工藝的總成本所得藥物的重量與活性平衡

四、分離純化方法步驟優(yōu)劣的綜合評(píng)價(jià)1、字體安裝與設(shè)置如果您對(duì)PPT模板中的字體風(fēng)格不滿意，可進(jìn)行批量替換，一次性更改各頁面字體。在“開始”選項(xiàng)卡中，點(diǎn)擊“替換”按鈕右側(cè)箭頭，選擇“替換字體”