现代生物制药工艺学

第一章绪论1、生物药物（biopharmaceuticals）利用生物体、生物组织或其成分（初级代谢和次级代谢产物），综合应用多门学科的原理和方法进行加工、制造而成的一大类药物。

2、生物药物的特性1）药理学特性：在化学构成上十分接近于体内的正常生理物质，容易为机体吸收利用。

（1）治疗的针对性强、药理活性高、疗效高细胞色素c用于治疗组织缺氧所引起的一系列疾病（2）毒副作用小、营养价值高注射用的纯ATP可以直接供给机体能量；蛋白质、核酸、糖类、脂类等生物药物本身就直接取自体内（3）生理副作用时有发生（缺点）生物体之间的种属差异或同种生物体之间的个体差异都很大，所以用药时会发生免疫反应和过敏反应。

2）原料的生物学特性（1）原料中的有效物质含量低，杂质多激素、酶在体内含量极低。

（尿激酶）（2）原料的多样性（来源多样性）（3）易腐败（缺点）生物药物营养价值高，易染菌、腐败。

生产过程中应低温、无菌。

（4）注射用药有特殊要求生物药物易被肠道中的酶所分解，所以多采用注射给药，注射药比口服药要求更严格（均一性、安全性、稳定性、有效性）（理化性质、检验方法、第二章生物药物的质量管理与控制1、生物药物质量检验的程序与方法基本程序：取样→鉴别→检查→含量测定→写出检验报告1）取样：均匀、合理、有代表性。

2）药物的鉴别试验：化学反应法、紫外分光光度法、色谱法、酶法、电泳法等。

3）药物的杂质检查：分为一般杂质（如酸、碱、水分、氯化物、硫酸盐、砷盐、重金属）和特殊杂质；检查方法：对照法、灵敏度法、比较法。

4）药物的安全性检查(安全性)：热源检查、药物的降压物质检查5）药物含量（效价）测定（有效性）：• 含量表示方法：有效物质的百分数表示，此百分数均系指重量百分数• 生物效价或者酶活力单位（对照或标准比对）• 另外对于制剂，含量（效价）的限度一般用含量占标示量的百分率来表示6）检验报告的书写2、中华人民共和国药典根据药物自身的理化与生物学特性，按照批准的处方来源、生产工艺、贮藏运输条件等所制定的、用以检测药品质量是否达到用药要求并衡量其质量是否稳定均一的技术规定。

3、1）药品生产质量管理规范（GMP）• GMP是Good Manufacturing Practice，即药品生产质量管理规范。

• 对药物的生产实行全面管理，是全员全过程的管理。

•GMP的三大要素：人为产生的错误减小到最低；防止对医药品的污染和低质量医药品的产生；保证产品高质量的系统设计。

2）药品安全试验规范（GLP）• GLP：Good Laboratory Practice，即药品安全试验规范；非临床研究质量管理规范• 主要内容是在规定试验条件下，进行药效、毒性动物试验的准则：对急性，亚急性，慢性毒性试验，生殖试验，致癌，致畸，致突变以及其它毒性试验等临床前安全试验作出规定，是保证药品安全有效的法规• 目的：实验研究的质量可靠；实验数据的可信3）药物临床试验管理规范（GCP）• GCP：Good Clinical Practice，药物临床试验管理规范• 药品临床试验是指在任何人体（健康的志愿者或病人）进行的药品系统性研究，以证实或揭示试验用药品的作用及不良反应等• 目的：保证临床试验过程规范，结果科学可靠；保证受试者的权益并保障其安全。

4、加速试验：对药物短时间内施加强应力，促使药物加速反应，按照一定的方法推测其有效期。

低温观测法、恒温法和变温法第二章抗生素概述1、抗生素定义: 生物细胞产生的能以低浓度抑制其他生物细胞生长或功能的化学物质。

1）药理活性物质:作用于动植物体本身的生理功能（如免λ疫调节、降血脂、降血糖、降血压、抗炎、减肥、动植物生长促进、植物生长抑制等）2）抗生素:作用于动植物体内的寄生（或赘生）生物（细λ菌、真菌、病毒、癌细胞等）瓦克斯曼创造了新词“抗菌素”。

1940年发现放线菌素。

因发现链霉素而于1952年3）抗生素是生物生长到一定条件下所产生的次级代谢产物（Secondary metabolite），是微生物对环境所做出的一种病态反应。

大多情况下，生物产生抗生素时生长就停止，二者是不同步的。

4）目前主要用微生物发酵法进行生物合成生产。

极少数抗生素如氯霉素、磷霉素等可用化学合成法生产。

此外还可将生物合成法制得的抗生素用化学或生化方法进行分子结构改造而制成各种衍生物，称半合成抗生素，如氨苄青霉素(ampicillin)就是半合成抗生素的一种。

5）产生抗生素的微生物，以放线菌产生的为最多，真菌次之，细菌再次之。

放线菌中以链霉菌属产生的最多，诺卡氏菌属最少.2、抗生素质量控制1）主要是利用生物学、化学、物理、药理等方法，按照药典等标准进行依法检查，基本包括四个方面：性质描述、鉴别实验、一般项目检查和含量测定。

2）一般项目检查（检查杂质）：.酸碱度熔点比旋度溶液的澄清度与颜色干燥失重或水分炽灼残渣及重金属3）含量（效价单位）测定：生物检定法、理化测定法第八章现代生物技术在抗生素工业生产中的应用提高抗生素产量的方法：1、将产生菌基因随机克隆至原株直接筛选2、增加参加生物合成限速阶段的基因拷贝数3、强化正调节基因的作用4、增加抗性基因第九章生化药品概论1、生化药品分类• 氨基酸及其衍生物类• 多肽及蛋白质类• 酶类• 核酸及其降解物和衍生物• 糖类• 脂类1、生物材料的预处理1）组织与细胞的破碎：物理法：磨切法、压力法、超声波法、反复冻融法化学法：用稀酸、稀碱、浓盐、有机溶剂或表面活性剂处理细胞，可破坏细胞结构释放出内容物。

生物法：组织自溶法、酶解法、噬菌体法2）细胞器的分离：匀浆破碎细胞，差速离心。

2、生物活性物质的提取1)常用方法：浸渍法、浸煮法2)物质的性质与提取方法的选择3)活性物质的保护措施：4、影响提取的因素：温度：提取温度↑溶解度↑ 。

温度↑ 物料的粘度↓，有利于分子扩散和机械搅拌，对不耐热的生物活性物质的提取，一般在0~10℃进行提取。

酸碱度：多数生化物质在中性条件下较稳定，pH值一般应控制在4～9范围内，避免目的物的等电点。

抑制有害酶类的水解破坏作用，防止降解，提高收率。

盐浓度：盐溶作用：盐离子作用于生物大分子表面，增加了表面电荷，使之极性增加，水合作用增强，促使其形成稳定的双电层，此现象为盐溶作用。

盐析作用：指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程1）提取方法：用酸、碱、盐水溶液提取表面活性剂提取；有机溶剂提取：固－液提取(丙酮从动物脑中提取胆固醇;溶剂分级提取：如先用丙酮，再用乙醇，最后用乙醚提取。

石油醚，氯仿，乙酸乙酯，正丁醇，甲醇)液－液萃取3、生化物质的分离纯化1）生物制药中分离制备方法的特点：没有固定操作方法。

分离操作步骤多，不易获得高收率。

生理活性预见性不强，逐级分离，均一性2）基本原理：根据分子形状和大小不同进行分离根据分子电离性质的差异性进行分离根据分子极性大小及溶解度不同进行分离根据物质吸附性质的不同进行分离根据配体特异性进行分离3）分离纯化的基本程序和实验设计：确定制备物的研究目的及建立相应的分析鉴定方法。

制备物理化性质稳定性的预备试验。

材料处理及抽提方法的选择。

分离纯化方法的摸索。

产物均一性测定。

4）分离纯化方法步骤优劣的综合评价：分辨能力、重现性、回收率、比活性第十章氨基酸药物氨基酸的生产方法：蛋白质水解、化学合成法、酶法、直接发酵法、微生物生物合成法第十二章主要核酸类药物：1、DNA与RNA 2、三磷酸腺苷3、核苷类第十三章酶类药物1、药用酶的分类及应用：促进消化酶类、消炎酶类、与纤维蛋白溶解作用有关的酶类、抗肿瘤的酶、其它药用酶2、重要酶类药物：胃蛋白酶、尿激酶、天冬酰胺酶、超氧化物歧化酶、组织纤溶酶原激活剂第十四章糖类药物1、糖类药物的类型：单糖：单糖是糖的最小单位，葡萄糖、果糖、氨基葡萄糖等。

低聚糖：蔗糖、麦芽糖乳糖、乳果糖。

2~9个单糖聚合而成。

多糖：香菇多糖，茯苓多糖等。

10个以上的单糖聚合而成。

在细胞中有游离型与结合型两种。

结合型多糖有糖蛋白，脂多糖。

糖的衍生物：6-磷酸葡萄糖，1,6二磷酸果糖，磷酸肌醇等。

2、动植物来源的糖类药物的生产才用直接提取法，有单糖、低聚糖及其衍生物的制备和多糖的分离与纯化两种3、重要糖类药物：1）D-甘露醇，降低颅内压，是脑水肿引起的休克病人神志清醒，2）1.6二磷酸果糖（FDP），促进细胞内高能集团的建立，保护红细胞的韧性及向组织释放氧气，糖代谢的促进剂，3）肝素阻止血液凝结，防止血栓的形成第十五章脂类药物1、概述：脂肪和类脂; 脂肪酸与醇生成的酯及其衍生物，可用非极性有机溶剂从生物体中提取出来。

2、重要脂类药物：前列腺素E2、卵磷脂、猪去养胆酸、胆固醇、第十六章维生素及辅酶类药物基本概念：维持机体正常代谢机能、量微、结构各异、功能特殊的小分子有机化合物，大多需从外界摄取。

维生素有以下特点：来源于食物的一种活性物质；多通过辅酶或辅基形式参与体内酶促反应体系；需求量很小；体内不能合成，要从外界摄取；缺乏时发生“维生素缺乏症”，每日需一定量。

多数维生素具有几种结构近似、生物学作用相同的化合物。

分类及特点：ν脂溶性维生素：主要包括维生素A、D、E、K。

特点：溶于脂溶剂，不溶于水。

烹调加工损失少。

常与脂类共同存在。

脂肪酸败时亦可使脂溶性维生素受到破坏。

排泄慢，摄入量大引起中毒；体内可储存，不足时，缺乏症状出现缓慢。

ν水溶性维生素：主要包括维生素B 族和维生素C。

特点：易溶于水，不溶于脂肪和脂溶剂;排泄快，一般不中毒;储存少，不足时，很快出现缺乏症状; 易在加工烹调过程中损失1）维生素与辅酶、辅基的关系ν大部分维生素或者其本身就是辅酶、辅基，或者是辅酶、辅基的组成部分。

νVB1(硫胺素)辅酶形式是硫胺素焦磷酸(TPP)，是α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶; νVB5(泛酸)辅酶形式是COA，是转乙酰基酶的辅酶。

2）来源：食物获得3）生产ν化学合成法(主要方式)：烟酸、烟酰胺、叶酸、V-B1、B6、D、E、K等。

ν发酵法：V-B12、B2，VC和生物素，维生素原等。

ν生物提取法：从猪心中提取辅酶Q10，链霉素提取后的废液中提取VB12等。

重要维生素及辅酶类药物：1、维生素B2，又叫核黄素，参与机体氧化还原作用，在生物代谢过程中有递氢作用，促进生物氧化2、VC，又叫抗坏血酸，氧化还原反应的催化剂，参与机体新陈代谢，增加机体感染的抵抗力3、维生素B12，参与代谢反应，治疗恶性贫血4、细胞色素C，用于组织缺氧的急救和辅助用药，治疗脑缺氧，心肌缺氧和其他缺氧。

第十八章生物制品1、生物制品：天然生物材料为原材料，经过物理、化学、生化的工艺制备或者以现代生物技术获得的用于诊断、治疗人类疾病2、亚单位疫苗：利用病原体的某一部分通过基因工程克隆而制得的疫苗3、免疫佐剂及其效应：与抗原同时或预先使用能增强机体免疫应答能力的物质，包括有机辅佐剂、无机辅佐剂、合成辅佐剂4、基因治疗：将具有正常功能的基因转移到病人体内并发挥功能，纠正病人体内所缺乏的蛋白质或赋予机体新的抗病能力5、毒素：与生物制品相关的代谢产物，包括内毒素和外毒素，6、热原质：与生物制品相关的代谢产物，大多数革兰氏阴性菌与少数阳性菌在代谢过程中合成的多糖物质，注入体内引起发热反应7、生物制品的功能及分类：预防用生物制品—疫苗；治疗性生物制品包括抗毒素及免疫血清、血液制品、细胞因子制品；诊断用生物制品分体外诊断用品和体内用品。