第二节药物分离与纯化技术必备知识
药物分离与纯化技术提纲(自制).
第一章绪论1.药物分离与纯化过程分为机械分离与传质分离，机械分离针对非均相混合物，传质分离（物质传递）针对均相混合物，分为平衡分离过程与速度控制分离。
2.分离剂可以是能量或物质（质量）。
第二章药物分离纯化前的预处理技术1.预处理的目的：将目的产物转移到易于分离的相态中（液相），同时除去大部分杂质，改变流体特性，利于后续分离。
2.药物成分的形成阶段只能获得含有目的药物成分的混合物，难以进行药物分离。
3.预处理主要完成任务：（1）去除大部分可溶性杂质（阳离子、生物大分子）（2）采用凝聚或絮凝技术，将胶体状态的杂质转化为易于分离的较大颗粒。
（3）改善料液的流动性，便于固液分离（4）固液分离（5）将胞内产物从细胞内释放出来4.沉淀技术：（1）高价离子：Ca2+、Mg2+、Fe3+a影响离子交换b对药物降解加速催化作用（2）生物大分子（可溶性黏胶状物）：蛋白、核酸、多糖a粘度增大，影响固-液分离。
b乳化作用，吸附离子基团。
5.沉淀法去除杂质常用的方法：等电点沉淀法，变性沉淀法，盐析法，有机溶剂沉淀法，反应沉淀法。
6.等电点沉淀法原理：蛋白质是两性电解质，当溶液PH值处于等电点时，分子表面净电荷为0，双电层和水化膜结构被破坏，由于分子间引力，形成蛋白质聚集体，进而产生沉淀。
7.变性沉淀法原理：利用蛋白质、酶、核酸等生物大分子对某种物理或化学因素的敏感性差异，实现分离。
8.盐析法概念：在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程。
9.盐析法影响因素：（1）盐析剂的性质和加入量（2）溶液的pH值（3）蛋白类化合物的性质（4）蛋白浓度（5）温度10.常用的凝聚剂：AlCl3·6H2O、Al2(SO43·18H2O(明矾）、K2SO4·Al2(SO43·24H2O、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、ZnSO4和MgCO3等。
生物药物的分离纯化
• 离子交换层析法：粘多糖的聚阴离子能够 很好地被阴离子交换剂吸附和分离，如 Dowex-I-X2 离 子 交 换 树 脂 、 DEAE- 离 子 交换纤维素*等。洗脱可用NaCl溶液进行 梯度洗脱。
• 注意从粗多糖中除去蛋白常用的方法有： Sevag法、三氯乙酸法和蛋白酶解法。
• *二乙氨基乙基纤维素
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2. 生物药物的提取
• (1) 生物组织与细胞的破碎 • (2) 生物组织细胞破碎后立即进行提取
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生物组织与细胞的破碎
• 生物药物大部分存在于生物组织或细胞中， 要提高提取率，对生物组织与细胞的破碎 过程是非常重要的。
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常用的破碎方法有5种：
• A. 磨切法，该法属于机械破碎方法，使用 的设备有组织捣碎机、胶体磨、匀浆器、 匀质机、球磨机、乳钵等。
• 提取过程中 • （1）要根据活性物质的性质，选择提取
试剂。提取试剂主要有：水、缓冲溶液、 盐溶液、乙醇、其他有机溶剂(如氯仿、丙 酮等)。
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• （2）考虑提取溶剂的用量（料液比）及 提取次数、提取时间。
• （3）注意提取的温度、pH、变性剂等 因素。这样才可以保证活性物质提取充 分而且不变性。
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（2）超扩散层析
• 这种层析所用介质是Biosepra公司生产的 Hyper-D。该层析介质的颗粒由刚性框架结 构中填充官能化的软凝胶组成。它兼备了 软凝胶的高上样量和普通刚性介质的高流 速。
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• 这种结构可使层析操作在高流速下进行而 保证高上样量和高分辨率，并且无反压产 生。Hyper-D具有化学隋性。可用酸碱进行 再生和杀菌，可用于纯化免疫球蛋白、白 蛋白、激素、酶、细胞培养或发酵产生的 蛋白质。适用于实验室小试直至工业化大 生产。
药物分离与纯化技术
石家庄中药厂
以岭药业
神威药业
2.制药过程
上游过程
下游过程
原料药生产
以制药工艺学为理论基础，制定 合理的化学合成或生化合成工艺 路线和确定出适当的反应条件， 设计或选用适当的反应器，获得 含药物成分的产物
以传质分离工程为理 论基础，采用适当的 分离技术，将药物成 分进行分离纯化
制剂生产
我们的学习重点？
COOH NO2
C2H5OH/H2SO4
NH2
NH2
（1）酯化反应操作
在干燥的100mL圆底瓶中加入对硝基苯甲酸6克，无水乙 醇24mL，逐渐加入浓硫酸2mL，振摇混合均匀，装上附有 氯化钙干燥管的球型冷凝器，在油浴上加热回流90分钟。 稍冷，在搅拌下，将反应液倾入到100mL水中，抽滤，滤 渣移至乳钵中，细研后，再加5%碳酸钠溶液10mL，研磨5 分钟，测pH值（检查反应物是否呈碱性），抽滤，用稀乙 醇洗涤，干燥，计算收率。
药学等原理与方法, 如酶工程技术、细胞工程技术、基因工程 技术等。 目的产物: 预防、诊断、治疗制品，包括抗生素、氨基酸和植物 次生代谢产物。如纯化胰岛素、甲状腺素、肾上腺皮质激素、 脑垂体激素、尿激酶、溶菌酶、天冬酰胺酶等
生物药物主要治疗哪些疾病？
造血功能障碍（造血药物）
EPO（促红细胞生成素） TPO（血小板生长因子）
2.苯佐卡因的制备工艺过程
本品作局部麻药，用于创面、溃疡面及痔疮的镇 痛。苯佐卡因在国内的合成路线有两条：一是以 对硝基苯甲酸为原料，经酯化，还原制得；二是 对硝基苯甲酸先还原再酯化制得。本实验采用路 线一。
COOH
C2H5OH/H
COOC2H5
Fe粉/NH4Cl
COOC2H5
NO2
第六章 生物制药分离纯化技术绪论解读
第四节 分离纯化的基本工艺流程
（三）可溶性杂质的去除 经细胞破碎与碎片处理的提取液中仍存在各种可溶 概 述 性杂质，这些杂质主要是多肽与蛋白质类、脂 类、多糖类、多酚类、核酸类、脂多糖、盐类 及去垢剂等，需采用适宜的方法去除，否则将 影响生物药物的分离纯化。
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第四节 分离纯化的基本工艺流程
（四）萃取技术 1．溶剂萃取 溶剂萃取是用一种溶剂将目的药物从另一种溶 剂中提取出来的方法。当生物活性物质以不同 的化学状态存在时，在水及与水不相容的溶液 概 述 中有不同的溶解度。 例如青霉素在酸性条件下为游离酸，在醋酸丁 酯中的溶解度较大，可从水相转移到醋酸丁酯 相中；而青霉素在中性条件下成盐，在水中溶 解度较大，能从醋酸丁酯转移到水相，这样反 复萃取可达到浓缩和纯化的目的。 溶剂萃取法对热敏物质破环少，采用多级萃取 4 时，溶质浓缩倍数和纯化度高，生产周期短， 便于连续生产，但溶剂消耗较大，设备和安全 要求较高。
第一节
概述
生物药物是指综合运用微生物学、化学、生物化学、生物技术、 药学等科学的原理和方法，从生物体、生物组织、细胞、体液等制
造的用于预防、治疗和诊断的制品。生物药物原料以天然的生物材
料为主，包括微生物、人体、动物、植物、海洋生物等。生物药物 的特点是药理活性高、毒副作用小，主要有蛋白质、核酸、糖类、 脂类等。
4
三、分离纯化方法选择
初步分离纯化方
法的选择
多种分离纯化方 法交替使用
四、分离纯化方法步骤优劣的综合评价
初步分离纯化方
法的选择
多种分离纯化方 法交替使用
四、分离纯化方法步骤优劣的综合评价
分辨能力和重现性
回收率 所得药物的重量与活性平 衡 纯化工艺的总成本
第四节 分离纯化的基本工艺流程
药品生产过程中的药物提取与纯化技术
优点：操作简单， 成本低，适用于 热稳定性好的药
物。
缺点：需要较高 的温度，可能会 破坏药物的结构
和活性。
应用：常用于提 取挥发性药物， 如薄荷油、樟脑
等。
原理：利用超临界流体的溶解能力来提取药物 优点：高效、环保、无溶剂残留 应用：广泛应用于天然药物、合成药物和生物药物的提取 注意事项：需要精确控制温度和压力，以防止超临界流体的相变和分解
制定质量标准的依据：药品生产质 量管理规范（GMP）、药品注册管 理办法等法律法规
质量标准的实施：通过生产过程中 的质量控制措施，确保药品的质量 符合标准要求
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
质量标准的内容：包括药品的纯度、 杂质含量、稳定性等指标
质量标准的修订：根据药品生产和 监管的实际情况，对质量标准进行 修订和完善
原料质量控制：确保原料的质量和纯度 生产过程控制：监控生产过程中的温度、压力、时间等参数 产品质量检验：对提取和纯化后的药物进行质量检验，确保其符合标准 环境质量控制：保持生产环境的清洁和卫生，防止污染和交叉污染
提取方法：水煎煮法、醇提法、水 醇法等
实例：黄连提取与纯化、人参提取 与纯化、当归提取与纯化等
,
汇报人：
定义：从药物原料 中分离出有效成分
的过程
提取方法：溶剂提 取、水蒸气蒸馏、 超临界流体萃取等
目的：提高药物的 纯度和疗效，减少
副作用
提取设备：提取罐、 离心机、过滤器等
药物纯化的目的：确保药物的 安全性和有效性，减少不良反 应，提高药物的稳定性和保质 期。
药物纯化的定义：通过物理、 化学或生物方法将药物中的杂 质去除，提高药物的纯度和质 量。
原理：利用溶剂对药物成 分的溶解能力进行提取
1天然药物化学-第二节提取分离方法
1. 透析法：
小分子物质（无机盐、氨基酸等）在溶 液中可通过半透膜，而大分子物质如多 糖、蛋白不能通过半透膜的性质达到分 离的方法。
2.超滤法：
一种加压膜分离技术，即在一定的压力 下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径 的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透 过，留在膜的一边，从而使大分子物质 得到了部分的纯化。
3.超速离心法：
利用溶质在超速离心作用下具有 不同的沉降性或浮游性而分离。
4.凝胶过滤法：(也称分子筛过滤法、凝胶渗透色谱法)
利用凝胶的三维网状结构的分子筛滤过作用 使分子大小不同的物质得以分离。
凝胶是由胶体粒子构成的立体网状结构。 网眼里吸满水后凝胶膨胀呈柔软而富于弹性的 半固体状态。人工合成的凝胶网眼较均匀地分 布在凝胶颗粒上有如筛眼，小于筛眼的物质分 子均可通过，大于筛眼的物质分子则不能，故 称为“分子筛”。
如： 三七的水提液中加硫酸镁→三七皂甙乙↓ 三颗针中提取小檗碱→氯化钠或硫酸铵盐 析。
二、根据物质在两相溶剂中的分 配比不同进行分离
主要分离方法
1.简单的液-液萃取法
2.逆流分溶法（CCD）
相当于多次萃取。
利用此原理制成了连续、 自动的逆流分溶仪。
该仪器可使两种性质相似、 即使分溶常数很接近的化 合物，经过一定次数振摇、 转移的操作，亦可达到分 离的目的。
3.纸色谱法（PC）
用纸为载体，在纸上均匀地吸附着液体 固定相（如水、甲酰胺或其他），用与 固定液不互溶的溶剂作流动相。将试样 滴在纸一端在展开罐中展开，由于各组 分在纸上移动的距离不同，最终形成互 相分离的斑点，实现定性、定量分析的 色谱法。
4.液-液分配柱色谱法（LLC）
固定相和流动相均为液体，
氯仿或醋酸乙酯→游离生物碱、有 机酸及黄酮、香豆素的苷元
药物分离与纯化技术
药物分离与纯化技术
药物分离与纯化技术是制药工业中的一项重要技术，用于从复杂的混合物中分离出目标药物，并进一步提纯得到纯净的药物物质。
以下是一些常用的药物分离与纯化技术：
1. 萃取：利用溶剂选择性地从混合物中提取目标药物。
常用的溶剂有水、有机溶剂和液体萃取剂等。
2. 结晶：通过控制温度和溶剂浓度，使目标药物从溶液中结晶出来。
结晶可以得到纯度较高的药物晶体。
3. 洗脱层析：利用不同物质在固体表面的吸附特性，将混合物中的成分逐个洗脱分离。
常用的洗脱层析方法有凝胶层析、离子交换层析和亲和层析等。
4. 薄层层析：将混合物在薄层介质上进行分离，通过不同成分的迁移率差异实现分离。
常用的薄层介质有硅胶和氧化铝等。
5. 气相色谱：将混合物通过气相色谱柱，根据成分在固定相和移动相间的分配系数差异进行分离。
气相色谱常用于分析药物的化学结构和纯度。
6. 液相色谱：根据成分在固定相和移动相间的分配系数差异进行分离。
常用的液相色谱有高效液相色谱（HPLC）、反相液相色谱和离子对色谱等。
7. 脱色：通过活性炭吸附、凝胶吸附或化学反应等方法去除药物中的颜色杂质。
这些技术可以单独应用，也可以结合使用，根据药物的特性和分离纯化目标进行选择。
通过药物分离与纯化技术，可以得到高纯度的药物物质，提高药物质量和疗效，并确保药物的安全性和稳定性。
生物药物质的分离和纯化技术
生物药物质的分离和纯化技术生物药物在近年来的医疗中发挥了越来越重要的作用，但是由于其含有复杂的蛋白质结构和构型，导致其生产过程中难以控制纯度和活性。
因此，生物药物质的分离和纯化技术成为了生产过程中一个最为关键的环节。
生物药物的分离和纯化技术是把药品原液中的单个蛋白质精细分离出来，在分离的基础上使药品纯度和活性得到提高。
生物药物质分离和纯化的难点就在于，不同的分子量、极性、电荷、疏水性等特性，导致不同物质在离子交换、凝胶过滤、亲和层析和逆相高效液相等不同技术中表现出不同的行为，从而使得药品的分离和纯化变得极其复杂。
常见的生物药物质分离和纯化技术主要有以下几种：1.离子交换层析技术离子交换层析技术是通过蛋白质表面带有的正、负电荷与固定于固定相上的相反电荷之间起到吸附分离作用。
整个分离和纯化过程中需要调整运行条件，如盐度、pH、温度等，来使得目标蛋白成功地与离子交换基团相互作用，从而使得其他物质被洗脱，随后目标蛋白通过洗脱的过程得到纯化。
2.凝胶过滤技术凝胶过滤技术是利用凝胶颗粒的孔径大小不同来过滤分别具有不同分子量的生物大分子。
常用于纯化较大分子的生物大分子，如蛋白质、免疫球蛋白等。
运用凝胶过滤技术可以使目标蛋白与凝胶颗粒进一步分离，从而达到目标蛋白的纯化提纯。
3.亲和层析技术亲和层析技术是通过固定到固定相质量表面上的活性配体和目标蛋白之间的特异性结合作用来分离目标分子。
在分离过程中，根据目标蛋白的生物特性和生理功能可以选择不同的亲和配体，如金属离子、受体蛋白、抗体等。
亲和层析技术的优点是，分离和纯化目标蛋白的选择性很高，引起的非特异性吸附现象较小，分离过程较快，与离子交换层析、逆相高效液相相比，会降低纯化过程中的一些较难消除的杂散反应。
4.逆相高效液相技术逆相高效液相技术是利用高效液相色谱仪（HPLC）来对细胞和组织提取物中的蛋白质进行精密分离。
逆相高效液相技术是在一种无水有机溶剂（如甲醇、乙腈）中进行，通过这种条件下蛋白质上极性残基（如酸性残基、碱性残基）与柱面上有机溶剂上的亲疏水相互作用来实现分离。
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表1-1 主要分离方法的分类和六项准则
准则
A B LLE D GC LSC LLC
分离方法
LEC GPC PC E DL P IC
亲水的 离子的
疏水的 非离子的
X X
B B
B B
B B
B B
A A
X B
X X
A A
A X
A A
X B
挥发的
非挥发的
B
A
A
B
B
B
B
B
B
B
B
X
简单的
传质分离过程分为：平衡分离过程和速 度控制分离过程。
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平衡分离过程；依据被分离的组分在两 相中分配组成不等的原理，如精馏、萃 取、吸附、结晶等。 速度控制分离；依据被分离的组分在均 相中的传质速率差异而进行的分离。如 溶液中分子、离子等迁移速度、扩散速 度等不同。
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传质分离过程举例
过程
蒸发 萃取 浸取
1 平衡过程分离
原料
液体 液体 固体
分离剂
热 不互溶液体 液体
产物
液体+蒸汽 两种液体
原理
蒸汽压不同 溶解度不同
实例
中药浸出液浓缩 从中药浸出液中 萃取有效成分 溶剂从中药材中 浸取有效成分
液体和固体 溶解度不同 液体+固体 凝胶 液体+固体 吸附剂 分子大小不 同 溶解度
第二节 药物分离纯化技术必备知识
一、分离的原理及分类
分离剂（能量或物质）
原料
分离 装置
两个以上产品
（两个以上成分）
（浓度不同）
分离纯化主要是利用待分离物系中的有效成分与共存杂 质之间在物理、化学及生物学性质上的差异进行分离。
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分离方法的分类
按分离过程的原理分类 : 可以分为机械分离和传质分离两大类。 (1) 机械分离：利用机械力，在分离装置 中简单地将两相混合物相互分离的过程， 分离对象为两相混合物，相间无物质传递。
2017/4/20
2
机械分离过程举例
原料 L---S L---S L---S G---S 分离剂 压力 重力 离心力 流动惯 性 产品 L----S L+S L+S G+S 原理 颗粒尺寸＞ 过滤介质孔 密度差 密度差 密度差
名称 过滤 沉降 离心分离 旋风分离
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(2) 传质分离：被分离的混合物与分离 剂之间有质量传递。 原料多数情况下为均相，分离剂的加入 产生第二相。 传质分离的特点是在相间有物质的传递 现象产生。
凝胶过滤
色谱
液体
液体 含湿 物料
固体凝胶
固体或液体
蛋白质的分离
从混合物中分离 单体化合物
干燥
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热
固体+蒸汽
水分蒸发
浸膏干燥
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传质分离过程举例
2 速度控制分离过程 原料 分离剂 电场+离 子交换 膜 产物 原理 实例
过程
电渗析 反渗透
ห้องสมุดไป่ตู้超滤
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液体
液体
液体
电荷不同 渗透压
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三、分离过程方法选择标准及其评价
（一）分离过程方法选择标准 分离方法选择是一项综合性工作，需要考虑分离对象、 分析和制备条件、现有的实验条件（如仪器和设备） 及操作者的经验等。 分离方法的选择原则：见表1-1 LLE—液液萃取；D---蒸馏；GC---气相色谱；LSC—液固色 谱；LLC—液液色谱；LEC—离子交换色谱；GPC—凝胶渗 透色谱；PC---平板色谱；E---电泳；DL---渗析；P---沉 淀；IC---包合物。
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思考题
通过本章的学习思考一下分离技术在药物 研究和生产中的意义与重要性。
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定量的 分析的
复杂的
定性的 制备的
A
A X
A
B B
B
A A
B
A A
B
A A
B
A A
B
A A
A
B A
A
B A
A
B B
A
A X
A
A B
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分离对象的性质是选择分离方法的重要依据 这些性质与组分分子的化学结构和物理化学性质有关。 包括相对分子量、分子体积与形状、偶极距与极化率、 分子电荷与化学反应性等。
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衡算步骤和要点：
① ② ③
画出生产工艺过程示意图 划定衡算范围，选定衡算基准； 列出衡算式，并根据已知条件分析确定衡算式中个各 物理量；
④
利用各物理量之间的相互关系，使未知量减少到最少；
⑤
通过解方程或方程组，求的未知量。
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3.平衡关系 4.过程速率
过程速率=过程推动力/过程阻力
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分离方法的评价
（2）分离因子 :两种成分分离的程度
S A, B RA QA / QB RB Q0, A / Q0,B
思考：分离值与分离效果的关系？
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药物分离纯化技术的发展
固液分离、萃取、干燥 超临界流体萃取（CO2） 反胶束萃取、双水相萃取 偶和技术
凝胶渗透、渗析、色谱:分子的形状和大小 离子交换、电泳、离子对缔合萃取 :分子电荷 蒸馏：分子间作用力，与其偶极距和极化率相
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（二）分离纯化方法的评价
1. 回收率（R）：反映了被分离组分在分离过 程中损失的量，是分离方法的准确性（可靠性） R= Q/Q0×100% Q0、Q分别为分离富集前和富集后欲分离组分的 量 对回收率要求是，1%以上常量分析的回收率应 大于99%；痕量组分的分离应大于90%或95%。
水处理 水处理
多糖的 分级
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压力+分 两种液体 离膜
液体
压力+分 两种液体 分子大小 离膜
二、常用工程计算
1、物料衡算 依据物料守恒定律，某一过程或某一设备的进出物料量 恒等。 ∑进入衡算范围的总物料量=∑离开衡算范围的总物料量 2、能量衡算
依据能量守恒定律，某一过程或某一设备的进出能量恒
等。
∑进入衡算范围的总能量=∑离开衡算范围的总能量