生物的技術(shù)藥物制劑

新疆醫(yī)科大學(xué)教案首頁(yè)編號(hào)：_1－33_課程名稱(chēng)藥劑學(xué)專(zhuān)業(yè)藥學(xué)專(zhuān)業(yè)班級(jí)級(jí)2班主講教師滕亮計(jì)劃時(shí)數(shù)4學(xué)時(shí)專(zhuān)業(yè)層次本科專(zhuān)業(yè)技術(shù)職稱(chēng)副專(zhuān)家編寫(xiě)時(shí)間8月章節(jié)名稱(chēng)第十八章生物技術(shù)藥品制劑使用時(shí)間11月教學(xué)目的與要求1、理解蛋白質(zhì)藥品的構(gòu)造特點(diǎn)、理化性質(zhì)及新的給藥系統(tǒng)及評(píng)價(jià)辦法。2、掌握生物技術(shù)藥品制劑的概念；3、熟悉蛋白質(zhì)類(lèi)藥品制劑的處方與工藝及穩(wěn)定性考察。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：生物技術(shù)藥品制劑的概念。難點(diǎn)：蛋白質(zhì)藥品的構(gòu)造特點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容更新?tīng)顩r采用圖表法解說(shuō)重點(diǎn)、難點(diǎn)。教學(xué)辦法與組織安排方法：課堂講授。組織安排：總結(jié)上節(jié)課內(nèi)容5分鐘，生物技術(shù)藥品制劑的概念；蛋白質(zhì)藥品的構(gòu)造特點(diǎn)、理化性質(zhì)50分鐘。蛋白質(zhì)類(lèi)藥品制劑的處方與工藝及穩(wěn)定性考察；蛋白質(zhì)類(lèi)藥品新的給藥系統(tǒng)30分鐘，評(píng)價(jià)辦法10分鐘。小結(jié)5分鐘。教學(xué)手段自制電子講稿，采用板書(shū)課件解說(shuō)。基本教材和參考書(shū)普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)重點(diǎn)教材《藥劑學(xué)》（第五版），參考《藥劑學(xué)》（屠錫德第三版）、《當(dāng)代藥劑學(xué)》(平其能7月第一版)集體備課符合教學(xué)大綱的規(guī)定，同意備課內(nèi)容。教研室審查意見(jiàn)同意備課內(nèi)容。教研室主任簽字：康新平第十八章生物技術(shù)藥品制劑第一節(jié)概述一、生物技術(shù)的基本概念生物技術(shù)或稱(chēng)生物工程（biotechnology），是應(yīng)用生物體（涉及微生物、動(dòng)物細(xì)胞，植物細(xì)胞）或其構(gòu)成部分（細(xì)胞器和酶），在最適條件下，生產(chǎn)有價(jià)值的產(chǎn)物或進(jìn)行有益過(guò)程的技術(shù)。當(dāng)代生物技術(shù)重要涉及基因工程、細(xì)胞工程與酶工程、發(fā)酵工程（微生物工程）與生化工程。二、生物技術(shù)藥品的構(gòu)造特點(diǎn)與理化性質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的構(gòu)造特點(diǎn)蛋白質(zhì)的構(gòu)成和普通構(gòu)造（一、二、三、四級(jí)構(gòu)造）（二）蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)1．蛋白質(zhì)的普通理化性質(zhì)：旋光性、紫外吸取、蛋白質(zhì)兩性本質(zhì)與電學(xué)性質(zhì)（1）旋光性：蛋白質(zhì)分子總體旋光性由構(gòu)成氨基酸各個(gè)旋光度的總和決定，普通是右旋，它由螺旋構(gòu)造引發(fā)。蛋白質(zhì)變性，螺旋構(gòu)造松開(kāi)，則其左旋性增大。（2）紫外吸?。捍蟛糠值鞍踪|(zhì)均含有帶苯核的苯丙氨酸、酪氨酸與色氨酸，苯核在紫外280nm有最大吸取。氨基酸在紫外230nm顯示強(qiáng)吸取。（3）蛋白質(zhì)兩性本質(zhì)與電學(xué)性質(zhì)：蛋白質(zhì)除了肽鏈N-末端有自由的氨基和C-末端有自由的羧基外，在氨基酸的側(cè)鏈上尚有諸多解離基團(tuán)，如賴(lài)氨酸的-氨基，谷氨酸的γ羧基等。這些基團(tuán)在一定pH條件下都能發(fā)生解離而帶電。因此蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，在不同pH條件下蛋白質(zhì)會(huì)成為陽(yáng)離子、陰離子或二性離子。2．蛋白質(zhì)的不穩(wěn)定性（1）由于共價(jià)鍵引發(fā)的不穩(wěn)定性：水解、氧化和消旋化，另外尚有蛋白質(zhì)的特有反映，即二硫鍵的斷裂與交換（2）由非共價(jià)鍵引發(fā)的不穩(wěn)定性：聚集（aggregation）、宏觀沉淀、表面吸附與蛋白質(zhì)變性（三）蛋白質(zhì)類(lèi)藥品的評(píng)價(jià)辦法：多個(gè)分析辦法：液相色譜法、光譜法、電泳、生物活性測(cè)定與免疫測(cè)定第二節(jié)蛋白質(zhì)類(lèi)藥品制劑的處方與工藝（注射劑型）一、蛋白質(zhì)類(lèi)藥品的普通處方構(gòu)成：一類(lèi)為溶液型注射劑，另一類(lèi)是凍干粉注射劑二、液體劑型中蛋白質(zhì)類(lèi)藥品的穩(wěn)定化：=1\*GB3①改造其構(gòu)造；=2\*GB3②加入適宜輔料蛋白類(lèi)藥品的穩(wěn)定劑：緩沖液、表面活性劑、糖和多元醇、鹽類(lèi)、聚乙二醇類(lèi)、大分子化合物、組氨酸、甘氨酸、谷氨酸和賴(lài)氨酸的鹽酸鹽等、金屬離子1．緩沖液由于蛋白質(zhì)的物理化學(xué)穩(wěn)定性與pH值有關(guān)，普通蛋白質(zhì)的穩(wěn)定pH值范疇很窄，應(yīng)采用適宜的緩沖系統(tǒng)，以提高蛋白質(zhì)在溶液中的穩(wěn)定性。例如紅細(xì)胞生成素采用枸櫞酸鈉-枸櫞酸緩沖劑，而α-N3干擾素則用磷酸鹽緩沖系統(tǒng)，人生長(zhǎng)激素在5mmol／L的磷酸鹽緩沖液可減少聚集。緩沖鹽類(lèi)除了影響蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性外，其濃度對(duì)蛋白質(zhì)的溶解度與聚集都有很大影響。組織溶纖酶原激活素在最穩(wěn)定的pH條件下，藥品的溶解度局限性以產(chǎn)生治療效果，因此加入帶正電荷的精氨酸以增加蛋白質(zhì)在所需pH值下的溶解度。2．表面活性劑由于離子型表面活性劑會(huì)引發(fā)蛋白質(zhì)的變性，因此在蛋白質(zhì)藥品，如α-2b干擾素、G-CSF、組織溶纖酶原激活素等制劑中均加入少量非離子表面活性劑，如吐溫80來(lái)克制蛋白質(zhì)的聚集，其機(jī)理可能是由于表面活性劑傾向于排列在氣—液界面上，從而使蛋白質(zhì)離開(kāi)界面來(lái)克制蛋白質(zhì)的變性。3．糖和多元醇糖和多元醇屬于非特異性蛋白質(zhì)穩(wěn)定劑。蔗糖、海藻糖、甘油、甘露醇、山梨醇（濃度1%~10%）最慣用。糖和多元醇的穩(wěn)定作用與其濃度親密有關(guān)，不同糖和多元醇的穩(wěn)定程度取決于蛋白質(zhì)的種類(lèi)。還原糖與氨基酸有互相作用，因此避免使用。4．鹽類(lèi)鹽能夠起到穩(wěn)定蛋白質(zhì)的作用，有時(shí)也能夠破壞蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，這重要取決于鹽的種類(lèi)、濃度、離子互相作用的性質(zhì)及蛋白質(zhì)的電荷。低濃度的鹽通過(guò)非特異性靜電作用提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。如SO42-、HPO42-、CHCOO-、（CH3）N+、NH4+、K+、Na+等能增加溶液的離子強(qiáng)度，提高疏水作用，減少疏水基團(tuán)的溶解度，使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析。另外它們使水分子聚集在蛋白質(zhì)周邊被優(yōu)先水化，全部這些都使蛋白質(zhì)更加緊密穩(wěn)定。經(jīng)常使用的鹽NaCl在穩(wěn)定蛋白質(zhì)中起核心作用，實(shí)驗(yàn)表明它能提高牛血清白蛋白（BSA）的變性溫度和熱焓。5．聚乙二醇類(lèi)高濃度的聚乙二醇類(lèi)常作為蛋白質(zhì)的低溫保護(hù)劑和沉淀結(jié)晶劑。研究表明不同分子量的PEG作用不同，如PEG300濃度0.5%或2%可克制重組人角化細(xì)胞生長(zhǎng)因子（rhKGF）的聚集；PEG200、400、600和1000可穩(wěn)定BSA和溶菌酶。6．大分子化合物研究表明諸多大分子化合物含有穩(wěn)定蛋白質(zhì)的作用。其機(jī)制可能是通過(guò)大分子的表面活性、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)互相作用的空間隱蔽以及提高粘度來(lái)限制蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)或通過(guò)優(yōu)先吸附于大分子以起到穩(wěn)定作用，人血清白蛋白（HAS）已在許多蛋白質(zhì)類(lèi)生物技術(shù)來(lái)源的藥品制劑中作穩(wěn)定劑。近年來(lái)也有采用環(huán)糊精制成包合物來(lái)增加蛋白質(zhì)藥品的溶解度，例如用2-羥丙基--環(huán)糊精是較有前途的穩(wěn)定劑，其本身又是增溶劑可靜脈注射，可用來(lái)克制hGH的界面變性，克制rhKGF的聚集，穩(wěn)定白介素-2和牛胰島素等。7．組氨酸、甘氨酸、谷氨酸和賴(lài)氨酸的鹽酸鹽等可不同程度地克制45℃10mM磷酸鹽緩沖液中rhKGF的聚集。8．金屬離子某些金屬離子，如鈣、鎂、鋅與蛋白質(zhì)結(jié)合，使整個(gè)蛋白質(zhì)構(gòu)造更加緊密、結(jié)實(shí)、穩(wěn)定。不同金屬離子的穩(wěn)定作用視離子的種類(lèi)、濃度不同而不同，應(yīng)通過(guò)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)選擇金屬離子的種類(lèi)和濃度。三、固體狀態(tài)蛋白質(zhì)藥品的穩(wěn)定性與工藝（一）冷凍干燥蛋白質(zhì)藥品制劑：在蛋白質(zhì)類(lèi)藥品凍干過(guò)程中常加入某些凍干保護(hù)劑來(lái)改善產(chǎn)品的外觀和穩(wěn)定性，如甘露醇、山梨醇、蔗糖、葡萄糖、右旋糖酐等。（二）噴霧干燥蛋白質(zhì)藥品制劑：操作過(guò)程中損失大（特別是小規(guī)模生產(chǎn)），水分含量高。第三節(jié)蛋白質(zhì)類(lèi)藥品新型給藥系統(tǒng)一、新型注射（植入）給藥系統(tǒng)（一）控釋微球制劑：復(fù)乳液中干燥法、低溫噴霧提取法、噴霧干燥法、超臨界萃取法1．復(fù)乳液中干燥法將藥品與保護(hù)劑（多為水溶性高分子聚合物）溶于水作為水相，將聚酯（如PLA、PLGA等）類(lèi)高分子材料溶于二氯甲烷作為油相，兩者在一定溫度下（低于40℃）高速攪拌得W/O型初乳，冰浴冷卻至10℃下列，倒至一定濃度的PVA水溶液中，經(jīng)高速攪拌得W/O/W型復(fù)乳，一定溫度下攪拌蒸去有機(jī)溶劑固化微球（或減壓去有機(jī)溶劑），離心水洗，真空干燥即得。該辦法是制備多肽、蛋白質(zhì)等生物大分子藥品微球的慣用辦法，其特點(diǎn)為藥品包封率較高，藥品活性損失小，設(shè)備和工藝簡(jiǎn)樸，但首日突釋明顯，較難放大生產(chǎn)，現(xiàn)在用此法研究制備的藥品有γ干擾素、白細(xì)胞介素、亮丙瑞林、人生長(zhǎng)激素、環(huán)孢素以及促紅細(xì)胞生長(zhǎng)素（EPO）等。2．低溫噴霧提取法將生物大分子藥品與保護(hù)劑的均勻粉末加至生物可降解性聚合物的有機(jī)溶劑（如二氯甲烷）中混合形成混懸液，將此混懸液經(jīng)噴頭霧化后噴入冰凍的乙醇溶液（該溶液可與上述溶液混溶，但聚合物不溶于此溶液），在低溫（-70℃）狀態(tài)下，聚合物載體中的有機(jī)溶劑在乙醇中不停擴(kuò)散完全，分離微球，低溫干燥除去乙醇得粉末狀微球，該辦法的特點(diǎn)：包封率高，微球粒徑集中，工藝穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但其活性損失較復(fù)乳液中干燥法大。3．噴霧干燥法將生物大分子藥品及其穩(wěn)定劑的混合粉末（或水溶液）與溶有高分子聚合物的有機(jī)溶液混合形成混懸液（或乳濁液），將此混懸液（或乳濁液）經(jīng)噴嘴霧化干燥制得微球。為了減少生物活性損失，文獻(xiàn)報(bào)道采用雙噴嘴噴霧干燥裝置進(jìn)行生物大分子藥品微球的制備，可明顯增加微球的收率，同時(shí)可減少多肽、蛋白質(zhì)類(lèi)藥品的活性損失。該裝置含有兩個(gè)平行噴嘴，其中一種噴嘴噴出藥品和聚合物的混懸液（或乳濁液），另一噴嘴同時(shí)噴出5%的甘露醇溶液，將微球包層，這樣可避免普通噴霧干燥裝置制備微球過(guò)程中易粘附器壁的缺點(diǎn)。4．超臨界萃取法超臨界萃取技術(shù)是從20世紀(jì)80年代逐步發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技術(shù)。近年來(lái)，超臨界萃取技術(shù)已在化工、冶金、食品、醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。超臨界流體既含有對(duì)溶質(zhì)有較大溶解度的特點(diǎn)，又含有氣體易于擴(kuò)散和運(yùn)動(dòng)的特性。更重要的是在臨界點(diǎn)附近，壓力和溫度微小的變化都能夠引發(fā)流體密度很大的變化，并對(duì)應(yīng)地體現(xiàn)為溶解度的變化。因此，人們能夠運(yùn)用壓力、溫度的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)萃取和分離的過(guò)程而成為實(shí)現(xiàn)藥品多組分分離的一種有效辦法。人們將此技術(shù)應(yīng)用于微粒給藥系統(tǒng)，制備藥品的控釋聚合物微球、藥品結(jié)晶的粉末、控釋脂質(zhì)體藥品等。在制備微粒中根據(jù)聚合物及藥品的溶解特性又分為超臨界溶液快速膨脹（rapidexpansionofsupercriticalsolution，RESS）技術(shù)和氣體反溶劑（gasantisolution，GAS）技術(shù)。RESS技術(shù)的操作過(guò)程是：將固體物質(zhì)在一定的溫度和壓力下溶解在超臨界流體中形成溶液，然后將此高壓溶液從一種細(xì)小的噴嘴（普通噴嘴的內(nèi)徑為幾十微米，長(zhǎng)約幾個(gè)毫米）噴射到常壓的空間中，由于超臨界流體在減壓的過(guò)程中變成了氣體，溶解在其中的溶質(zhì)就沉淀析出，產(chǎn)生直徑從幾百納米到幾個(gè)微米左右的顆粒。一種典型的成功例子是包埋在聚乳酸小球中的Lovastatin晶體。顆粒的構(gòu)型能夠通過(guò)適宜變化壓力、溫度、溶液濃度以及噴嘴幾何形裝來(lái)調(diào)節(jié)。因此用RESS技術(shù)得到的固體顆粒都在微米級(jí)并且粒徑分布比較均勻。（二）脈沖式給藥系統(tǒng)：二、非注射給藥系統(tǒng)（一）鼻腔給藥系統(tǒng)（二）口服給藥系統(tǒng)：納米囊、胰島素腸溶軟膠囊、胰島素微球制劑、胰島素脂質(zhì)體存在四個(gè)問(wèn)題：①在胃內(nèi)酸催化降解；②在胃腸道內(nèi)的酶水解；=3\*GB3③對(duì)胃腸道粘膜的透過(guò)性差；④在肝的首過(guò)效應(yīng)。（三）直腸給藥系統(tǒng)（四）口腔粘膜給藥系統(tǒng)（五）經(jīng)皮給藥系統(tǒng)（六）肺部給藥系統(tǒng)第四節(jié)蛋白質(zhì)類(lèi)藥品制劑的評(píng)價(jià)辦法制劑中藥品的含量測(cè)定制劑中蛋白質(zhì)類(lèi)藥品的含量測(cè)定可根據(jù)處方構(gòu)成擬定，如紫外分光光度法和反相高效液相色譜法慣用于測(cè)定溶液中蛋白質(zhì)的濃度，但必須進(jìn)行辦法的合用性實(shí)驗(yàn)，在處方中其它物質(zhì)不干擾藥品測(cè)定的前提下，將蛋白質(zhì)類(lèi)藥品制劑溶于1.0N氫氧化鈉溶液中后采用292nm波長(zhǎng)條件下的紫外分光光度法測(cè)定。也可采用反相高效液相色譜法（RP-HPLC）、離子交換色譜（IEC）與分子排阻色譜（Sizeexclusionchromatography，SEC）法測(cè)定。制劑中藥品的活性測(cè)定蛋白質(zhì)類(lèi)藥品制劑中藥品的活性測(cè)定是評(píng)價(jià)制劑工藝可行性的重要方面，活性測(cè)定辦法有藥效學(xué)辦法（如細(xì)胞病變克制法）和放射免疫測(cè)定法。前一種辦法是運(yùn)用體外細(xì)胞與活性蛋白質(zhì)多肽的特異生物學(xué)反映，通過(guò)劑量（或濃度）效應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行定量（絕對(duì)量或比活性單位），該辦法含有成果可靠，辦法重現(xiàn)性好的特點(diǎn)，是制訂藥品制劑質(zhì)量原則最基本的辦法。后一種辦法是建立在蛋白質(zhì)類(lèi)藥品的活性部位與抗原決定簇處在相似部位時(shí)實(shí)施的一種辦法，否則活性測(cè)定會(huì)產(chǎn)生誤差。另外也可采用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS）法測(cè)定蛋白質(zhì)類(lèi)藥品活性。制劑中藥品的體外釋藥速率測(cè)定測(cè)定控緩釋制劑中蛋白質(zhì)類(lèi)藥品的體外釋藥速率時(shí)考慮到藥品在溶出介質(zhì)中不穩(wěn)定，多采用測(cè)定制劑中未釋放藥品量的辦法。具體辦法（以微球?yàn)槔┦菍?shù)個(gè)實(shí)驗(yàn)組的微球（每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)立數(shù)個(gè)取樣點(diǎn)）置于一定量的溶出介質(zhì)中，放入37℃振動(dòng)孵箱中，定時(shí)取樣離心分離測(cè)定微球中藥品含量。蛋白質(zhì)從微球中的釋放受介質(zhì)pH值、離子強(qiáng)度、賦形劑以及轉(zhuǎn)速、溫度等條件的影響。制劑的穩(wěn)定性研究蛋白質(zhì)類(lèi)藥品制劑的穩(wěn)定性研究應(yīng)涉及制劑的物理穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性?xún)蓚€(gè)方面，物理穩(wěn)定性研究應(yīng)涉及制劑中藥品的溶解度、釋放速率以及藥典規(guī)定的制劑常規(guī)指標(biāo)的測(cè)定，化學(xué)穩(wěn)定性涉及藥品的聚集穩(wěn)定性、降解穩(wěn)定性和生物活性測(cè)定。實(shí)驗(yàn)辦法可參考藥品制劑穩(wěn)定性章節(jié)，檢測(cè)手段根據(jù)不同藥品的特性選擇光散射法、圓二色譜法、電泳法、分子排阻色譜法和細(xì)胞病變克制法等進(jìn)行測(cè)定。體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)研究由于蛋白質(zhì)類(lèi)藥品劑量小，體內(nèi)血藥濃度檢測(cè)的敏捷度規(guī)定高，常規(guī)體外檢測(cè)辦法不能滿(mǎn)足體內(nèi)血藥濃度測(cè)定，另外藥品進(jìn)入體內(nèi)后很快被分解代謝，因此選擇適宜的檢測(cè)辦法是進(jìn)行體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)研究的核心。對(duì)于非靜脈給藥的控緩釋制劑的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)可考慮選擇放射標(biāo)記法測(cè)定血漿中藥品的量，該辦法敏捷度高，適合多數(shù)蛋白質(zhì)類(lèi)藥品體內(nèi)血藥濃度的測(cè)定。如果藥品血藥濃度與藥效學(xué)呈線(xiàn)性關(guān)系，也可用藥效學(xué)指標(biāo)替代血藥濃度進(jìn)行體內(nèi)吸取和藥動(dòng)學(xué)研究。刺激性及生物相容性研究與其它類(lèi)型藥品制劑研究同樣，刺激性及生