生物制藥工藝學(xué)課件

生物藥物概述

化學(xué)藥物、生物藥物與中草藥是人類防病、治病的三大藥源。

一、概念：

1、

生物藥物——是利用生物體、生物組織或其成分，綜合應(yīng)用生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、物理化學(xué)和藥學(xué)的原理與方法進(jìn)行加工、制造而成的一大類預(yù)防、診斷、治療制品。

2、

廣義的生物藥物——包括從動(dòng)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)及其人工合成或半合成的天然物質(zhì)類似物。

由于抗生素發(fā)展迅速，已成為制藥工業(yè)的獨(dú)立門類，所以生物藥物主要包括生化藥品與生物制品及其相關(guān)的生物醫(yī)藥產(chǎn)品（biologicalmedicinalproducts）。第一節(jié)生物藥物的研究范圍

一、生物藥物的歷史與現(xiàn)狀我國應(yīng)用生物材料作為治療藥物的最早者為神農(nóng),11世紀(jì)沈括所著的《沈存中良方》中人類用生物材料分離產(chǎn)品作為生理功能調(diào)節(jié)劑，中國人所創(chuàng)始。明代李時(shí)珍《本草綱目》所載藥物1892種，除植物藥外，還有動(dòng)物藥444種（其中魚類63種、獸類123種、鳥類77種、蚧類45種、昆蟲百余種）。書中還詳述了入藥的人體代謝物、分泌物及排泄物等1、生化藥物：早期的生物藥物多數(shù)來自動(dòng)物臟器，有效成分也不明確，曾有臟器制劑之稱。

二十世紀(jì)20年代，對動(dòng)物臟器的有效成分逐漸有所了解。純化胰島素、甲狀腺素、各種必需氨基酸、必需脂肪酸、以及多種維生素開始用于臨床或保健。

50年代起開始應(yīng)用發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸類藥物，到90年代初，已有生化藥物500多種，還有100多種臨床診斷試劑。

截止到2000年2月，美國FDA已批準(zhǔn)生物技術(shù)藥物76個(gè)，歐美已批準(zhǔn)的有84種。

2、生物制品：早在10世紀(jì)，我國民間就有種牛痘預(yù)防天花的實(shí)踐。所謂種牛痘就是用降低了毒力的天花病毒接種到人體上，引起輕型感染。

1796年英國醫(yī)生琴納發(fā)明了預(yù)防天花的牛痘苗，從此用生物制品預(yù)防傳染病的方法才得到肯定。

30年代中期建立了小鼠和雞胚培養(yǎng)病毒的方法，從而用小鼠腦組織或雞胚制成黃熱病、流感、乙型腦炎、森林腦炎和斑疹傷寒等疫苗。

50年代，在離體細(xì)胞培養(yǎng)物中繁殖病毒的技術(shù)取得突破，從而研制成功小兒麻痹、麻疹、腮腺炎等新疫苗。

80年代后期，應(yīng)用基因工程技術(shù)己研制成功乙肝疫苗、狂犬病疫苗、口蹄病疫苗和AIDS病疫苗。預(yù)計(jì)基因工程疫苗的品種將會迅速增多。同時(shí)各種免疫診斷制品和治療用生物制品也迅速發(fā)展。3、生物技術(shù)藥物：自1982年人胰島素成為用DNA重組技術(shù)生產(chǎn)的第一個(gè)生物醫(yī)藥產(chǎn)品以來，以基因重組為核心的生物技術(shù)所開發(fā)研究的新藥數(shù)目一直居首位。此外，應(yīng)用酶工程技術(shù)、細(xì)胞工程技術(shù)和基因工程技術(shù)生產(chǎn)抗生素、氨基酸和植物次生代謝產(chǎn)物也已步入產(chǎn)業(yè)化階段。4、

生物工程在醫(yī)藥上的開發(fā)應(yīng)用生物技術(shù)是應(yīng)用基因工程（含蛋白質(zhì)工程）、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程，以生物體為依托發(fā)展各種生物產(chǎn)業(yè)的技術(shù)，現(xiàn)在所稱的生物技術(shù)是以基因工程為核心以及具備基因工和細(xì)胞工程內(nèi)涵的發(fā)酵工程和酶工程，以區(qū)別于傳統(tǒng)的生物技術(shù)。生物技術(shù)作為高技術(shù)領(lǐng)域之一，已經(jīng)越來越為人們所重視。

自七十年代初，以DNA重組技術(shù)和淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用為標(biāo)志，生物技術(shù)誕生了。

由于生物技術(shù)對解決人類面臨的重大問題如：糧食、健康、環(huán)境、能源等將開辟廣闊的前景，所以各國政府竟相制定發(fā)展計(jì)劃，國家實(shí)行優(yōu)惠政策，政府和企業(yè)界巨資投入，促進(jìn)生物技術(shù)的發(fā)展。尤其是在醫(yī)藥領(lǐng)域。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展、人類基因組計(jì)劃的實(shí)施、利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物生產(chǎn)貴重藥品、基因治療、動(dòng)物克隆技術(shù)的發(fā)展、生物芯片的研制、胚胎干細(xì)胞的美好應(yīng)用前景等在醫(yī)學(xué)上的開發(fā)應(yīng)用，必將對醫(yī)學(xué)產(chǎn)生全面、深遠(yuǎn)和革命性的影響。

1995年底，美國藥品研究與制造者協(xié)會（PRMA）調(diào)查統(tǒng)計(jì)，美國已批準(zhǔn)上市的共有24種基因工程藥品和疫苗。1997年7月已達(dá)到40種。年產(chǎn)值約100億美元左右。還有100多種基因工程藥物已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。全球擁有數(shù)十個(gè)年銷售額在10億美元左右的基因工程產(chǎn)品。我國基因工程制藥產(chǎn)業(yè)是在80年代末開始的。

1989年我國批準(zhǔn)了第一個(gè)在我國生產(chǎn)的基因工程藥物——重組人干擾素α1b，這是我國自主研制成功的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第一個(gè)基因工程新藥。從此以后，我國基因工程藥物的研究開發(fā)迅速發(fā)展。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到1998年底，我國已批準(zhǔn)的基因工程藥品和疫苗產(chǎn)品約15種目前我國已批準(zhǔn)上市的基因工程新藥21種，已批準(zhǔn)的進(jìn)口基因工程藥品19種。

二、生物制藥工藝學(xué)的性質(zhì)與任務(wù)（一）概念：

1、《生物制藥工藝學(xué)》——是從事各種生物藥物的研究、生產(chǎn)和制劑的綜合性應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。

研究內(nèi)容包括生化制藥工藝、生物制品制造與相關(guān)的生物醫(yī)藥產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。主要討論各類生物藥物的來源、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制造原理、工藝過程、生產(chǎn)技術(shù)操作和質(zhì)量控制。所以《生物制藥工藝學(xué)》是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的嶄新的綜合性制藥工藝學(xué)。

2、生化藥物——是運(yùn)用生物化學(xué)的理論、方法和研究成果，從生物體分離、純化得到的一些重要生理活性物質(zhì)，如氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、酶與輔酶、維生素、激素、糖類、脂類、核酸、核苷酸及其衍生物等

所以現(xiàn)代生化理論、免疫學(xué)、發(fā)酵工藝學(xué)、生化分離、純化技術(shù)、工業(yè)藥劑學(xué)等與生物制藥工藝學(xué)的關(guān)系極為密切。也可以說，《生物制藥工藝學(xué)》是以這些學(xué)科為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一門綜合性技術(shù)科學(xué)。

3、生物制品——用微生物及微生物代謝產(chǎn)物或動(dòng)物血清制成的用于預(yù)防、診斷和治療的制品。⑴狹義的疫苗亦稱為病毒性疫苗，是用減毒的活病毒或立克次體及滅活的強(qiáng)毒病毒或立克次體制備的一類用于自動(dòng)免疫的生物制品。⑵廣義的疫苗包括病毒性疫苗、細(xì)菌性疫苗（菌苗）和類毒素等由微生物所制備的用于自動(dòng)免疫的生物制品。

生物制品的定義暫時(shí)稱之為用生物學(xué)方法（包括基因工程方法）和生化方法制成的，具有免疫學(xué)反應(yīng)或平衡生理作用的藥物制劑。

生物制藥工藝學(xué)是一門新型的現(xiàn)代制藥工藝學(xué)。具體任務(wù)是討論：

①生物藥物的來源及其原料藥物生產(chǎn)的主要途徑和工藝過程；

②生物藥物的一般提取、分離、純化、制造原理與生產(chǎn)方法；

③各類生物藥物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途及其工藝過程和質(zhì)量控制。

第二節(jié)生物藥物的性質(zhì)和分類一、生物藥物的特點(diǎn)

新陳代謝是生命的基本特征之一，生物體是有組織的統(tǒng)一整體。生物體的組成物質(zhì)及其在體內(nèi)進(jìn)行的一連串代謝過程都是相互聯(lián)系、相互制約的。

1、所謂疾病——主要是機(jī)體受到內(nèi)外環(huán)境的改變而使代謝失常，導(dǎo)致起調(diào)控作用的酶、激素及核酸、蛋白質(zhì)等生物活性物質(zhì)自身或環(huán)境發(fā)生障礙。

2

根據(jù)其構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行結(jié)構(gòu)的修飾和改造使之更有效、更專一、更合理地為機(jī)體所接受。在機(jī)體需要時(shí)（如生病時(shí)），應(yīng)用這些活性物質(zhì)作為藥物來補(bǔ)充調(diào)整、增強(qiáng)、抑制、替換或糾正人體的代謝失調(diào)，勢必比較地有效和合理。所以生物藥物在醫(yī)療上具有藥理活性高、針對性強(qiáng)、毒性低、副作用小、療效可靠及營養(yǎng)價(jià)值高等特點(diǎn)。

生物藥物對熱、酸、堿、重金屬及pH變化和各種理化因素都較敏感，生物材料又易腐敗、染菌、被微生物的活動(dòng)所分解或被自身的代謝酶所破壞，甚至機(jī)械攪拌、壓片機(jī)沖頭的壓力、金屬器械、空氣、日光等對生物活性都會發(fā)生影響。為此，要確保生物藥物的有效藥理作用，就要從原料制造、工藝過程、制劑、貯存、運(yùn)輸和使用各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)加控制。為了保證全部制品的質(zhì)量，必須有嚴(yán)格的制造管理要求，即優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品規(guī)范（goodmanufacturingpractics），簡稱GMP質(zhì)量管理要求，并對制品的有效期，貯存條件和使用方法做出明確規(guī)定。

尤其對有效成分的檢測，除應(yīng)用一般化學(xué)方法外，更應(yīng)根據(jù)制品的特異生理效應(yīng)或?qū)Ｒ簧磻?yīng)擬定其生物活性檢測方法。通常采用一個(gè)國際上認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)品作為測試時(shí)的參考標(biāo)準(zhǔn)。這種標(biāo)準(zhǔn)品在國際上有統(tǒng)一規(guī)定的制法和規(guī)格，依照這樣規(guī)定的制法和規(guī)格，就可以復(fù)制成相應(yīng)的副品，供有關(guān)生產(chǎn)單位使用。有關(guān)國際專業(yè)組織曾公布和制定了一些主要激素類藥物的標(biāo)準(zhǔn)品。鑒于生物藥物多數(shù)是生物活性分子,其化學(xué)性質(zhì)與生物學(xué)性質(zhì)都很不穩(wěn)定，在生產(chǎn)過程中又易受到微生物污染，從其他生物體制取的生物藥物對人體往往是異源物質(zhì)，所以對制品的均一性、有效性、安全性和穩(wěn)定性等都有嚴(yán)格的要求。

其制造工藝設(shè)計(jì)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定也就與一般化學(xué)藥物有較多區(qū)別。根據(jù)中華人民共和國衛(wèi)生部制定發(fā)布的《新藥審批辦法》規(guī)定，新藥研究內(nèi)容應(yīng)包括工藝路線、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、臨床前藥理及臨床研究，同時(shí)，必須研究該藥的物理、化學(xué)性能、純度及檢驗(yàn)方法、藥理、毒理、動(dòng)物藥代動(dòng)力學(xué)、臨床藥理、處方、劑量、劑型、生物利用度、穩(wěn)定性等并提出藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)草案。同時(shí)強(qiáng)調(diào)注射用生化制品還應(yīng)進(jìn)行熱原、異性蛋白及過敏試驗(yàn)，一般不必進(jìn)行特殊毒理研究（三致試驗(yàn)：致突變、致癌和致畸試驗(yàn)）。

對新生物制品的研究內(nèi)容應(yīng)包括選種、生產(chǎn)方法和工藝路線、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、人體觀察或臨床試驗(yàn)。應(yīng)對菌種的抗原性、免疫原性、毒性，基因的穩(wěn)定性、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)條件，制品的安全性、有效性、穩(wěn)定性、保存條件及有關(guān)生物學(xué)、理化學(xué)、免疫學(xué)、檢定方法和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，并提出制造及檢定規(guī)程和使用說明書草案。二、生物藥物的分類生物藥物可以按其生理功能和臨床用途分類，還可以按其來源和制造方法進(jìn)行分類，但通常是按其化學(xué)本質(zhì)和化學(xué)特征進(jìn)行分類。（一）生化藥物生化藥物的有效成分和化學(xué)本質(zhì)多數(shù)己比較清楚，故一般按其化學(xué)本質(zhì)和藥理作用進(jìn)行分類和命名。1、氨基酸類藥物全世界的氨基酸總產(chǎn)量已逾百萬噸／年。年產(chǎn)值達(dá)幾十億美元。應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、飼料工業(yè)，還供合成高效無殘毒農(nóng)藥及甜味劑。

⑴

氨基酸類藥物有個(gè)別氨基酸制劑和復(fù)方氨基酸制劑兩類。2、多肽和蛋白質(zhì)類藥物

⑴活性多肽是由多種氨基酸按一定順序連接起來的多肽鏈化合物，分子量一般較小，多數(shù)無特定空間構(gòu)象。最近發(fā)現(xiàn)，某些多肽也有一定構(gòu)象，只是其構(gòu)象的堅(jiān)固性遠(yuǎn)不如蛋白質(zhì)，其特點(diǎn)是構(gòu)象的浮動(dòng)性很大，有時(shí)甚至在幾種構(gòu)象中進(jìn)行擺動(dòng)或在發(fā)揮某種生物功能時(shí)才出現(xiàn)某種構(gòu)象。

⑵蛋白質(zhì)類藥物有單純蛋白質(zhì)與結(jié)合蛋白類（包括糖蛋白、脂蛋白、色蛋白等）。

3、酶與輔酶類藥物

酶制劑也廣泛用于疾病的診斷和治療。在制藥工業(yè)、輕工食品和農(nóng)業(yè)方面酶制劑的使用種類和數(shù)量也十分可觀。酶類藥物有下列幾類：（1）助消化酶類（2）消炎酶類（3）心血管疾病治療酶（4）抗腫瘤酶類（5）其它酶類超氧化物歧化酶（SOD）用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和放射病PEG—腺苷脫氨酶（PEG—AdenaseBovine）用于治療嚴(yán)重的聯(lián)合免疫缺陷癥。（6）輔酶類藥物

輔酶或輔基在酶促反應(yīng)中起著遞氫，遞電子或基因轉(zhuǎn)移作用，對酶的催化作用的化學(xué)反應(yīng)方式起著關(guān)鍵性決定作用。多種酶的輔酶或輔基成分具有醫(yī)療價(jià)值。4、核酸及其降解物和衍生物

（1）核酸類

免疫RNA（iRNA）是一種高度特異性的免疫觸發(fā)劑，可用于腫瘤的免疫治療。（2）多聚核苷酸多聚胞苷酸、多聚次黃苷酸、雙鏈聚肌胞（polyI：C），聚肌苷酸及巰基聚胞苷酸是干擾素誘導(dǎo)劑，具有刺激吞噬作用，調(diào)整免疫功能的作用，用于抗病毒、抗腫瘤。（3）核苷、核苷酸及其衍生物較為重要的核苷酸類藥物有混合核苷酸、混合脫氧核苷酸注射液、

經(jīng)人工化學(xué)修飾的核苷酸、核苷或其堿基衍生物是有效的核酸抗代謝物，常用于治療腫瘤和病毒感染。

5、多糖類藥物多糖類藥物的來源有動(dòng)物、植物、微生物和海洋生物，它們在抗凝、降血脂、抗病毒、抗腫瘤、增強(qiáng)免疫功能和抗衰老方面具有較強(qiáng)的藥理作用。

6、脂類藥物脂類藥物包括許多非水溶性的、能溶于有機(jī)溶劑的小分子生理活性物質(zhì)，主要有：（1）磷脂類腦磷脂、卵磷脂多用于肝病、冠心病和神經(jīng)衰弱癥。（2）多價(jià)不飽和脂肪酸和前列腺素。（3）膽酸類（4）固醇類（5）卟啉類7、細(xì)胞生長因子與組織制劑細(xì)胞生長因子是在體內(nèi)對動(dòng)物細(xì)胞的生長有調(diào)節(jié)作用，并在靶細(xì)胞上具有特異受體的一類物質(zhì)。它們不是細(xì)胞生長的營養(yǎng)成分。已發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞生長因子均為多肽或蛋白質(zhì)。

（二）生物制品生物制品有預(yù)防用制品、治療用制品和診斷用制品。

預(yù)防用制品可分為菌苗（如卡介苗、霍亂菌苗、百日咳菌苗、鼠疫菌苗等）、疫苗（如乙肝疫苗、流感疫苗、乙型腦炎疫苗、狂犬疫苗、痘苗、斑疹傷寒疫苗等）及類毒素（如白喉類毒素、破傷風(fēng)類毒素）。治療用制品有特異性治療用品與非特異性治療用品診斷用制品主要指免疫診斷用品，如結(jié)核菌素、錫克試驗(yàn)毒素及多種診斷用單克隆抗體等。

隨著生物科學(xué)的迅速發(fā)展，生物制品在品種上從原來的疫苗發(fā)展到菌苗和類毒素等，性質(zhì)上從減毒活苗發(fā)展到滅活疫苗和死菌苗，并由自動(dòng)免疫制劑發(fā)展到抗毒素等被動(dòng)免疫制劑，用途上從預(yù)防制劑發(fā)展到治療和診斷制劑。由于基因工程的發(fā)展，生物制品也不再只限于來自天然材料加工而成的產(chǎn)品，尚可來自人工合成的化合物。應(yīng)用范圍也不局限于傳染病等，例如對腫瘤的診斷與治療等也有不少新品種的誕生與應(yīng)用。三、生物藥物的用途（－）作為治療藥物對許多常見病和多發(fā)病，生物藥物都有較好的療效。（二）作為預(yù)防藥物以預(yù)防為主的方針是我國醫(yī)療衛(wèi)生工作的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略。許多疾病，尤其是傳染病（如細(xì)菌性和病毒性傳染?。┑念A(yù)防比治療更為重要。通過預(yù)防，許多傳染病得以控制，直到根絕。（三）作為診斷藥物生物藥物用作診斷試劑是其最突出又獨(dú)特的另一臨床用途，絕大部分臨床診斷試劑都來自生物藥物。診斷用藥有體內(nèi)（注射）和體外（試管）二大使用途徑。（1）免疫診斷試劑利用高度特異性和敏感性的抗原抗體反應(yīng)，檢測樣品中有無相應(yīng)的抗原或抗體。（2）酶診斷試劑利用酶反應(yīng)的專一性和快速靈敏的特點(diǎn)，定量測定體液內(nèi)的某一成分變化作為病情診斷的參考。（3）器官功能診斷藥物利用某些藥物對器官功能的刺激作用、排泄速度或味覺等以檢查器官的功能損害程度。（4）放射性核素診斷藥物放射性核素診斷藥物有聚集于不同組織或器官的特性，故進(jìn)入體內(nèi)后，可檢測其在體內(nèi)的吸收、分布、轉(zhuǎn)運(yùn)，利用及排泄等情況，從而顯出器官功能及其形態(tài)，以供疾病的診斷。（5）診斷用單克隆抗體（McAb）McAb的特點(diǎn)之一是專一性強(qiáng)，一個(gè)B細(xì)胞所產(chǎn)生的抗體只針對抗原分子上的一個(gè)特異抗原決定簇。（四）用作其它生物醫(yī)藥用品生物藥物應(yīng)用的另一個(gè)重要發(fā)展趨勢就是滲入到生化試制、生物醫(yī)學(xué)材料，營養(yǎng)、食品及日用化工，保健品和化妝品等各個(gè)領(lǐng)域。（l）生化試劑生化試劑品種繁多，如細(xì)胞培養(yǎng)劑，細(xì)菌培養(yǎng)劑，電泳與層析配套試劑，DNA重組用的一系列工具酶、植物血凝素，同位素標(biāo)記試劑和各種抗血清與免疫試劑等。（2）生物醫(yī)學(xué)材料主要是用于器官的修復(fù)、移植或外科手術(shù)矯形及創(chuàng)傷治療等的一些生物材料。（3）營養(yǎng)保健品及美容化妝品這類藥物已滲入到廣大人民的日常生活中，前景可觀。第三節(jié)生物藥物的研究發(fā)展趨勢

20多年來，生物藥物的研究開發(fā)取得了巨大進(jìn)展。新的生理活性物質(zhì)不斷發(fā)現(xiàn)，原有藥物在醫(yī)療上的用途又有新的認(rèn)識和評價(jià)；藥物新劑型日益增多；生物技術(shù)普遍進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室；生物工程藥物迅速步入產(chǎn)業(yè)化。專家預(yù)見，許多醫(yī)學(xué)上的疑難雜癥將在此突破，將導(dǎo)致產(chǎn)生全新的制藥工業(yè)技術(shù)體系，許多原先無法生產(chǎn)的藥物將用生物技術(shù)生產(chǎn)，從而促使醫(yī)藥產(chǎn)品更新?lián)Q代。一、資源的綜合利用與擴(kuò)大開發(fā)開展綜合利用，由同一資源生產(chǎn)多種有效成分，達(dá)到一物多用，充分、合理地利用生物資源，不僅可以降低成本，而且可以減少三廢，提高藥品純度，減少副作用。

（－）臟器綜合利用（二）血液綜合利用

人血含有性質(zhì)和功能不同的多種成分。大多數(shù)病人只需要一種成分，很少需要多種成分。因此最好的辦法是分離出各種成分，分別對癥使用，既可提高療效減少副作用，又可充分利用寶貴血源。（三）人尿綜合利用人尿是來源豐富的寶貴生物資源。由人尿制取的藥物與人體成分同源，不存在異種蛋白抗原性問題。不同生理時(shí)期的尿液，所含活性成分有較大不同。（四）擴(kuò)大開發(fā)新資源近幾年，新資源開發(fā)不斷擴(kuò)大，促使新藥研究向縱深發(fā)展。如海洋生物、昆蟲、毒蛇和低等生物（如藻類等）。

二、大力發(fā)展現(xiàn)代生物技術(shù)醫(yī)藥產(chǎn)品

生物技術(shù)應(yīng)用于制藥工業(yè)，不僅可以生產(chǎn)出大量廉價(jià)的防治人類重大疾病的新型藥物，而且將引起制藥工業(yè)技術(shù)的重大變革。醫(yī)藥工業(yè)是生物技術(shù)研究開發(fā)最活躍，進(jìn)展最快的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。主要研究開發(fā)：①生理活性物質(zhì)，②干擾素，③抗體，④疫苗，⑤抗生素，⑥維生素，⑦醫(yī)療診斷用品，⑧其它藥品。從事研究的技術(shù)領(lǐng)域有發(fā)酵技術(shù)，基因重組技術(shù)，蛋白質(zhì)工程技術(shù)，細(xì)胞融合技術(shù)，動(dòng)植物細(xì)胞大量培養(yǎng)技術(shù)，生物反應(yīng)器與生化工程設(shè)備技術(shù)。三、依靠生化理論從天然存在的生理活性物質(zhì)尋找新藥己發(fā)現(xiàn)的作為藥用的生理活性物質(zhì)僅是機(jī)體內(nèi)存在的活性物質(zhì)的一小部分，許多新的活性物質(zhì)正待人們?nèi)ラ_發(fā)，所以進(jìn)一步研究尚未發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)和過去不認(rèn)識的生理作用是尋找新藥的另一個(gè)重要方向。四、發(fā)展化學(xué)合成和蛋白質(zhì)工程創(chuàng)制新結(jié)構(gòu)藥物許多結(jié)構(gòu)較為簡單或分子量不太大的天然活性物質(zhì)已可以通過化學(xué)合成生產(chǎn)或結(jié)構(gòu)改造形成新化合物。

蛋白質(zhì)工程是“從頭設(shè)計(jì)”以獲得人工蛋白質(zhì)的新技術(shù)。它包括蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾、合成以及在第一代基因工程基礎(chǔ)上發(fā)展起來的第二代基因工程。第二代基因工程是根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的研究結(jié)果，通過修飾或改造編碼目的蛋白的DNA序列，與基因克隆技術(shù)相結(jié)合，從而獲得自然界不存在的新型蛋白質(zhì)分子。（3）胃粘膜（胃蛋白酶、膠原蛋白酶、胃泌素、胃膜素）（4）肝臟（維生素、磷脂類、膽固醇）（5）脾臟（免疫器官）（6）小腸（糖蛋白、核苷酸酶、溶菌酶、胃腸道激素）（7）腦垂體（各種激素）（8)心臟（細(xì)胞色素C、輔酶Q10）其它等（二）血液、分泌物和其它代謝物血液制品：人血制劑、抗凝血酶Ⅲ，凝血因子Ⅷ，纖維蛋白原，免疫球蛋白、人血漿、干擾素、白介素等。尿液、膽汁、蛇毒、蜂毒也是重要的生物材料，尿激酶，表皮生長因子、HCG（三）海洋生物（1）海藻（2）腔腸動(dòng)物海葵毒素（3）節(jié)肢動(dòng)物甲殼素（4)軟體動(dòng)物多糖、多肽、毒素（5）棘皮動(dòng)物海星、海膽、海參海參素抗癌（6）魚類魚油、多種激素、毒素，硫酸軟骨素（7）爬行動(dòng)物龜滋陰養(yǎng)腎抗腫瘤（8）海洋哺乳動(dòng)物鯨魚魚肝油（四）植物生物堿、強(qiáng)心甙、黃酮、皂甙、揮發(fā)油、樹脂、鞣質(zhì)等。（五）微生物1.細(xì)菌常用細(xì)菌發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸、醋酸、丙酮、丁醇。主要有：（1）氨基酸利用微生物酶可轉(zhuǎn)化對應(yīng)的α酮酸或羥基酸作用產(chǎn)生氨基酸。（2）有機(jī)酸檸檬酸、蘋果酸、乳酸（3）糖類利用細(xì)菌可制取葡聚糖、聚果糖、聚甘露糖、脂多糖。（4）核苷酸類用細(xì)菌可生產(chǎn)5‘－AMP，5’－肌苷酸（5）維生素VB1,VB2，VB6,Vc（6）酶淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、彈性蛋白酶2.放線菌放線菌是最重要的抗生素產(chǎn)生菌，已有1000多種抗生素約2/3產(chǎn)自放線菌。（1）氨基酸發(fā)酵法（2）核苷酸5-脫氧肌苷酸（3）維生素（4)酶3.真菌（1)酶（2）有機(jī)酸（3）氨基酸（4）核酸及有關(guān)物質(zhì)（5）維生素（6)促生素（7）多糖4.酵母菌（1）維生素（2）蛋白質(zhì)與多肽（3）核酸（六）開發(fā)生物新資源（1）動(dòng)植物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)（2）應(yīng)用基因工程技術(shù)建立工程菌或工程細(xì)胞二、生物活性物質(zhì)的存在方式（一）生物活性物質(zhì)的存在方式與其生物功能根據(jù)生物活性物質(zhì)的生物功能推斷其存在部分和分布方式。生物活性物質(zhì)分為胞內(nèi)與胞外兩種存在部位。（二）生物分子間的作用力三、生物活性物質(zhì)的存在特點(diǎn)（一）生物材料組成的復(fù)雜性（二）生物活性物質(zhì)存在地特點(diǎn)生物活性物質(zhì)在生物材料中含量較低，雜質(zhì)含量很高，而且生理活性愈高，含量愈低。生物材料中的生化組成數(shù)量大，種類多，分離純化比較困難。四、生物材料的準(zhǔn)備生物材料的制造主要包括以下工藝過程：

1)生物材料的選取與預(yù)處理；2)從生物材料中提取有效活性物質(zhì)；3)有效成分的分離，純化4)后處理及制劑（一）生物材料的選取1.有效成分的含量（1）生物品種根據(jù)目的物的分布，選擇富含有效成分的生物品種是選材的關(guān)鍵。（催乳素，哺乳動(dòng)物）（2）合適的組織器官（胃蛋白酶，胃）（3）生物的生長期生物的生長期對生理活性物質(zhì)含量影響很大。2.雜質(zhì)情況難于分離的雜質(zhì)會增加工藝的復(fù)雜性，嚴(yán)重影響收率、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。3.來源應(yīng)選用來源豐富的材料，盡量不與其他產(chǎn)品爭原料，最好能一物多用，綜合利用。胰臟制備彈性蛋白酶和激肽釋放酶，胰島素與胰酶等。（二）生物材料的采集與保存生理活性物質(zhì)易失活與降解，采集時(shí)必須保持材料的新鮮。防止腐敗、變質(zhì)與微生物污染。如胰臟采摘后要立即速凍，防止胰島素活力下降。保存生物材料的主要方法有速凍、凍干、有機(jī)溶劑脫水，制成丙酮粉，或浸存于丙酮與甘油中等。（三）動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)與保存（四）微生物菌種的選育與保存1.菌種的分離微生物種類繁多，易于培養(yǎng)，是工業(yè)化生產(chǎn)各種生物藥物的主要材料。（1）含菌樣品的收集根據(jù)微生物的生態(tài)特點(diǎn)，從自然界取樣，分離所需要菌種，如到堆積和腐爛纖維素的地方去取樣分離纖維素酶產(chǎn)生菌。到溫泉附近取樣分離高溫蛋白酶產(chǎn)生菌。一般可以從土壤中分離所需微生物，取樣時(shí)先將表土刮去2~3cm，在同一條件下選好2~5點(diǎn)土樣混在一起包好，表明采樣地點(diǎn)及日期備用。（2）富集培養(yǎng)收集到的樣品若含所需要的菌較多，可直接分離。如含所需要的菌很少，就需要經(jīng)過富集培養(yǎng)，使所需要的菌大量生長，以利于篩選。再配合控制溫度，pH或營養(yǎng)成分即可達(dá)到目的。有時(shí)用能分解的底物作為生長和誘導(dǎo)產(chǎn)生所須成分的培養(yǎng)基成分，以使所需要的菌種得到快速生長，有利于進(jìn)一步分離。（3）菌種純化在自然條件下，各種類型的菌混雜在一起生活，所以要進(jìn)行分離，以獲得純種。菌種純化的方法一般采用稀釋分離或劃線分離法。2.菌種的篩選（1）篩選對象的選擇篩選前，先要考慮哪些微生物是篩選的對象。如有報(bào)道，則根據(jù)文獻(xiàn)收集可能性最大的的微生物進(jìn)行篩選。（2）培養(yǎng)方式的確定微生物的培養(yǎng)方式，有固體培養(yǎng)與液體培養(yǎng)。3.菌株的選育從自然界直接分離得到的菌種，都不能立即適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)需要。只有通過誘變，選育才能使產(chǎn)量成倍，成百倍地提高。選育方法基本上可以分成兩類：隨機(jī)選擇突變體；根據(jù)代謝的調(diào)節(jié)機(jī)制選擇各種突變體。（1）隨機(jī)選擇法一般程序是采用誘變劑誘變處理微生物，增殖培養(yǎng)，經(jīng)過稀釋涂布，隨機(jī)選擇部分或全部單菌落，逐個(gè)測定它們的生物活性。最后挑選出產(chǎn)量或其它性能比親代菌株優(yōu)秀的突變株。（2）根據(jù)代謝的調(diào)節(jié)機(jī)理選擇高產(chǎn)突變體根據(jù)代謝的調(diào)節(jié)機(jī)理選擇高產(chǎn)突變體。(抗性基因)4.菌種的保藏（1）菌種的退化與防止生產(chǎn)菌種本來在自然環(huán)境下生長，所以在人工培養(yǎng)條件下，任何菌株通過一系列的轉(zhuǎn)接傳代都可能發(fā)生退化。退化—一般把菌株的生活力，產(chǎn)孢子能力的衰退和特殊產(chǎn)物產(chǎn)量的下降，成為退化。菌種退化現(xiàn)象：①單位容積中發(fā)酵液的活性物質(zhì)含量；②瓊脂平皿上的單菌落形態(tài)；③不同培養(yǎng)時(shí)期菌體細(xì)胞的形態(tài)和主要遺傳特征。如形成孢子能力；④發(fā)酵過程pH變動(dòng)情況；⑤發(fā)酵液的氣味、色澤。

菌種退化防止措施：①防止基因突變，基因突變是菌種退化的一個(gè)主要原因，低溫保藏法可以減少突變得產(chǎn)生。②采用雙重缺陷型采用雙營養(yǎng)缺陷標(biāo)志可間接而有效地防止突變。③制定科學(xué)管理制度制作平行菌種斜面；④分離單菌落；認(rèn)真進(jìn)行單菌落分離工作，再多做平行的菌種斜面；⑤選擇培養(yǎng)條件選擇有利于高產(chǎn)菌株而不利于低產(chǎn)菌株的培養(yǎng)條件。（2）常用的菌種保藏方法斜面保存法—將菌種轉(zhuǎn)接到新鮮的瓊脂斜面上，待生長良好后，于4℃保存。根據(jù)具體情況，間隔一定時(shí)間后轉(zhuǎn)接。礦油法—在菌種斜面上覆蓋礦物油以隔絕空氣防止蒸發(fā)。索氏法—將小試管斜面的菌種放在大試管內(nèi)，大試管內(nèi)裝幾粒氫氧化鉀，管口加橡皮套，然后用石蠟包封。干硅膠法—試管內(nèi)裝硅膠約半滿，180℃加熱滅菌1.5小時(shí)，置密封干燥器內(nèi)冷卻，接種菌液約1ml，塞好棉花，放入預(yù)置有色硅膠的大瓶中，蠟封瓶口，于低溫處保存。砂土管法—取普通黃沙，洗凈過60目篩，曬干，另取普通圓土研碎，過篩，曬干。兩者以6:4混合。分裝于安醅瓶或小試管中，然后在60℃干熱滅菌2小時(shí)，連續(xù)滅菌三次后即可使用。裝管時(shí)可吸取少許孢子懸浮液加入，待干燥后抽真空封口或用棉花塞緊后蠟封，低溫保藏。冷凍干燥法：將菌種懸浮于脫脂消毒牛奶中，快速冷凍，真空干燥。甘油冷凍保存法：將對數(shù)期菌體懸浮于新鮮培養(yǎng)基中，加入15%消毒甘油，混勻速凍，凍存于－70~－80℃.（五）組織與細(xì)胞的破碎組織與細(xì)胞的破碎方法有物理法、化學(xué)法與生物法。1.物理法（1）磨切法工業(yè)上常用的有絞肉機(jī)，刨胰機(jī)，球磨機(jī)、磨粉機(jī)。實(shí)驗(yàn)室常用的有勻漿機(jī)，研缽，高速組織搗碎機(jī)。（2）壓力法有壓榨法、高壓法和減壓法，滲透壓法。（3）超聲波法（4）反復(fù)凍融法2.化學(xué)法用稀酸、稀堿、濃鹽、有機(jī)溶劑或表面活性劑處理細(xì)胞，可破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)釋放出內(nèi)容物。3.生物法（1）組織自溶法利用組織中自身溶解酶的作用改變、破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，釋放出目的物稱為組織自溶法。(2)酶解法用外來酶處理生物材料，如用溶菌酶處理某些細(xì)菌，蝸牛酶等（3）噬菌體法用噬菌體感染細(xì)胞、裂解細(xì)胞，釋放出內(nèi)容物。（六）細(xì)胞器的分離為獲得結(jié)合在細(xì)胞器上的一些生化成分或酶系，常常要先得到細(xì)胞器再進(jìn)一步分離有效成分。方法是勻漿破碎細(xì)胞，差速離心。第二節(jié)生物活性物質(zhì)的提取提取是利用制備目的物的溶解特性，將目的物與細(xì)胞的固形物成分或其它結(jié)合成分分離，使其由固相轉(zhuǎn)入液相或從細(xì)胞生理狀態(tài)轉(zhuǎn)入特定溶液環(huán)境的過程。一、物質(zhì)性質(zhì)與提取（一）物質(zhì)的性質(zhì)與提取方法的選擇要取得好的提取效果，最重要的是要針對生物材料和目的物的性質(zhì)選擇合適的溶劑系統(tǒng)與提取條件。生物材料及其目的物與提取有關(guān)的一些性狀包括溶解性質(zhì)、分子量、等電點(diǎn)、存在方式、穩(wěn)定性、比重、粒度、粘度，目的物含量，主要雜質(zhì)種類及溶解性質(zhì)，有關(guān)酶的特征等。其中最主要的是目的物與主要雜質(zhì)在溶解度方面的差異以及它們的穩(wěn)定性。操作者可根據(jù)文獻(xiàn)資料及本人的試驗(yàn)摸索獲得的有關(guān)信息，在提取過程中增加目的物的溶出度，盡可能減少雜質(zhì)的溶出度。（二）活性物質(zhì)的保護(hù)措施（1）采用緩沖鹽系統(tǒng)在生物藥物制備中，常用的緩沖鹽有磷酸緩沖鹽，檸檬酸緩沖鹽，Tris緩沖液，醋酸緩沖鹽，碳酸緩沖鹽，硼酸緩沖鹽和巴比妥緩沖鹽等。（2）添加保護(hù)劑防止某些生理活性物質(zhì)的活性基團(tuán)及酶的活性中心受到破壞，如巰基是許多活性蛋白質(zhì)和酶催化活性基團(tuán)，極易被氧化，故提取時(shí)，常添加某些還原劑如半胱氨酸，

－巰基乙醇。對易受重金屬影響的，可添加EDTA。（3）抑制水解酶的作用（4）其它保護(hù)措施（冷、熱、酸、堿）二、物質(zhì)的性質(zhì)與溶解度（一）物質(zhì)溶解度的一般規(guī)律相似相溶（二）水在生化物質(zhì)提取中的作用水是提取生化物質(zhì)的常用溶劑。水分子的存在可使其它生物分子之間的氫鍵減弱，而與水分子形成氫鍵，水分子還能使溶質(zhì)分子的離子鍵解離，這就是所謂的水合作用。水合作用促使蛋白質(zhì)、核酸、多糖等生物大分子與水形成了水合分子或水合離子從而促使它們?nèi)芙庥谒蛩芤褐?。三、提取效率四、影響提取的因素（一）溫度多?shù)物質(zhì)的溶解度隨提取溫度的升高而增加。另外較高的溫度可以降低物料的粘度，有利于分子擴(kuò)散和機(jī)械攪拌，所以對耐熱成分的提取可以用加熱的方法。對不耐熱的生物活性物質(zhì)的提取，一般在0~10℃進(jìn)行提取。(二)酸堿度多數(shù)生化物質(zhì)在中性條件下較穩(wěn)定，pH值一般應(yīng)控制在4～9范圍內(nèi)，為了增加目的物的溶解度，往往要避免目的物的等電點(diǎn)附近進(jìn)行提取。巧妙地選擇溶劑系統(tǒng)的pH值不但直接影響目的物與雜質(zhì)溶解度，還可以抑制有害酶類的水解破壞作用，防止降解，提高收率。（三）鹽濃度鹽溶作用鹽析作用五、提取方法（一）用酸、堿、鹽水溶液提取（二）表面活性劑提取表面活性劑分子兼有親水與疏水基團(tuán)，分布于油水界面時(shí)，有分散、乳化和增溶作用。表面活性劑分陰離子型、陽離子型與非離子型。離子型表面活性劑作用強(qiáng)，但是易引起蛋白質(zhì)等生物大分子的變性，非離子表面活性劑變性作用小，適合于用水、鹽系統(tǒng)無法提取的提取的蛋白質(zhì)或酶的提取。（三）有機(jī)溶劑提取1.固－液提取丙酮從動(dòng)物腦中提取膽固醇，溶劑分級提?。喝缦扔帽?，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。丙酮粉2.液－液萃取液－液萃取是利用溶質(zhì)在兩個(gè)互不混溶的溶劑中溶解度的差異，將溶質(zhì)從一個(gè)溶劑相向另一個(gè)溶劑相轉(zhuǎn)移的操作。分配系數(shù)和溶劑用量溶劑萃取的注意事項(xiàng)：（1）pH

在萃取操作中正確選擇pH值很重要。因?yàn)樵谒芤褐心承┧?、堿物質(zhì)會解離，在萃取時(shí)改變了分配系數(shù)，直接影響提取效率。（2）鹽析加入中性鹽如硫酸銨，氯化鈉等可以使一些生化物質(zhì)的溶解度減少，這種現(xiàn)象成為鹽析。在提取液中加入中性鹽，可以促使生化物質(zhì)轉(zhuǎn)入有機(jī)相從而提高萃取率。（3）溫度一般在室溫下或低溫下進(jìn)行萃取操作。（4）乳化在液液萃取時(shí)，常發(fā)生乳化作用，使有機(jī)溶劑與水相分層困難。去乳化的常用方法有：過濾與離心，輕輕攪動(dòng)，改變兩相的比例；加熱，加電解質(zhì)，加吸附劑。液液萃取時(shí)溶劑的選擇：（1）選用的溶劑必須具有較高的選擇性，各種溶質(zhì)在所選的溶劑之間分配系數(shù)差異愈大愈好。（2）選用的溶劑，在萃取后，溶質(zhì)與溶劑要容易分離與回收。(3)兩種溶劑的密度相差不大時(shí)容易形成乳化，不利于萃取液的分離。（4）要選用無毒，不易燃燒的價(jià)廉易的溶劑。第三節(jié)生物活性物質(zhì)的濃縮與干燥一、生物活性物質(zhì)的濃縮（一）鹽析濃縮硫酸銨沉淀蛋白質(zhì)（二）有機(jī)溶劑沉淀濃縮在生物大分子的水溶液中，逐漸加入乙醇，丙酮等有機(jī)溶劑，可以使生化物質(zhì)的溶解度明顯降低，從溶液中沉淀出來。（三）用葡聚糖凝膠（Sephadex）濃縮（四）用聚乙二醇透析濃縮（五）超濾濃縮（六）真空減壓濃縮與薄膜濃縮真空減壓濃縮在藥物生產(chǎn)中使用較為普遍，具有生產(chǎn)規(guī)模較大，蒸發(fā)溫度較低，蒸發(fā)速度較快等優(yōu)點(diǎn)。薄膜濃縮器的加速蒸發(fā)的原理是增加汽化表面積。使液體形成薄膜而蒸發(fā)，成膜的液體具有較大的表面積，熱傳播快而均勻，沒有液體靜壓的影響，能較好地防止物料的過熱現(xiàn)象。二、干燥干燥的目的：提高藥物或藥劑的穩(wěn)定性，以利于保存和運(yùn)輸；達(dá)到規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)；便于進(jìn)一步處理。表面水，毛細(xì)管中的水，細(xì)胞內(nèi)的水（一）減壓干燥（二）噴霧干燥（三）冷凍干燥第四節(jié)生化物質(zhì)的分離純化方法一、生物制藥中分離制備方法的特點(diǎn)生物制藥中分離、制備方法有以下特點(diǎn)：（1）生物材料組成非常復(fù)雜。一種生物材料常含成千上萬成分，各種化合物的形狀、大小、分子量和理化性質(zhì)都各不相同。沒有固定操作方法。（2）有些化合物在生物材料中含量極微，只達(dá)萬分之一，甚至百萬分之一。因此，分離操作步驟多，不易獲得高收率。（3）生物活性物質(zhì)離開生物體后，易變性，破壞，分離進(jìn)程必須十分小心的保護(hù)這些化合物的生理活性。（難點(diǎn)）（4）生物制藥的分離方法幾乎都在溶液中進(jìn)行，各種參數(shù)（溫度，pH，離子強(qiáng)度）對溶液中各種組分的綜合影響常常無法固定，以致許多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論性不強(qiáng)。（5）為了保護(hù)目的物的生理活性及結(jié)構(gòu)上的完整性，生物制藥中的分離方法多采用溫和的逐級分離方法。親和層析分離具有分離的專一性，高效性。（6）生物產(chǎn)品最后均一性的證明與化學(xué)純度的概念不完全相同，因生物分子對環(huán)境反應(yīng)十分敏感，結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系比較復(fù)雜。二、生物制藥中分離制備方法的基本原理生物大分子分離純化的主要原因：（1）根據(jù)分子形狀和大小不同進(jìn)行分離。如差速離心與超離心、膜分離（透析，電滲析）與超濾，凝膠過濾法。（2）根據(jù)分子電離性質(zhì)的差異性進(jìn)行分離。如離子交換法，電泳法，等電聚焦法。（3）根據(jù)分子極性大小及溶解度不同進(jìn)行分離。如溶劑提取法，逆流分配法，分配層析法，鹽析法，等電點(diǎn)沉淀法，及有機(jī)溶劑分級沉淀法。（4）根據(jù)物質(zhì)吸附性質(zhì)的不同進(jìn)行分離。如選擇性吸附法與吸附層析法。（5）根據(jù)配體特異性進(jìn)行分離—親和層析法。三、分離純化的基本程序和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)生物體內(nèi)某一組分，特別是未知結(jié)構(gòu)的組分的分離制備設(shè)計(jì)大致上分為五個(gè)基本階段。（1）確定制備物的研究目的及建立相應(yīng)的分析鑒定方法。（2）制備物理化性質(zhì)穩(wěn)定性的預(yù)備試驗(yàn)。（3）材料處理及抽提方法的選擇。（4）分離純化方法的摸索。（5）產(chǎn)物均一性測定。提取是分離純化目的物的第一步，所選的溶劑應(yīng)對目的物具有最大的溶解度，并盡量減少雜質(zhì)進(jìn)入提取液。分離純化是生化制備的核心操作。分離策略：1.分離純化早期使用方法的選擇分離純化的早期，由于提取液中的成分復(fù)雜，目的物濃度較稀，與目的物理化性質(zhì)相似的雜質(zhì)多，所以不宜選擇分辨能力較高的純化方法。早期分離純化用萃取，沉淀，吸附等一些分辨力低的方法較為有利，這些方法負(fù)荷能力大，分離量多兼有分離提純和濃縮的作用，為進(jìn)一步分離純化創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。一個(gè)特異性方法的分辨力愈高，便意味著提純步驟愈簡化，收率愈高。2.各種分離純化方法的使用程序生化物質(zhì)的分離都是在液相中進(jìn)行，故分離方法主要依據(jù)物質(zhì)的分配系數(shù)，分子量大小，離子電荷性質(zhì)及數(shù)量和外加環(huán)境條件的差別等因素為基礎(chǔ)。而每一種方法又都是在特定條件下發(fā)揮作用。因此，在相同或相似條件下連續(xù)使用同一種分離方法就不太適宜。在安排純化方法順序時(shí)，還要考慮到有利于減少工序，提高效率。（鹽析－吸附，吸附－鹽析）對于一未知物通過各種方法的交叉應(yīng)用，有助于進(jìn)一步了解目的物的性質(zhì)。3.分離后期的保護(hù)性措施在分離操作的后期必須注意避免產(chǎn)品的損失，主要損失途徑是器皿的吸附，操作過程樣品液體的殘留，空氣氧化和某些事先無法了解的因素。四、分離純化方法步驟優(yōu)劣的綜合評價(jià)每一個(gè)分離純化步驟的好壞，除了從分辨能力和重現(xiàn)性兩方面考慮，還要注意方法本身的回收率，特別是制備某些含量很少的物質(zhì)時(shí)，回收率的高低十分重要。對每一步驟方法的優(yōu)劣，體現(xiàn)在所得產(chǎn)品重量與活性平衡關(guān)系上。例如酶的分離純化，每一步驟產(chǎn)物重量與活性關(guān)系，通過測定酶的比活力及溶液中蛋白質(zhì)濃度的比例。五、制備物均一性的鑒定均一性是指所獲得的制備物只有一種完全相同的成分。（純度鑒定）生物分子純度的鑒定方法很多，常用的有溶解度法、化學(xué)組成分析法，電泳法，免疫學(xué)方法，離心沉降分析法，各種色譜法，生物功能測定法，以及質(zhì)譜法。第五節(jié)生物制藥中試放大工藝設(shè)計(jì)一、生物制藥中試放大工藝特點(diǎn)中試放大是由小試轉(zhuǎn)入工業(yè)化生產(chǎn)的過渡性研究工作，對小試工藝能否成功地進(jìn)入規(guī)模生產(chǎn)至關(guān)重要。這些研究工作都是圍繞如何提高收率，改進(jìn)操作，提高質(zhì)量，形成批量生產(chǎn)等方面進(jìn)行。中試放大，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室工藝路線的可行性以及在實(shí)驗(yàn)室階段難以解決或尚未發(fā)現(xiàn)的問題。在考查工藝條件的研究階段中，必須注意和解決：（1）原輔材料規(guī)格的過渡試驗(yàn)在小試時(shí)，一般采用的原輔材料（如原料，試劑，溶劑，純化載體）規(guī)格較高，目的是為了排除原料中所含雜質(zhì)的不良影響，從而保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。但是當(dāng)工藝路線確定之后，在進(jìn)一步考察工藝條件時(shí)，應(yīng)盡量改用大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)容易得到的原輔材料。過渡試驗(yàn)2.設(shè)備選型與材質(zhì)質(zhì)量試驗(yàn)在小試階段，大部分實(shí)驗(yàn)是在小型玻璃儀器中進(jìn)行，但在工業(yè)生產(chǎn)中，物料要接觸到各種設(shè)備材料，如微生物發(fā)酵罐，細(xì)胞培養(yǎng)罐，固定化生物反應(yīng)器，多種層析材料以及產(chǎn)品后處理的過濾濃縮、結(jié)晶、干燥設(shè)備等。3.反應(yīng)條件限度試驗(yàn)反應(yīng)條件限度試驗(yàn)可以找到最適宜的工藝條件（如培養(yǎng)基種類，反應(yīng)溫度，壓力，pH等），一般均有一個(gè)許可范圍。有些反應(yīng)對工藝條件要求很嚴(yán)，超過一定限度后，就會造成重大損失。進(jìn)行工藝條件限度試驗(yàn)，全面掌握反應(yīng)規(guī)律。4.原輔材料、中間體及產(chǎn)品質(zhì)量分析方法研究5.下游工藝的研究盡量簡化下游工藝操作，采用新工藝，新技術(shù)，新設(shè)備等。二、中試放大方法與內(nèi)容中試放大的方法有經(jīng)驗(yàn)放大法，相似放大法和數(shù)學(xué)模型放大法。經(jīng)驗(yàn)放大法主要憑借經(jīng)驗(yàn)通過逐級放大（實(shí)驗(yàn)裝置，中間裝置，中型裝置和大型裝置）來摸索反應(yīng)器的特征。中試放大程序可采用步步為營或一竿子到底策略。中試放大的研究內(nèi)容主要有：（1）工藝路線與各步反應(yīng)方法的最后確定（2）設(shè)備材質(zhì)與型號的選擇（3）反應(yīng)器的規(guī)模選擇及反應(yīng)攪拌器型式與攪拌速度的考查。（4）生產(chǎn)反應(yīng)條件的研究（5）工藝流程與操作方法的確定第一節(jié)生物制藥工藝的發(fā)展一、生物藥物類型與品種的發(fā)展（一）生化藥物1.治療酶與診斷用酶（1）超氧化物歧化酶（SOD）抗炎、抗輻射、抗衰老（2）凝血酶（3）L－天冬酰胺酶（4）尿激酶（5）PEG－腺苷脫氨酶（治療免疫缺陷癥）（6）β－半乳糖苷酶（用于生產(chǎn)無糖牛奶）2.核苷和核苷酸類藥物（1）疊氮脫氧胸苷（AZT）（治療愛滋?。?2)丙氧鳥苷（DHPG）（抗病毒）3.多糖類藥物（1）肝素鈣與小分子量肝素（抗凝血）（2）透明質(zhì)酸（化妝品，關(guān)節(jié)炎）4.蛋白質(zhì)與多肽類藥物（1）水蛭素（抗凝血，防血栓）（2）轉(zhuǎn)移因子（如牛脾轉(zhuǎn)移因子，胎盤轉(zhuǎn)移因子等，免疫）（3）胸腺制劑（抗肝炎，免疫）（4）肝細(xì)胞生長因子（治療肝炎）5.脂類藥物（β－胡蘿卜素，EPA，DHA）（二）基因工程藥物（1）乙肝疫苗（2）人白細(xì)胞干擾素（IFN）（3）基因工程人胰島素（4）人白細(xì)胞介素（IL－2）（5）人生長激素（hGH）（6）人組織纖溶酶原激活劑（htPA）（7）人促紅細(xì)胞生成素（hEPO）（8）細(xì)胞集落刺激因子（CSFs）（三）細(xì)胞工程產(chǎn)品主要?jiǎng)游锛?xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)品有：α干擾素，γ干擾素，EPO，IL－2及尿激酶等；植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)品：羅漢果，洋地黃，延胡索，人參，貝母，紫杉，紫草組織培養(yǎng)等。各種單克隆抗體。二、生化分離制備技術(shù)的發(fā)展（一）生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器包括微生物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的發(fā)酵罐和動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模的培養(yǎng)罐及用于固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)化轉(zhuǎn)化生化物質(zhì)的各種生物催化反應(yīng)器。用于微生物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器：

攪拌通氣的反應(yīng)器氣升式反應(yīng)器噴射自吸式反應(yīng)器用于多糖及脂肪酶發(fā)酵生產(chǎn)的離心式生物反應(yīng)器用于乳酸發(fā)酵的螺旋管式連續(xù)發(fā)酵連續(xù)培養(yǎng)光合細(xì)胞的反應(yīng)器動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)器用于固定化酶或固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器采用固定床和沸騰床。（二）生物藥物下游加工技術(shù)錯(cuò)流超濾，高效液相色譜，親和色譜，色層層析等?？焖俚鞍滓合嗌V系統(tǒng)。（三）膜分離技術(shù)超濾技術(shù)，已用于酶發(fā)酵工業(yè)的純化和濃縮。三、生物工程技術(shù)在生物制藥工業(yè)中的應(yīng)用（一）酶工程技術(shù)第一代酶—酶制劑第二代酶—固定化酶第三代酶—固定化多酶（包含輔因子再生系統(tǒng)）1.酶的固定化方法酶的固定化方法有下述4種：吸附法，包埋法，共價(jià)鍵結(jié)合法，交聯(lián)法EEEEEEEEEEEEEEEEEEE吸附法共價(jià)結(jié)合法交聯(lián)法包埋法（1）吸附法吸附法分為物理吸附法與離子吸附法。用物理吸附法制成固定化酶，酶活力損失很少，但吸著在載體上的酶，易于脫落，使用價(jià)值少。離子吸附法是將酶與含有離子交換劑的水不溶性載體結(jié)合，酶吸附于載體上較為牢固，在工業(yè)上用途頗廣。離子吸附法常用的載體有：1)陰離子樹脂，如DEDA-C,ECTEOLA-纖維素，TEAE－纖維素，DEAE－葡聚糖凝膠，AmberliteCG－50,IRC－50,IR－120,IR－200,Dowex－50等。例：DEAE－SephadexA-25吸附氨基酰化酶（2）包埋法包埋法系將酶包埋于凝膠或高分子聚合物網(wǎng)格內(nèi)，網(wǎng)格可以防止酶的滲出，底物仍能滲入網(wǎng)格內(nèi)與酶相接觸。包埋法的優(yōu)點(diǎn)是酶分子本身不參與水不溶性網(wǎng)格的形成，許多酶都可用此法固定化。其操作簡單，酶分子只是被保埋起來，而未受到化學(xué)反應(yīng)，因此固定化酶表現(xiàn)活力較高。常用的報(bào)埋劑有聚丙烯酰胺，卡拉膠，淀粉凝膠，三醋酸纖維素，海藻酸，膠原，血纖維，大豆蛋白等。例：卡拉膠保埋細(xì)胞生產(chǎn)蘋果酸（3）共價(jià)鍵結(jié)合法共價(jià)鍵結(jié)合法是通過化學(xué)反應(yīng)使酶與聚合物載體共價(jià)偶聯(lián)。酶與載體共價(jià)結(jié)合的功能團(tuán)包括氨基，羧基，酚羥基，巰基，羥基，咪唑基。常用共價(jià)鍵結(jié)合法有：重氮化法，烷基化和芳基化法，戊二醛結(jié)合反應(yīng)法，鈦螯合法，硫醇－二硫化物的互換反應(yīng)等。固定化糖化酶（4）肽鍵結(jié)合法該法主要將含羧基的水不溶性載體變成?；B氮，異氰酸鹽，鹵化物等衍生物，再使這些衍生物與酶的游離氨基進(jìn)行反應(yīng)，形成肽鍵。（5）交聯(lián)法交聯(lián)法是使用雙功能或多功能試劑與酶分子之間進(jìn)行分子間的交聯(lián)反應(yīng)的固定化方法。由于酶蛋白的功能基團(tuán)，如氨基，酚基，巰基，和咪唑基，參與交聯(lián)反應(yīng)，因此可能影響酶的活性中心結(jié)構(gòu)，而使酶活力顯著失活。交聯(lián)劑有多種，主要為戊二醛。在固定化酶的基礎(chǔ)上，固定化細(xì)胞技術(shù)得到迅速發(fā)展，其實(shí)際應(yīng)用速度已超過固定化酶。固定化細(xì)胞具有更多的優(yōu)點(diǎn)，它省去酶的分離操作。在細(xì)胞內(nèi)，酶穩(wěn)定性較高，進(jìn)行固定化時(shí)，活力喪失較少，且能利用天然存在的多酶體系，制造成本更低。但是反應(yīng)產(chǎn)物與底物必須容易透過細(xì)胞膜。2.酶工程技術(shù)的應(yīng)用固定化酶和固定化細(xì)胞在食品發(fā)酵工業(yè)和制藥工業(yè)方面的應(yīng)用，不僅可以改革現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，而且可以創(chuàng)新多酶反應(yīng)工藝，還可以促使發(fā)酵工業(yè)發(fā)生根本性變革，因此在制藥工業(yè)中的應(yīng)用具有很大潛力。（二）細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)是將來自動(dòng)物體的某些組織或器官，在模擬體內(nèi)生理?xiàng)l件下，在體外進(jìn)行培養(yǎng)，使之存活和生長。（1）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)條件營養(yǎng)條件培養(yǎng)基（人工合成，半人工合成）pH條件7.2-7.4溫度條件37±0.5℃氣體條件O2和CO2滲透壓無菌條件（2）培養(yǎng)方法體外培養(yǎng)細(xì)胞有原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)兩種方法。原代培養(yǎng)法有單層培養(yǎng)法和組織塊培養(yǎng)法。傳代培養(yǎng)是將原代培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行稀釋分瓶繼續(xù)培養(yǎng)。（3）動(dòng)物細(xì)胞大批培養(yǎng)技術(shù)許多有價(jià)值得蛋白質(zhì)，多肽制品都可以用動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，如病毒疫苗，干擾素，單克隆抗體等。因此動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)正向大型化，自動(dòng)化和精巧化方向發(fā)展。①微載體培養(yǎng)系統(tǒng)微載體培養(yǎng)是細(xì)胞培養(yǎng)附著和生長在微載體表面。②氣升式深層發(fā)酵罐法③中空纖維法④微囊法將活細(xì)胞懸浮在海藻酸鈉中，滴入氯化鈣溶液中，形成小珠，用長鏈氨基酸聚合物聚賴氨酸，形成多孔外膜，然后重新液化膠化小球，使成膠物質(zhì)從多孔外膜流出，活細(xì)胞留在膜內(nèi)，然后進(jìn)行培養(yǎng)。（4）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用（人生長激素，乙型肝炎疫苗）2.植物細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用（1）植物細(xì)胞的培養(yǎng)技術(shù)植物細(xì)胞培養(yǎng)是將植物體的某一部分經(jīng)無菌處理后置于人工培養(yǎng)基上使其細(xì)胞增殖，進(jìn)而按需要進(jìn)行培養(yǎng)的技術(shù)。用于進(jìn)行培養(yǎng)所需的植物部分成為外殖體。所形成的脫分化的細(xì)胞團(tuán)稱為愈傷組織。將愈傷組織轉(zhuǎn)移到液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)即為懸浮培養(yǎng)。培養(yǎng)基大量無機(jī)鹽，植物激素等（2）植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)有著廣泛應(yīng)用，尤其在天然藥物的生產(chǎn)上具有廣闊前景。如長春堿、地高辛，（三）單克隆抗體技術(shù)1.單克隆抗體的制備原理

B細(xì)胞群受抗原刺激后能產(chǎn)生針對抗原決定族的特異性抗體，一個(gè)機(jī)體可產(chǎn)生多達(dá)100萬種特異性的抗體。但是一個(gè)B細(xì)胞卻只能分泌一種特異性抗體。例如，小鼠B細(xì)胞受乙肝病毒刺激后，可產(chǎn)生針對乙肝病毒的7種不同標(biāo)志的特異性抗體，它們分別由7種小鼠B細(xì)胞產(chǎn)生。這些B細(xì)胞與小鼠骨髓瘤細(xì)胞融合后，形成7種雜交瘤細(xì)胞，稀釋純化，挑出單個(gè)雜交瘤細(xì)胞，進(jìn)行無性繁殖（克?。?。同一個(gè)克隆的雜交瘤細(xì)胞基因相同，合并分泌的特異性抗體質(zhì)地均一，這種抗體稱之為單克隆抗體。2.單克隆抗體的工業(yè)化生產(chǎn)單克隆抗體的生產(chǎn)包括細(xì)胞培養(yǎng)、提純和制劑等工藝過程。（1）雜交瘤細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)生物反應(yīng)器：氣升式發(fā)酵罐，中空纖維培養(yǎng)罐，微囊發(fā)酵罐培養(yǎng)基：牛淋巴液，血清（2）單抗的分離純化（超濾、鹽析、離子交換、HPLC等）（3）單克隆抗體的制劑技術(shù)3.單克隆抗體的應(yīng)用（四）基因工程技術(shù)基因工程實(shí)際上包括了體外基因工程（DNA體外重組）和體內(nèi)基因工程（DNA體內(nèi)重組）兩種方式。一般指體外基因工程。1.基因工程的基本程序基因工程操作程序包括取得目的基因，將目的基因同載體連接構(gòu)建成DNA重組體，再將經(jīng)過重組的DNA轉(zhuǎn)化導(dǎo)入受體細(xì)胞（宿主細(xì)胞），并使目的基因和載體上其它基因地形狀得以表達(dá)（即基因轉(zhuǎn)錄和翻譯為目的蛋白）見圖p57（五）生物合成技術(shù)1.利用微生物代謝產(chǎn)物的藥物（1）醇酮類藥物：如乙醇，丁醇，丙醇及甘油。（2）有機(jī)酸類藥物：如醋酸，檸檬酸，蘋果酸，乳酸（3）維生素類藥物（4）氨基酸類藥物（5）生物堿類藥物（6）抗生素2.半合成藥物第四章固相析出分離法改變?nèi)芤簵l件，使溶質(zhì)以固體形式從溶液中分出的操作技術(shù)稱為固相析出分離法。析出物為晶體時(shí)稱為結(jié)晶；析出物為無定形固體稱為沉淀法。固相析出法主要有鹽析法，有機(jī)溶劑沉淀法，等電點(diǎn)沉淀法，結(jié)晶法等。鹽析法是利用各種生物分子在濃鹽溶液中溶解度的差異，通過向溶液中引入一定數(shù)量的中性鹽，使目的物或雜蛋白以沉淀析出，達(dá)到純化目的的方法。鹽析的機(jī)制：高濃度的中性鹽溶液中存在著大量的帶電荷的鹽離子，它們能夠中和生物分子表面的電荷，使之賴以穩(wěn)定的雙電層受損，從而破壞分子外圍的水化層；另外，大量鹽離子自身的水合作用降低了自由水的濃度，從另一方面摧毀了水化層，使生物分子相互聚集而沉淀。有機(jī)溶劑沉淀法向水溶液中加入一定量親水性的有機(jī)溶劑，降低溶質(zhì)的溶解度，使其沉淀析出的分離純化方法。主要機(jī)理：（1)親水性有機(jī)溶劑加入溶液后降低了介質(zhì)的介電常數(shù)，使得溶質(zhì)分子之間的靜電引力增加，聚集形成沉淀。(2)水溶性有機(jī)溶劑本身的水合作用降低了自由水的濃度，壓縮了親水溶質(zhì)分子表面原有水化層的厚度，降低了它的親水性，導(dǎo)致脫水凝集。等電點(diǎn)沉淀法兩性電解質(zhì)，在溶液pH處于等電點(diǎn)（pI）時(shí)分子表面凈電荷為零，導(dǎo)致賴以穩(wěn)定的雙電層及水化膜的削弱或破壞，分子間引力增加，溶解度降低。調(diào)節(jié)溶解的pH值，使兩性溶質(zhì)溶解度下降，析出沉淀的操作。結(jié)晶法改變?nèi)芤旱哪承l件，使其中的溶質(zhì)以結(jié)晶態(tài)析出的過程稱作結(jié)晶。（一）鹽析結(jié)晶法這是生化制藥中應(yīng)用最多的結(jié)晶方法。其作用是通過向結(jié)晶溶液中引入中性鹽，逐漸降低溶質(zhì)的溶解度使其過飽和，經(jīng)過一定時(shí)間后晶體形成并逐漸長大。（二）透析結(jié)晶（三）有機(jī)溶劑結(jié)晶（四）等電點(diǎn)結(jié)晶（五）溫度誘導(dǎo)結(jié)晶第五章吸附法吸附是物質(zhì)分子在兩相界面上濃度的增加。由于界面上的分子同時(shí)受到不相等的兩相分子的作用力，因此界面分子的力場是不飽和的，即存在一種固體的表面力，它能從外界吸附分子、原子或離子，并在吸附劑表面附近形成多分子層或單分子層。我們稱物質(zhì)從流動(dòng)性（氣或液相）濃縮到固體表面從而達(dá)到分離的過程稱為吸附作用。把在表面上能發(fā)生吸附作用的固體稱為吸附劑；將被吸附的物質(zhì)稱為吸附物。預(yù)處理上樣吸附洗雜洗脫再生常用吸附劑：1)活性炭是一種吸附能力很強(qiáng)的非極性吸附劑，其吸附作用在水溶液中最強(qiáng)，在有機(jī)溶劑中較弱，吸附能力的順序：水>乙醇>甲醇>乙酸乙酯>丙酮>氯仿。2)人造沸石人造沸石是一種人工合成的無機(jī)陽離子交換劑。用于細(xì)胞色素C的分離。3)磷酸鈣凝膠在蛋白質(zhì)的分離、精制中，較為常用的吸附劑為磷酸鈣凝膠。（羥基磷灰石）活性部位為鈣離子。4)白陶土5)氫氧化鋁凝膠用于蛋白質(zhì)及酶的分離。6)氧化鋁活性氧化鋁是最常用的一種吸附劑，特別適于親脂性成分的分離，廣泛地用于在醇，酚，生物堿，染料，甾體化合物，苷類，氨基酸，蛋白質(zhì)以及維生素等物質(zhì)的分離。7)硅膠最常用8)滑石粉惰性助濾劑9)硅藻土惰性助濾劑10)皂土11)聚酰胺粉12)大孔網(wǎng)格聚合物吸附樹脂極性，弱極性，非極性大孔吸附樹脂強(qiáng)酸性，弱酸性，強(qiáng)堿性，弱堿性等第六章離子交換法離子交換法是利用溶液中各種帶電粒子與離子交換劑之間結(jié)合力的差異進(jìn)行物質(zhì)分離的操作方法。帶電粒子與離子交換劑間的作用力是靜電力。它們結(jié)合是可逆的，在一定條件下能夠結(jié)合，條件改變后也能被釋放出來。離子交換劑由惰性的不溶性載體，功能基團(tuán)和平衡離子組成。X＋X＋X＋X＋X＋X＋Y＋X＋Z＋X＋Y＋Z＋Z＋Y＋Y＋Y＋X＋Z＋X＋Z＋X＋Z＋Z＋X＋X＋X＋Y＋Z＋Y＋Z＋Ｘ＋Ｘ＋X＋X＋X＋X＋Ｚ＋X＋Ｚ＋X＋X＋OH－nX＋平衡上樣吸附洗雜洗脫第七章凝膠層析它是將樣品化合物通過一定孔徑的凝膠固定相，用于流經(jīng)體積的差異，使不同分子量的組成得以分離的層析。VC大分子小分子ABCV0ViGPC測分子量Y=A+BX第八章親和層析利用生物大分子特異性親和力而設(shè)計(jì)的層析技術(shù)稱為親核層析。在親和層析中起可逆結(jié)合的特異性物質(zhì)稱為配基（Ligand），與配基結(jié)合的層析介質(zhì)稱為載體（Matrix）親和層析的設(shè)計(jì)原理和過程：1)配基固定化選擇合適的配基與不溶性的支撐載體偶聯(lián)，或共價(jià)結(jié)合成具有特異性親和性分離介質(zhì)。2)吸附樣品親和層析介質(zhì)選擇性吸附酶或其它生物活性物質(zhì)，雜質(zhì)與層析間沒有親和作用，故不能被吸附而被洗滌去除。3)樣品洗脫選擇適宜的條件使被吸附的親和介質(zhì)上的酶或其它生物活性物質(zhì)洗脫。LSLLS＋＋S＋S＋雜質(zhì)SS＋LLLLL配基樣品配基固定化吸附樣品樣品洗脫第九章離心技術(shù)沉降作用—懸浮液靜置時(shí)，在重力作用下，密度大于周圍溶液的固體顆粒逐漸下沉，成為沉降作用。離心技術(shù)—在離心力場作用下，加速懸浮液中固體顆粒沉降速度的方法稱為離心技術(shù)。相對離心力—通常用離心力與重力的比值表示離心機(jī)的離心能力，也稱分離因素，用符號×g或g表示。第十章膜分離技術(shù)分離范圍分離動(dòng)力一般過濾>1μm壓力差微孔過濾0.01~1μm壓力差透析5~100?分子擴(kuò)散超級過濾5~100?壓力差反滲透<5?壓力差電滲析<5?電能第十一章制備型高效液相色譜制備型HPLC技術(shù)是利用大直徑柱，分離制備大量純物質(zhì)（>0.1g）HPLC的分離依據(jù)是樣品中各組分之間帶電性，極性，疏水性，分子大小，等電點(diǎn)，親和性，螯合性等理化性質(zhì)的差異。將樣品導(dǎo)入柱頭，流動(dòng)相在高壓泵的作用下，其流量被準(zhǔn)確地控制通過色譜柱，樣品中各組分在色譜柱中形成查速遷移，按時(shí)間先后流出層析柱，然后進(jìn)行檢測和分部收集。泵色譜柱檢測器色譜數(shù)據(jù)處理溶劑按固定相對樣品的保留機(jī)理，HPLC大致可分為液固色譜，鍵合相色譜，離子交換色譜，離子對色譜，凝膠色譜，疏水色譜，親和色譜，聚焦色譜，金屬螯合親和色譜等。色譜重要參數(shù)：分離度，分離速度，回收率，樣品容量。分離度Rs理論塔板數(shù)N容量因子K’—為溶質(zhì)在固定相中得總摩爾數(shù)與流動(dòng)相中得總摩爾數(shù)之比。選擇因子α1、分類：

（1）根據(jù)氨基酸在pH5.5溶液中帶電狀況分為酸性、中性及堿性氨基酸三類。

（2）依R基團(tuán)差異亦分為：脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸及雜環(huán)氨基酸三類其中L-組氨酸、L-色氨酸、L-脯氨酸及L-羥脯氨酸為雜環(huán)氨基酸，

L-酪氨酸及L-苯丙氨酸為芳香族氨基酸，其余均為脂肪族氨基酸。2、性質(zhì)：（1）物理通性：天然氨基酸純品均為白色結(jié)晶性粉末，熔點(diǎn)及分解點(diǎn)均在200℃以上。在有機(jī)溶劑中溶解度一般較小。均為兩性電解質(zhì)，各有一定等電點(diǎn)。除甘氨酸外都有旋光性。

氨基酸能使水的介電常數(shù)增高,而一般的有機(jī)化合物乙醇、丙酮等卻使水的介電常數(shù)降低。是以離子晶格組成，而一般的有機(jī)化合物是由分子晶格組成的。（2）化學(xué)通性：

α-氨基酸共同的化學(xué)反應(yīng)有兩性解離及林海定反應(yīng)、?；?、烷基化、酯化、酰氯化、酰胺化、疊氮化、脫羧及脫氨反應(yīng)、肽鍵結(jié)合反應(yīng)及與甲醛和亞硝酸的反應(yīng)等。

特殊基團(tuán)反應(yīng)：

酪氨酸的酚羥基可產(chǎn)生米倫反應(yīng)與福林－達(dá)尼斯反應(yīng)；

精氨酸的胍基產(chǎn)生坂口反應(yīng)；

色氨酸的吲哚基與芳醛產(chǎn)生紅色反應(yīng)；

組氨酸的咪唑基產(chǎn)生Pauly反應(yīng)；

苯丙氨酸硝化后于堿性條件下產(chǎn)生桔黃色反應(yīng)；

胱氨酸及半胱氨酸經(jīng)酸或堿破壞后可與醋酸鉛產(chǎn)生鉛黑反應(yīng)；

半胱氨酸在堿性條件下與亞硝基鐵氰化鈉（硝普鹽）反應(yīng)生成紫紅色化合物。

色氨酸、苯丙氨酸及酪氨酸均有特征紫外吸收光譜，色氨酸最大吸收波長為279nrn，苯丙氨酸為259nm，酪氨酸為278nm。但構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)均無吸收。

氨基酸的上述理化性質(zhì)是蛋白質(zhì)與氨基酸合成、轉(zhuǎn)化、分離純化及定性定量檢測的依據(jù)二、氨基酸及其衍生物在醫(yī)藥中的應(yīng)用

1、氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本組成單位，故生物體中眾多蛋白質(zhì)的生物功能，無不與構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)量、排列順序及由其形成的空間構(gòu)象有密切的關(guān)系。因此氨基酸對維持機(jī)體蛋白質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡有極其重要的意義。生命活動(dòng)中人及動(dòng)物通過消化道吸收氨基酸。通過體內(nèi)轉(zhuǎn)化而維持其動(dòng)態(tài)平衡，若其動(dòng)態(tài)平衡失調(diào)，則機(jī)體代謝紊亂，甚至引起病變。2、許多氨基酸尚有其特定的藥理效應(yīng)。（－）氨基酸的營養(yǎng)價(jià)值及其與疾病治療的關(guān)系氨基酸為構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的基本單位，故蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值實(shí)際是氨甚酸作用的反映。健康人靠膳食中的蛋白質(zhì)獲取各種氨基酸滿足機(jī)體需求。缺乏蛋白質(zhì)則影響機(jī)體生長及正常生理功能，抗病力減弱引起病變。消化道功能嚴(yán)重障礙者及手術(shù)后病人常因禁食無法獲得足夠蛋白質(zhì)，自身蛋白質(zhì)過量消耗，致使?fàn)I養(yǎng)不良而導(dǎo)致病情惡化或預(yù)后不良。

臨床上常通過直接輸入氨基酸制劑改善患者營養(yǎng)狀況，增加治療機(jī)會，促進(jìn)康復(fù)。

賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸及纈氨酸等8種氨基酸必需氨基酸：人及哺乳動(dòng)物自身不能合成，需由食物供應(yīng)。半必需氨基酸：氨基酸（胱氨酸及酪氨酸）可分別由其他氨基酸（蛋氨酸和苯丙氨酸)產(chǎn)生，若食物中提供了足夠的該氨基酸（氨酸及酪氨酸），可減少對其他氨基酸（蛋氨酸及苯丙氨酸）的需求量。

氨基酸（精氨酸及組氨酸）合成速度較低，通常難以滿足需求，需由外界補(bǔ)充一部分。（二）治療消化道疾病的氨基酸及其衍生物（三）治療肝病的氨基酸及其衍生物（四）治療腦及神經(jīng)系統(tǒng)疾病的氨基酸及其衍生物（五）用于腫瘤治療的氨基酸及其衍生物（六）其它氨基酸類藥物的臨床應(yīng)用第二節(jié)氨基酸類藥物的生產(chǎn)方法

1、目前全世界天然氨基酸的年總產(chǎn)量在百萬噸左右，其中產(chǎn)量較大者有谷氨酸、蛋氨酸及賴氨酸，其次為天門冬氨酸、苯丙氨酸及胱氨酸等。它們主要用于醫(yī)藥、食品、飼料及化工行業(yè)中。

2、目前構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的20種氨基酸的生產(chǎn)方法有天然蛋白質(zhì)水解法、發(fā)酵法、酶轉(zhuǎn)化法及化學(xué)合成法等四種。

3、氨基酸及其衍生物類藥物已有百種之多，但主要是以20種氨基酸為原料經(jīng)酯化、?；?、取代及成鹽等化學(xué)方法或酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)。一、水解法（一）基本原理與過程以毛發(fā)、血粉及廢蠶絲等蛋白質(zhì)為原料，通過酸、堿或酶水解成多種氨基酸混合物，經(jīng)分離純化獲得各種藥用氨基酸的方法稱為水解法。目前用水解法生產(chǎn)的氨基酸有L-胱氨酸、L-精氨酸、L-亮氨酸、L-異亮氨酸、L-組氨酸、L-脯氨酸及L-絲氨酸等。水解法生產(chǎn)氨基酸的主要過程為水解、分離和結(jié)晶精制三個(gè)步驟。

1、蛋白質(zhì)水解方法目前蛋白質(zhì)水解分為酸水解法、堿水解法及酶水解法三種。（1）酸水解法蛋白質(zhì)原料用6～10mol／L鹽酸或8mol／L硫酸于110～120℃（回流煮沸）水解12～24h，除酸后即得多種氨基酸混合物。此法優(yōu)點(diǎn)是水解迅速而徹底，產(chǎn)物全部為L-型氨基酸，無消旋作用。缺點(diǎn)是色氨酸全部被破壞，絲氨酸及酪氨酸部分被破壞，且產(chǎn)生大量廢酸污染環(huán)境。（2）堿水解法蛋白質(zhì)原料經(jīng)6mol／L氫氧化鈉或4mol／L氫氧化鋇于100℃水解6h即得多種氨基酸混合物。該法水解迅速而徹底，且色氨酸不被破壞，但含羥基或巰基的氨基酸全部被破壞，且產(chǎn)生消旋作用。工業(yè)上多不采用。（3）酶水解法蛋白質(zhì)原料在一定pH和溫度條件下經(jīng)蛋白水解酶作用分解成氨基酸和小肽的過程稱為酶水解法。此法優(yōu)點(diǎn)為反應(yīng)條件溫和，無需特殊設(shè)備，氨基酸不破壞，無消旋作用。缺點(diǎn)是水解不徹底，產(chǎn)物中除氨基酸外，尚含較多肽類。工業(yè)上很少用該法生產(chǎn)氨基酸而主要用于生產(chǎn)水解蛋白及蛋白胨。2、氨基酸分離方法

氨基酸分離方法較多，通常有溶解度法、等電點(diǎn)沉淀法、特殊試劑沉淀法、吸附法及離子交換法等。

（1）溶解度法是依據(jù)不同氨基酸在水中或其它溶劑中的溶解度差異而進(jìn)行分離的方法。胱氨酸和酪氨酸均難溶于水，但在熱水中酪氨酸溶解度較大，而胱氨酸溶解度變化不大，故可將混合物中胱氨酸、酪氨酸及其它氨基酸彼此分開。

（2）特殊試劑沉淀法系采用某些有機(jī)或無機(jī)試劑與相應(yīng)氨基酸形成不溶性衍生物的分離方法。

如鄰二甲苯-4-磺酸能與亮氨酸形成不溶性鹽沉淀，后者與氨水反應(yīng)又可獲得游離亮氨酸；

組氨酸可與HgC12形成不溶性汞鹽沉淀，后者經(jīng)處理后又可獲得游離組氨酸；

精氨酸可與苯甲醛生成水不溶性苯亞甲基精氨酸沉淀，后者用鹽酸除去苯甲醛即可得精氨酸。

（3）吸附法是利用吸附劑對不同氨基酸吸附力的差異進(jìn)行分離的方法。如顆?；钚蕴繉Ρ奖彼?、酪氨酸及色氨酸的吸附力大于對其它非芳香族氨基酸的吸附力，故可從氨基酸混合液中將上述氨基酸分離出來。

（4）離子交換法是利用離子交換劑對不同氨基酸吸附能力的差異進(jìn)行分離的方法。氨基酸為兩性電解質(zhì)，在特定條件下，不同氨基酸的帶電性質(zhì)及解離狀態(tài)不同，故同一種離子交換劑對不同氨基酸的吸附力不同。3、氨基酸的精制方法

分離出的特定氨基酸中常含有少量其它雜質(zhì)，需進(jìn)行精制，常用的有結(jié)晶和重結(jié)晶技術(shù)，也可采用溶解度法或結(jié)晶與溶解度法相結(jié)合的技術(shù)。丙氨酸在稀乙醇或甲醇中溶解度較小，且pI為6.0，故丙氨酸可在pH6.0時(shí)，用50％冷乙醇結(jié)晶或重結(jié)晶加以精制。

溶解度與結(jié)晶技術(shù)相結(jié)合的方法精制氨基酸。如在沸水中苯丙氨酸溶解度大于酪氨酸100倍，若將含少量酪氨酸的苯丙氨酸粗品溶于15倍體積（w／v