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1、项目三 生化药品生产技术任务一 了解生化药物生产技术任务二 氨基酸药物的生产任务三 多肽与蛋白质类药物的生产任务四 酶类药物的生产任务五 糖类药物的生产任务六 脂类药物的生产任务七 核酸药物的生产 任务八 维生素与辅酶药物的生产 任务一 了解生化药物生产技术一、生化药物的分类二、生化药物提取纯化的一般工艺流程三、原料的选取、处理及有效成分的提取四、沉淀技术五、色谱技术六、结晶七、电泳八、蒸发与干燥一、生化药物的分类生化药物：是从生物体分离纯化，或用化学合成、微生物合成、现代生物技术制得的用于预防、治疗和诊断疾病的一类生化物质。这类物质是维持人体正常生理活动、治疗疾病、保持健康必需的生理生化成分
2、。按化学本质和化学特性分类：氨基酸及其衍生物类药物 多肽和蛋白质类药物酶类药物 核酸及其降解产物类药物糖类药物 脂类药物动物器官或组织液二、生化药物提取纯化的一般工艺流程初步纯化（沉淀、吸附、萃取、过滤）高度纯化（色谱、电泳等）成品加工（无菌过滤、超滤、浓缩、结晶、干燥）生物材料、发酵液或培养液预处理（清洗、加热、调pH、凝聚、絮凝）细胞分离（沉降、离心、过滤）细胞细胞破碎（高压均质处理、研磨、溶菌处理）细胞碎片分离（离心分离、萃取过滤）收集上清液上清液（含胞外产品）三、原料的选取、处理及有效成分的提取（一）原料的选取与保存选择生化药物生产原料的主要原则：l有效成分含量高，原料新鲜；l原料来源
3、丰富，易得，原料成本低；l原料中杂质含量较少等。保存生物材料的主要方法：l冷冻法，常用-40速冻，适用于所有生物原料；l有机溶剂脱水法，常用有机溶剂丙酮制成“丙酮粉”，此法适用于原料少而价值高、有机溶剂对产品没有破坏的原料，如脑垂体等；l防腐剂保鲜法，如对于发酵液、提取液等液体原料，加入乙醇、苯酚等对其进行保存。（二）生化药物提取1.物质性质与提取提取：利用目的物的溶解特性，将其与细胞的固形成分或其他结合成分分离，使其由固相转入液相或从细胞内的生理状态转入特定溶液环境的过程。溶剂溶剂，液-液提取，萃取固体溶剂，固-液提取，浸取生化药物特殊性：l稳定性差，受pH、温度、离子强度、金属离子、提取过
4、程中所使用的溶剂等环境因素的影响；l含量低；l目的产物与杂质性质接近。生化药物提取分离方法要求较高2.提取的溶剂系统（1）水溶性、盐溶性物质提取：用酸碱盐水溶液为提取剂（2）水、盐系统无法提取的蛋白质或酶的提取：用表面活性剂或有机溶剂为提取剂l液-液提取，萃取 利用溶质在互不相溶的两相中分配系数的不同而进行提取分离的方法。多用于抗生素、核苷酸等小分子药物的提取。 萃取剂的选择依据：对目的物有较大溶解度和良好选择性，在工业上还要考虑价格低廉、挥发性小、毒性小、来源广等特点，以及萃取剂对产品的选择性能、与原溶剂不相溶、两相有较大密度差、萃取剂易于回收等。 工业生产中，常用的萃取溶剂有甲醇、乙醇、丙
5、酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。 多用于抗生素、核苷酸等小分子药物的提取。l固-液提取，浸取 溶剂的选择主要是依据“相似相溶”原理。 较常用的有机溶剂有甲醇、乙醇、丙酮、丁醇等极性溶剂和乙醚、氯仿、苯等非极性溶剂。产物固体溶质溶剂维生素B碎米维生素B乙醇-水鸦片提取物罂粟鸦片提取物CH2Cl2或超临界CO2肝提取物哺乳动物的肝肽、缩氨酸水胰岛素牛、猪胰脏胰岛素酸性醇中草药汁中草药材药用成分水药酒中草药材药用成分酒（三）细胞破碎1.细胞破碎的目的-破坏生物的细胞壁或细胞膜，增大细胞膜通透性，使胞内产物获得最大程度的释放，便于进行后续的生化物质的提取和分离。根据各种生物细胞壁结构和组成的差异，采用的方法
6、各不相同细胞破碎的主要阻力细胞壁机械法2.细胞破碎方法固体剪切作用非机械法液体剪切作用干燥处理溶胞作用：酶溶法、化学法、物理法（四）固液分离方法：分离筛、重力沉降、浮选分离、离心分离和过滤等，其中用于发酵液固液分离的主要是离心分离和过滤分离。1.离心技离心技术术l原理：利用转鼓高速转动所产生的离心力，使不同密度、大 小或形状的物质分离的技术。 l优点：分离速率快、分离效率高、液相澄清度好等。l缺点：设备投资高、能耗大。此外，连续排料时，固相干度 不如过滤设备。l种类：种类多，按其转速不同，可分为低速、高速、超高速 三大类。2.过滤过滤技技术术借助过滤介质，在一定压力差P作用下，使液体通过，固体
7、颗粒留下。类型：澄清过滤 + 滤饼过滤P盐析向蛋白质溶液中加入大量硫酸铵后蛋白质会沉淀析出原因？加入中性盐脱去蛋白质水化层使之聚集沉淀盐析（NH4）2SO4）1. 盐析法四、沉淀技术2. 等电点沉淀法蛋白质是两性电解质，在等电点溶解度最小可用于目标产物提取，也用用于杂质去除等电点沉淀多用于疏水性较大的蛋白质与盐析法相比，可省去后续的脱盐操作蛋白质处理分离的有效手段u极端pH导致某些目的产物失活u消耗大量酸碱3. 有机溶剂沉淀法无机盐影响大蛋白质分子质量越大越容易常用酒精、丙酮、表面活性剂等有机溶剂与沉淀密度差大，易分离u易引起目标蛋白质变性u低温，成本较高u通常只适用于所处理的液体数量较少的场
8、合加入有机溶剂，破坏蛋白质水化膜和溶液介电常数五、色谱技术一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（表面积很大或多孔介质）和流动相（液体、气体），根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配，达到分离、分析的目的。（一）色谱法的基本原理色谱法是利用不同物质在互不相溶的两相中具有不同的分配系数，引起移动速度的不同，通过两相不断的相对运动而实现分离的方法。分配系数差异越大分离效果越好在色谱过程中，分配系数大的溶质在固定相上存在的概率大，随流动相移动速度小。由此，溶质之间由于移动速度的不同而得到分离。色谱分离原理示意图样品1样品2样品3响应R2进样峰时间（t）13色谱柱（
9、固定相） 流 动 相112223333固定相：色谱的载体，可以是固体-吸附剂、凝胶 、离子交换剂等，也可是液体-固定在硅 胶或纤维素上的溶液 能与待分离的化合物进行可逆的吸附、溶 解、交换等作用流动相：推动固定相上待分离的物质朝着一个方向 移动的液体、气体或超级临界流体等 柱色谱-洗脱剂 薄层色谱、纸色谱-展层剂或展开剂（二）色谱的组成固定相：碳酸钙流动相：石油醚 固定相填充于柱内形成固定床，在柱的入口端加入料液后，连续输入流动相，料液中溶质在流动相与固定相之间扩散传质，产生分配平衡柱色谱薄层色谱纸色谱（三）色谱法的分类按固定相的形式分类柱色谱法纸色谱法薄层色谱法色谱法的分类按流动相的相态分类
10、气相色谱法液相色谱法凝胶色谱法离子交换色谱法吸附色谱法亲和色谱法按分离机理分类（四）柱色谱的基本操作将固定相装在色谱柱中，加样，通入流动相，使样品朝着一个方向移动，通过各组分随流动相流动速度不同而得到分离。1.流动相贮槽2.流量调节阀3.恒流泵4.进样器5.色谱柱6.检测器7.分部收集器8.记录仪装柱平衡加样洗脱收集、鉴定及保存载体再生六、结晶技术（一）结晶概念结晶是从液相或气相生成形状一定、有规则排列的晶体的现象，是形成新相的过程。这一过程包括1.溶质分子凝聚成固体2.分子有规律地排列在一定的晶格中晶浆：在结晶器中结晶出来的晶体和剩余的溶液(或熔液)所构成的混悬物。母液：去除悬浮液中的晶体后
11、剩下的溶液(或熔液)。晶习：一定环境中，结晶的外部形态。晶体结构特征：几何外形、规则排列饱和溶液：在一定温度下，向一定量溶剂里加入某种溶质，当溶质不能继续溶解时，所得的溶液叫做这种溶质的饱和溶液过饱和溶液：溶质浓度超过饱和溶解度时，该溶液称之为过饱和溶液溶质只有在过饱和溶液中才能析出不饱和溶液饱和溶液过饱和溶液晶核的产生晶体生长等过程（二）结晶基本原理几种物质在水中的溶解度曲线溶液的过饱和与超溶解度曲线溶解度曲线 过饱和曲线 稳定区不可能结晶介稳区不会自发产生晶核 不稳区能自发产生晶核 结晶的TC关系图稳定区内的任一点溶液都是稳定的,不管采用什么措施都不会有结晶析出。亚稳区内的任一点,如不采取
12、措施,溶液也可以长时间保持稳定,若加入晶种,溶质就会在晶种上长大,溶液的浓度随之下降到AB线。亚稳区中各部分的稳定性并不一样,接近AB线的区域较稳定,而接近CD线的区域极易受刺激而结晶。因此有人提出将亚稳区再一分为二,上半部为刺激结晶区,下半部为养晶区。（三）结晶的步骤结晶是从均一的溶液中析出固相晶体的过程通常包含三个步骤:过饱和溶液的形成晶核的生成晶体的成长溶液达到过饱和状态是结晶的前提过饱和度是结晶的推动力七、电泳技术（一）电泳的原理与分类 带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳(electrophoresis, EP)。 许多重要的生物分子，如氨基酸、多肽、蛋白质、核
13、苷酸、核酸等都具有可电离基团，它们在某个特定的pH值下可以带正电或负电，在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷极性相反的电极方向移动。 电泳技术就是利用在电场的作用下，由于待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而对样品进行分离、鉴定或提纯的技术。电泳装置主要包括两个部分：电源和电泳槽。电源：提供直流电，在电泳槽中产生电场，驱动带电分子迁移电泳槽：分为水平式和垂直式两类。 垂直板式电泳是较为常见的一种，常用于聚丙烯酰胺凝胶电泳中蛋白质的分离。电源电泳槽分为：区带电泳、等电点电泳、等速电泳（二）电泳的流程样品处理制胶跑胶固定染色脱色
14、WB 8%、10%、12.5%、15%的胶16.5%的Tricine胶4-20%的梯度胶ECL反应曝光八、蒸发与干燥浓缩是低浓度溶液通过除去溶剂(包括水)变为高浓度溶液的过程。蒸发是主要手段。常在提取后和结晶前进行，有时也贯彻在整个生化制药过程中。干燥是从湿的固体生化药物中除去水分和溶剂而获得相对或绝对干燥制品的工艺过程。通常包括原料药的干燥和制成的临床制剂的干燥。浓缩：低浓度溶液通过除去溶剂(包括水)变为高浓度溶液的过程。含有目标产物的溶液除去细胞碎片和其他固体杂质后，体积依然很大，目标产物的浓度比较低，因此必须进一步浓缩，提高溶液中目标产物的浓度，为目标产物的结晶以及干燥做好准备。把多余的
15、溶剂除掉，常在提取后和结晶前进行，有时也贯彻在整个生化制药过程中。（一）浓缩-蒸发1.浓缩基本原理蒸发：溶液表面的溶剂分子获得的动能超过了溶液内溶剂分子间的吸引力而脱离液面而逸向空间的过程。当溶液受热，溶剂分子动能增加，蒸发过程加快；液体表面积越大，蒸发越快。根据此原理，蒸发浓缩装置常常按照加热、扩大液体表面积、低压等因素设计。便于贮运和加工，蒸发后，溶液的体积变小，而获得的溶液在以后的操作过程中更便于加工，甚至是可以直接进行制剂。回收溶剂，生物制品的提取过程中会使用一些有机溶剂，可回收再利用，蒸发可以回收溶剂。通过蒸发可以去除掉溶剂中的杂质，可以获得更纯净的溶剂。蒸发的主要目的2.影响蒸发的
16、因素温度差：分子受热后振动能力超过分子间内聚力而逃逸出去是蒸发的主要原因，要加快蒸发速度，必须使热源与被蒸发溶液之间有一定的温度差，使溶剂分子获得足够的能量而不断汽化。蒸发面积：温度一定，蒸发速度与蒸发面积成正比搅拌：搅拌可以克服结膜现象，提高蒸发速度表面压力：液体表面压力越大，蒸发速度越慢二次蒸汽浓度：溶液沸腾时产生的蒸汽为二次蒸汽 蒸发速度与二次蒸汽浓度成反比。表面压力二次蒸汽浓度温度差蒸发面积搅拌3.蒸发分类蒸发浓缩常压浓缩减压浓缩薄膜蒸发多效浓缩1）常压浓缩药液在常压下的蒸发浓缩。多采用倾倒式夹层锅，加强搅拌避免表面结膜，室内设有排风抽走生成的水蒸气。蒸发速度慢，耗时较长。适用于耐热性有效成分，溶剂无毒、无害、无燃烧性、无经济价值时的浓缩。减压浓缩是根据降低液面压力使液体沸点降低的原 理来进行的。有时也称真空浓缩。为加快其浓缩往往伴随加热使其蒸发更快。适用于一些不耐热的生化药物和制品。减压浓缩就是在减压或真空条件下进行的蒸发过程 ，真空蒸发时冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力低 于大气压，此时系统中的不凝性气体必须用真空泵 抽出。2）减压浓缩减压或真空蒸发有如下优点： 由于减压，沸
