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（10）海洋生物技术。

三、医药生物技术的新进展

1.基础研究不断深入

2.新产品不断出现

3.新试剂、新技术不断出现

4.新型生物反应器和新分离技术不断出现

四、我国的医药生物技术

五、医药生物技术的新进展

1.利用新发现的人类基因，开发新型药剂。

2.新型疫苗的研制。

3.基因工程活性肽。

4.其他。

如疾病早期诊断，PCR，单克隆抗体。

第二章生物药物概论

第一节生物药物的来源、特性、分类与制备

一、生物药物的来源

1.生物药物是指运用生物学、医学、生物化学等的研究成果，从生物体、生物组织、细胞、体液等，综合利用物理学、化学、生物化学、生物技术和药学等学科的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品。

2.生物药物的原料来源

天然的生物材料：

人体、动植物、微生物和各种海洋生物。

人工制得的生物原料如基因工程技术制得的微生物或细胞。

二、生物药物的特性

1.药理学特性（优点）

（1）治疗的针对性强。

细胞色素C用于治疗组织缺氧所引起的一系列疾病；

（2）药理活性高。

注射用的纯ATP可以直接供给机体能量；

（3）毒副作用小，营养价值高。

蛋白质、核酸、糖类、脂类等生物药物本身就直接取自体内；

（4）生理副作用常有发生。

生物体之间的种属差异及个体差异，用药时会发生免疫反应和过敏反应。

2.生产、设备中的特殊性

（1）原料中的有效物含量低。

激素、酶在体内含量极低；

（2）稳定性差。

生物药物的分子结构中具有特定的活性部位，该部位有严格的空间结构，一旦结构破坏，生物活性也就随着消失；

（3）易腐败。

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。

均一性、安全性、稳定性、有效性。

3.检验上的特殊性

由于生物药物具有生理功能，故生物药物不仅要有理化检验指标，更要有生理活性检验指标。

三、生物药物的分类

1.（生物制药的研究内容）按生物工程学科范围分为四类分类：

（1）发酵工程制药；

（2）基因工程制药：

（3）细胞工程制药；

（4）酶工程制药。

2.按药物的结构分类：

（1）氨基酸及其衍生物类药物；

（2）多肽和蛋白质类药物；

（3）酶和辅酶类药物；

（4）核酸及其降解物和衍生物类药物；

（5）糖类药物；

（6）脂类药物；

（7）细胞生长因子；

（8）生物制品类。

3.按来源分类：

（1）人体组织来源。

疗效好、无副作用、来源有限。

（2）动物组织来源。

动物脏器，来源丰富、价格低廉、可以批量生产。

（3）植物组织来源。

中草药，酶、蛋白质、核酸。

（4）微生物来源。

抗生素、氨基酸、维生素、酶。

（5）海洋生物来源。

动植物、微生物。

4.按生理功能和用途分类：

（1）治疗药物。

肿瘤、艾滋病、心脑血管疾病等。

（2）预防药物。

传染性强的疾病，疫苗、菌苗、类毒素。

（3）诊断药物。

速度快、灵敏度高、特异性强。

免疫诊断、酶诊断、基因诊断试剂。

（4）其它。

生化试剂、保健品、化妆品、食品、医用材料。

四、生物药物的制备过程

1.生物药物原料的选择、预处理与保存方法

（1）原料选择原则

有效成分含量高，原料新鲜，来源丰富、易得，产地较近，原料中杂质含量少，成本低。

（原料→粗提→精提）

生物技术单元操作

（2）预处理与保存

预处理：

就地采集后去除结缔组织、脂肪组织等不用的成分，将有用成分保鲜处理，收集微生物原料时，要及时将菌体与培养液分开，进行保鲜处理。

保存方法：

①冷冻法，适用于所有生物材料，-40℃；

②有机溶剂脱水法，丙酮，适用于原料少、价值高，有机溶剂对原料生物活性无影响；

③防腐剂保鲜，常用乙醇、苯酚等，适用于液体原料，如发酵液、提取液。

第二节人体来源的药物

一、人体来源药物的特点与研究意义

1.人体来源的药物的特点

（1）安全性好。

不易产生副反应。

（2）效价高、疗效可靠。

质量好、效价高。

（3）稳定性好。

冻干制剂10度以下可保存2年以上。

3.研究意义

（1）资源的有限性；

（2）意义。

3.蛋白质类药物分离提取方法

（1）沉淀法（盐析、有机溶剂、等电点）；

（2）按分子大小分离（超滤、透析、层析、离心）；

（3）电荷（离子交换、层析、电泳、等电聚焦）；

（4）亲和层析法（酶与底物、抗原与抗体）。

二、人体来源药物的种类和用途

1.人血液成分制品

（1）红细胞制剂；

（2）白细胞浓缩液；

（3）血小板制剂；

（4）新鲜冰冻血浆（FFP）。

2.血浆的综合利用

（1）传输蛋白质；

（2）免疫球蛋白；

（3）凝血系统蛋白；

（4）补体系统蛋白；

（5）蛋白酶抑制物类。

3.人体液细胞中的活性物质

体液细胞包括红细胞、白细胞、淋巴细胞、血小板、成纤维细胞等。

活性物质主要是干扰素α、白介素-2、超氧化物歧化酶等。

4.人类来源的其他原料的利用

5.细胞因子

6.人体激素

激素是调节机体正常发育和活动的重要物质，是由一类动物体内腺体细胞和非腺体组织细胞所分泌的化学信息分子。

激素主要有：

蛋白质激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素、脂类激素。

激素在体内含量很低，研究目的不是用生物体来提取，而是用于指导用其他原料进行生产和如何正确使用激素药物进行治疗。

现在的生产方法有：

用动物提取，半合成法，基因工程法。

第三节动物来源的药物

三、动物来源药物的种类与用途

1.动物多肽与蛋白质类药物

（1）动物多肽药物的重要性与种类

重要性：

脑垂体所分泌的多肽激素，药效显著，且毒副作用小，通过对这些活性物质的结构和功能的研究，有助于我们设计和研制新型药物。

（2）动物蛋白类药物

2.动物酶与辅酶类药物

种类：

促消化酶类（胃酶可口服，蛋白酶，胰酶）；

消炎酶类（溶菌酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶等可提高毛细血管通透性，消退浮肿）；

治疗心血管疾病（纤溶酶、尿激酶、凝血酶）；

抗肿瘤的酶（天冬氨酰酶、谷氨酰胺酶、半胱氨酸酶、组氨酸酶）。

3.动物核酸类药物

4.动物糖类药物

5.动物脂类药物：

脂肪酸及其衍生物、磷脂类、胆酸类、卟啉和衍生物。

第四节植物来源的药物

一、糖类——单糖、多糖、寡糖。

二、脂类、类脂、固醇及其衍生物

三、蛋白质、多肽及其活性物质

四、化合物——特别小分子化合物及其衍生物。

是近几年来研究最为活跃的领域。

实例：

超氧化物歧化酶的制备、精油、南瓜多糖等。

第五节海洋生物药物

一、取得重要进展的领域

（1）海洋生物抗癌活性物质；

（2）海洋生物抗菌活性物质；

（3）海洋生物抗心血管疾病活性物质；

（4）海洋生物抗放射性活性物质及酶类；

（5）海洋前列腺素；

（6）海洋保健品、螺旋藻；

（7）海洋医用生物材料。

鲎试剂、河豚毒素试剂、甲壳素、珊瑚。

二、我国发展海洋药物的主攻方向

1.海洋生物活性物质的研究

2.大力促进海洋生物技术在开发海洋药物上的应用

3.开发新的海洋中成药和新剂型

4.充分利用海洋资源，开发海洋保健品

5.开发新的海洋医用生物材料

第三章生物技术制药单元操作与药物生产的质量控制

第一节生物技术制药单元操作

生物药物的提取和纯化可分为5个主要步骤：

预处理、固液分离、浓缩、纯化和产品定型（干燥，制丸，挤压，造粒，制片），每一步骤都可采用各种单元操作。

在提取纯化过程中，要尽可能减少操作步骤，因为每一操作步骤都不可避免带来损失。

操作步骤多，总收率就会下降。

二、提取纯化的工艺论证

工艺验证，就是通过系统的方法得到关于生产工艺的书面材料，证明并保证生产过程能始终如一地生产出特定的高质量的产品。

工艺验证的范围：

厂房设施、工程仪表、机械设施、生产环境、工艺条件、计算机软件、介质、原材料、半成品、成品、操作人员素质和测试方法等。

以上各个部分都要有验证材料或试验数据，根据这些材料和数据写出验证报告。

当工艺的某一部分有较大变动时（如大修、工艺条件变化），要进行重新验证，即再验证。

再验证是针对某一部分的行动，而不是整个工艺过程的验证，因而比较简单、快速、易行。

验证的实施过程包括以下步骤：

提出验证要求，组织验证小组，制定验证方案，实施验证试验，写出验证报告，再验证等。

三、原料选择、预处理与固液分离技术

（一）原料选择的基本准则

1.在大量的信息资料和实践经验的基础上，选择目标原料；

2.选择有效成分含量高的新鲜材料；

3.来源丰富易得；

4.制造工艺简单易行；

利用不同蛋白质在不同浓度的有机溶剂中的溶解度差异而分离目的蛋白质的方法。

蛋白质的沉淀与溶解，与溶剂的介电常数有关。

降低溶液的介电常数，使其溶解度变小，同时，还破坏蛋白质的水化膜而使蛋白质沉淀析出。

有机沉淀法应注意的问题：

（1）控制工艺过程的温度：

整个操作规程应在低温下进行，而且最好是同一温度。

（2）防止溶剂局部温度过高：

加入有机溶剂时搅拌要均匀，速度要适当，避免局部浓度过高，引起沉淀物的破坏、变性或失活。

（3）及时处理沉淀物：

沉淀物经过滤或离心后，要立即用水或缓冲液溶解，降低有机溶剂的浓度。

（4）pH的选择：

在待沉淀蛋白质的pI附近（，蛋白质在pI时的溶解度最小）。

（5）有机溶剂是酶和蛋白质的变性因素，尤其是对敏感酶类。

3.等电点沉淀法

利用蛋白质在等电点时的溶解度最低，而各种蛋白质又具有不同的等电点的特性进行分离的工艺过程。

4.水溶性非离子型聚合物沉淀法

在一定的pH值下，盐浓度越高，所需PEG时浓度越低，溶液的pH越接近目的物的等电点，沉淀所需PEG的浓度越低。

五、萃取

（一）双水相萃取

双水相体系的形成是两种天然或合成的亲水性聚合物水溶液相互混合，由于较强的斥力或空间位阻，相互之间无法渗透，在一定条件下，即可形成双水相体系。

双水相萃取的技术特征：

（1）体系有生物亲和性。

（2）体系能进行萃取性的生物转化。

（3）体系能与细胞相结合，操作既节省萃取设备和时间，又避免了胞内酶的损失。

（4）亲和萃取可大大提高分配系数和萃取专一性。

（5）任何两相体系，都不要求特殊的处理就可与后续纯化工艺相衔接。

（6）开发廉价新型的双水相体系。

（二）超临界流体萃取

1.技术原理

在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。

2.萃取装置

超临界萃取装置从功能上大体可分为八部分：

萃取剂供应系统、低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统。

3.超临界流体萃取（SFE）的特点（优点）

（1）可以在接近室温（35-40℃）及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。

（2）使用SFE是最干净的提取方法，由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留溶媒，同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，是100%的纯天然（产物中无杂质）；

（3）萃取和分离合二为一，当包含溶解物的CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少，节约成本（SCF立方英尺）；

（4）CO2是一种不活泼的气体，萃取过程不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒，故安全性好；

（5）CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中（可）循环使用，从而降低成本；

（6）压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。

通过改变温度或压力达到萃取目的。

六、层析法

1.离子交换层析。

2.凝胶层析。

3.亲和层析。

七、电泳技术

（一）醋酸纤维素薄膜电泳。

（二）琼脂糖凝胶电泳。

（三）聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）。

（四）等电聚焦电泳技术。

八、其它技术

（一）浓缩是指低浓度溶液通过除去溶剂变为高浓度溶液的过程。

常在提取后和结晶前进行，有时也贯穿于整个制药过程。

（二）结晶是利用某些药物具有形成晶体的性质是目标药物（溶质）呈晶态从溶液中析出的过程。

（三）干燥是从湿的固体生物药物中，除去水分或溶剂而获得相对或绝对干燥制品的工艺过程。

它也是一种蒸发，但不同于浓缩。

通常包括原料药的干燥和制成临床制剂的干燥。

（1）常压干燥。

通风与加热结合。

成本低，干燥量大。

但时间长，易污染。

（2）减压干燥。

利用专用设备减压加速，使溶剂迅速蒸发。

时间短，温度低。

制药常用方法。

（3）喷雾干燥。

将液体通过喷射装置喷成雾滴后，在一定流速的热气流中，迅速蒸发干燥的方法。

第二节生物技术药物生产的质量控制

什么是药品的六个“P”？

1.什么是GAP？

GAP：

英文名称“GoodAgriculturalPractice”的缩写。

直译为“良好的农业规范（因为中药材栽培或饲养主要属于农业范畴）”，在中药行业译为“中药材生产质量管理规范”。

2.什么是GCP？

GCP：

英文名称“GoodClinicalPractice”的缩写。

中文名称为“药品临床试验管理规范”，是规范药品临床试验全过程的标准规定，其目的在于保证临床试验过程的规范，结果科学可靠，保护受试者的权益并保障其安全。

3.什么是GLP？

GLP：

英文名称“GoodLaboratoryPractice”的缩写。

中文名称为“药品实验室管理规范”。

目前，在我国是指于2003年9月1日起施行《药物非临床研究质量管理规范》（局令第2号）。

4.什么是GSP？

GSP：

英文名称“GoodSupplyPractice”的缩写。

中文名称为“药品经营质量管理规范”，它是控制医药商品流通环节所有可能发生质量事故的因素从而防止质量事故发生的一整套管理程序。

5.什么是GUP？

GUP：

英文名称“GoodUsePractice”的缩写。

中文名称为“药品使用质量管理规范”，在我国是指《医疗机构药剂质量管理规范》。

6.什么是GMP？

GMP：

英文名称“GoodManufacturingPractice”的缩写。

中文名称为“药品生产质量管理规范”，在我国，GMP是指国家药品监督管理局于1999年3月18日通过，6月18日发布，8月1日起开始正式实施的《药品生产质量管理规范》（局令9号）。

这个规范是药品生产和质量管理的基本准则，适用于药品制剂生产的全过程和原料生产中影响成品质量的关键工序。

它是一种强制性认证，没有通过认证的生产企业或生产车间已于2004年7月1日实行

强制性停产。

第四章基因工程制药

第一节概述

问题：

基因工程菌生产药物的优点？

第二节基因工程药物生产的基本过程

主要程序是：

目的基因的克隆，构建DNA重组体，将DNA重组体转入宿主菌构建工程菌，工程菌的发酵，外源基因表达产物的分离纯化，产品的检验等。

基因工程药物的生产是一项十分复杂的系统工程，可分为上游和下游两个阶段。

上游阶段是研究开发必不可少的基础，它主要是分离目的基因、构建工程菌（细胞）。

下游阶段是从工程菌（细胞）的大规模培养一直到产品的分离纯化、质量控制等。

第三节基因工程药物的分离纯化

基因工程药物具有下列特点：

（1）目的产物在初始物料中含量较低；

（2）含目的产物的初始物料组成复杂；

（3）目的产物的稳定性差，具有生物活性的物质对pH、温度、金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等十分敏感，容易失活、变性；

（4）种类繁多，包括有大、中、小分子、结构简单或复杂的有机化合物，以及结构复杂及性质各异的生物活性物质；

（5）应用面广，对其质量、纯度要求高，甚至要求无菌、无热原等。

一、建立分离纯化工艺的依据

1.含目的产物的起始物料的特点：

（1）菌种类型及其代谢特征。

（2）原材料和培养基的来源及其质量。

（3）生产工艺和条件。

包括灭菌方法和条件、生产方式、生产周期、生产能力、工艺控制条件、因素及方式等。

（4）初始物料的物理、化学和生物学特性。

2.物料中杂质的种类和性质

3.目的产物特性

4.产品质量的要求

二、分离纯化的基本过程

基因工程药物分离纯化一般不应超过4-5个步骤，包括细胞破碎、固液分离、浓缩与初步纯化、高度纯化直至得到纯品以及成品加工。

三、分离纯化的技术

1.细胞破碎与固液分离。

2.目的产物的分离纯化。

3.非蛋白质类杂质的去除。

分离纯化技术应满足下列要求：

（1）技术条件要温和，能保持目的产物的生物活性；

（2）选择性要好，能从复杂的混合物中有效地将目的产物分离出来，达到较高纯化倍数；

（3）收率要高；

（4）两个技术之间要能直接衔接，不需要对物料加以处理或调整，这样可以减少工艺步骤；

（5）整个分离纯化过程要快，能够满足高生产率的要求。

四、选择分离纯化方法的依据

1.根据产物表达形式来选择

2.根据分离单元之间的衔接来选择

通常先运用非特异、低分辨的操作单元，以尽快缩小样品体积，提高产物浓度，去除最主要的杂质；

随后采用高分辨率的操作单元：

凝胶排阻色谱这类分离规模小、分离速度慢的操作单元放在最后。

3.根据分离纯化工艺的要求来选择

分离纯化工艺应遵循以下原则：

（1）具有良好的稳定性和重复性（能产业化）。

（2）尽可能减少组成工艺的步骤。

（3）组成工艺的各技术或步骤之间要能相互适应和协调，工艺与设备也能相互适应，从而减少步骤之间对物料的处理和条件调整。

（4）在工艺过程中要尽可能少用试剂，以免增加分离纯化步骤，或干扰产品质量。

（5）分离纯化工艺所用的时间要尽可能短，因稳定性差的产物随工艺时间增加收率。

（6）工艺和技术必须高效，收率高，易操作，对设备条件要求低，能耗低。

（7）具有较高的安全性。

在选择后处理技术、工艺和操作条件时，要能确保去除有危险的杂质，保证产品质量和使用安全，以及生产过程的安全。

第四节基因工程药物的质量控制

一、原材料的质量控制

二、培养过程的质量控制

三、纯化工艺过程的质量控制（产品有足够的生理和生物学试验数据资料，确证提纯物分子批间保持一致性。

外源蛋白质，DNA与热原质都控制在规定限度以下）

四、目标产品的质量控制

质量控制主要要求：

产品的鉴别、纯度、活性、安全性、稳定性和一致性。

1.产品的鉴别。

2.纯度分析。

3.生物活性测定。

4.稳定性考察。

5.产品一致性的保证。

（6.安全性）

五、产品的保存

1.液态保存

（1）低温保存；

（2）在稳定pH条件下保存；

（3）高浓度保存；

（4）加保护剂保存。

2.固态保存

固态蛋白质比液态稳定，一般蛋白质含水量超过10%时容易失活。

含水量降到5%时，在室温或冰箱中保存比较稳定。

冻干粉或结晶都具有强抗热性和稳定性。

第五章细胞工程制药

细胞工程可分为动物细胞工程和植物细胞工程。

动物细胞工程包括：

细胞培养技术；

细胞融合技术；

胚胎工程技术；

克隆技术。

植物细胞工程包括：

植物组织、器官培养技术；

原生质体融合与培养技术；

亚细胞水平的操作技术等。

第二节动物细胞工程制药

1.细胞融合。

单克隆抗体。

2.核移植就是将一个动物的细胞核，移植到卵细胞中，并发育成长。

3.转基因动物是指经人的有意干涉，通过实验手段将外源基因导入动物细胞中并稳定地整合到动物基因组中，且能遗传给子代的动物。

4.动物细胞培养。

是指离散的动物活细胞在体外人工条件下的生长、增殖的过程。

第三节植物细胞工程制药

1.组织及细胞培养。

2.遗传特性改造。

3.转基因植物。

转基因植物生产重组蛋白具有以下优点：

1.与动物细胞培养相比，植物细胞培养条件简单且易于成活，有利于遗传操作；

2.植物培养细胞具有全能性，能够再生植株；

3.转基因植物中的外源基因可通过植物杂交的方法进行基因重组，进而在植物体内积累多基因；

4.转化植株系的种子易于贮存，有利于重组蛋白的生产和运输；

5.用动物细胞生产重组蛋白，可能污染动物病毒，这对人类可能造成潜在危险，而植物病毒不感染人类，所以用植物细胞生产重组蛋白更为安全；

6.植物细胞有与动物细胞相似的结构和功能，有利于重组蛋白的正确装配

（2）反应后，酶与底物和产物易于分开，产物中无残留酶，易于纯化，产品质量高。

（3）反应条件易于控制，可实现转化反应的连续化和自动控制。

（4）酶的利用效率高，单位酶催化的底物量增加，用酶量减少。

（5）比水溶性酶更适合于多酶反应。

3.酶和细胞的固定化方法

酶和细胞的固定化方法的分类

（1）载体结合法

①物理吸附法

物理吸附法是用物理方法将酶吸附于不溶性载体上的一种固定化方法。

②离子结合法

离子结合法是酶通过离子键结合于具有离子交换基的水不溶性载体上的固定化方法③共价结合法

共价结合法是酶以共价键结合于载体上的固定化方法

（2）交联法（——共价键）

交联法是用双功能或多功能试剂使酶与酶或微生物的细胞与细胞之间交联的固定化方法。

（3）包埋法

①网格型。

将酶或细胞包埋在高分子凝胶细微网格中的称为网格型。

②微囊型。

将酶或细胞包埋在高分子半透膜中的称为微囊型。

（4）选择性热变性法

4.酶和细胞的固定化过程中使用载体的条件：

（1）固定化过程中不引起菌变性；

（2）对酸碱有一定的耐受性；

（3）有一定的机械强度；

（4）有一定的亲水性及良好的稳定性；

（5）有一定的疏松网状结构，颗粒均匀；

（6）共价结合时具有可活化基团；

（7）有耐受酶和微生物细胞的能力；

（8）廉价易得。

（酶和细胞的固定化载体，主要有以下三类：

）

（1）吸附载体。

吸附法有物理吸附和离子吸附两种。

物理吸附所用的载体有无机物和有机物。

（2）包埋载体。

包埋法制备固定化酶或细胞的载体有卡拉胶等。

目前，工业上应用的包埋载体主要为卡拉胶、海藻胶等。

（3）共价结合载体（交联载体）。

用共价结合法制备固定化酶或细胞所用的载体有纤维素、SephadexA200、琼脂、琼脂糖、苯胺多孔玻璃等。

5.固定化酶的制备技术

（1）物理吸附法中蛋白质与载体结合力较弱，而且酶容易从载体上脱落，活力下降，故此法不常用；

离子交换吸附法是将解离状态的酶溶液与离子交换剂混合后