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1学习任务与要求1、生物药物的来源及其原材料药物生产的途径和工艺过程；2、生物药物一般提取、分离、纯化、制造原理和生产方法；3、各类代表生物药物的结构、性质、用途及其工艺和质量控制。生物制剂与生物制药区别：简单比较：制剂主要是研究剂型；制药是从生物里提取，或合成药用成分生物制剂（名词解释）：简单的来说它就是利用现代生物技术，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的药品，采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物，也称为生物制剂。最早的生物制剂药出于1982年，就是胰岛素。生物药物（名词解释）：生物药物是指运用微生物学、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制造的一类用于预防、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。例如维生素、红霉素等。生物工程、制药工程、生物制剂之间的区别：制药工程专业：本专业主要学习化学、药学、制药工程等方面的基础理论、基础知识，具有化学药物合成、工艺设计与革新、新药研制与开发和工程设计的基本能力。成为在制药及相关部门从事化学药物合成生产、管理、科研开发的高级科学技术人才。生物工程专业本专业学生应掌握生物化学、微生物学、现代分析分离技术、生物工程技术及工业药剂的基本理论知识和专业技能。毕业后能从事生物药物的研制、生产、质量控制、工艺设计和生产管理等工作。培养从事生物药物研制、生产、质量控制与工艺设计和生产管理的高级专门人才。生物制剂专业本专业培养具有制备药物制剂所必需的基本理论知识和操作技能，具有一定的设备维护能力，毕业后能较快地适应制剂生产需求，能独立稳定地工作在生产第一线的实用型技术人才。突出培养学生的实践操作技能，具备设备调试与养护、在线质量控制及一线生产管理等能力。药物与药品区别药物（Medicine）（名词解释）用于预防、治疗或诊断疾病与调节机体生理功能、促进康复保健的物质。分为4大类：1、预防药物：菌苗、疫苗等；2、治疗药物：抗生素、胰岛素等；3、诊断药物：肝功能检查试剂盒、免生物信息学发现和确证药物靶标设计新分子产生生物分子库新的生物分子蛋白质工程糖基化工程代谢工程分子结构与活性的关系蛋白质化学下游工程生物药物制剂新的生物药物新型生物药物研发流程2疫诊断试剂盒等;4、康复保健药：维生素、氨基酸等药品（Drug）（名词解释）直接用于临床的药物制剂产品，是特殊商品。药品特点：有固定的组成，明确规定有适应症、用法与用量、疗程，并说明可能存在的毒副反应。还规定了使用有效期。生物药物包括生化药物、生物技术药物和生物制品等等。生化药物是从动物、植物及微生物等生物体分离纯化制得的生化基本物质，或者用化学合成、微生物合成及现代生物技术制得的生命基本物质及其衍生物、降解物、大分子的结构修饰物等，以及来自生物体或构成生物体的一些基本成分。如氨基酸、多肽、蛋白质、酶、多糖、脂质、核苷酸类等。生物技术药物是利用生物体或其组成部分发展产品的技术体系，用现代生物技术研制的药物称为生物技术药物（或生物工程药物）。如基因工程药物（GeneticEngineeringDrugs），指先确定对某种疾病具有预防和治疗作用的蛋白质，然后将控制该蛋白合成过程的基因分离、纯化或进行人工合成，利用重组DNA技术加以改造，最后将该基因放人可以大量生产的受体细胞中不断繁殖，并能进行大规模生产具有预防和治疗这种疾病的蛋白质。生物制品是应用普通的或以基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等生物技术获得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织和体液等生物材料制备，用于人类疾病预防、治疗和诊断的药品。如疫苗、免疫血清、血液制剂、各种免疫调节剂等。生物药物的特性（思考题3）一、药理学特性1、药理学活性高：是体内原先存在的生理活性物质，如IFN-a（干扰素）、直接注射ATP；2、治疗的针对性强，治疗的生理、生化机制合理，疗效可靠。如细胞色素C治疗因组织缺氧的疾病；3、毒副作用小，营养价值高。4、生理副作用常有发生。免疫反应和过敏反应。二、理化特性1、含量低，杂质多、工艺复杂，收率低，技术要求高；2、组成结构复杂，具有严格的空间结构，才有生物活性，稳定性差，对多种物理、化学、生物学因素不稳定。3、生物材料易染菌，腐败。4、生物药物制剂的特殊要求。总的来说，生物药物在医疗上具有药理活性高、针对性强、毒性低、副作用小、疗效可靠及营养价值高等特点。基因工程药物应用重组DNA技术（基因工程和蛋白质工程技术）制造的重组多肽、蛋白质药物，重组疫苗、单克隆抗体与细胞因子等。基因工程：是将不同来源的基因（DNA分子），按照预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。蛋白质工程：是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。基因药物是以基因物质（DNA或RNA）作为治疗基础，研究而成的基因治疗剂、基因疫苗，反义药物和核酶等。基因治疗：是应用基因或基因产物治疗疾病的一种方法，即把外界的正常基因或治疗基因通过载体引入人体靶细胞，进行基因修饰和表达，以达到治疗疾病的目的。基因治疗的两种方法：体外基因治疗(exvivo)：是先从病人体内获得某种细胞（如T淋巴细胞）进行培养，将外源基因在体外导入细胞，筛选成功转移的细胞扩增培养，然后重新输入患者体内，主要特点是安全。体内基因治疗(invivo)：是将外源基因装配于特定的真核细胞表达载体，直接往人体组织细胞中转移基因的治疗方法。如腺病毒载体。补：生物药物的用途（－）作为治疗药物对许多常见病和多发病，生物药物都有较好的疗效。（二）作为预防药物以预防为主的方针是我国医疗卫生工作的一项重要战略。许多疾病，尤其是传染病（如细菌性和病毒性传染病）的预防比治疗更为重要。通过预防，许多传染病得以控制，直到根绝。（三）作为诊断药物生物药物用作诊断试剂是其最突出又独特的另一临床用途，绝大部分临床诊断试剂都来自生物药物。诊断用药有体内（注射）和体外（试管）二大使用途径。（1）免疫诊断试剂利用高度特异性和敏感性的抗原抗体反应，检测样品中有无相应的抗原或抗体。（2）酶诊断试剂利用酶反应的专一性和快速灵敏的特点，定量测定体液内的某一成分变化作为病情诊断的参考。（3）器官功能诊断药物利用某些药物对器官功能的刺激作用、排泄速度或味觉等以检查器官的功能损害程度。（4）放射性核素诊断药物放射性核素诊断药物有聚集于不同组织或器官的特性，故进入体内后，可检测其在体内的吸收、分布、转运，利用及排泄等情况，从而显出器官功能及其形态，以供疾病的诊断。（5）诊断用单克隆抗体（McAb）McAb的特点之一是专一性强，一个B细胞所产生的抗体只针对3抗原分子上的一个特异抗原决定簇。（四）用作其它生物医药用品生物药物应用的另一个重要发展趋势就是渗入到生化试制、生物医学材料，营养、食品及日用化工，保健品和化妆品等各个领域。（l）生化试剂生化试剂品种繁多，如细胞培养剂，细菌培养剂，电泳与层析配套试剂，DNA重组用的一系列工具酶、植物血凝素，同位素标记试剂和各种抗血清与免疫试剂等。（2）生物医学材料主要是用于器官的修复、移植或外科手术矫形及创伤治疗等的一些生物材料（3）营养保健品及美容化妆品这类药物已渗入到广大人民的日常生活中，前景可观。名词解释：第二章生物制药工艺技术基础第一节生化制药工艺技术基础提取：利用制备目的物的溶解特性，将目的物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。提取分固-液提取（浸渍和浸煮）和液-液提取（萃取）。浸渍：用冷溶剂溶出固体材料中的物质。浸煮：用热溶剂溶出目的物。萃取：利用溶质在两个互不混溶的溶剂中溶解度的差异将溶质从一个溶剂相向另一个溶剂相转移的操作。反胶束萃取（提取蛋白不易失活）反胶束是表面活性剂分散于连续的有机相中自发形成的纳米尺度的一种聚集体。基本原理表面活性剂溶于非极性溶剂中，并使其浓度超过临界胶束浓度，便会在有机溶剂内形成聚集体，非极性基团在外，极性基团则排列在内，形成一个极性核，此极性核具有溶解极性物质的能力。当含有此种反胶束的有机溶剂与蛋白质的水溶液接触后，蛋白质及其他亲水性物质能够溶解于极性核内部的水中，由于周围的水层和极性基团的保护，蛋白质不与有机溶剂接触，从而不会造成失活。补：4、双水相萃取法又称水溶液两相分配技术，他利用不同的高分子溶液相互混合产生两相或多项系统，静置平衡后，分成互不相溶的两个水相，利用物质在互不相溶的两水相分配系数之间的差异来进行的方法。如葡聚糖与PEG按一定的比例与水混合，静置平衡后，分成互不相溶的两个水相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖。双水相萃取优点：含水量高，不会引起生物活性物质失活；可以直接在匀浆中萃取蛋白质，不需分离细胞碎片；分相时间短，自然分相时间一般为5-15min；不存在有机物质残留，高聚物一般为不挥发物质，对人体无害；操作较温和，整个过程在常温常压下进行；易于工艺放大和连续操作，据报道，系统可直接从10ml放大到1m3规模，而各种实验参数可按比例放大。产物收率并不降低常见的各种双水相系统溶质在双水相系统中两相间的分配取决于许多因素，它既与构成双水相系统组成化合物的分子量和化学特性有关，也与要分配物质的大小、化学特性和生物特性相关。虽然该技术在应用方面已经取得了很大的进展，但几乎都是建立在实验的基础上，到目前为止还没能完全清楚地从理论上解释双水相系统的形成机理以及生物分子在系统中的分配机理。应用双水相提取胞内酶的例子较多，如用PEG-4000/粗葡聚糖提取念珠菌属的甲醛脱氢酶，酶的分配系数为10.8，收率为94%。超临界流体（温度和压力）：流体密度接近于液体，黏度接近于气体，因而具有良好的溶解能力和传质特性。运用最多的是二氧化碳超临界流体（临界温度在31.06℃）适当调整温度和压力，可使萃取物质因溶解度下降而与溶剂分离。常见的三种方法有等温萃取、等压萃取和吸附萃取。5、超临界萃应用提取活性物质，如生物碱、黄酮、色素等除杂：除去溶剂残留和有害成分，如生产硫酸链霉素时，可采取超临界二氧化碳萃取去除甲醇等有机溶剂。1、选择合适的溶剂系统A、提前了解目的物的性状以及杂质的种类和性状，最重要的是目的物与杂质在溶解度方面的差异和它们的稳定性。B、根据文献和预试验来选择合适的溶剂系统，尽量增加目的物的溶解度，减少杂质的溶出度，还应重视目的物在提取过程中的活性变化。2、选择添加剂A、缓冲系统：防止提取过程中某些酸碱物质解离是PH值大幅度变化而使活性物质失活或因PH的变化而影响提取效果。常见的缓冲系统有：磷酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、Tris缓冲液（三羟甲基氨基甲烷-盐酸）等。B、添加保护剂极易氧化的物质常添加某些还原剂；某些酶提取时可添加适量底物保护活性中心，受金属离子抑制的活性物质，可以添加某些金属螯合剂。C、添加酶抑制剂(抑制水解酶的作用)，如在RNA提取时添加核糖核酸酶抑制剂SDS等。3、提取条件A、温度:常温和低温，特殊的如耐热的多糖类，可以在50-90℃浸提。B、酸碱度：尽量避免过酸和过碱，PH=4-9之间。C、盐浓度：稀盐提取，助溶。常见的有0.1-0.15mol/L的氯化钠，0.02-0.05mol/L的磷酸盐缓冲液等。第二节微生物制药工艺技术基础一、微生物菌种的选育与菌种保藏(一)菌种的选育41、自然选育（简单易行、效率低）依据自发突变原理，通过不断分离筛选。除去衰变菌落，选择高产菌，达到强化、复壮、稳定生产的目的。2、诱变选育是指有意识地将生物体暴露于物理、化学或生物的一种或多种诱变因子，促使生物体发生基因突变，进而从突变体中筛选具有优良性状的突变株的过程。育种原则：挑选优良的出发菌株-处理单孢子(或单细胞)悬液选择简便有效、最适剂量的诱变剂诱变育种主要