本書是編者在總結(jié)多年生物制藥教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上編寫而成的。本書首先概述生物制藥的研究?jī)?nèi)容、工藝技術(shù)基礎(chǔ),然后分章論述氨基酸藥物、多肽與蛋白質(zhì)類藥物、酶類藥物、核酸類藥物、糖類藥物、脂類藥物和抗生素等,分別對(duì)各類有代表性產(chǎn)品的原料來源、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途、生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制進(jìn)行介紹,并重點(diǎn)介紹了生物制品、基因藥物、手性藥物等。編寫中力求體現(xiàn)其科學(xué)性和實(shí)用性,同時(shí)反映生物制藥的新成果和新進(jìn)展。
本書可作為高等院校制藥工程、生物和藥學(xué)類等相關(guān)專業(yè)的教材,也可供從事生物制藥的科技人員參考。
《生物制藥工藝學(xué)》可作為高等院校制藥工程、生物和藥學(xué)類等相關(guān)專業(yè)的教材,也可供從事生物制藥的科技人員參考。
生物制藥是一門既古老又年輕的學(xué)科,人類使用生物藥物治療疾病有著悠久的歷史,20世紀(jì)70年代以來,隨著生命科學(xué)和生物技術(shù)的迅速發(fā)展,生物制藥作為現(xiàn)代生物技術(shù)研究開發(fā)應(yīng)用中最活躍、進(jìn)展最快的領(lǐng)域,發(fā)展更是突飛猛進(jìn),從基因工程藥物——人胰島素、生長(zhǎng)激素、干擾素等的投放市場(chǎng),到基因治療的臨床應(yīng)用,生物制藥領(lǐng)域每一新技術(shù)的出現(xiàn)都極大地造福于人類,為疾病治療和促進(jìn)人類的健康發(fā)揮著越來越重要的作用。而隨著2003年“人類基因組計(jì)劃”的提前完成,從人體基因組出發(fā)尋找開發(fā)各種新藥已成為生物制藥的新趨勢(shì)。
生物制藥已被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)之一,也成為了現(xiàn)代制藥工業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展領(lǐng)域,生物藥物的種類和數(shù)量不斷增加,有關(guān)生物制藥的新理論、新技術(shù)、新工藝層出不窮。《生物制藥工藝學(xué)》是一門涉及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物技術(shù)、化學(xué)和工程學(xué)等學(xué)科基本原理的綜合性應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。《生物制藥工藝學(xué)》在制藥工程、生物、藥學(xué)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)中具有重要的作用。
我們結(jié)合多年的教學(xué)和科研實(shí)踐,并參考相關(guān)的教材、專著和文獻(xiàn)資料,編寫了這本《生物制藥工藝學(xué)》。本書分為十一章,首先概述生物制藥的研究?jī)?nèi)容、發(fā)展趨勢(shì),介紹生物制藥工藝技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和理論,包括生化制藥、微生物制藥、基因工程制藥、細(xì)胞工程制藥和酶工程制藥等技術(shù)基礎(chǔ)。然后,分章論述氨基酸類藥物、多肽與蛋白類藥物、酶類藥物、核酸類藥物、糖類藥物、脂類藥物和抗生素等,分別對(duì)各類有代表性產(chǎn)品的原料來源、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途、生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制進(jìn)行介紹,并重點(diǎn)介紹了生物制品與基因藥物、手性藥物等。編寫上注重反映現(xiàn)代生物制藥的新成果和新進(jìn)展,力求體現(xiàn)科學(xué)性、先進(jìn)性和實(shí)用性。
本書是在學(xué)生學(xué)完微生物學(xué)、生物化學(xué)、生物工藝原理、生化技術(shù)等課程之后開設(shè),為避免重復(fù),相關(guān)的生物藥物分離純化技術(shù)和制劑技術(shù)未在本書中論述,可參閱其他有關(guān)教材。
本書由吳曉英主編,吳虹博士編寫了第十一章。全書由郭勇教授主審,在此表示衷心的感謝。同時(shí),也要感謝化學(xué)工業(yè)出版社的編輯,他們對(duì)本書的出版做了大量的工作。
由于編者學(xué)識(shí)水平有限,書中難免存在疏漏之處,敬請(qǐng)專家和讀者批評(píng)指正。
吳曉英,女,1983年畢業(yè)于廣東醫(yī)藥學(xué)院藥學(xué)系,1983~1991年在廣東省獸藥監(jiān)察所任藥師,從事藥品檢驗(yàn)和新藥開發(fā)的研究工作。1992~1995年在日本神戶藥科大學(xué)攻讀碩士學(xué)位,進(jìn)行《hSOD基因在大白鼠肺上皮細(xì)胞中的表達(dá)》的研究。1995年至今,在華南理工大學(xué)生物工程系任講師、副教授,主講《生物制藥工藝學(xué)》和《生物藥物分析》兩門專業(yè)課,參與主編《生物藥物分析與檢驗(yàn)》(華南理工大學(xué)出版社,2002年2月),先后兩次獲優(yōu)秀教學(xué)二等獎(jiǎng)(1998-1999年度、2001-2002年度)。主持和參加多個(gè)科研項(xiàng)目的研究工作,發(fā)表學(xué)術(shù)論文近二十篇。近年的主要研究方向?yàn)樯锼幬锏拈_發(fā)與利用、生物資源的綜合利用等。
第一章 緒論
第一節(jié) 生物藥物概述
一、生物藥物的概念
二、生物藥物的性質(zhì)
三、生物藥物的分類
第二節(jié) 生物藥物與生物制藥工藝學(xué)
一、生物制藥的發(fā)展歷程
二、生物制藥工藝學(xué)的研究?jī)?nèi)容
三、生物制藥的研究發(fā)展趨勢(shì)
本章小結(jié)
思考題
第二章 生物制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)
第一節(jié) 生化制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)
一、生物材料的來源
二、生物材料的選擇、預(yù)處理與保存
三、組織與細(xì)胞的破碎及細(xì)胞器的分離
四、生物活性物質(zhì)的提取和純化
五、生物活性物質(zhì)的濃縮、干燥和保存
第二節(jié) 微生物制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)
一、制藥微生物菌種的選育與保藏
二、微生物代謝產(chǎn)物的生物合成
三、微生物藥物發(fā)酵基礎(chǔ)
第三節(jié) 基因工程制藥技術(shù)基礎(chǔ)
一、目的基因的制備
二、基因重組
三、基因工程菌或細(xì)胞的構(gòu)建
四、基因工程菌或細(xì)胞的培養(yǎng)
五、基因工程產(chǎn)物的分離與純化
第四節(jié) 細(xì)胞工程制藥技術(shù)基礎(chǔ)
一、動(dòng)物細(xì)胞工程制藥技術(shù)基礎(chǔ)
二、植物細(xì)胞工程制藥技術(shù)基礎(chǔ)
第五節(jié) 酶工程制藥技術(shù)基礎(chǔ)
一、概述
二、藥用酶的生產(chǎn)
三、藥用酶的修飾
四、酶的固定化及其在制藥方面的應(yīng)用
五、酶的非水相催化及其在制藥方面的
應(yīng)用
本章小結(jié)
思考題
第三章 氨基酸類藥物
第一節(jié) 概述
一、氨基酸的組成與結(jié)構(gòu)
二、氨基酸的理化性質(zhì)
三、氨基酸及其衍生物在醫(yī)藥中的應(yīng)用
第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn)方法
一、水解法
二、發(fā)酵法
三、酶轉(zhuǎn)化法
四、化學(xué)合成法
第三節(jié) 重要氨基酸藥物的生產(chǎn)工藝
一、L胱氨酸
二、L賴氨酸
三、L天冬氨酸和L丙氨酸
四、苯丙氨酸
第四節(jié) 氨基酸輸液
一、氨基酸輸液的一般要求
二、氨基酸輸液的配方模式
三、氨基酸輸液的制備
四、氨基酸輸液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
五、氨基酸輸液的種類與應(yīng)用
本章小結(jié)
思考題
第四章 多肽與蛋白類藥物
第一節(jié) 概述
一、多肽類藥物
二、蛋白類藥物
三、多肽與蛋白類藥物的主要生產(chǎn)方法
第二節(jié) 重要多肽類藥物的制備
一、胸腺激素
二、促皮質(zhì)素
三、降鈣素
第三節(jié) 重要蛋白類藥物的制備
一、白蛋白
二、干擾素
三、胰島素
四、生長(zhǎng)素
五、絨毛膜促性激素
六、免疫球蛋白
七、白細(xì)胞介素
本章小結(jié)
思考題
第五章 酶類藥物
第一節(jié) 酶類藥物概述
一、酶類藥物的分類
二、酶類藥物的要求
三、酶類藥物的一般制備方法
第二節(jié) 重要酶類藥物的制備
一、胃蛋白酶
二、胰蛋白酶
三、尿激酶
四、溶菌酶
五、L天冬酰胺酶
六、超氧化物歧化酶
本章小結(jié)
思考題
第六章 核酸類藥物
第一節(jié) 概述
一、核酸與核酸類藥物的發(fā)展沿革
二、核酸類藥物的分類
三、核酸類藥物的生產(chǎn)方法
第二節(jié) 重要核酸類藥物的制備
一、RNA與DNA的提取與制備
二、肌苷
三、疊氮胸苷
四、阿糖腺苷
五、三氮唑核苷
六、阿糖胞苷
七、聚肌胞苷酸
八、胞二磷膽堿
本章小結(jié)
思考題
第七章 糖類藥物
第一節(jié) 糖類藥物概述
一、糖類藥物的分類
二、糖類藥物的生理功能和藥理作用
三、黏多糖的特點(diǎn)
四、糖類藥物制備的一般方法
第二節(jié) 重要糖類藥物的制備
一、D甘露醇
二、1,6二磷酸果糖
三、肝素
四、硫酸軟骨素
五、透明質(zhì)酸
本章小結(jié)
思考題
第八章 脂類藥物
第一節(jié) 脂類藥物概述
一、脂類藥物的分類
二、脂類藥物的應(yīng)用
三、脂類藥物制備的一般方法
第二節(jié) 重要脂類藥物的制備
一、磷脂類
二、膽酸類
三、固醇類
四、膽色素類
五、不飽和脂肪酸類
六、人工牛黃
本章小結(jié)
思考題
第九章 抗生素
第一節(jié) 概述
一、抗生素的發(fā)展
二、抗生素類的分類
三、抗生素的應(yīng)用
第二節(jié) β內(nèi)酰胺類抗生素
一、青霉素
二、頭孢菌素
第三節(jié) 四環(huán)類抗生素
一、概述
二、生產(chǎn)菌種
三、四環(huán)素發(fā)酵工藝
第四節(jié) 氨基環(huán)醇類抗生素
一、概述
二、鏈霉素
三、慶大霉素族
第五節(jié) 大環(huán)內(nèi)酯類抗生素
一、概述
二、紅霉素
本章小結(jié)
思考題
第十章 生物制品
第一節(jié) 概述
一、生物制品的基本概念及發(fā)展沿革
二、生物制品的分類
三、生物制品的免疫學(xué)基礎(chǔ)
四、生物制品的質(zhì)量要求
第二節(jié) 疫苗
一、疫苗的定義與分類
二、病毒類疫苗的制造方法
三、細(xì)菌類疫苗和類毒素的制備方法
四、疫苗類生物制品的質(zhì)量檢定
五、生物制品檢定標(biāo)準(zhǔn)品
六、重要的疫苗制備工藝
七、核酸疫苗
第三節(jié) DNA重組藥物
一、概述
二、DNA重組藥物的特點(diǎn)
三、DNA重組藥物制備舉例
第四節(jié) 基因治療與基因藥物
一、概述
二、基因治療的載體
三、反義RNA
四、基因藥物的應(yīng)用
本章小結(jié)
思考題
第十一章 手性藥物
第一節(jié) 概述
一、手性
二、構(gòu)型及其標(biāo)記方法
三、對(duì)映異構(gòu)體和外消旋體
四、對(duì)映選擇性和對(duì)映體過量
五、手性藥物
六、手性藥物的藥理活性
七、手性藥物的研究現(xiàn)狀與前景
八、手性化合物的制備方法
第二節(jié) 生物催化手性藥物的合成
一、生物催化劑的種類和來源
二、生物催化的特性
三、用于制備手性藥物的生物催化反應(yīng)
類型
四、生物催化在手性藥物及其中間體合成
中的應(yīng)用
本章小結(jié)
思考題
參考文獻(xiàn)
第二章 生物制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)
生物制藥是一個(gè)高度綜合性的工程領(lǐng)域,涉及化學(xué)、生物學(xué)、生理學(xué)、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)甚至信息學(xué)、電子學(xué)、工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科的理論與技術(shù)。其中與生物制藥工藝聯(lián)系最為密切的幾個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域包括生化工程、發(fā)酵工程、細(xì)胞工程、酶工程、基因工程和抗體工程等。
第一節(jié) 生化制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)
生化制藥主要是從動(dòng)物、植物、微生物和海洋生物中提取、分離、純化生物活性物質(zhì),加工制造成為生物藥物。生物活性物質(zhì)包括氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、酶、核酸、多糖、脂類和維生素等,它們具有多種不同的生理功能和藥理作用。生物活性物質(zhì)的制備技術(shù)很多,主要是利用它們之間特異性的差異,如分子大小、形狀、酸堿性、極性、溶解度、電荷和對(duì)其他分子的親和性等建立起來的。各種制備技術(shù)的基本原理不外乎兩個(gè)方面:一是利用混合物中幾個(gè)組分分配系數(shù)的差異,把它們分配到兩個(gè)或幾個(gè)相中,如鹽析、有機(jī)溶劑提取、層析和結(jié)晶等;二是將混合物置于單一物相中,通過物理力場(chǎng)的作用使各組分分配于不同區(qū)域而達(dá)到分離的目的,如離心、超濾、電泳等。
傳統(tǒng)的生化制藥的基本工藝過程可分為:材料的選擇和預(yù)處理,組織與細(xì)胞的破碎及細(xì)胞器的分離,活性物質(zhì)的提取和純化,活性物質(zhì)的濃縮、干燥和保存。
一、生物材料的來源
生化藥物大多數(shù)是從生物材料(包括動(dòng)、植物、微生物的組織、器官、細(xì)胞與代謝產(chǎn)物)中獲得的,如酶、蛋白質(zhì)、多肽激素、氨基酸、核酸及其分解產(chǎn)物、細(xì)胞因子等,這些都是生物材料中含有的生化基本物質(zhì),或生物代謝產(chǎn)物或生物轉(zhuǎn)化而來的。不過作為生化制藥的生物材料因受多種因素、條件的限制,種類并不太多,需要科學(xué)合理地開發(fā)與利用。
。ㄒ唬┲参飦碓
藥用植物品種繁多,尤其我國(guó)的中草藥資源極為豐富,而且又有上千年的應(yīng)用中草藥治療疾病的歷史。不過,長(zhǎng)期以來由于受到分離技術(shù)的限制,在研究有效成分時(shí),往往把大分子物質(zhì)當(dāng)雜質(zhì)除去。隨著近代分離技術(shù)的提高和應(yīng)用,從植物資源中尋找大分子有效物質(zhì),已逐漸引起重視,分離出的品種也不斷增加,如相思豆蛋白、菠蘿蛋白酶、木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶、無花果蛋白酶、苦瓜胰島素、前列腺素E、伴刀豆球蛋白、人參多糖、刺五加多糖、黃芪多糖、天麻多糖、紅花多糖、茶葉多糖以及各種蛋白酶抑制劑等。
(二)動(dòng)物來源
早期的生化藥物大多數(shù)都來自動(dòng)物的臟器。動(dòng)物來源的生化原料藥物現(xiàn)已有160種左右,主要來自于豬,其次來自于牛、羊、家禽等。