第七章生物药物的提取纯化技术(1)
生物制药分离纯化技术课程标准
《生物制药分离纯化技术》课程标准【课程名称】生物制药分离纯化技术【适用专业】生物制药技术专业一、课程定位和设计思路1.课程定位本课程的教学内容是生物制药生产过程工作岗位专业工作技能，本课程的功能是培养学生熟练地进行生物药物分离纯化工作，具备从发酵液、血液、动植物组织及体液中提取生和精制生物药物的能力。
因此本课程在构建学生职业工作能力过程中起支柱作用，在生物制药技术专业课程体系中处于重要的地位，是专业技术核心课程。
先行课程：《生物化学》、《微生物技术》、《发酵技术》、《生物制药设备》。
后续课程：《生物制药工艺学》、毕业设计、顶岗实习。
2.课程设计思路本课程立足于工作能力的培养，打破传统学科教学模式，在深入行业调查的基础上，以生产过程为依据，选择生产过程典型工作技能为培养内容，按照生产流程固有的顺序，结合职业教育规律，循序渐进安排教学进程。
以零距离接触车间为指导思想，设计真实工作环境，构建讲练结合立体化教学内容，培养学生成为高素质高技能应用型人才。
（1）学习领域设计本课程教学内容分为4个学习领域11个学习情景33个子学习情景，其中包含了33个工作任务。
所有教学内容以典型生产流程为载体，按照流程规定的先后顺序组织安排教学内容，形成本课程的教学进程。
当学生学习完本课程规定的所有内容时，即完成了一条完整的生物药物分离纯化生产过程的学习。
（2）学习情景设计每一个学习领域包含了若干个学习情景，而每个学习情景包含了三个子学习情景。
三个子学习情景以难度逐渐递增的排列。
（3）《生物制药分离纯化技术》课程设计总表二、课程基本要求1.知识目标（1）掌握发酵液预处理原理和参数控制知识；（2）掌握离心分离基本知识和离心机结构基本知识；（3）掌握膜过滤基本知识，掌握膜组件构造和性能基本知识；（4）掌握固相分离基本知识和参数控制方法；（5）掌握萃取基本知识，熟悉常见萃取方法类别；（6）掌握吸附剂结构基本和工作原理知识；（7）掌握离子交换树脂结构和工作原理知识；（8）掌握层析用凝胶性能和工作原理基本知识；（9）掌握晶体基本知识，掌握结晶过程参数控制方法；（10）掌握冷冻干燥基本知识，掌握冷冻干燥器的结构。
总结生物药物分离纯化的方法
总结归纳本课程介绍的可用于物质分离纯化的方法，并说出每种方法的原理。
萃取分离法溶剂萃取法原理：利用物质在两种互不相溶的液相中分配特性不同而进行的分离设法使一种溶解于液相的物质传递到另一液相的操作pH影响分配系数-表观分配系数双水相萃取原理：利用生物物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行分离的过程反胶束萃取原理：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。
超临界萃取原理：当气体物质处于其临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上时，不会凝缩为液体，只是密度增大，具有许多特殊的物理化学性质：流体的密度接近于液体的密度,粘度接近于气体；在临界点附近,超临界流体的溶解度对温度和压力的变化非常敏感；固相析出分离法盐析法原理：盐析法是利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度的差异，通过向溶液中引入一定数量的中性盐，使目的物或杂蛋白以沉淀析出，达到纯化目的的方法。
破坏双电层：在高盐溶液中，带大量电荷的盐离子能中和蛋白质表面的电荷，使蛋白质分子之间电排斥作用相互减弱而能相互聚集起来。
破坏水化层：中性盐的亲水性比蛋白质大，盐离子在水中发生水化而使蛋白质脱去了水化膜，暴露出疏水区域，由于疏水区域的相互作用，使其沉淀。
有机溶剂沉淀法原理：1、降低了介质的介电常数，使溶质分子之间的静电引力增加，聚集形成沉淀。
2、水溶性有机溶剂本身的水合作用降低了自由水的浓度，压缩了亲水溶质分子表面原有水化层的厚度，降低了它的亲水性，导致脱水凝集。
等电点沉淀法原理：Pl时分子表面静电荷未零，双电层及水化膜的削弱或破坏，分子间引力增加，溶解度降低。
常与盐析法、有机溶剂沉淀法或其他沉淀剂一起配合使用。
生物药物提取纯化
生物药物提取纯化1. 简介生物药物是以生物体组织、细胞等为原料制备的药物，具有高度的特异性和活性。
生物药物的提取和纯化是制备高质量药物的关键步骤。
本文将介绍生物药物提取纯化的基本原理、常用方法和注意事项。
2. 提取方法生物药物的提取通常包括以下步骤：2.1 组织或细胞破碎生物药物通常存在于生物体组织或细胞中，首先需要将组织或细胞破碎，以释放出药物。
常用的破碎方法有机械破碎、超声波破碎等，选择合适的破碎方法要根据药物的性质和原料的特点来确定。
2.2 细胞壁破裂对于含有厚壁细胞的原料，如植物细胞，还需要进行细胞壁破裂。
常用的方法包括高压处理、酶解等，以实现细胞壁的破裂和药物的释放。
2.3 溶剂提取将破碎后的组织或细胞与适量的溶剂（如水、有机溶剂）混合，进行提取。
溶剂的选择要考虑药物的疏水性或亲水性。
一般情况下，亲水性物质用水提取，疏水性物质用有机溶剂提取。
2.4 分离清除杂质提取得到的混合物中常常含有一些杂质，需要进行分离和清除。
常用的方法包括离心、过滤、沉淀等。
此外，还可以通过添加沉淀剂、凝胶层析等技术实现杂质的清除。
3. 纯化方法生物药物的纯化是在提取得到的混合物中分离出目标药物并去除杂质，以得到纯度高的药物。
3.1 色谱技术色谱技术是生物药物纯化中常用的方法之一。
常见的色谱技术包括大小分子排除色谱、离子交换色谱、亲和色谱等。
通过根据药物的特性选择合适的色谱柱和流动相条件，可以实现药物的高效纯化。
3.2 电泳技术电泳技术是利用药物在电场中的迁移速度差异进行分离的方法。
常见的电泳技术包括凝胶电泳、毛细管电泳等。
电泳技术具有分离效果好、操作简便的优点，适用于一些相对较小的生物药物的纯化。
3.3 过滤技术过滤技术是通过物料的大小和形状差异进行分离的方法。
常见的过滤技术包括微孔过滤、超滤等。
通过选择合适的滤膜孔径和操作条件，可以实现对生物药物的纯化。
4. 注意事项在生物药物提取纯化的过程中，需要注意以下事项：4.1 杂质的选择针对所要提取纯化的生物药物，需要对其常见的杂质进行分析，以选择合适的方法清除杂质。
药物分离纯化技术
药物分离纯化技术
药物分离纯化技术是指将混合物中的目标药物分离出来，并进行纯化的过程。
常用的药物分离纯化技术包括以下几种：
1. 薄层色谱（TLC）：将混合物样品沿着薄层分离材料上均匀涂敷，然后用溶剂在材料上上升，通过不同药物的分区系数和吸附作用，将药物分离出来。
2. 柱层析：将混合物样品加入到柱层析柱中，利用不同药物在固定相和流动相间的分配系数和吸附作用，使药物在柱中分离。
3. 溶剂萃取：利用不同药物在不同溶剂中的溶解度差异，通过多次萃取步骤将目标药物从混合物中分离出来。
4. 结晶分离：选择适当的溶剂和结晶条件，将目标药物从混合物中结晶出来，然后通过过滤或离心分离固体药物。
5. 膜分离技术：利用膜的分子筛选性能，通过溶质在膜上的迁移速率差异将药物分离出来。
6. 超滤技术：通过膜的筛选作用，去除混合物中的大分子物质，将目标药物分离出来。
7. 蒸馏技术：利用混合物中不同成分的沸点差异，将目标药物通过升温、蒸发然后冷凝的方式分离出来。
以上只是一些常见的药物分离纯化技术，具体应根据不同药物的特性和需求选择合适的方法。
药品生产过程中的药物提取与纯化技术
优点：操作简单， 成本低，适用于 热稳定性好的药
物。
缺点：需要较高 的温度，可能会 破坏药物的结构
和活性。
应用：常用于提 取挥发性药物， 如薄荷油、樟脑
等。
原理：利用超临界流体的溶解能力来提取药物 优点：高效、环保、无溶剂残留 应用：广泛应用于天然药物、合成药物和生物药物的提取 注意事项：需要精确控制温度和压力，以防止超临界流体的相变和分解
制定质量标准的依据：药品生产质 量管理规范（GMP）、药品注册管 理办法等法律法规
质量标准的实施：通过生产过程中 的质量控制措施，确保药品的质量 符合标准要求
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质量标准的内容：包括药品的纯度、 杂质含量、稳定性等指标
质量标准的修订：根据药品生产和 监管的实际情况，对质量标准进行 修订和完善
原料质量控制：确保原料的质量和纯度 生产过程控制：监控生产过程中的温度、压力、时间等参数 产品质量检验：对提取和纯化后的药物进行质量检验，确保其符合标准 环境质量控制：保持生产环境的清洁和卫生，防止污染和交叉污染
提取方法：水煎煮法、醇提法、水 醇法等
实例：黄连提取与纯化、人参提取 与纯化、当归提取与纯化等
,
汇报人：
定义：从药物原料 中分离出有效成分
的过程
提取方法：溶剂提 取、水蒸气蒸馏、 超临界流体萃取等
目的：提高药物的 纯度和疗效，减少
副作用
提取设备：提取罐、 离心机、过滤器等
药物纯化的目的：确保药物的 安全性和有效性，减少不良反 应，提高药物的稳定性和保质 期。
药物纯化的定义：通过物理、 化学或生物方法将药物中的杂 质去除，提高药物的纯度和质 量。
原理：利用溶剂对药物成 分的溶解能力进行提取
第七章生物药物成分的提取纯化技术
三、生物学方法
自溶法：注意水解酶不仅可以使细胞壁和细胞膜 破坏，同时也可能会把某些需要提取的有效成分 分解。
酶解法：利用酶先将细胞壁分解，再释放内含物 。
第二节 沉淀分离技术
应用的分离技术时考虑以下几个因素 采用的沉淀技术对目的物的分离有高的选择性；
物质是以气、液和固3种形式存在，在不同的压力和温度 下可以相的转换。在温度高于某一数值时，任何大的压力 均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称 之为临界温度Tc；而在临界温度下，气体能被液化的最 低压力称为临界压力Pc。当物质所处的温度高于临界温 度，压力大于临界压力时，该物质处于超临界状态。在压 温图中，高于临界温度和临界压力的区域就称为超临界区 ，如果流体被加热或被压缩至其临界温度（Tc）和临界 压力（Pc）以上状态时，向该状态气体加压，气体不会 液化，只是密度增大，具有类似液体性质，同时还保留有 气体性能，这种状态的流体称为超临界流体。
最为常用的是CO2：临界温度为接近常温，适于 分离对热敏感物质；临界压力容易达到；可以渗 入原料，提取完全；选择性好；无毒，不易残存 在提取物中；化学稳定性高；价格低廉，可以重 复使用。
超临界为超临界流体，是介于气液之间的一种既 非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度 和压力超过临界点时才能存在。超临界流体的密 度较大，与液体相仿，而它的粘度又较接近于气 体。因此超临界流体是一种十分理想的萃取剂。
急热骤冷法：投入沸水浴中，在90℃左右几分钟 ，立即置于冰浴中迅速冷却。细菌及病菌材料
超声波破碎法：为防止有效成分的变性，常在冰 水或有外部冷却条件的容器中进行。微生物材料
生物药物的分离纯化技术
• 在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子，如Ag+、 Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。
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生物药物的分离纯化技术
➢ 变性法 • 热变性：适于热稳定物质 • 大幅度调节pH：根据产物特性反向调节 • 加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等
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生物药物的分离纯化技术
2.调节pH
• pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度 和电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤 特性。PPT源自档演模板生物药物的分离纯化技术
3.凝聚与絮凝
• 采用凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细 胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使 其聚结成较大的颗粒，便于提高过滤速率。 另外，还能有效地除去杂蛋白和固体杂质， 提高滤液质量。
聚苯乙烯类衍生物；
• 2）无机高分子聚合物，如聚合铝盐、聚合铁盐 等；
• 3）天然有机高分子絮凝剂，如聚糖类胶粘物、 海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖 等。
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生物药物的分离纯化技术
医药和食品工业： • 聚丙烯酸类阴离子絮凝剂 • 聚苯乙烯类衍生物 • 无机高分子聚合物絮凝剂（聚合铝盐、聚合铁盐等） • 天然有机高分子絮凝剂（多聚糖类胶粘物、海藻酸钠、
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生物药物的分离纯化技术
发酵液过滤特性的改变
微生物发酵液的特性为： ➢ 发酵产物浓度较低，大多为1-10%，悬浮液中大
部分是水； ➢ 悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大； ➢ 固体粒子可压缩性大； ➢ 液相粘度大，大多为非牛顿型流体； ➢ 性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微
生物制药分离纯化技术
2.常用絮凝剂 （1）无机高分子絮凝剂
无机高分子絮凝剂的是由无机化合物组成。该絮凝剂能够强烈
吸引胶体微粒,通过黏附、架桥和交联作用,促进胶体凝聚,同时 还发生物理化学变化,中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷,降低了
ξ电位,从而使胶体离子发生互相吸引作用,破坏了胶团的稳定性.
促进胶体微粒碰撞,形成了絮状沉淀.无机高分子絮凝剂既有吸附 脱稳作用,又可发挥桥联和卷扫絮凝作用，使水体中的悬浮物成
为可过滤的絮凝物。
在发酵液的澄清处理中用得较多的是聚合氯化铝、聚合硫酸 铁、活性硅藻土等。
（2）高分子絮凝剂
高分子絮凝剂是含有大量活性基团的高分子有机化合物。在发酵液
的澄清处理中，可分为有机合成聚和物和天然高分子化合物两大类。
①有机合成聚合物 阳离子型聚丙烯酰胺和阴离子型聚丙烯酸类，以ST高效絮凝剂为代表，
1.发酵液悬浮物的组成 菌体、细胞、细胞碎片、亚细胞器、生物大 分子、生物小分子、无机盐、营养基、胞外药物等 2.发酵液的性质 非牛顿型流体，可压缩性颗粒组成悬浮物，黏度高，粘稠性液体
3.必要性 进行第一次杂质分离，去除粗颗粒杂质。
二、任务分析 1.悬浮物的存在状态 发酵液悬浮物在液体中以胶体形式存在。都带有电荷，
子情景一
降低发酵液黏度
一、项目资讯
降低发酵 液黏度
1.发酵液的组成 菌体、细胞、细胞碎片、亚细胞器、生物大 分子、生物小分子、无机盐、营养基、胞外药物等 2.发酵液的性质 非牛顿型流体，可压缩性颗粒组成悬浮物，黏度高，粘稠性液体
3.必要性 流体黏度高输送难度大，不利于后续分离纯化操作
二、任务分析 1.必备知识 按生物药物存在部位可分为胞内药物和胞外药物。 为了获得药物必须进行过滤。发酵液黏度高，过滤难度 大，需要降低其黏度。 黏度：液体的黏度随温度的升高而降低。因此降低发酵液的 黏度可采取加热法。 2.可以采用的方法 将发酵液温度升高到80℃，保温 即可将其黏度降低数十甚至数百倍。
药用植物有效成分的提取方法与纯化技术
药用植物有效成分的提取方法与纯化技术药用植物是人类历史上使用最广泛的药物资源之一，靠着其中的有效成分，人们治愈了很多疾病。
其中，很多有效成分需要从植物中提取并纯化，以便进一步的应用。
本文将介绍药用植物有效成分的提取方法与纯化技术。
一、提取方法药用植物中的有效成分大多为油性或水性化合物，因此我们普遍采用溶剂提取法或水提取法来获得药用植物中的有效成分。
溶剂提取法溶剂提取法通常采用醇类、醚类等有机溶剂作为提取溶剂，在适当的条件下使药材与溶剂充分接触，达到大量提取出有效成分的目的。
常用的提取方法包括：1、回流提取法：将药材和溶剂放入回流器中，在设定的温度和时间条件下进行反复提取，得到一定量的提取物。
2、超声波提取法：将药材和溶剂放入超声波提取器中，利用超声波振动使药材细胞破裂和溶剂充分接触，提高提取效率。
3、喷雾干燥法：将药材分散在载体溶液中，通过喷雾干燥技术使溶剂蒸发，得到薄膜粉末，从而获得有效成分。
水提取法水提取法是利用水作为提取介质，在较高温度或较长时间的条件下将溶出仍有的有效成分与水从药材中提取出来，是一种基于自然提取的方法。
常用的水提取法包括：1、温水提取法：将药材放入温水中，使溶解实体中的成分渗出到水中。
温水提取法适合提取一些易溶于水的药材。
2、冷水提取法：将药材浸泡在冷水中，使溶出的成分逐渐溶解到水中，这种方法适合提取一些热敏性较强的药材。
以上的提取方法可以根据具体药材的种类和需要提取的成分类型的不同而选择。
但是，不论采用何种提取方法，都需要对提取物进行进一步的纯化处理，以便提取化合物的纯度。
二、纯化技术有效成分从植物中提取出来后，通常仍带有杂质，需要通过进一步的纯化技术去除杂质，提高化合物的纯度。
结晶法结晶法是最基本和最常用的纯化技术之一，也是制备最高纯度的化合物的主要方法之一。
针对获得的提取物，结晶法用的溶剂不同。
在提纯过程中，通常采用温度和溶液浓度等条件来优化结晶。
高效液相色谱法高效液相色谱法是分离提取物的最常用的技术之一。
生物制药基本技术
（4）离子的水化半径:水化半径小的易被吸附。 （5）树脂酸碱性的强弱和溶液的pH。 （6）交联度大小:交联度愈小,树脂愈易膨胀,交换速 度愈快。但交联度小的树脂选择性较差。 （7）有机溶剂的影响:当有有机溶剂存在时,会降低 树脂对有机离子的选择性,而容易吸附无机离子。 6、凝胶层析 指化合物随流动相流经装有凝胶的固定 相的层析柱时，因其各种物质分子大小不同而被分离 的技术。又称凝胶过滤、凝胶渗透过滤、分子筛过滤、 阻滞扩散层析、排阻层析。 1)优缺点 缺点:分离速度慢。优点:设备简单,操作方 便,分离效果好,回收率高,分离条件缓和,不使活性物 质失活变性,凝胶可重复使用,无需再生处理。广泛用 于分离氨基酸、多肽、蛋白质、酶及多糖等药物。 2)几种常用的凝胶
2、有机溶剂沉淀法 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。
几种溶剂的介电常数 溶剂名称 20 ℃时的介 电常数 4.33 乙醚 21.4 丙酮 24 乙醇 溶剂名称 20 ℃时的 介电常数 33 甲醇 80 水 2.5mol/L甘氨酸水溶液 137
生物制药的提取与纯 化技术 Chapter 6 Basic Technique For Biopharmaco
内容提要 概述 各种提取与纯化技术 小结
第六章
概 述
生物制药是把生物体内的具有生物活性的基 本物质，保持原来的结构和功能，又能在含有多 种物质的液相或固相中较高纯度的分离出来。它 是一项严格、细致、复杂的工艺过程，涉及物理、 化学、生物学、工程等方面的知识和操作技术。 对于一个新研制的生物药物，从查阅文献开 始，到探索实验、条件考察（记录客观），还要 总结制定工艺规程、制定分析鉴定方法，再进行 中试放大，全面考察工艺是否成熟，是否稳定等 过程。
药物分离纯化技术
药物分离纯化技术1. 引言药物分离纯化技术是制药过程中的关键步骤之一。
它涉及到从天然产物或合成产物中提取和纯化目标化合物的过程。
药物的分离纯化不仅能够提高药物的纯度和活性，还可以去除不需要的杂质，确保药物的安全性和有效性。
本文将介绍几种常见的药物分离纯化技术及其原理。
2. 色谱技术色谱技术是一种常见的药物分离纯化技术，它根据物质在固定相（静相）和流动相（动相）之间的相互作用力的差异，使物质分离成不同的组分。
2.1. 液相色谱液相色谱（Liquid chromatography，简称LC）是一种基于物质在固定相（如硅胶、石英等）和流动相（溶液）之间的相互作用力差异进行分离的技术。
液相色谱可以根据分离原理的不同分为多种类型，如高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，简称HPLC）和反相液相色谱等。
2.2. 气相色谱气相色谱（Gas chromatography，简称GC）是一种将混合物中的化合物通过在固定相中的分配和吸附过程进行分离的技术。
气相色谱主要适用于挥发性物质和热稳定性较好的化合物的分离。
气相色谱的分离原理是根据化合物在固定相和流动相之间的分配系数差异实现。
3. 薄层色谱技术薄层色谱（Thin-layer chromatography，简称TLC）是一种将混合物中的化合物通过在薄层固定相上的分配和吸附过程进行分离的技术。
薄层色谱具有简单、快速、成本低等特点，常用于快速检验和预筛某种化合物是否存在于混合物中。
4. 萃取技术萃取技术是一种基于溶解度差异将混合物中的化合物转移到另一个溶剂中的方法。
根据溶剂的选择和使用方式的不同，萃取技术又可以分为固相萃取、液液萃取等。
4.1. 固相萃取固相萃取（Solid-phase extraction，简称SPE）是一种通过将混合物通过固定相进行分配、吸附和洗脱的方法。
固相萃取通常利用固体填料（如吸附树脂、硅胶等）进行分离纯化。
简述生物药提取纯化的基本工艺流程
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10
102
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病毒
酵母菌
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细菌 血红球细胞
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血红蛋白
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蔗糖
真菌
•水
植物细胞
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氨基酸
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溶菌体
动物细胞
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血清
103um 絮凝物
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• 二直接从发酵液中提取产品(以抗生素 为例)
• 直接从发酵被中提取产品，意指发酵 液不经预处理，或仅通过简单的预处 理。早在50年代，就开展过直接从发 酵液中提取抗生素的工作。如树脂吸 附法，直接从发酵液中提取链霉素、 庆大霉素等。也有采用柱式硫化床吸 附链霉素的报道。由于可不必预先分 离菌丝体和固形物，因而可简化分离 过程，提高产品收率，减少吸附剂的 损耗，缩短操作时间。
• (二)破碎技术(微生物细胞破碎)
• 高压均质器法：将细胞悬浮液在高压下通入一个 孔径可调的排放孔中，菌体从高压环境转到低压 环境，细胞就容易破碎。高压均质器的操作参数 较为简单，主要是操作体力、温度以及通过高压 均质器的次数。
(三)重组蛋白质的包涵体处理技术
• (三)重组蛋白质的包涵体处理技术
四、提取纯化的工艺论证
• 我国1992年修订了GMP，要求从1993年3 月1日以后新建或改建的药厂，均要符合 GMP的要求。1994年开始了各项验证， 其中工艺论证是关键的一个不可缺少的 组成部分。产品的纯化是生产过程中关 键的一步。
• 这涉及到药物的质量。所谓工艺验证，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。提取纯化 处理工艺验证的范围包括：厂房设施、工 程仪表、机械设备、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。
• 四、离心(Centrifugation)
• (一)离心技术分类
• 离心分离过程可分为离心过滤、离心 沉降、离心分离3种类型，所使用的设 备有过滤式离心机、沉降式离心机和 离心机 离心技术在生物制药研究及生
产中应用极广，如从培养液中分离收 集细胞，去除细胞碎片，收集沉淀物， 从含蛋白质的液体中除去蛋白质吸附 刘，也包话用超速离心法分离溶解的 大分子
• 六、纯化工艺过程的质量控制
• 生物药物纯化工艺要求高，应尽可能选用高质量 的设备，并要求有清洁的各级GMP厂房。纯化方 法的设计应考虑到尽可能去除污染病毒、核酸、 宿主细胞杂蛋白、糖及其他杂质，要防止纯化过 程中带入有害物质。如采用柱层析技术纯化应提 供填料的质量认证证明(1S09001证书)，并证实 从柱上不会掉下有害物质。样品上样前应除热原 质等。若用亲和层析技术(以单克隆抗体品作为 配基)，应有检测可能污染此类外源性物质的方 法，不应含有可测出的异种免疫球蛋白，柱层析 配制溶液用水一律用超纯水(Milli Q水)。
五、生物药物生产的屏蔽防护 技术(Containment technology)
• 一些药物，如抗癌药，往往对生物活细 胞具有毒性，因此必须对中试或大生产 的全过程设置屏蔽防护装置。
• 1984年，F1ickinger等就提出了中试和 生产规模细胞毒素剂的安全生产装置 的设计概念，其基本要求是：人员进 出口要加以控制；在工作场所保持负 压（一级、二级或三级生物密封室）； 空气的排放必须通过HEPA过滤器；对 有烟雾产生的设备要有附加的屏蔽防 护装置；有适当的个人防护措施；生 产过程中所排放的废物要有生物学或 化学的除污方法；对工作人员进行医 疗监测环境监测。
• 包涵体大小一般为0.5－1um，比较坚 硬，在水溶液中很难溶解，只有在变 性剂溶液中(如盐酸和尿素等)才能溶解。 在变性剂中，重组蛋白质呈变性状态， 但其一级结构不被破坏，除去变性剂 后，重组蛋白质H可自动折叠成具有活 性的天然构型，这称为蛋白质的复件。 包涵体中除了含有重组蛋白外，还含 有宿主细胞蛋白以及膜蛋白片断，也 还贪有DNA、RNA和质粒编码蛋白以 及脂多糖。
• 生物药物提取纯化技术的另一特点 是注重新材料的研制开发，如膜分 离介质，层析介质，亲和配基，新 型萃取剂等在最近几十年来发展非 常快。提取纯化设备方面推陈出新， 在设备的计算机控制及生产自动化、 连续化及GMP规范化等方面取得了 很大的成就。
• 膜过滤技术发展很快，分为微滤、超滤和纳滤， 不仅用于细胞的分离，还用于蛋白质的浓缩。超 滤技术的主要特点是节能，对生物大分子类药物 无破坏作用。液—液萃取广泛应用于抗生素及小 分子量药物的提取。溶剂选择的余地大，且易实 现大规模生产。高速离心式液体萃取机是目前效 率最高，使用最广的装置。液—液萃取技术还衍 生出许多新的萃取技术，如双水相萃取，亲和萃 取，超临界萃取等。双水相苯取蛋白质类药物是 大规模提取高纯度蛋白质类药物的有效技术。面 超临界萃取利用超临界流体的物理特件，即通过 压力和温度的改变控制溶质在溶剂中的分子扩散 能力．控制溶质的溶解度，从而实现分离。
• 二.提取纯化的单元操作和基本工艺流 程
• 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。
•
第一节 概 述
• 一、生物药物的特点
• 许多生物药物具有生物活性，其稳定性受pH、 温度、离子强度、提取过程所使用的溶剂和表面
活性剂、金属离子等方面的影响。生物药物对剪
切力很敏感，分子量越大，其稳定性就越差，在
分离纯化过程中，条件就应当越温和。一些组分
的浓度非常低。但是生物药物产品的纯度却要求 很高，含量要达到95％甚至98％以上。结晶态产 品最好，药物还应具有正常的颜色、稳定性和溶 解速率。
• 三.提取纯化单元操作技术的特点
分离纯化技术的特点之一是各种技术 相互交叉，新型的分离纯化方法不 断涌现。如沉淀技术和亲和技术相 结合，形成了亲和沉淀技术；超滤 和亲和技术相结合．形成了亲和超 滤技术；萃取与载体膜相结合，形 成了液膜载体萃取法。这些新方法 取长补短，使分离纯化过程更加科 学合理、快速有效、经济实用。
• 对环境的污染。该离心机又如一个密闭的压力容器，可 在121℃温度下进行蒸汽灭菌，该离心设备没有环绕离 心机转简的冷却夹套，对悬浮液和浓缩的固体都能进行 充分的冷却，并能有效地控制温度，这对于生物药品是 非常重要的。
• 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， 因此比较简单、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。
• 高科技生物药物的生产工厂，已有“交钥 匙工程“。所谓交钥匙工程，就是将整个 工厂组装在高强度的，便于运输的钢制建 筑结构内，整个建筑要达到洁净标准，所 有的生产设备和公用设施都已安装到位。 在用户在场的情况下，要对整个工厂进行 发货前的试运转及鉴定。然后，整个工厂 的生产设备和公用设施直接运输到用户的 厂址，在各车间组装后，与当地酌水、电、 下水道等系统及仓库对接，立即就可以投 入生产。
• 许多重组蛋白产物(如干扰素r白细胞介 素、人生长激素等)在原核细胞内凝集 成没有活性的不溶性固体颗粒，这称 为包涵体。包涵体基本上出蛋白质构 成，其中大部分(占50％以上)是克隆基 因的表达产物。这些产物的一级结构 是正确的，但由于种种原因，其立体 结构却与大然产物有很大的差别，因 而没有生物活性。
• 层析(色谱)技术是最近几十年来发展最快的纯化 技术。层析装置的种类很多，且分离纯化机理也 各不相同，适应于许多药物产品的分离纯化。离 子交换色谱是应用最广，且易于实现大规模生产 的方法。应用于抗生素、氨基酸、核苷酸、蛋白 质的提取Байду номын сангаас纯化。分子筛层析根据分子量大小不 同的原理，适应于蛋白质类药物的纯化。层析分 离技术的最高层次当局基于分子识别的技术，如 亲和层析。高效液相色谱法本来是分析化学的常 用手段，现已将其扩展到生物药物的分离纯化的 应用中。有些设备不仅可进行分析，也可进行分 离纯化，在新药开发的过程中，缩短了分离纯化 所需时间。
图7—2 直接提取抗生素装置
• 用上述方法，对庆大霉素而言，可 不必再对产品脱色，也无需去除无 机盐。目的产物的洗脱和吸附剂的 再生方法与常规方法相同，而且提 取的放大也不成问题。
三细胞破碎(Cell disruption)
(一)细胞破碎方法分类
细胞破碎可分为两大类：机械破碎和非机械方法破 碎。对液相物料，机械破碎法有：超声波、机械 搅拌、压力法。对固相物料，机械破碎法有：研 磨和压力法。非机械破砰法分为脱水(空气干燥、 真空干燥、冷冻干燥和有机溶剂干燥)和裂解(物 理法、化学法和酶法)两类。裂解物理法又分为 渗透压突变法、冷冻和解冻法等。化学法有阴阳 离子洗涤剂处理法、抗生素处理法和甘氨酸处理 法。酶法可用溶菌酶等有关的酶制剂处理，或用 噬菌体裂解、抗生素处理等。
• 有人研制了一套直接提取抗生素的中 试装置，该装置的主要特点是在一根 专门设计的柱子中自上而下分为10个 等距的区间，每一层都装有导流板， 相邻两层的导向相反，这便于产生祸 流，柱外由压缩空气驱动的脉冲式发 生器提供搅拌动力。这样，就可得到 高效传质，低压降的流化床条件。装 置如图7—2所示。
• 图7—2 直接提取抗生素装置
• 与层析技术同步发展的各种分离介质是层 析分离的技术保障，商品化的预装柱、缓 冲剂、计算机程序控制还使操作变得简单 易学。置换层析与洗脱层析不同，是指吸 附在层析柱上的一种组分被另一种置换剂 (与层析上的介质的亲和力大于原被吸附的 组分)置换出层析柱的层析技术。该技术有 上样量高，分辨率高的特点。被分离的样 品在分离过程中还有浓缩作用。总之，随 着科技的发展，新的分离、提取、纯化技 术还将不断得到改进。