第六章 生物制药分离纯化技术绪论.
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。
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。
生物制药中的纯化与分离技术研究
生物制药中的纯化与分离技术研究生物制药是利用生物技术，例如基因工程、细胞培养等技术，生产药品的一种方式。
与传统的化学制药相比，生物制药的优点在于可制备更为复杂的分子结构，而且对患者的吸收和代谢更为良好。
然而，由于生产过程中所涉及到的复杂分子结构，使得生产成本高昂。
因此，纯化与分离技术是生物制药中不可或缺的一环。
I. 生物制药的制备方法首先，了解生物制药的制备方法对于掌握纯化与分离技术的研究具有重要意义。
生物制药的制备方法主要分为三种：基因重组技术、半合成和全合成技术。
其中，基因重组技术是最广泛使用的生物制药制备方法。
基因重组技术通过转基因技术将人工制造的基因导入到细菌、酵母、动物细胞或植物细胞等生物体内，使其能够表达并生产药品分子。
II. 生物制药中常用的纯化与分离技术生物制药的制备过程中，需要从大量的细胞、培养基以及其他杂质中纯化出目标蛋白质。
下面将介绍一些常用的生物制药纯化与分离技术。
1. 亲和层析法亲和层析法是利用配体分子与目标蛋白之间的非共价作用力相互作用实现目标蛋白的分离。
通常将具有高亲和度的低分子量的化合物共价结合在矩形或珠子等无定形载体上，作为毛细管柱或大颗粒柱填料。
目标蛋白在样品中通过柱体时，与固定在柱体上的亲和配体结合，在非特异性洗脱后，目标蛋白质随后由低pH、高盐度或其他有效条件的梯度洗脱。
2. 柱层析法柱层析法是将样品在含固定相的柱体中进行分离。
氧化铝、硅胶等不同化学成分的固定相可用于分离目标蛋白，具体方法包括大小分子层析、阳离子交换、阴离子交换、亲水性层析、亲油性层析和深层过滤等。
目标蛋白根据它在不同固定相中的吸附或渗透情况进行分离和纯化。
3. 凝胶电泳凝胶电泳是通过电荷和大小的差异实现蛋白质的分离。
通过电泳技术可以清除其它细胞组分以及重复性和杂质所形成的它的不同带号，然后将目标蛋白质从凝胶电泳片上取下。
III. 纯化与分离技术的发展趋势与传统方法相比，目前的纯化与分离技术在高通量、快速、高选择性和高效率方面有了很大的进步。
生物制药中的纯化与分离技术
生物制药中的纯化与分离技术生物制药中纯化与分离技术是指从生长在细胞中或微生物中的蛋白质中分离出所需的目标蛋白质的一种技术。
这种技术利用分子大小、电荷、流动性等特性将蛋白质分离出来，使目标蛋白质纯化到99.9%以上。
本文将讨论生物制药中常见的纯化与分离技术及其在生物制药中的应用。
1. 透析透析是一种将离子和小分子物质从蛋白质中除去的方法。
透析技术主要利用膜选择性地筛选分子。
膜可以是人造的例如Amylose树脂，也可以是天然的如酪蛋白。
利用这种技术可以除去体积较小的污染物，使目标蛋白质的纯度得到提高。
2. 电泳电泳是一种基于蛋白质电荷的分离技术。
在电泳实验中，样品被置于注入获得电流的胶体中。
这个胶体具备可以分离蛋白质的网状结构。
电流会引起蛋白质带电的全体向胶体的某个极移动，取决于蛋白质的电荷。
这样，蛋白质就可以分离出来，根据蛋白质的电荷和分子大小，分别形成不同的带。
在生物制药中，这种分离技术最常用于分离小分子处方药物，以及分析生产了多少蛋白质，并确定是否达到预期的纯度。
3. 柔性析柔性析（Soft Gel）是在微球内置入各种树脂甚至基于酸碱度、水性、亲疏水性等特性。
通过改造单元格的特性，在保留不同特性的前提下同时去除掉多余杂质。
柔性析适用于各种具有变异性和特异性的多克隆抗体的准备，也适用于分离和净化由培养基中分泌的多克隆抗体。
4. 亲和层析亲和层析（Affinity Chromatography）被认为是生物制药中最严格的纯化技术之一。
亲和层析是利用可选择地结合目标蛋白质的静态结构将其纯化的，因此是一种高选择性的技术。
技术是通过将特异性结合的化合物连接到某些树脂顺序，然后将这些树脂用于分离目标蛋白质。
根据目标蛋白质和其它污染物分子之间的差异，目标蛋白质可以非常高效地结合到树脂上，而杂质则被过滤掉。
这种技术广泛应用于生产高度纯化的生物制药产品，从而确保符合FDA和EMA的标准。
5. 氨基酸层析氨基酸层析是一种基于不同的氨基酸序列进行分离的技术。
生物药物的分离纯化技术
生物分离方法的选择
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• 对于一个未知化学结构和性质的组分的分离制备设计，
大致可按以下六个基本步骤进行：
• 1、查找与待分离组分相关的基础性研究资料，建立相应 的分析鉴定方法；
• 2、开展制备物的理化性质稳定性的预备试验；
• 3、开展材料处理及抽提方法的选择试验；
• 4、进行分离纯化方法、程序的摸索及其分离效果的评价；
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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。
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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。
• Fe2+——黄血盐，→普鲁士兰沉淀
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杂蛋白的去除方法 ➢等电点沉淀法 ➢化合沉淀法 ➢变性法 ➢吸附法
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➢ 等电点沉淀法
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• 蛋白质一般以胶体状态存在于发酵液中。
• 在酸性溶液中带正电荷；在碱性溶液中带负电荷。
• 在某一pH下，净电荷为零，溶解度最小，称为等 电点。
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• （一）发酵液过滤特性的改变 • （二）发酵液的相对纯化
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发酵液过滤特性的改变
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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
生物制药中的新型分离纯化技术
生物制药中的新型分离纯化技术生物制药作为当今医药领域的重要分支，其发展对于人类健康事业的进步具有至关重要的意义。
在生物制药的整个流程中，分离纯化技术是关键环节之一，它直接影响着药物的纯度、质量和疗效。
随着科学技术的不断进步，一系列新型分离纯化技术应运而生，为生物制药产业带来了新的机遇和挑战。
一、膜分离技术膜分离技术是一种基于选择性透过膜的分离方法，其原理是利用膜的孔径大小、电荷性质和亲和力等差异，实现对混合物中不同组分的分离。
常见的膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。
微滤膜的孔径较大，通常用于去除细胞、细菌等较大的颗粒物质。
超滤膜的孔径较小，能够分离分子量较大的蛋白质、多糖等生物大分子。
纳滤膜则可用于分离小分子有机物和多价离子。
反渗透膜主要用于去除溶液中的溶剂，实现浓缩的目的。
膜分离技术具有操作简单、能耗低、无污染等优点。
在生物制药中，它被广泛应用于细胞培养液的澄清、蛋白质的浓缩和分离等环节。
例如，在单克隆抗体的生产中，超滤技术可以有效地去除杂质和多余的盐分，从而提高抗体的纯度和活性。
然而，膜分离技术也存在一些局限性，如膜污染问题会导致膜的性能下降，需要定期清洗和更换膜组件；此外，膜的选择性和通量之间往往存在矛盾，需要在实际应用中进行优化和平衡。
二、亲和层析技术亲和层析是一种利用生物分子之间特异性亲和力进行分离的技术。
其基本原理是将具有特异性亲和作用的配体固定在层析介质上，当含有目标分子的混合物通过层析柱时，目标分子与配体结合而被滞留，其他杂质则随流动相流出，然后通过改变条件（如 pH 值、离子强度等）将目标分子洗脱下来。
亲和层析具有高度的选择性和特异性，能够从复杂的混合物中高效地分离出目标物质。
例如，在胰岛素的生产中，可以使用固定有胰岛素抗体的亲和层析柱来分离纯化胰岛素。
但是，亲和层析技术也存在一些不足之处，如配体的制备和固定过程较为复杂，成本较高；此外，由于亲和作用较强，洗脱条件的选择较为苛刻，可能会对目标分子的活性产生一定影响。
生物制药中的分离纯化技术
生物制药中的分离纯化技术生物制药是一种通过生物学过程生产的药物，利用微生物、植物和动物等生物系统生产出的生物制剂，在临床治疗中具有极高的价值。
但是，由于不同来源的生物制剂中含有大量的复杂成分，如蛋白质、核酸、多糖等，在生产的过程中需要通过分离纯化技术来提取所需的成分，从而达到纯化和提纯的目的。
一、生物制药的分离纯化技术概述生物制药的分离纯化技术是指通过化学、物理等方法对发酵产生的混合物进行处理，将所需的成分分离和纯化。
分离纯化技术主要包括：1. 溶液层析技术溶液层析是一种通过分子结构、大小、电荷等特性，通过静态或动态的方式，利用吸附剂将混合物中的不同化合物分离开的技术。
溶液层析广泛应用于蛋白质、核酸等大分子生物制品的分离和纯化中。
2. 凝胶过滤技术凝胶过滤是一种利用孔径大小分离分子的技术。
通过将混合物在凝胶柱中进行过滤，大分子会被阻挡在凝胶柱表面，而小分子则可以通过凝胶柱被洗脱。
凝胶过滤主要应用于分离纯化大分子的蛋白质、多肽和核酸等。
3. 离子交换层析技术离子交换层析是一种利用有机或无机离子交换体作为固定相，通过可控制的盐度梯度和pH值来分离混合物的不同成分的技术。
离子交换层析广泛应用于蛋白质、核酸等带电性物质的分离和纯化中。
4. 亲合层析技术亲合层析是一种通过将特定物质负载在固定相上，与混合物中的目标分子发生特异性结合，分离纯化目标分子的技术。
亲合层析一般应用于蛋白质、核酸等生物大分子结构的分离和纯化中。
以上四种分离纯化技术，在生物制药的分离纯化过程中经常使用。
不同的技术适用于不同的生物制品，生产过程会考虑到最终产品的纯度、产量以及经济成本等方面。
二、现代生物制药分离纯化技术的进展当前，随着现代生物技术的发展，生物制药的分离纯化技术也得到了不断的进步和完善。
新的技术和方法不断涌现，不仅可以提高生产效率，而且还可以提高产品的纯度和质量，降低产品的成本。
以下是一些新技术的介绍。
1. 前体蛋白纳米管系统前体蛋白纳米管系统是利用基因工程技术，将生物分子直接吸附在纳米管表面，从而实现分离的目的。
生物药物质的分离和纯化技术
生物药物质的分离和纯化技术生物药物在近年来的医疗中发挥了越来越重要的作用，但是由于其含有复杂的蛋白质结构和构型，导致其生产过程中难以控制纯度和活性。
因此，生物药物质的分离和纯化技术成为了生产过程中一个最为关键的环节。
生物药物的分离和纯化技术是把药品原液中的单个蛋白质精细分离出来，在分离的基础上使药品纯度和活性得到提高。
生物药物质分离和纯化的难点就在于，不同的分子量、极性、电荷、疏水性等特性，导致不同物质在离子交换、凝胶过滤、亲和层析和逆相高效液相等不同技术中表现出不同的行为，从而使得药品的分离和纯化变得极其复杂。
常见的生物药物质分离和纯化技术主要有以下几种：1.离子交换层析技术离子交换层析技术是通过蛋白质表面带有的正、负电荷与固定于固定相上的相反电荷之间起到吸附分离作用。
整个分离和纯化过程中需要调整运行条件，如盐度、pH、温度等，来使得目标蛋白成功地与离子交换基团相互作用，从而使得其他物质被洗脱，随后目标蛋白通过洗脱的过程得到纯化。
2.凝胶过滤技术凝胶过滤技术是利用凝胶颗粒的孔径大小不同来过滤分别具有不同分子量的生物大分子。
常用于纯化较大分子的生物大分子，如蛋白质、免疫球蛋白等。
运用凝胶过滤技术可以使目标蛋白与凝胶颗粒进一步分离，从而达到目标蛋白的纯化提纯。
3.亲和层析技术亲和层析技术是通过固定到固定相质量表面上的活性配体和目标蛋白之间的特异性结合作用来分离目标分子。
在分离过程中，根据目标蛋白的生物特性和生理功能可以选择不同的亲和配体，如金属离子、受体蛋白、抗体等。
亲和层析技术的优点是，分离和纯化目标蛋白的选择性很高，引起的非特异性吸附现象较小，分离过程较快，与离子交换层析、逆相高效液相相比，会降低纯化过程中的一些较难消除的杂散反应。
4.逆相高效液相技术逆相高效液相技术是利用高效液相色谱仪（HPLC）来对细胞和组织提取物中的蛋白质进行精密分离。
逆相高效液相技术是在一种无水有机溶剂（如甲醇、乙腈）中进行，通过这种条件下蛋白质上极性残基（如酸性残基、碱性残基）与柱面上有机溶剂上的亲疏水相互作用来实现分离。
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。
生物制药工艺中的分离纯化技术
生物制药工艺中的分离纯化技术Introduction生物制药工艺包括发酵、提取、分离纯化等多个环节。
其中，分离纯化技术是制备高纯度的生物制品的重要步骤。
该技术通过分离并清除混杂的非目标成分，从而提高产品纯度和产量。
本文将重点介绍生物制药工艺中的分离纯化技术。
Chromatography层析法是目前最常用的分离纯化技术之一。
层析法通过固定在固定相上的分离剂与流动相中的目标分子发生选择性相互作用，实现目标分子的纯化。
常见的层析方法有凝胶层析、离子交换层析、亲和层析、逆相层析等。
凝胶层析是利用固相微粒与样品中的分子发生分子筛效应和凝胶效应的一种分离手段。
其具有高分离效果、易实现规模化等特点。
但同时，由于凝胶层析对样品的流动性要求较高，且需要长时间的渗透层析过程，因此操作较为繁琐，实时监控难度较大。
离子交换层析是分离离子性分子的有效方法。
在离子交换层析中，液相固相都是带电的。
如果样品分子带有与固相上载体不同的电荷，则在通过固相之前会和溶液中的离子交换，从而吸附在固相上。
亲和层析依靠目标分子与分离剂之间的生物特异性相互作用，主要应用于分离高分子生物分子，如蛋白质、DNA等生物大分子。
亲和层析可分为尖端亲和层析和逆尖端亲和层析。
逆相层析的移动相为极性较大的有机溶剂，被固定相吸附的物质则具有较强的疏水性。
逆相层析广泛用于天然产物物质的纯化，包括蛋白质、生物碱及药物衍生物等。
Electrophoresis电泳是在外加电场的作用下，将电荷带有不同的生物分子分离开的技术。
电泳是广泛用于分离核酸、蛋白质和多肽等生物分子的方法。
在电泳中，由于受电荷、尺寸、形态等影响的分子速度不同，因而发生空间分离。
电泳方法包括蛋白质电泳和核酸电泳等。
Size Exclusion Chromatography分子筛层析是一种可以分离物体内不同分子大小的技术。
分子筛色谱的基本原理是将包含有混合物的样品溶液通过一列固定相，并使不同分子进入固定相中，以分离出不同的组分。
生物分离与纯化技术-绪论（邱玉华版）
⽣物分离与纯化技术-绪论（邱⽟华版）第⼀章绪论第⼀节⽣物分离纯化的概念与原理学习⽬标熟悉⽣物物质的概念、种类和来源；了解分离纯化技术并掌握其基本原理。
突飞猛进，⽇益成熟的现代⽣物技术，正在成为推动世界新技术⾰命的重要⼒量，其产业化发展必将对⼈类社会的经济发展和⽣活⽅式产⽣越来越⼤的影响。
⽣物技术产业主要制备具有⽣活活性的⽣物物质并使其商品化，利⽤专门的设备和技术将⽣物物质从⽣物原料中分离纯化出来并保持其活性，其中以复杂、周期长、影响因素多。
分离纯化技术是现代⽣物技术产业下游⼯艺过程的核⼼，是决定产品的安全、效⼒、收率和成本的技术基础，在⽣物技术产业中起着重要的作⽤。
⼀、⽣物物质及其来源1.⽣物物质“⽣物物质”这个词汇是在20世纪末随着⽣物技术的发展逐渐出现的，它指的是来源于⽣物中天然的或利⽤现代⽣物⼯程技术以⽣物为载体合成的，从氨基酸、多肽等低分⼦化合物到病毒、微⽣物活体制剂等具有复杂结构和成分的⼀类物质。
它们存在于⽣物体内直接参与⽣物机体新陈代谢过程，并能与⽣物各种机能产⽣⽣物活化效应，因此也称为⽣物活性物质，⽽在产业中的⽣物物质的制成品被称为⽣物产品。
⽣物物质的种类繁多，分布⼴。
按照其化学本质和特性分类，常见的有如下⼀些类型。
（1）氨基酸及其衍⽣物类主要包括天然氨基酸及其衍⽣物，这是⼀类结构简单、分⼦量⼩、易制备的⽣物物质，约有60多种。
⽬前主要⽣产的品种有⾕氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、精氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸和⾊氨酸等，其中⾕氨酸的产量最⼤，约占氨基酸总量的80%左右。
（2）活性多肽类活性多肽是由多种氨基酸按⼀定顺序连接起来的多肽链化合物，分⼦量⼀般较⼩，多数⽆特定空间构像。
多肽在⽣物体内浓度很低，但活性很强，对机体⽣理功能的调节起着⾮常重要的作⽤，主要有多肽类激素，⽬前应⽤于临床的多肽药物已达20多种以上。
（3）蛋⽩质类这类⽣物物质主要由简单蛋⽩和结合蛋⽩（包括糖蛋⽩、脂蛋⽩、⾊蛋⽩等）。
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。
第六章生物制药分离纯化技术绪论
分离纯化方法的选择
1、初步分离纯化方法的选择
2、多种分离纯化方法交替使用
Thank you!
第一节 发酵液的预处理
一.生化分离工程的工艺流程：
文献综述目标物研究进展研究目的材料选择细胞破碎建立分析方法预备实验固液分离色谱分离脱盐冻干产品分析沉降离心过滤机械法物理法化学法生物法沉淀吸附超滤离心浓缩吸附色谱离子交换色谱凝胶色谱亲和色谱疏水色谱逆流色谱溶剂萃取水相萃取溶解性能溶液稳定性固体稳定性物理性质化学性质生物活性酶活力比活组成和纯度分析分子量pi其它理化性质分析透析凝胶过滤冷冻干燥一原材料选择的原则
生物药物的分离纯化
1、溶剂与试剂 2、pH 3、添加物 4、分离纯化前准备
分离纯化的基本工艺流程
预处理 → 细胞破碎与碎片处理 → 可溶性杂质的去除 → 分离纯化
分离纯化单元操作的特点
1、各种技术相互交叉，新型的分离纯化 方法不断涌现 2、注重新材料的研制 3、分离纯化设备推陈出新，发展迅速
吸附色谱 离子交换色谱 凝胶色谱 亲和色谱 疏水色谱 逆流色谱
沉淀、吸附、 超滤 离心浓缩
透析、凝胶过滤
冷冻干燥
产品分析
生物活性、酶活力、比活 组成和纯度分析 分子量、pI 其它理化性质分析
生物药物提取、分离、纯化技术基础
一、原材料选择的原则： 原料有效成分含量高、来源丰富、产 地较近、杂质含量少、成本低。
生物材料的选择： 1．生物活性物质存在部位：胞内、胞外、 胞浆、质膜、器膜、周质 2．生物材料的采集与质控 （1）品种鉴定； （2）防止污染与感染； （3）选择富集目的物材料； （4）冷冻保存
二、生物药物常用的提取方法与优化
（一）几种常用提取方法 1．酸、碱、盐水溶液提取方法 2．表面活性剂提取方法与反胶束提取方法 3．有机溶剂提取
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目录
第一节 概述 第二节 生物药物的分离纯化原则 第三节 生物药物的分离纯化 第四节 分离纯化的基本工艺流程
学习目标
知识要求 掌握分离纯化的基本原理、工艺流程。 熟悉生物制药分离纯化的单元操作。 了解生物制药分离纯化的原材料的来源，分离 纯化的原则与准备
能力要求 熟练掌握生物制药分离纯化技术的基本知识， 学会分离纯化方法的选择与相关应用。
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第四节 分离纯化的基本工艺流程
（四）萃取技术 7．膜分离法
膜分离法是利用一定截流分子量的超滤膜进行组 分10的00分～离3或00浓00缩0。、适分用子概分直离径浓1述～缩5分0n子m量范在围的生 物大分子。 膜分离法为纯物理截流和滤过作用，工艺条件温 和，对生物大分子活性损伤小。根据目标药物 分子量的不同，利用大于和小于目标药物分子 量截流值的超滤器进行超滤，可除去两个截流 值界限外的杂质分子，为层析或超速离心等的 深加工打4 下基础。 膜分离法的主要缺点是浓差极化、膜的污染、寿命 较短和通量低等。
一、生物药物制备的一般过程
（一）生物药 物原料的选择、 预处理与保存 方法
（二）生物药物 的提取
1.组织与细 胞的破碎 2．提取试 剂
（三）生物药物 的分离提取方法
2.预处理与保存
1.原料选择 原则
预处理：原料采集后，就地去除结缔组织、脂肪组织 等不用的部分，将有用的保鲜处理。收集微生物原料 时，应及时将菌体与培养液分开，进行保鲜处理。
第四节 分离纯化的基本工艺流程
（四）萃取技术 2．双水相萃取 双水相萃取是利用一定条概件下不述同高聚物间在水溶
液里表现出的“不相容性”，如高聚物-高聚物 与高聚物-低分子物质形成互不混和的两相现象 来分离生物大分子，适用于从细胞匀浆中提取 胞内蛋白质分子。
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第四节 分离纯化的基本工艺流程
（四）萃取技术 3．超临界流体萃取 超临界流体是物质在某一概温度与述压力时，两相差别
化
高度纯化
成品加工
第四节 分离纯化的基本工艺流程
（一）预处理 预处理的目的是将目的成分从起始组织、器官或 细胞等中释放出来，初步去除杂质，浓缩目的 成分，利于提高分离概效率。述 发酵液或培养液通过调节pH、加入絮凝剂、加 热等处理，降低溶液的粘度，使细胞或溶解的 大分子凝结成较大的颗粒，再采用过滤、离心 分离、沉降及倾析等去除固体杂质。 动物材料必须选择有效成份含量丰富的脏器组织 为原材料，采用高速组织捣碎机或匀浆器进行 绞碎，4经脱脂等处理。对预处理好的材料，若 不立即使用，应冷冻保存。
溶剂萃取是用一种溶剂将目的药物从另一种溶剂 中提取出来的方法。当生物活性物质以不同的 化有学不状同态的存溶在解时度，。在水概及与水述不相容的溶液中 例如青霉素在酸性条件下为游离酸，在醋酸丁酯 中的溶解度较大，可从水相转移到醋酸丁酯相 中；而青霉素在中性条件下成盐，在水中溶解 度较大，能从醋酸丁酯转移到水相，这样反复 萃取可达到浓缩和纯化的目的。 溶剂萃取法对热敏物质破环少，采用多级萃取时， 溶质浓缩4 倍数和纯化度高，生产周期短，便于 连续生产，但溶剂消耗较大，设备和安全要求 较高。
（四）萃取技术 4．沉淀分离法
沉淀法是采取适当的措施改变溶液的理化参数， 控的制目溶的液药中物各成种分成和分其的他概溶成解分度分述，开从。而将溶液中 沉淀分离法通常是加入一些无机、有机物质，与生 物药物形成不溶解的盐或复合物而从待提取液 中沉淀出来。 典型的分级沉淀是在避开目标药物分子等电点的 条件下，加入不同浓度的沉淀剂，将细胞碎片 和其它大分子可溶性杂质沉淀出来，再调整上 清液pH4至目标药物分子等电点，将目标药物成 分沉淀下来，去除上清液，沉淀可再进一步精 制。
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第四节 分离纯化的基本工艺流程
（四）萃取技术 6．离子交换法 离子交换法是利用离子交换树脂和生物活性物质之
间质的，化然学后亲以和较力少，的有洗选脱概择剂性将地其述吸洗附脱生，物达活 到性浓物缩 和提纯的目的。一般情况下，利用此法的生物 活性物质应是极性化合物，即在溶液中能形成 离子的化合物。如抗生素为碱性，可用酸性离 子交换树脂提取，而抗生素为酸性时，则需选 用碱性离子交换树脂提取。
三、生物药物与原材料 昆虫细胞培养产物
微生物发酵产物
80
40
细胞培养产物
45 80
动植物器官组织
四、生物制药下游技术的特点
1.培养液（或发酵液）中所含欲分离的生物药 物浓度很低，杂质含量却很高，常需多步分离 操作。
2.待分离的生物药物一般稳定性差，加热、 pH值、有机溶剂等可引起失活或分解，特别 是蛋白质、核酸药物，应尽量减少分离操作步 骤。
二、分离纯化单元操作的特点
分离纯化单元操作是指对原料进行的以实现其 各组分分离及纯化为目的一系列基本操作。 特点：1.各种技术相互交叉，新型的分离纯化方 法不断涌现，如沉淀技概术与亲述和技术结合形成 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，萃取与载体膜结合形成了液 膜载体萃取法等；2.注重新材料的研制，如膜 分离介质，层析介质，亲和配基等的发展较为 迅速；3.分离纯化设备推陈出新，发展迅速。
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纯 化
高度纯化
成品加工
第四节 分离纯化的基本工艺流程
一、分离纯化的工艺流程与单元操作
脏器清理
预处理
破碎
分
离
分离
收集待处理液
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3.发酵或培养是分批操作，生物变异性大， 各批发酵液不尽相同，因此分离应有一定 的弹性。
4.对于基因工程产品应注意生物安全问题， 即应防止菌体扩散，在密封环境下操作。
第二节 生物药物的分离纯化原则
1. 抑制宿主细胞或分泌产物中相应的酶活性，防止 2. 发其酵消液化或降培解养待液提中纯的产概非物目。标述成分对人体常常是有
2. 根据分子极性大小及溶解度不同，可采用溶剂 提取、逆流分配、分配层析、盐析、等电点沉淀 及有机溶剂分级沉淀等技术进行分离。 3. 根据分子电离性质的差异，可采用离子交换、 电泳、等电聚焦等技术进行分离。
4. 根据配体特异，可采用亲和层析技术进行分离。 5. 根据物质吸附不同，可采用选择性吸附与吸附 层析等技术进行分离。
第一节 概述
生物药物是指综合运用微生物学、化学、生物化学、生物技术、 药学等科学的原理和方法，从生物体、生物组织、细胞、体液等制 造的用于预防、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。生物药物 的特点是药理活性高、毒副作用小，主要有蛋白质、核酸、糖类、 脂类等。
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三、分离纯化方法选择
初步分离纯化方 法的选择
多种分离纯化方 法交替使用
四、分离纯化方法步骤优劣的综合评价
初步分离纯化方 法的选择
多种分离纯化方 法交替使用
四、分离纯化方法步骤优劣的综合评价
分辨能力和重现性 回收率 所得药物的重量与活性平 衡 纯化工艺的总成本ຫໍສະໝຸດ 第四节 分离纯化的基本工艺流程
（二）细胞破碎与碎片处理 宿主细胞中属于非分泌型的药物成分必须在纯化 以前先将细胞破碎，即破坏细胞壁和细胞膜， 使胞内产物获得最大程度的释放。真菌、细菌 具有细胞壁的结构破碎概难度较述大，动物细胞因 不存在细胞壁结构较易破碎。细胞破碎的方法 有机械、化学、物理、酶解和干燥等各种方法。 化学破碎法有酸碱法、脂溶法及酶解法等，物 理破碎法主要有渗透法、超声波法等。大规模 生产中常采用高压匀浆机和高速球磨机等机械 破碎法。 一般待提4取的溶液里常存在大量的组织细胞碎片， 需对碎片进行处理。主要采用过滤与离心除去 碎片，采用双水相萃取法， 除去等密度的细胞 碎片。
一、分离纯化的工艺流程与单元操作
发酵或培养
预处理(加热、调PH、絮凝)
细胞分离 胞外产物
分 离
细胞破碎
细胞碎片分离
收集上清液或包涵体
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初步纯化 ▪Note to customers : This image has been licensed to be used within this PowerPoint template only.
初步纯化
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害的，如外源蛋白和多肽可引起过敏反应，应 尽量去除细胞或分泌产物中非目标产物成分， 使目标产物成分有较高的纯度。 3. 注意每个生产环节的时效性，对每一步骤的质量 应进行监控，以保证生物药物的安全、有效。 4.尽可能优化分离纯化工艺，减少分离步骤，降低 生产成4 本。
第三节 生物药物的分离纯化
pH 溶剂与试剂
添加物
分离纯化前准备
三、 添加物
去垢剂 金属螯合剂
防腐剂
酶抑制剂
防止生物活性分子聚合、阻止 药物与杂质结合、洗脱 防止重金属离子对蛋白质的生物 活性的损害
加入防腐剂以防止微生物的生长
提取早期加入酶抑制剂
四、生化药物分离纯化前的准备
设备与 器具
原料的 取用
除菌
质量检 测与贮
存
准备
第四节 分离纯化的基本工艺流程
保存方法：冷冻法，适用于所有生物原料。
有机溶剂脱水法（如丙酮）：适用于原料 少、价值高。有机溶剂对原料生物活性无 影响。
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。