第三章生物制药工艺技术基础(3)

• 在安排纯化方法顺序时，还要考虑到有 利于减少工序，提高效率。（盐析－吸 附，吸附－盐析）
• 对于一未知物通过各种方法的交叉应用， 有助于进一步了解目的物的性质。
3.分离后期的保护性措施
• 在分离操作的后期必须注意避免产品 的损失，主要损失途径是器皿的吸附， 操作过程样品液体的残留，空气氧化和 某些事先无法了解的因素。
四、分离纯化方法步骤优劣的 综合评价
• 每一个分离纯化步骤的好坏，除了从分辨能力 和重现性两方面考虑，还要注意方法本身的回 收率，特别是制备某些含量很少的物质时，回 收率的高低十分重要。 对每一步骤方法的优劣，体现在所得产品重量 与活性平衡关系上。例如酶的分离纯化，每一 步骤产物重量与活性关系，通过测定酶的比活 力及溶液中蛋白质浓度的比例。
• 中试放大程序可采用步步为营或一竿子到底策 略。
• 中试放大的研究内容主要有：
• （1）工艺路线与各步反应方法的最后确 定 （2）设备材质与型号的选择 （3）反应器的规模选择及反应搅拌器型 式与搅拌速度的考查。
• （4）生产反应条件的研究 （5）工艺流程与操作方法的确定
（6）物料衡算 （7）安全生产与三废防治措施研究 （8）原辅材料，中间体的物理性质和化工常 数的测定 （9）原辅材料、中间体质量标准的制定。 （10）消耗定额，原料成本，操作工时与生产 周期计算。
第三章生物制药工艺技术基础
（3）
• 第三节生物活性物质的浓缩与干燥
• 一、生物活性物质的浓缩
• （一）盐析浓缩 硫酸铵沉淀蛋白质 （二）有机溶剂沉淀浓缩 在生物大分子的水溶液中，逐渐加入乙醇，丙 酮等有机溶剂，可以使生化物质的溶解度明显 降低，从溶液中沉淀出来。 （三）用葡聚糖凝胶（Sephadex）浓缩
• 中试放大是由小试转入工业化生产的过渡性研 究工作，对小试工艺能否成功地进入规模生产 至关重要。这些研究工作都是围绕如何提高收 率，改进操作，提高质量，形成批量生产等方 面进行。中试放大，验证实验室工艺路线的可 行性以及在实验室阶段难以解决或尚未发现的 问题。
• 在考查工艺条件的研究阶段中，必须注意和解 决：
• （1）原辅材料规格的过渡试验 ；
• 在小试时，一般采用的原辅材料（如原料，试 剂，溶剂，纯化载体）规格较高，目的是为了 排除原料中所含杂质的不良影响，从而保证实 验结果的准确性。但是当工艺路线确定之后， 在进一步考察工艺条件时，应尽量改用大规模 生产时容易得到的原辅材料。过渡试验
• 2.设备选型与材质质量试验
五、制备物均一性的鉴定
• 均一性是指所获得的制备物只有一种完全相同 的成分。（纯度鉴定） 生物分子纯度的鉴定方法很多，常用的有 溶解度法、化学组成分析法，电泳法，免疫学 方法，离心沉降分析法，各种色谱法，生物功 能测定法，以及质谱法。
第五节 生物制药中试放大工艺 设计
• 一、生物制药中试放大工艺特点
• 在小试阶段，大部分实验是在小型玻璃 仪器中进行，但在工业生产中，物料要 接触到各种设备材料，如微生物发酵罐， 细胞培养罐，固定化生物反应器，多种 层析材料以及产品后处理的过滤浓缩、 结晶、干燥设备等
• 3.反应条件限度试验
• 反应条件限度试验可以找到最适宜的工艺条件 （如培养基种类，反应温度，压力，pH等）， 一般均有一个许可范围。有些反应对工艺条件 要求很严，超过一定限度后，就会造成重大损 失。进行工艺条件限度试验，全面掌握反应规 律。
三、分离纯化的基本程序和实 验设计
• 生物体内某一组分，特别是未知结构的 组分的分离制备设计大致上分为五个基 本阶段。 （1）确定制备物的研究目的及建立相应 的分析鉴定方法。 （2）制备物理化性质稳定性的预备试验。 （3）材料处理及抽提方法的选择。 （4）分离纯化方法的摸索。 （5）产物均一性测定。
• （2）有些化合物在生物材料中含量 极微，只达万分之一，甚至百万分
之一。因此，分离操作步骤多，不 易获得高收率。
（3）生物活性物质离开生物体后， 易变性，易受到破坏，分离进程必
须十分小心的保护这些化合物的生 理活性。（难点）
• （4）生物制药的分离方法几乎都在溶液中进 行，各种参数（温度，pH，离子强度）对溶液 中各种组分的综合影响常常无法固定，以致许 多实验设计理论性不强。 （5）为了保护目的物的生理活性及结构上的 完整性，生物制药中的分离方法多采用温和的 逐级分离方法。亲和层析分离具有分离的专一 性，高效性。 （6）生物产品最后均一性的证明与化学纯度 的概念不完全相同，因生物分子对环境反应十 分敏感，结构与功能关系比较复杂。
•
• 二、生物制药中分离制备方法的基本原理
• 生物大分子分离纯化的主要原因： （1）根据分子形状和大小不同进行分离。如 差速离心与超离心、膜分离（透析，电渗析） 与超滤，凝胶过滤法。 （2）根据分子电离性质的差异性进行分离。 如离子交换法，电泳法，等电聚焦法。
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• （3）根据分子极性大小及溶解度不同进行分 离。如溶剂提取法，逆流分配法，分配层析法， 盐析法，等电点沉淀法，及有机溶剂分级沉淀 法。 （4）根据物质吸附性质的不同进行分离。如 选择性吸附法与吸附层析法。 （5）根据配体特异性进行分离—亲和层析法。
• （四）用聚乙二醇透析浓缩
（五）超滤浓缩 （六）真空减压浓缩与薄膜浓缩
真空减压浓缩在药物生产中使用较为普遍，具有 生产规模较大，蒸发温度较低，蒸发速度较快等优 点。
薄膜浓缩器的加速蒸发的原理是增加汽化表面积。 使液体形成薄膜而蒸发，成膜的液体具有较大的表 面积，热传播快而均匀，没有液体静压的影响，能 较好地防止物料的过热现象。
• 4.原辅材料、中间体及产品质量分析方法 研究
• 5.下游工艺的研究 尽量简化下游工艺操作，采用新工艺， 新技术，新设备等。
二、中试放大方法与内容
• 中试放大的方法有经验放大法，相似放大法和 数学模型放大法。经验放大法主要凭借经验通 过逐级放大（实验装置，中间装置，中型装置 和大型装置）来摸索反应器的特征。
• 一个特异性方法的分辨力愈高，便意味 着提纯步骤愈简化，收率愈高。
• 2.各种分离纯化方法的使用程序
• 生化物质的分离都是在液相中进行，故 分离方法主要依据物质的分配系数，分 子量大小，离子电荷性质及数量和外加 环境条件的差别等因素为基础。而每一 种方法又都是在特定条件下发挥作用。 因此，在相同或相似条件下连续使用同 一种分离方法就不太适宜。
二、干燥
• 干燥的目的：提高药物或药剂的稳定性，以利 于保存和运输；达到规格标准；便于进一步处 理，表面水，毛细管中的水，细胞内的水 。 （一）减压干燥 （二）喷雾干燥 （三）冷冻干燥
第四节生化物质的分离纯化方 法
• 一、生物制药中分离制备方法的特点 生物制药中分离、制备方法有以下特
点： （1）生物材料组成非常复杂。一种生物 材料常含成千上万成分，各种化合物的 形状、大小、分子量和理化性质都各不 相同。没有固定操作方法。
• 提取是分离纯化目的物的第一步，所选 的溶剂应对目的物具有最大的溶解度， 并尽量减少杂质进入提取液。
• 分离纯化是生化制备的核心操作。分离 策略：
• 1.分离纯化早期使用方法的选择
• 分离纯化的早期，由于提取液中的成分复杂， 目的物浓度较稀，与目的物理化性质相似的杂 质多，所以不宜选择分辨能力较高的纯化方法。 早期分离纯化用萃取，沉淀，吸附等一些分辨 力低的方法较为有利，这些方法负荷能力大， 分离量多兼有分离提纯和浓缩的作用，为进一 步分离纯化创造良好的基础。