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药物分析药物分析课件课件第十三章第十三章生物制品分析概论生物制品分析概论基本要求基本要求掌握：掌握：常用的定量分析方法中的色谱常用的定量分析方法中的色谱分析法。分析法。熟悉熟悉:该类药物的质量检验的基本程序该类药物的质量检验的基本程序与方法。与方法。了解：了解：生化药物和基因工程药物定义、生化药物和基因工程药物定义、种类和特点。种类和特点。基本内容基本内容一、概述一、概述二、鉴别试验二、鉴别试验三、杂质检查三、杂质检查四、含量（效价）测定四、含量（效价）测定练习与思考练习与思考 v1 1、生物制品药物分析有那些特点？、生物制品药物分析有那些特点？v2 2、为什么必须对生物制品进行全程、为什么必须对生物制品进行全程质量控制？质量控制？问题问题生物药物生物药物（来源和生产方法）（来源和生产方法）生化药物生化药物生物合成药物生物合成药物生物制品生物制品第一节第一节 概述概述20052005年版药典分为几部？每部的收载内容年版药典分为几部？每部的收载内容？生物药物v利用生物体、生物组织或组成生利用生物体、生物组织或组成生物体的各种成分，综合运用生物物体的各种成分，综合运用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学的原理与方学、物理化学和药学的原理与方法制得的一大类药物。法制得的一大类药物。生物药物发展过程：生物药物发展过程：u第一代：利用生物材料加工制成的含有某些天然活第一代：利用生物材料加工制成的含有某些天然活性物质与混合成分的性物质与混合成分的粗提取物制剂粗提取物制剂：鱼肝油、胰酶：鱼肝油、胰酶及其肠溶、甲状腺粉及其制剂等。及其肠溶、甲状腺粉及其制剂等。u第二代：根据生物化学和免疫学原理，应用近代生第二代：根据生物化学和免疫学原理，应用近代生化化分离纯化分离纯化技术从生物体制取的具有针对性治疗作技术从生物体制取的具有针对性治疗作用的特异生化成分。如：尿激酶、胰岛素、人血白用的特异生化成分。如：尿激酶、胰岛素、人血白蛋白等。蛋白等。u第三代：应用生物工程技术第三代：应用生物工程技术生产生产的天然生理活性物的天然生理活性物质，以及通过蛋白质工程原理设计质，以及通过蛋白质工程原理设计制造制造的具有比天的具有比天然物质更高活性的类似物，或与天然物质结构不同然物质更高活性的类似物，或与天然物质结构不同的全新的药理活性成分。如：重组人生长激素、重的全新的药理活性成分。如：重组人生长激素、重组人胰岛素等。组人胰岛素等。生化药物v定义：定义：v 指从动物、植物及微生物提取指从动物、植物及微生物提取的，也可用生物的，也可用生物-化学半合成或用现化学半合成或用现代生物技术制得的生命基本物质及代生物技术制得的生命基本物质及其衍生物、降解物以及大分子的结其衍生物、降解物以及大分子的结构修饰物等，如氨基酸、多肽、蛋构修饰物等，如氨基酸、多肽、蛋白质、酶、多糖、脂质、核甘酸类。白质、酶、多糖、脂质、核甘酸类。生物合成药物生物合成药物v定义定义:v由微生物代谢所产生的药物和必由微生物代谢所产生的药物和必须利用微生物及其酶转化反应共须利用微生物及其酶转化反应共同完成的半合成药物同完成的半合成药物,如如:山梨醇、山梨醇、木糖醇、甘露醇、维生素、甾体木糖醇、甘露醇、维生素、甾体激素、酶与辅酶类药物等。激素、酶与辅酶类药物等。生物制品生物制品v定义定义v用普通的或以基因工程、细胞工程、蛋白质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、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、治疗和诊断材料制备，用于人类疾病预防、治疗和诊断的药品。包括：细菌类疫苗、病毒类疫苗、的药品。包括：细菌类疫苗、病毒类疫苗、抗毒素及免疫血清、血液制品、细胞因子、抗毒素及免疫血清、血液制品、细胞因子、体内及体外诊断制品以及其他活性制剂体内及体外诊断制品以及其他活性制剂v微生态制剂微生态制剂:双歧杆菌双歧杆菌 生物制品的种类和特点根据所采用的材料、制法或用途不同，可分为六类:u疫苗类药物:人用狂犬病疫苗u抗毒素及抗血清类药物:流感全病毒灭活疫苗;抗蝮蛇毒血清u血液制品:人血白蛋白u重组DNA制品u诊断制品u其他制品 由于有效结构或分子量不确定，其结构的确证很难沿用化学药物或结构已知的生化药物所常用的方法，还需要生物化学分析如：氨基酸组成、N末端氨基酸序列、肽图等。大部分生物制品的活性组分均为大分子的生命物质（如蛋白质、多肽、核酸、多糖类等）。组分相同，但相对分子量不同而产生不同的生理活性，因此常需进行相对分子量的测定。（二）生物制品的特点u分子量不是定值。分子量不是定值。u生化法结构确证。生化法结构确证。u需检查生物活性需检查生物活性。生物制品对热、酸、碱、重金属及生物制品对热、酸、碱、重金属及pHpH等变化敏感，各种理化因素的变化易对生物活等变化敏感，各种理化因素的变化易对生物活性产生影响。特别是多肽和蛋白质。除理化分析，性产生影响。特别是多肽和蛋白质。除理化分析，还需生物检定，防止蛋白质失活。还需生物检定，防止蛋白质失活。u要求安全性检查要求安全性检查。生物制品组分复杂，有效成分浓度生物制品组分复杂，有效成分浓度很低，生物大分子杂质含量比较高，生产工艺复很低，生物大分子杂质含量比较高，生产工艺复杂，易引入特殊杂质和污染物。如重组乙型肝炎杂，易引入特殊杂质和污染物。如重组乙型肝炎疫苗涉及的安全性检查包括：细胞外源因子检查、疫苗涉及的安全性检查包括：细胞外源因子检查、原液、半成品、成品中有关血清白蛋白残留量、原液、半成品、成品中有关血清白蛋白残留量、CHOCHO细胞细胞DNADNA残留量检查、热原检查、过敏试残留量检查、热原检查、过敏试验、异常毒性检查等。验、异常毒性检查等。u需做效价测定。需做效价测定。对于生物制品有效成分的检测，除应有一般化学方法或理化分析进行有效成分含量测定外，更应根据产品的特异生理效应或专一化反应拟定其专属性的生物效价测定方法，以表征其所含生物活性成分的含量。例：人凝血酶原复合物的效价测定。三、生物制品的全程质量控制v生物制品化学性质与生物学性质都很不稳定，又易受微生物污染，故对生物制品的均一性、有效性、安全性和稳定性等应有严格要求，以生产出具有药理活性高、针对性强、毒性低、副作用小，疗效可靠及营养价值高等特点的安全、高效的生物制品。为此，必须进行原材料、生产过程和最终产品的全程质量控制，以确保产品符合质量标准要求。生物制品及检定规程草案（生物制品及检定规程草案（1952年）年）生物制品制造检定规程（生物制品制造检定规程（1959年）年）中国生物制品规程（中国生物制品规程（2000年）年）中华人民共和国药典三部（中华人民共和国药典三部（2005年）年）收载生物制品收载生物制品101101种种 生物制品生物制品u品名u定义、组成及用途u基本要求u制造u检定（原液、半成品、成品）u保存运输及有效期u使用说明（仅预防类含此项）化学药品化学药品品名化学结构、分子式性状鉴别检查含量测定药典三部各论内容药典二部各论内容v生物制品质量控制重点u有效成分的同一性、结构确证u有效成分的均一性、纯度检查u有害物质及残余杂质等的控制u高效、灵敏的生物活性及比活性等实验方法v生物制品质量控制基本方法：u鉴别试验u杂质检查u安全性检查u含量测定（生物活性或效价）第二节 鉴别试验v依据生物制品的化学结构、理化性质和生物学特点，利用化学法、物理法及生物学方法进行某些特殊反应，或测定某些专属的理化常数如紫外吸收系数、等电点、电泳迁移率、色谱保留时间和肽图等，判断与确证产品的真伪。（一组实验）一、理化鉴别法一、理化鉴别法1 1、化学鉴别法、化学鉴别法 利用药物与某试剂在一定条件下反应，生成有颜色的产物或沉淀进行鉴别。如胰岛素的沉淀反应。2 2、紫外分光光度法、紫外分光光度法 蛋白质生物制品主要由芳香族氨基酸侧链如酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸产生紫外吸收。如重组人促红素最大吸收279nm。3 3、高效液相色谱法高效液相色谱法 （主峰保留时间和肽图（主峰保留时间和肽图的一致性）的一致性）例如重组人粒细胞集落刺激因子的肽图分重组人粒细胞集落刺激因子的肽图分析析二、生化鉴别法1 1、酶法、酶法 利用酶对底物特异性的催化活力，做为酶类生物制品简便、快速鉴别方法。如尿激酶的鉴别 2 2、电泳法、电泳法 等电点聚焦电泳、SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳等。可用于蛋白质类生物制品的鉴别。三、三、生物鉴别法生物鉴别法（一）血清学法（一）血清学法-体外抗原抗体试验体外抗原抗体试验抗原抗体类生物制品的鉴别抗原抗体类生物制品的鉴别 抗原抗体在体外结合时，可因抗原抗原抗体在体外结合时，可因抗原物理性状不同或参与反应的成分不同而物理性状不同或参与反应的成分不同而出现各种类型的反应，如凝集反应、沉出现各种类型的反应，如凝集反应、沉淀反应、中和反应和补体结合反应，即淀反应、中和反应和补体结合反应，即经典血清学反应，在此基础上，又衍生经典血清学反应，在此基础上，又衍生出免疫扩散、免疫电泳、荧光标记、酶出免疫扩散、免疫电泳、荧光标记、酶标记等高度敏感的检测技术。标记等高度敏感的检测技术。（二）生物学法（二）生物学法v利用生物体对生物制品特定的生物活性的反应为基础进行供试品的鉴别。v例如:小鼠惊厥试验鉴别胰岛素v 肝素延长血凝鉴别肝素第三节第三节 杂质检查杂质检查 可用来判断药品的优劣。由于生物制品来可用来判断药品的优劣。由于生物制品来自生物体，生物活性特异性强，制造与纯化自生物体，生物活性特异性强，制造与纯化工艺复杂，分子结构常常不确定，有时产品工艺复杂，分子结构常常不确定，有时产品并非单一，极微量杂质可能产生显著的效应，并非单一，极微量杂质可能产生显著的效应，因此，其杂质检查显得尤为重要。因此，其杂质检查显得尤为重要。主要包括：主要包括：v一般杂质检查一般杂质检查v特殊杂质检查特殊杂质检查v安全性检查安全性检查 v一般杂质检查一般杂质检查 氯化物、硫酸盐、磷酸盐、铵盐、氯化物、硫酸盐、磷酸盐、铵盐、铁盐、重金属、酸度、溶液的澄清度、铁盐、重金属、酸度、溶液的澄清度、溶液的颜色、水份及干燥失重、炽烧溶液的颜色、水份及干燥失重、炽烧残渣等。残渣等。一、特殊杂质检查一、特殊杂质检查 从原料中带入或生产工艺中或贮藏过程中引入的杂质 根据生物制品的生产工艺特点与产品的稳定性，其特殊杂质分为：u生物污染物：生物污染物：微生物污染、宿主细胞蛋白、外源性DNA、培养基成分等u产品相关杂质：产品相关杂质：二聚体和多聚体、脱氨或氧化产物、突变物、裂解产物等u工艺添加剂：工艺添加剂：残余抗生素、蛋白分离剂聚乙二醇、乙醇、佐剂氢氧化铝，产品稳定剂如辛酸钠、肝素，防腐剂苯酚、硫柳汞，细菌与病毒灭活剂甲醛、戊二醛等。（一）宿主细胞蛋白残留量测定v生物制品生产用细胞、工程菌相关的特殊杂质。v目的：控制异源蛋白目的：控制异源蛋白含量以防超量后引起含量以防超量后引起机体免疫反应机体免疫反应v测定法：酶联免疫吸测定法：酶联免疫吸附剂测定法附剂测定法ELISAELISA（二）外源性DNA残留量的检查v测定方法：v分子杂交技术v基于DNA结合蛋白分析系统v实时定量PCR方法（三）产品相关杂质检查v生物制品在生产制造、分离纯化和贮藏保存过程中产生的与产品结构类似的同系物、异构体、突变物、氧化物、聚合体或降解物。v常用HPLC法和电泳法。v如重组人生长激素中相关蛋白质的测定 总相关蛋白质含量不超过10%。（四）残余抗生素的检查v如果生物制品在生产过程中使用了抗生素，则不仅要在纯化工艺中除去，而且要在原液检定中增加残余抗生素活性的检测方法。v常用方法：抑菌圈测量。v结果判定：对照溶液有抑菌圈，阴性对照无抑菌圈，供试品溶液抑菌圈的直径小于对照溶液抑菌圈的直径时判断为阴性；否则为阳性。二、安全性检查v（一）热原检查法和细菌内毒素检查（一）热原检查法和细菌内毒素检查 法法v（二）异常毒性检查（二）异常毒性检查v（三）过敏试验（三）过敏试验v 检查异性蛋白检查异性蛋白v（四）降压试验（四）降压试验v 检查组胺、类组胺或其他导致血压检查组胺、类组胺或其他导致血压下降的物质下降的物质v（五）无菌试验（五）无菌试验检查药品及敷料是否有活菌的一种方法检查药品及敷料是否有活菌的一种方法含含量量测测定定HPLCSDS-PAGE效效价价测测定定第第四四节节：含含量量（效效价价）测测定定常用的定量分析方法及应用常用的定量分析方法及应用理化分析法理化分析法生化分析法生化分析法生物检定法生物检定法理理化化分分析析法法化学分析方法化学分析方法电化学分析法电化学分析法光谱分析法光谱分析法色谱分析法色谱分析法重量法重量法容量分析法容量分析法比色法比色法 利用样品与显色剂发生现色反应，根据反应产利用样品与显色剂发生现色反应，根据反应产物的颜色强度来测定含量。物的颜色强度来测定含量。Elson-Morgan 硫酸软骨素的比色法测定：硫酸软骨素的比色法测定：在酸性条件下使样品在酸性条件下使样品水解成氨基己糖，再在碱性条件下与水解成氨基己糖，再在碱性条件下与乙酰丙酮乙酰丙酮和和二甲氨基苯甲醛二甲氨基苯甲醛反应生成红色的产物，该产物在反应生成红色的产物，该产物在525 nm525 nm处有最大吸收。处有最大吸收。光谱分析方法光谱分析方法具体试验操作：具体试验操作：1 1、制备对照品溶液、制备对照品溶液盐酸盐酸氨基葡萄糖氨基葡萄糖2 2、制备供试品溶液、制备供试品溶液硫酸软骨素硫酸软骨素3 3、反应和测定、反应和测定缩合反应和比色测定缩合反应和比色测定A A平平为供试品溶液的吸收度为供试品溶液的吸收度A As s平平为对照品溶液的吸收度为对照品溶液的吸收度WsWs为对照品溶液的浓度（为对照品溶液的浓度（mg/mlmg/ml）W W为称样量（为称样量（mgmg）0.83090.8309为校正因子为校正因子500500为稀释倍数为稀释倍数以氨基葡萄糖以氨基葡萄糖计计24.024.0高效液相色谱法高效液相色谱法反相高效液相色谱法反相高效液相色谱法 RP-HPLCRP-HPLCReversed-phase high-performance liquid chromatography高效离子交换色谱法高效离子交换色谱法 HPIECHPIECHigh-performance Ion-exchange chromatography高效凝胶过滤色谱法高效凝胶过滤色谱法 HPGFCHPGFCHigh-performance Gel-filter chromatography反相高效液相色谱法反相高效液相色谱法 基本原理：基本原理：利用利用ODSODS或或C C1818等极性较小的键合等极性较小的键合硅胶为填料，以极性较大的硅胶为填料，以极性较大的methanol-watermethanol-water、CHCH3 3CN-HCN-H2 2O O为流动相，根据样品在固定相和流动相为流动相，根据样品在固定相和流动相中的不同保留行为而实现高效分离的一种方法。中的不同保留行为而实现高效分离的一种方法。可以应用可以应用UVUV、DADDAD、FDFD、ELSDELSD、ECDECD、MSMS等作等作为检测器，分离化合物范围广泛。为检测器，分离化合物范围广泛。生白能（生白能（重组人粒细胞巨噬细胞刺激因子）重组人粒细胞巨噬细胞刺激因子）的的RP-HPLCRP-HPLC测定测定色谱条件色谱条件色谱柱：色谱柱：TSK ODS-120T(150TSK ODS-120T(1504.6 mm,I.D.,5m)4.6 mm,I.D.,5m)流动相流动相:（A A）0.10.1的三氟乙酸的三氟乙酸,（B B）乙腈）乙腈1 1三三氟乙酸（氟乙酸（9090：1010），梯度洗脱），梯度洗脱检测波长：检测波长：214 nm214 nm柱温：室温柱温：室温流速：流速：1.0 ml/min1.0 ml/min重组人粒细胞巨重组人粒细胞巨噬细胞刺激因子噬细胞刺激因子（GM-CSF)添加剂添加剂(人血人血白蛋白）白蛋白）生白能的生白能的HPLC图图高效凝胶过滤色谱法高效凝胶过滤色谱法 根据生物药物的分子量及其极性来对成分进行分离根据生物药物的分子量及其极性来对成分进行分离测定，主要用于生化药物的分离和分子量的测定研究。测定，主要用于生化药物的分离和分子量的测定研究。分离产物可以回收、可以用少量表面活性剂来改善分离产物可以回收、可以用少量表面活性剂来改善分离效果、可根据化合物的形状和分子量大小来预测分离效果、可根据化合物的形状和分子量大小来预测出峰顺序。出峰顺序。具有简便、快速、重现性好、样品用量少等优点。具有简便、快速、重现性好、样品用量少等优点。HPGFCHPGFC法测定重组人肿瘤坏死因子法测定重组人肿瘤坏死因子（rhrh-TNF-TNF）衍生物的分子量）衍生物的分子量色谱条件色谱条件色谱柱：色谱柱：Beckman SEC 3000(300Beckman SEC 3000(3007.5 mm)7.5 mm)流动相流动相:0.1mmol/lKH:0.1mmol/lKH2 2POPO4 4:0.1mmol/lNa:0.1mmol/lNa2 2SOSO4 4(1:1)(1:1)检测波长：检测波长：280 nm280 nm柱温：室温柱温：室温流速：流速：1.0 ml/min1.0 ml/minStandards:醛缩酶醛缩酶-2、血清白蛋白、血清白蛋白-3、碳酸肝酶、碳酸肝酶-4、抑蛋、抑蛋白酶肽白酶肽-5Inter standard（IS）:右旋糖酐蓝右旋糖酐蓝-1、酪氨酸、酪氨酸-6二、生化分析法（一）酶法（一）酶法l酶法酶法 酶活力测定法酶活力测定法以酶为分析对象以酶为分析对象l 酶分析法酶分析法以酶为分析工具或分析试剂以酶为分析工具或分析试剂l酶活力测定法酶活力测定法l酶催化一定化学反应的能力。测定一个被酶所催酶催化一定化学反应的能力。测定一个被酶所催化的化学反应速度。酶反应速度以单位时间底物化的化学反应速度。酶反应速度以单位时间底物的减少或产物的增加来表示。的减少或产物的增加来表示。酶活力酶活力酶促反应的影响因素酶促反应的影响因素l（1 1）底物浓度的影响：选择）底物浓度的影响：选择K Kmm小的作底物小的作底物 l（2 2）pHpH的影响的影响l（3 3）温度的影响：温度控制在）温度的影响：温度控制在0.10.1度度l（4 4）辅助因子的影响）辅助因子的影响l（5 5）空白和对照试验）空白和对照试验 空白空白：杂质反应和自发反应引起的变化量：杂质反应和自发反应引起的变化量 对照实验对照实验：用纯酶或标准酶制剂测定。用：用纯酶或标准酶制剂测定。用 于比较或测定的标准。于比较或测定的标准。酶法测定方法v（1）取样测定法）取样测定法v 停止酶反应的方法：添加变性剂停止酶反应的方法：添加变性剂v 加热使酶失效加热使酶失效v（2 2）连续测定法）连续测定法 检测方法v1 1、UV-VISUV-VIS根据产物和底物特征吸收根据产物和底物特征吸收 差别差别v2 2、荧光荧光v3 3、旋光法、旋光法v4 4、酶偶联测定法、酶偶联测定法 例如：例如：ELASAELASAv5 5、其他：电化学法、离子选择电极测定等其他：电化学法、离子选择电极测定等 酶分析法v以酶为分析工具的方法。分析的对象可以是酶的底物、辅酶活化剂或酶抑制剂。v影响因素：酶和作用物的浓度、反应时间、温度和pH（二）电泳法v生物制品药物分析的重要手段。生物制品药物分析的重要手段。v在电解质溶液中，带电粒子或离子在电场作用下，在电解质溶液中，带电粒子或离子在电场作用下，以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移。以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移。v1 1、自由界面电泳、自由界面电泳v2 2、区带电泳、区带电泳:纸电泳、纸电泳、醋酸纤维素薄膜电泳、醋酸纤维素薄膜电泳、PAGEPAGE、SDS-PAGESDS-PAGE。v3 3、HPCEHPCE：CZECZE、MECCMECC、CGECGE、CIEFCIEF电泳原理电泳原理电泳分类电泳分类常用电泳法的类型和应用 v1 1、纸电泳法：、纸电泳法：（1 1）操作方法；）操作方法；（2 2）定量方法：同纸色谱）定量方法：同纸色谱 （3 3）应用：蛋白质、核苷酸类）应用：蛋白质、核苷酸类2 2、醋酸纤维素薄膜电泳、醋酸纤维素薄膜电泳v应用：血清蛋白、脂蛋白等的分离测定应用：血清蛋白、脂蛋白等的分离测定3 3、PAGEPAGE法法 聚丙烯酰胺凝胶，分离效果取决于分子所聚丙烯酰胺凝胶，分离效果取决于分子所带电荷与分子大小的比例及分子筛效应。带电荷与分子大小的比例及分子筛效应。4 4、SDS-PAGESDS-PAGE法法 测定酶和蛋白等大分子物质分子量，蛋白分测定酶和蛋白等大分子物质分子量，蛋白分子相对迁移率的大小完全取决于分子量的高低，子相对迁移率的大小完全取决于分子量的高低，从已知分子量的标准蛋白的对数和相对迁移率从已知分子量的标准蛋白的对数和相对迁移率的标准曲线中求出的标准曲线中求出。5 5、琼脂糖凝胶电泳法、琼脂糖凝胶电泳法v（1 1）操作方法）操作方法v（2 2）染色与洗脱）染色与洗脱v（3 3）定量测定）定量测定v（4 4）应用）应用三、生物检定法 利用药物对生物体（整体动物、离体组织、利用药物对生物体（整体动物、离体组织、微生物等）的作用测定其效价或生物活性的微生物等）的作用测定其效价或生物活性的方法。以药物的药理作用为基础，生物统计方法。以药物的药理作用为基础，生物统计为工具，运用特定的实验设计，通过供试品为工具，运用特定的实验设计，通过供试品和相应的标准品在一定条件下比较产生特定和相应的标准品在一定条件下比较产生特定生物反应的剂量比例，来测试供试品的效价。生物反应的剂量比例，来测试供试品的效价。定义定义生物检定法的应用范围v1 1、药物的效价测定、药物的效价测定v2 2、大分子结构的测定、大分子结构的测定v3 3、微量生物活性物质的测定、微量生物活性物质的测定v特点：特点：v结果误差较大，重现性也较差，测定费时，结果误差较大，重现性也较差，测定费时，适用于无适当理化方法进行检定的药物适用于无适当理化方法进行检定的药物
