生物技术药物.ppt
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1、生物技术药物1现在学习的是第1页,共51页生物技术药物制剂生物技术药物制剂一、概述一、概述二、二、蛋白类药物制剂的处方与工艺蛋白类药物制剂的处方与工艺三、三、蛋白类药物制剂蛋白类药物制剂新型新型释药系统释药系统四、四、质量质量评价评价现在学习的是第2页,共51页概述概述一一.生物技术生物技术基本概念基本概念生物技术或称生物工程生物技术或称生物工程(biotechnology),是应用生,是应用生物体(包括微生物、动物细胞、植物细胞)或其组物体(包括微生物、动物细胞、植物细胞)或其组成部分(细胞器和酶),在最适条件下,生产有价成部分(细胞器和酶),在最适条件下,生产有价值的产物或进行有益过程的技
2、术。值的产物或进行有益过程的技术。现代生物技术:现代生物技术:基因工程基因工程细胞工程细胞工程酶工程酶工程发酵工程(微生物工程)发酵工程(微生物工程)生化工程生化工程现在学习的是第3页,共51页基因工程技术基因工程技术基因工程技术是生物技术的核心技术基因工程技术是生物技术的核心技术基因工程:基因工程:就是将重组对象的就是将重组对象的目的基因目的基因插入载体,插入载体,拼接后转入新的宿主细胞,构建成拼接后转入新的宿主细胞,构建成工程工程菌菌(或细胞),实现遗传物质的重新组(或细胞),实现遗传物质的重新组合,并使目的基因在工程菌内进行复制合,并使目的基因在工程菌内进行复制和表达的技术和表达的技术现
3、在学习的是第4页,共51页细胞工程细胞工程以以细细胞胞为为单单位位,应应用用细细胞胞生生物物学学、分分子子生生物物学学等等理理论论和和技技术术有有目目的的地地设设计计、操操作作,使使细细胞胞的的某某些些遗遗传传特特性性发发生生改改变变,从从而而达达到到改改良良或或产产生生新新品品种种的的目目的的及及使使细细胞胞增增加加或或重重新新获获得得产产生生某某种种特特定定产产物物的的能能力力,在在离离体体条条件件下下大大量量培培养养、增增殖殖、并提取出对人类有益的产品。并提取出对人类有益的产品。细胞工程是生产单克隆抗体类试剂或药细胞工程是生产单克隆抗体类试剂或药物的主要手段。物的主要手段。现在学习的是第
4、5页,共51页酶工程酶工程酶工程(酶工程(EnzymeEngineering):是是酶酶和和工工程程学学相相互互渗渗透透结结合合、发发展展而而形形成成的的一一门门新新的的技技术术科科学学,它它是是从从应应用用目目的的出出发发,研研究究和和应应用用酶酶的的特特异异性性催催化化功功能能,并并通通过过工工程程化化将将相相应应原原料转化成有用物质的技术。料转化成有用物质的技术。现在学习的是第6页,共51页生物技术药物生物技术药物:采用现代生物技术,借助于某些微生物、采用现代生物技术,借助于某些微生物、植物或动物来生产所需药品植物或动物来生产所需药品采用采用DNA重组技术重组技术单克隆抗体技术单克隆抗体
5、技术其它新生物技术其它新生物技术研制的蛋白质、抗体或核酸类药物研制的蛋白质、抗体或核酸类药物现在学习的是第7页,共51页三三.生物技术药物产品生物技术药物产品已批准上市生物技术药物产品已批准上市生物技术药物产品p469干扰素干扰素人生长激素人生长激素环孢素环孢素A降钙素降钙素促黄体生成素释放激素类似物促黄体生成素释放激素类似物催产素催产素加压素加压素-现在学习的是第8页,共51页四、生物技术药物特点四、生物技术药物特点 药理学特征:药理学特征:药理活性强药理活性强/剂量小剂量小/毒副作用小毒副作用小 生产、制备特性:生产、制备特性:提取、纯化工艺复杂,药物稳定性差;提取、纯化工艺复杂,药物稳定
6、性差;生物大分子药物生物大分子药物-特定的活性部位特定的活性部位/空间构象空间构象极易染菌、腐败而失活,并产生热原或致敏物质极易染菌、腐败而失活,并产生热原或致敏物质生产过程要求低温、无菌操作生产过程要求低温、无菌操作现在学习的是第9页,共51页 检验特性:检验特性:生物药物具有特殊的生理功能生物药物具有特殊的生理功能 理化检验指标理化检验指标 生物活性检验指标生物活性检验指标 体内特点:体内特点:分子量大,生物膜穿透性差,吸收困难,分子量大,生物膜穿透性差,吸收困难,生物利用度低生物利用度低 -研发关键:跨越屏障研发关键:跨越屏障 生物半衰期短生物半衰期短/体内清除率高,需频繁给药体内清除率
7、高,需频繁给药 易于降解失活易于降解失活-体内、外稳定性体内、外稳定性 蛋白、肽类药物制剂的研究开发蛋白、肽类药物制剂的研究开发-挑战挑战现在学习的是第10页,共51页 研制开研制开发发关关键键:处处理蛋白理蛋白质类药质类药物的物的不不稳稳定性定性-注射注射给药给药-低温或冷低温或冷冻冻保存保存蛋白蛋白质稳质稳定性定性-制制剂剂研究、生研究、生产产、贮贮存存蛋白质类药物的结构特点与稳定性蛋白质类药物的结构特点与稳定性(一)蛋白质类药物的组成和结构(一)蛋白质类药物的组成和结构p470(二)(二)蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质 一般理化性质一般理化性质 蛋白质的不稳定性蛋白质的不稳定性现在学习
8、的是第11页,共51页 蛋白质的不稳定性蛋白质的不稳定性 天然蛋白质天然蛋白质变性变性变性变性-失去原始结构失去原始结构失去原始结构失去原始结构 失去活性失去活性失去活性失去活性聚集聚集聚集聚集-分子间相互作用分子间相互作用分子间相互作用分子间相互作用 表面折叠结构变化表面折叠结构变化表面折叠结构变化表面折叠结构变化沉淀沉淀表面吸附表面吸附表面吸附表面吸附-管道管道管道管道 容器瓶塞等容器瓶塞等容器瓶塞等容器瓶塞等解折叠解折叠解折叠解折叠-原有折叠结构解离原有折叠结构解离原有折叠结构解离原有折叠结构解离A水解水解去酰胺化去酰胺化分子内氨基分解分子内氨基分解肽键转移、断裂肽键转移、断裂B氧化氧化
9、C外消旋外消旋D-消除消除E二硫键的转变二硫键的转变 化学稳定性化学稳定性-共价结构的稳定性共价结构的稳定性 物理稳定性物理稳定性-蛋白三维结构的稳定性蛋白三维结构的稳定性-影响因素:影响因素:温度、温度、pHpH、蛋白浓度、离子蛋白浓度、离子环境、表面作用、机械力等环境、表面作用、机械力等-温度、温度、pHpH、氧、金属离子等、氧、金属离子等 现在学习的是第12页,共51页第二节第二节蛋白质类药物制剂的处方与工艺蛋白质类药物制剂的处方与工艺p476解决药物的解决药物的稳定性稳定性采用适当的辅料、设计合理的处方与工艺采用适当的辅料、设计合理的处方与工艺解决生物利用度问题解决生物利用度问题研制关
10、键研制关键注射给药注射给药注射给药注射给药非注射给药注射给药注射给药注射给药现在学习的是第13页,共51页蛋白质类药物制剂的处方与工艺蛋白质类药物制剂的处方与工艺蛋白质类药物蛋白质类药物液体状态液体状态固体状态固体状态溶液型注射剂溶液型注射剂冷冻干燥冷冻干燥喷雾干燥制剂喷雾干燥制剂(对热敏感)(对热敏感)(对热不敏感)(对热不敏感)加入稳定剂加入稳定剂离子强度调节剂离子强度调节剂pH调节剂等调节剂等现在学习的是第14页,共51页液体型蛋白质类药物的稳定化液体型蛋白质类药物的稳定化改变蛋白质结构改变蛋白质结构方法:改变蛋白质一级序列方法:改变蛋白质一级序列/取代反应官能团取代反应官能团/化学修饰
11、化学修饰 提高蛋白质伸展自由能,改变与溶剂接触的性质提高蛋白质伸展自由能,改变与溶剂接触的性质制剂学方法:制剂学方法:加入辅料、附加剂,改变液体蛋白类药物溶剂的性质加入辅料、附加剂,改变液体蛋白类药物溶剂的性质稳定化机理有两种:稳定化机理有两种:加强蛋白质稳定作用力加强蛋白质稳定作用力 使其变性状态不稳定使其变性状态不稳定现在学习的是第15页,共51页液体蛋白质药物一般处方组成及工艺液体蛋白质药物一般处方组成及工艺液体型制剂处方组成:液体型制剂处方组成:活性成分活性成分增溶剂、缓冲剂增溶剂、缓冲剂抗吸附和抗聚集剂抗吸附和抗聚集剂抗氧剂抗氧剂等渗调节剂等渗调节剂剂型载体材料剂型载体材料现在学习的
12、是第16页,共51页 稳定剂稳定剂 作用或用途作用或用途大分子化合物大分子化合物(表面活性表面活性/空间隐蔽空间隐蔽/提高粘度提高粘度)优先表面吸附,结构稳定优先表面吸附,结构稳定 人血清白蛋白人血清白蛋白 络合剂、保护剂络合剂、保护剂氨基酸:氨基酸:甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、增溶剂、缓冲剂增溶剂、缓冲剂亮氨酸、谷氨酸、天冬氨酸亮氨酸、谷氨酸、天冬氨酸 抑制聚集、热稳定剂、异构抑制剂抑制聚集、热稳定剂、异构抑制剂表面活性剂表面活性剂-非离子型:非离子型:聚山梨酯聚山梨酯80各种两相界面、溶液表面、容器内表面各种两相界面、溶液表面、容器内表面 泊洛沙姆泊洛沙姆 占据界面占据
13、界面 阻止聚集,防止变性阻止聚集,防止变性 磷脂:磷脂:磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺 稳定剂稳定剂聚合物:聚合物:PEG、PVP防止聚集防止聚集 低温保护剂低温保护剂蛋白质制剂中常用稳定剂及作用现在学习的是第17页,共51页蛋白类药物蛋白类药物-稳定剂及作用稳定剂及作用抗氧剂:抗氧剂:抗坏血酸、盐酸半胱氨酸、抗坏血酸、盐酸半胱氨酸、单巯基甘油醇、单巯基乙醇酸、单巯基甘油醇、单巯基乙醇酸、防止氧化防止氧化 单巯基山梨醇、谷胱甘肽单巯基山梨醇、谷胱甘肽还原剂:还原剂:硫醇类硫醇类 抑制二硫键形成、阻止聚集抑制二硫键形成、阻止聚集络合物络合物:EDTA盐、谷氨酸、天冬氨酸盐、谷氨
14、酸、天冬氨酸 除去金属离子、抑制氧化除去金属离子、抑制氧化金属离子:金属离子:Ca2+,Ni2+,Mg2+,Mn2+稳定蛋白质构象稳定蛋白质构象糖糖/多元醇:多元醇:山梨醇、甘露醇、甘油、山梨醇、甘露醇、甘油、防止变性、聚集防止变性、聚集 蔗糖、葡萄糖、丙二醇、蔗糖、葡萄糖、丙二醇、冷冻干燥剂冷冻干燥剂 乙二醇、乳糖、海藻糖、乙二醇、乳糖、海藻糖、稳定构象、防止聚集、稳定构象、防止聚集、防止氧化防止氧化 现在学习的是第18页,共51页其它:其它:包装容器、过滤膜的选择、振荡、剪切应力包装容器、过滤膜的选择、振荡、剪切应力容器、滤膜的吸附容器、滤膜的吸附剪切应力剪切应力-蛋白质的稳定性蛋白质的稳
15、定性 蛋白类药物蛋白类药物-稳定剂及作用稳定剂及作用溶液溶液pHpH:调整适宜调整适宜pHpH范围范围-化学稳定性化学稳定性 物理稳定性物理稳定性 聚集聚集 溶解度溶解度-pI-pI 沉淀沉淀缓冲盐:缓冲盐:种类、浓度、离子相互作用、蛋白质电荷种类、浓度、离子相互作用、蛋白质电荷 -使水分子聚集在蛋白质周围,优先水化;使水分子聚集在蛋白质周围,优先水化;-提高蛋白质变性温度、热焓;提高蛋白质变性温度、热焓;-化学稳定性化学稳定性 现在学习的是第19页,共51页三、固态蛋白质类药物的稳定性三、固态蛋白质类药物的稳定性 与工艺与工艺常用的蛋白和多肽药物干燥方法:常用的蛋白和多肽药物干燥方法:冷冻干
16、燥冷冻干燥 喷雾干燥喷雾干燥应用:应用:热敏感药物热敏感药物处方和工艺参数优化:处方和工艺参数优化:干燥过程中干燥过程中-保持理化稳定性保持理化稳定性现在学习的是第20页,共51页冷冻干燥冷冻干燥蛋白多肽类药物制剂蛋白多肽类药物制剂组成:选择适宜辅料组成:选择适宜辅料提高干燥过程提高干燥过程/贮藏中稳定性贮藏中稳定性 赋形剂:赋形剂:成形:易于升华,避免药物损失;成形:易于升华,避免药物损失;保护作用:液态保护作用:液态-固态相变过程中蛋白质失活固态相变过程中蛋白质失活附加剂:高浓度的盐、缓冲组分的结晶或缓冲液附加剂:高浓度的盐、缓冲组分的结晶或缓冲液pHpH的改的改变、蛋白质浓缩溶解度有限等
17、变、蛋白质浓缩溶解度有限等工艺:工艺参数优化工艺:工艺参数优化 -如最低、最高干燥温度,干燥时间、真空度等如最低、最高干燥温度,干燥时间、真空度等冷冻过程:控制速率冷冻过程:控制速率-减少冰晶产生,微环境变化减少冰晶产生,微环境变化干燥过程:蛋白质失水干燥过程:蛋白质失水-氢键失去,保护剂替代氢键失去,保护剂替代现在学习的是第21页,共51页喷雾干燥喷雾干燥蛋白质类制剂蛋白质类制剂过程:过程:喷雾干燥工艺是将液体经雾化后,与热空喷雾干燥工艺是将液体经雾化后,与热空 气接触,由于表面积很大,水分迅速汽化气接触,由于表面积很大,水分迅速汽化特点:特点:干燥时间短干燥时间短 粒子大小可控制粒子大小可
18、控制 流动性较好流动性较好稳定剂的加入:稳定剂的加入:应用:应用:已广泛用于吸入途径给药的蛋白质制剂中;已广泛用于吸入途径给药的蛋白质制剂中;新型给药系统,制备蛋白质类药物控释制剂等新型给药系统,制备蛋白质类药物控释制剂等现在学习的是第22页,共51页蛋白质类药物制剂的处方组成蛋白质类药物制剂的处方组成例例1.-2b干扰素(商品名干扰素(商品名IntronA)剂型:注射用冷冻干燥产品剂型:注射用冷冻干燥产品处方组成:每瓶含蛋白质处方组成:每瓶含蛋白质5mg、Na2HPO49mg、NaH2PO42.25mg、NaCl43mg、聚山梨酯、聚山梨酯801.0mg贮存条件:临用时用注射用水配制,可在贮
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