制药工艺复习整理第一章绪论GLP(Good Laboratory Practice) 药物非临床研究质量管理规范GCP (Good Clinical Practice) 药物临床试验质量管理规范GMP(Good Manufacturing Practice )药物生产质量管理规范1.研究对象药物生产过程共性规律及应用,包括制备原理+工艺路线+质量控制2.主要内容a)实验室(小试)工艺工艺路线设计与选择,反应与产物合成得动力学及其影响因素,质控标准与方法学b)中试放大工艺工艺参数得影响因素,工业化工艺研究与优化c)在车间生产若干批号后,制定生产工艺规程制定或修订生产工艺规程,工艺验证,产品得安全有效生产3.药物生产过程分类化学制药、生物制药、中药制药、制剂工艺学4.制药工艺要求最安全、最经济、最便捷、绿色工艺(三废:废水、气、渣)5.生物制药工艺以生物体与生物酶反应过程为基础,生产制造出商品化药物得工艺。
上游工艺/生物加工过程:以生物材料为核心,目得在于获得药物,包括菌株与细胞系得建立、微生物发酵/细胞培养工艺等下游工艺/生物分离过程:以药物后处理为核心,包括提取、分离、精制工艺、产品质量检测及保证等。
6.化学制药工艺学全合成制药:磺胺嘧啶,阿司匹林,普鲁卡因半合成制药:多烯紫杉醇,头孢类抗生素手性制药:阿托伐她汀,阿奇霉素7.传统生物制药技术a)天然生物材料得提取b)微生物发酵制药c)动物细胞培养技术制药8.现代生物技术制药a)基因工程技术制药b)抗体工程技术制药c)合成生物技术制药第十一章抗生素发酵生产工艺11、1概述一、定义与命名1.定义由微生物、植物与动物产生得(或化学合成获得得)能在低微浓度下选择性抑制或杀灭其她生物得有机物质。
2.命名原则根据来源生物得属名。
青霉素根据化学结构得性质。
四环素一些习惯性俗名、发现得地名等。
井岗霉素二、分类三、抗生素生产工艺技术得研究●第一条途径:微生物发酵生产工艺。
多数。
成本低,周期长。
●第二条途径:全化学合成生产工艺。
结构相对简单得抗生素。
●第三条途径:半合成生产工艺,利用化学方法修饰改良生物合成得抗生素,扩大抗菌谱、提高疗效与降低毒副作用等,获得新抗生素。
●微生物合成抗生素包括上游发酵与下游提取两部分,对于剂型产品,还需经过相应得制剂工艺11、2 青霉素得生产工艺一、概述(1)作用机理●细胞壁合成中肽多糖合成得第三阶段,肽多糖得D-丙氨酰-D-丙氨酸二肽类似物竞争性与转肽酶结合,使转肽酶不能催化多肽链之间得交联●生长中得细胞有效,静止细胞无效●高效、安全得抗细菌感染药(2)应用●临床抗感染治疗:多数革兰氏阳性菌与某些阴性菌及螺旋体等。
毒性小,但需要皮试。
●各种半合成抗生素得原料:氨苄青霉素,黄苄青霉素,乙氧萘青霉素,头孢菌素母核。
(3)理化特性●易溶于醇、酸、醚、酯等●水中溶解度小,很快失去活性●能与无机碱或有机碱形成盐●Ph5-7较稳,ph6-6、5最稳●青霉素盐易溶于水,不溶于乙醚、氯仿等,易溶于低级醇●产品:钠、钾、普鲁卡因、二苄基二乙二胺盐二、生产菌得生物特性(1)产黄青霉形态特征孢子:绿、黄。
菌落:平坦/褶皱,圆形。
青霉穗:分生孢子链状。
深层培养菌丝:球状、丝状。
(2)细胞学变化第1期:分生孢子萌发,具有小泡第2期:菌丝繁殖,嗜碱性,类脂肪小颗粒第3期:脂肪包涵体,贮藏物,嗜碱性强第4期:空泡,嗜碱性减弱,开始产生抗生素第5期:大空泡,中性染色大颗粒,脂肪包涵体消失,青霉素产量最高第6期:个别细胞自溶,胞内无颗粒,释放氨,ph上升第7期:菌丝完全自溶,仅有空细胞壁(3)镜检控制●规定时间取样,显微镜观察7个时期得形态变化,控制发酵●1-4期为菌丝生长期,3期得菌体适宜为种子●4-5期为生产期,生产能力最强,通过工程措施,延长此期,获得高产●6期到来之前结束发酵(4)流程框图三、发酵工艺过程1.孢子制备工艺●斜面种子:砂土孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成得固体培养基培养●米孢子:移植到小米或大米固体培养基上,生长7天,25℃●注意:每批孢子必须进行严格摇瓶试验,测定效价及杂菌情况。
2.种子罐培养工艺➢一级种子发酵:发芽罐,孢子萌发,形成菌丝1)培养基:葡萄糖,玉米浆,碳酸钙,玉米油,消沫剂等2)空气流量:体积比1:3, 300-350rpm,Ph自然,温度27+-1℃,40h➢二级种子罐:繁殖罐,大量繁殖。
接种量10%a)培养基:葡萄糖,玉米浆,玉米油,消沫剂等b)空气流量:1:1-1:1、5, 250-280rpm,ph自然,25+-1℃,10-14h质量:菌丝致密,菌丝粗壮,Ⅲ期,倍增期6-8h3.生产罐培养工艺➢三级罐:生产罐,接种量20%a)培养基:花生粉饼,葡萄糖,尿素,硝酸铵,硫代硫酸钠,苯乙酰胺,碳酸钙,玉米油,硅油b)通气量:1:0、8-1、2; 150-200rpm。
c)前60h:ph6、4-6、6,26℃, 60h后,ph6、7,24℃4.发酵培养与过程控制1)发酵培养①. 操作方式:反复分批发酵②. 发酵罐:100M3,装料80M3③. 带放:6-19次,带放量10%,间隔24h④. 发酵周期:180-220h2)过程控制——补料分批操作控制基质浓度●概述①40h:培养基中得主要营养物②40h后,低速连续补加葡萄糖、氮源、苯乙酸等,维持一定得最适浓度③半饥饿状态:延长合成期,提高产量④碳源占成本12%以上,采用糖化液流加,降低成本⑤糖与6-氨基青霉烷酸结合形成糖基-6-氨基青霉烷酸,影响青霉素产量●流加碳源控制①根据残糖、ph、尾气中CO2与O2含量②葡萄糖得波动范围窄,浓度低使抗生素合成速度减慢或停止,高导致呼吸活性下降甚至引起自溶③残糖0、3-0、6%左右,ph开始升高时流加糖④浓度:500kg/M3,流速1、0-2、5kg/M3·h●流加氮源控制①玉米浆:最好,含多种氨基酸及其前体苯乙酸与衍生物。
玉米浆质量不稳定,可用花生饼粉或棉籽饼粉取代②补加无机氮源:硫酸铵,氨水,尿素③氨基氮浓度:0、01-0、05％●盐离子控制①无机盐:硫磷镁钾等②铁对青霉素合成有毒,30-40ug/ml一下③罐壁涂环氧树脂保护层3)添加青霉素侧链前体①. 时期:合成阶段②. 种类:苯乙酸及其衍生物,苯乙酰胺、苯乙胺、本乙酰甘氨酸③. 毒性:抑制细胞生长与青霉素合成④. 策略:低浓度流加⑤. 浓度:苯乙酸0、1%,苯乙酰胺0、05-0、08%⑥. 控制:保持供应速率略大于生物合成需要提高产量得其她物质流加①. 表面活性剂:新洁尔灭、聚氧乙烯、山梨糖醇酐、单油酸酯、单月桂酸酯、三油酸酯②. 可溶性高分子化合物:聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚乙二胺、聚乙烯吡咯烷醇③. 其她:剪切保护剂、分散剂4)温度控制①. 适宜菌丝生长温度30℃,分泌青霉素20℃(青霉破坏少,周期长)②. 变温控制,不同阶段不同温度●生长阶段:温度较高,缩短生长时间●生产阶段:适当降低,利于青霉素合成前期控制26℃左右,后期降温控制24℃5)Ph控制①. 合成适宜ph6、4-6、6左右,避免超过7、0②. 直接加酸或碱:自动控制③. 流加葡萄糖:恒速变速依赖于ph变化得快慢④. Ph下降补加碳酸钙、通氨、尿素或提高通气量⑤. Ph下降补加糖、生理酸性物质(硫酸铵、油脂)6)溶氧控制①. <30%饱与度,产率急剧下降;<10%,造成不可逆损害②. 临界溶氧浓度:30%③. 通气比:1:0、8-1、5④. 适宜得搅拌速度:保证气液混合,提高溶氧⑤. 调整搅拌转速:各阶段得生长与耗氧量不同7)消沫①. 天然油脂:玉米油②. 化学消沫剂:泡敌③. 策略:少量多次④. 注意:前期不宜多加,影响呼吸代谢四、提炼工艺1.性质1)青霉素不稳定,遇酸碱热分解失活2)水溶液中不稳定,非极性溶剂中稳定。
易溶于有机溶剂,水中溶解度很小3)青霉素盐很稳定,降解产物具有致敏性4)防止降解,条件温与、快速2.工艺1)预处理①青霉素存在部位:发酵液②浓度较低:10-30kg/M3③含有大量杂质:菌体细胞、核酸、杂蛋白质、细胞壁多糖等、残留得培养基、色素、盐离子、代谢产物等④目得:浓缩目得产物,去除大部分杂质,改变发酵液得流变学特征,利于后续得分离纯化过程⑤预处理:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白2)过滤①鼓式真空过滤机过滤:一次滤液——ph6、2-7、2,略浑,棕黄或棕色,蛋白质含量0、5-2、0%(菌丝体粗长10um,用鼓式真空过滤机过滤,滤渣形成紧密饼状,容易从滤布上刮下,需要进一步出去蛋白质)②板框式过滤机过滤:硫酸调节ph4、5-5、0,加入0、07%溴代十五烷吡啶(PPB),0、07%硅藻土为助滤剂③二次滤液——澄清透明,用于提取(收率90%)3)溶剂萃取①原理:青霉素就是游离酸,易溶于有机溶剂,而青霉素盐易溶于水②萃取剂:青霉素分配系数高得有机溶剂,工业上通常用:醋酸丁酯与醋酸戊酯。
③除去蛋白质:加0、05-0、1%乳化剂PPB④萃取2-3次逆流萃取过程⑤正相萃取:酸化ph1、8-2、0,加0、05-0、1%乳化剂PPB滤液:醋酸丁酯=1:0、3,碟片式离心机分离(浓缩1、5-2、1)⑥反相萃取:ph6、8-、7、4(磷酸盐、碳酸盐缓冲液)。
把青霉素从丁酯中提取到缓冲液中。
有机相:水相=3-4:1萃取2-3次,达到结晶要求萃取条件:10℃以下,萃取罐冷冻盐水冷却4)脱色萃取液中添加活性炭除去色素\热源→过滤,除去活性炭5)结晶——直接结晶原理:青霉素钾盐在醋酸丁酯中溶解度很低。
在2次丁酯萃取液中:加醋酸钠-乙醇溶液:得到青霉素钠盐加醋酸钾-乙醇溶液:得到青霉素钾盐6)结晶——共沸蒸馏结晶①萃取液,再用0、5M NaOH溶液萃取②Ph6、4-6、8下得到钠盐水浓缩液③加3-4倍体积丁醇,16-26℃,真空0、67-1、3KPa下蒸馏④水与丁醇形成共沸物而蒸出,钠盐结晶析出⑤结晶经过洗涤、干燥(60℃真空16h),磨粉,装桶,得到青霉素产品第十一章氨基酸发酵生产工艺12、1概述一、氨基酸得种类与命名a)羧酸中α碳上得一个原子被氨基取代而成得一类化合物,属于氨基取代羧酸b)R为其她基团,不同氨基酸在于R不同c)手性碳原子,旋光性与D、L两种异构体d)氨基酸常用其英文三字母或单字母简写e)组成蛋白质得氨基酸有20种,L-型右旋性。
其她有D型氨基酸f)氨基酸就是初级代谢产物g)应用于药品、食品、饲料与化工等领域二、分类氨基酸与羧基数目中性:甘氨酸、丙氨酸等酸性:谷氨酸、天冬氨酸碱性:赖氨酸、精氨酸、组氨酸氨基酸得极性非极性氨基酸:甘氨酸、丙氨酸等极性氨基酸:谷氨酸、天冬氨酸亲水性疏水性亲水性:丝氨酸、苏氨酸等疏水性:缬氨酸、亮氨酸等三、功能1.构成人体基本物质,就是生命得物质基础a)合成组织蛋白质b)变成酸、激素、抗体、肌酸等含氨物质c)转变为碳水化合物与脂肪d)氧化成CO2与水及尿素,产生能量2.在食物营养中得地位与作用蛋白质在机体内得消化吸收通过氨基酸完成;氮平衡;转变为糖或脂肪;参与构成酶、激素、部分维生素;成人必需氨基酸得需要量约为蛋白质需要量得20%-37%3.在医疗中得作用四、氨基酸得FDA相关法规1、主要成分(非牛来源)口服制剂,全输液注射营养品,大体积输液用药2.辅料缓冲液(Gly,His),稳定剂(Gly),抗氧化剂(Met,Cys)3.试剂缓冲液得成分,多肽合成得成分,细胞培养基成分4.不同用途对氨基酸得来源与生产方法有法规得制约5.纯度与安全性至关重要12、2谷氨酸发酵生产工艺一、氨基酸生产工艺分类a)微生物发酵生产工艺:成本低,周期长b)酶法转化工艺:手性制药,占总量得10%。