生物技术或称生物工程是应用生物体（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 价值的产物或进行有益过程的技术
现代生物技术主要包括基因工程、细胞工程 与酶工程，此外还有发酵工程（微生物工程） 与生化工程
生物技术药物是指采用现代生物技术，借 助某些微生物、植物或动物来生产所需的 药品。 采用DNA重组技术或其它生物新技术研制 的蛋白质或核酸类药物，也称为生物技术 药物
不完全水解是在酶或稀酸等较温和的条件下进行， 水解产物有肽段与氨基酸
蛋白质在4.2mol/LNaOH溶液中水解10h，使蛋白质 完全水解，碱水解对半脱氨酸、丝氨酸、苏氨酸、 精氨酸等有破坏作用，同时使各种氨基酸发生消旋
2）蛋白质的氧化
蛋白质中具有芳香侧链的氨基酸，如甲硫 氨酸、半胱氨酸可以在一些氧化剂的作用 下氧化，而使一些多肽类激素和蛋白质失 去活性
蛋白质稳定性监测数据表明其降解过程不符 合 Arrhenius关系，故蛋白质类药物稳定性 的加速实验中应慎重选择其最高温度
1）蛋白质的水解
蛋白质可被酸、碱和蛋白酶催化水解，使蛋白质分 子断裂，分子量逐渐变小，成为分子量大小不等的 肽段和氨基酸
完全水解是在5.7mol／L盐酸中，于110℃高温20h可 完全变成氨基酸
三、生物技术药物的结构特点与理化 性质
（一）蛋白质的结序排列，通过肽 键相连而成的多肽链 蛋白质分子量很大，一般在5×103~5×106 蛋白质的肽链结构包括氨基酸组成、氨基酸排列 顺序、肽链数目、末端组成和二硫键的位置等 组成蛋白质的氨基酸有20多种 肽、多肽、肽键、氨基酸序列
第十九章 生物技术药物制剂
大纲要求
掌握：生物技术的基本概念，生物技术药 物的结构特点与理化性质，蛋白质类药物 的一般处方组成，液体剂型中蛋白质类药 物的稳定化 熟悉: 固体状态蛋白质药物的稳定性与工艺 了解：生物技术药物的研究概况，非注射 给药系统，新型注射(植入)给药系统
一、生物技术的基本概念（掌握）
（2）紫外吸收：大部分蛋白质均含有带苯 核的苯丙氨酸、酪氨酸与色氨酸，苯核在 紫外280nm有最大吸收。氨基酸在紫外 230nm显示强吸收
（3）蛋白质两性本质与电学性质
蛋白质除了肽链N-末端有自由的氨基和C-末 端有自由的羧基外，在氨基酸的侧链上还有 很多解离基团，如赖氨酸的-氨基，谷氨酸 的γ羧基等。这些基团在一定 pH条件下都能 发生解离而带电
当蛋白质用碱水解时往往会使某些氨基酸产生消旋 作用
影响氨基酸消旋作用的因素有温度、pH值、离子 强度和金属离子螯合作用
蛋白质中氨基酸的消旋作用一般能使氨基酸成为非 代谢的形式
近十几年来，生物技术在医药方 面取得了惊人的成就，已有不少生
物技术药物应用于临床
二、生物技术药物的研究概况（了解）
目前国内外已批准上市的生物技术药物产品 约40余种，见表19-1 正在研究的有数百种之多，部分正在研究的 生物技术或其他来源的药物列于表19-2中， 这些药物均属肽类与蛋白质类药物 随着生物技术药物的发展，肽和蛋白质药物 制剂的研究与开发，已成为医药工业中一个 重要的领域 也给药物制剂带来了新的挑战
因此蛋白质是两性电解质，在不同pH条件 下蛋白质会成为阳离子、阴离子或二性离子
2．蛋白质的不稳定性
蛋白质的稳定性对于蛋白质类药物的制剂研究、 生产、贮存等极为重要
（1）由于共价键引起的不稳定性
蛋白质的降解途径：共价键改变引起蛋白质 不稳定的化学反应有水解、氧化、消旋化和 二硫键的断裂与交换(蛋白质的特有反应) ， 有时几种反应同时进行
这种空间排布的变化，仅涉及到氢键等次级 键的生成与断裂，但不涉及共价键的生成与 断裂
蛋白质分子只有在其立体结构呈特定的构象 时才有生物活性
形成稳定的蛋白质分子构象的作用力有氢键、 疏水作用力、离子键、范德华力、二硫键与 配位键。除二硫键为共价键外，其余都是非 共价键，维持蛋白质构象是弱作用力
（二）蛋白质的理化性质
挑战
① 生物技术产品多为多肽和蛋白质类，性质 很不稳定，极易变质—稳定性
② 这类药物对酶敏感又不易穿透胃肠粘膜， 故只能注射给药，使用很不方便 ——顺 应性
运用制剂手段将这类药物制成口服制剂或通过 其他途径给药，以提高其稳定性和患者使用的 顺应性，是一项非常有意义的工作，具有潜在 的研究价值和广阔的应用前景
三级结构是指一条螺旋肽链，即已折叠的肽 链在分子中的空间构型，即分子中的三维空 间排列或组合方式系一条多肽链中所有原子 的空间排布
四级结构是指具有三级结构的蛋白质各亚基 聚合而成的大分子蛋白质
蛋白质高级结构示意图
蛋白质分子的构象又叫空间结构、高级结 构、立体结构、三维构象等，它是指蛋白质 分子中所有原子在三维空间中的排布
蛋白质结构可分为一、二、三、四级结构
一级结构为初级结构，指蛋白质多肽链中 的氨基酸排列顺序，包括肽链数目和二硫 键位置；
二、三、四级结构为高级结构或空间结构
高级结构和二硫键对蛋白质的生物活性有 重要影响
2．蛋白质的高级结构
二级结构指蛋白质分子中多肽链骨架的折叠 方式，即肽链主链有规律的空间排布，一般 有螺旋结构与折叠形式
1．蛋白质的一般理化性质
蛋白质的分子量 蛋白质在水中形成亲水胶体，颗粒大小在l nm ~100nm之间 它不能透过半透膜 由于蛋白质分子中存在极性基团如-NH3+、COO-、-NH2、-OH、-SH等，可形成水化层而 稳定
（1）旋光性：蛋白质分子总体旋光性由构 成氨基酸各个旋光度的总和决定，通常是 右旋，它由螺旋结构引起。蛋白质变性， 螺旋结构松开，则其左旋性增大
影响氧化的因素有温度、pH值、缓冲介质、 催化剂的种类和氧的强度等
巯基的氧化在碱性条件下，特别是在金属 离子（如Cu2+）的存在下容易发生
3）外消旋作用
某些旋光性物质在化学反应过程中，由于不对称碳 原子上的基团在空间位置上发生转移，使D-或L型化合物转变为D-型和L-型各50％的混合物，彼 此旋光值抵消，失去旋光性，这种现象称为外消旋 作用