生物技術(shù)藥物的的結構特點(diǎn)與理化性質(zhì)主要包括以下幾點(diǎn): (一)蛋白多肽藥物的結構特點(diǎn) 蛋白質(zhì)的基本結構單元是氨基酸。
構成天然蛋白質(zhì)的氨基酸有20醫學(xué)教|育網(wǎng)搜集整理多種,大多數氨基酸含一個(gè)氨基和一個(gè)羧基。 根據側鏈的結構不同可分為脂肪族、芳香族和雜環(huán)氨基酸;根據側鏈的親水性不同分為極性和非極性氨基酸;根據電荷不同分為正電性和負電性氨基酸。
蛋白質(zhì)機構中化學(xué)鍵包括共價(jià)鍵與非共價(jià)鍵,共價(jià)鍵有肽鍵、和二硫鍵,非共價(jià)鍵有氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范得華力與配位鍵等。蛋白質(zhì)的結構可分為一、二、三、四級結構,一級結構為初級結構,二、三、四級結構為高級結構或空間結構。
高級結構和二硫鍵對蛋白質(zhì)的生物活性有重要影響。 (二)蛋白多肽類(lèi)藥物的理化性質(zhì) 1.蛋白質(zhì)大分子是一種兩性電解質(zhì),在水中表現出膠體的性質(zhì)。
還具有旋光性和紫外吸收等。 2.蛋白質(zhì)分子中共價(jià)鍵的破壞包括水解、氧化、消旋化及二硫鍵的斷裂與交換等。
蛋白質(zhì)的化學(xué)降解與溫度、pH值、離子強度和氧化劑的存在等密切相關(guān),也與蛋白質(zhì)的結構與性質(zhì)有關(guān)。蛋白質(zhì)分子中非共價(jià)鍵的破壞可導致蛋白質(zhì)的變性。
蛋白醫學(xué)教|育網(wǎng)搜集整理質(zhì)的變性分為可逆與不可逆兩種,影響蛋白質(zhì)的變性的因素包括溫度、pH值、化學(xué)試劑、機械應力與超聲波、空氣氧化、表面吸附和光照等。蛋白質(zhì)對界面非常敏感,可引起蛋白質(zhì)的變性 生物技術(shù)藥物制劑的簡(jiǎn)介: 一、基本概念 生物技術(shù)又稱(chēng)生物工程,是利用生物有機體(動(dòng)物、植物、微生物)或其組成部分(包括器官、組織、細胞或細胞器)發(fā)展各種生物新產(chǎn)品或新工藝的一種技術(shù)體系。
生物技術(shù)包括基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程與酶工程。以基因工程為核心以及具備基因工程和細胞工程內涵的發(fā)酵工程和酶工程才被稱(chēng)為現代生物技術(shù)。
生物技術(shù)藥物是指采用現代生物技術(shù),借助某些微生物、植物或動(dòng)物來(lái)生產(chǎn)所需醫學(xué)|教育網(wǎng)搜集整理的藥品醫.學(xué)教育網(wǎng)搜集整理。運用DNA重組技術(shù)和克隆技術(shù)生產(chǎn)的蛋白質(zhì)、多肽、酶、激素、疫苗、單克隆抗體和細胞生長(cháng)因子等藥物。
二、特點(diǎn) 生物技術(shù)藥物絕大多數是生物大分子性?xún)仍次镔|(zhì),臨床使用劑量小,藥理活性高,副作用少很少過(guò)敏反應。但穩定性很差,在酸、堿及體內環(huán)境下易失活;分子量大,且以多聚體存在,口服給藥不易吸收。
一般只有注射給藥,且在體內半衰期短。
生物技術(shù)藥物特點(diǎn):
(1)分子結構復雜
(2)具有種屬特異性
(3)治療針對性強、療效高
(4)穩定性差
(5)基因穩定性非常重要
(6)免疫原性
(7)體內半衰期短
(8)多效性和網(wǎng)絡(luò )性效應
(9)檢驗的特殊性
制備基因工程藥物的基本過(guò)程:
上游構建(基因工程)-發(fā)酵生產(chǎn)(發(fā)酵工程)-純化制備
具體如下:目的基因表達的克隆;構建DNA重組體;構建工程菌(或細胞);目的基因表達;外源基因表達產(chǎn)物的分離分析;除菌、過(guò)濾;半成品檢定;成品檢定;包裝。
(1)水解法:是以富含蛋白質(zhì)的物質(zhì)如毛發(fā)、血粉及廢蠶絲等為原料,通過(guò)酸、堿或蛋白質(zhì)水解酶水解層多種氨基酸混合物,再經(jīng)過(guò)分離純化獲得各種氨基酸的工藝過(guò)程。
①優(yōu)點(diǎn):原料比較豐富,投產(chǎn)比較容易;
②缺點(diǎn):產(chǎn)量低,成本較高及對環(huán)境的污染比較大。
(2)發(fā)酵法:狹義上指通過(guò)特定微生物在以碳源和氮源以及其他成分的培養基中生長(cháng),直接產(chǎn)生氨基酸的方法。廣義是指除了直接發(fā)酵法外,還包括添加前體發(fā)酵法以及酶轉化技術(shù)生產(chǎn)氨基酸。
①優(yōu)點(diǎn):原料豐富,可以用廉價(jià)碳源如甜菜或化工原料(醋酸、甲醇和石蠟)代替葡萄糖,成本大為降低,產(chǎn)品都是L-氨基酸;
②缺點(diǎn):產(chǎn)物濃度一般較低,生長(cháng)周期長(cháng),設備投資大,有副反應,單晶體氨基酸的分離比較復雜,工藝管理要求嚴格。
(3)酶轉化法:是指在某些特定酶的作用下使某些化合物轉化成相應氨基酸的技術(shù)。基本原理是以氨基酸前體為原料,通過(guò)酶催化反應制備氨基酸。
①優(yōu)點(diǎn):工藝簡(jiǎn)單、周期短、耗能低、專(zhuān)一性強、產(chǎn)物濃度高、副產(chǎn)物少、收率高等;
②缺點(diǎn):受到廉價(jià)底物來(lái)源和酶來(lái)源的限制。
【以下內容參考鏈接《氨基酸的生產(chǎn)方法和特點(diǎn)》:
(4)化學(xué)合成法:以某些相應化合物為原料,經(jīng)氨解、水解、縮合、取代及氫化還原等化學(xué)反應合成氨基酸的方法。
①優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)的氨基酸品種不受限制,除可以制備天然氨基酸外,還可用于制備各種特殊結構的非天然氨基酸;
②缺點(diǎn):合成得到的氨基酸都是DL型氨基酸(D型、L型氨基酸各一半),成本高、反應復雜,步驟多,副產(chǎn)物多。
【在詳細點(diǎn)的話(huà),就自行參考吳曉英主編的《生物制藥工藝學(xué)》第三章氨基酸類(lèi)藥物第二節,或者吳梧桐主編的《生物制藥工藝學(xué)》】
(一)蛋白多肽藥物的結構特點(diǎn) 蛋白質(zhì)的基本結構單元是氨基酸。
構成天然蛋白質(zhì)的氨基酸有20多種,大多數氨基酸含一個(gè)氨基和一個(gè)羧基。根據側鏈的結構不同可分為脂肪族、芳香族和雜環(huán)氨基酸;根據側鏈的親水性不同分為極性和非極性氨基酸;根據電荷不同分為正電性和負電性氨基酸。
蛋白質(zhì)結構中化學(xué)鍵包括共價(jià)鍵與非共價(jià)鍵,共價(jià)鍵有肽鍵、和二硫鍵,非共價(jià)鍵有氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范得華力與配位鍵等。蛋白質(zhì)的結構可分為 一、二、三、四級結構,一級結構為初級結構, 二、三、四級結構為高級結構或空間結構。
高級結構和二硫鍵對蛋白質(zhì)的生物活性有重要影響。
沉淀蛋白質(zhì)的方法有哪些?各有何特點(diǎn)?
答:(1)鹽析法,此方法并未破壞蛋白質(zhì)天然狀態(tài),沉淀出的蛋白質(zhì)可不變性,所以鹽析法是分離制備蛋白質(zhì)或蛋白類(lèi)生物制劑的常用方法。
(2)有機溶劑沉淀法,通過(guò)破壞蛋白質(zhì)的水化膜而使蛋白質(zhì)沉淀,此方法在常溫下可使蛋白質(zhì)變性,低溫下可使變性速度減慢。
(3)重金屬鹽沉淀法,可與蛋白質(zhì)結合形成不溶于水的蛋白質(zhì)鹽沉淀,引起蛋白質(zhì)變性。臨床用于救重金屬鹽中毒。
用傳統的化學(xué)技術(shù)制藥,具有要求條件高(如高溫,高壓,加化學(xué)催化劑)、效率低、環(huán)境污染大、危險性大等特點(diǎn)。與之相對,用生物學(xué)方法則要溫和得多。生物技術(shù)包括發(fā)酵技術(shù)、細胞培養技術(shù)、酶技術(shù)及基因技術(shù)。從實(shí)驗研究擴展到規模化生產(chǎn),就形成發(fā)酵工程、細胞工程、酶工程和基因工程,由此而制得的藥物稱(chēng)之為生物技術(shù)藥物。用生物技術(shù)方法研制藥物是21世紀最新的領(lǐng)域之一。
分子質(zhì)量大且結構復雜
生物技術(shù)來(lái)源藥物的生產(chǎn)方式,是應用基因修飾活的生物體產(chǎn)生的蛋白或多肽類(lèi)的產(chǎn)物,或是依據靶基因化學(xué)合成互補的寡核苷酸,所獲產(chǎn)品往往分子質(zhì)量較大,并具有復雜的分子結構。
種屬特異性
生物技術(shù)藥物存在著(zhù)種屬特異性。許多生物技術(shù)藥物的藥理學(xué)活性與動(dòng)物種屬及組織特異性有關(guān),主要是藥物自身以及藥物作用受體和代謝酶的基因序列存在著(zhù)動(dòng)物種屬的差異。來(lái)源人類(lèi)基因編碼的蛋白質(zhì)和多肽類(lèi)藥物,其中有的與動(dòng)物的相應蛋白質(zhì)或多肽的同源性有很大差別,因此對一些動(dòng)物不敏感,甚至無(wú)藥理學(xué)活性。
安全性較高
生物技術(shù)藥物由于是人類(lèi)天然存在的蛋白質(zhì)或多肽,量微而活性強,用量極少就會(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)的效應,相對來(lái)說(shuō)它的副作用較小、毒性較低、安全性較高。
活性蛋白或多肽藥物較不穩定
生物技術(shù)活性蛋白質(zhì)或多肽藥物較不穩定,易變性,易失活,也易為微生物污染、酶解破壞。
來(lái)源藥物的基因穩定性非常重要
生物技術(shù)來(lái)源藥物的基因穩定性,生產(chǎn)菌種及細胞系的穩定性和生產(chǎn)條件的穩定性非常重要,它們的變異將導致生物活性的變化或產(chǎn)生意外的或不希望的一些生物學(xué)活性。
具有免疫性
生物技術(shù)藥物的免疫原性。許多來(lái)源于人的生物技術(shù)藥物,在動(dòng)物中有免疫原性,所以在動(dòng)物中重復給予這類(lèi)藥品將產(chǎn)生抗體,有些人源性蛋白在人中也能產(chǎn)生血清抗體,主要可能是重組藥物蛋白質(zhì)在結構及構型上與人體天然蛋白質(zhì)有所不同所致。
很多來(lái)源藥物在體內的半衰期短
生物技術(shù)來(lái)源藥物,很多在體內的半衰期短,迅速降解,并在體內降解的部位廣泛。
受體效應
許多生物技術(shù)藥物是通過(guò)與特異性受體結合,信號傳導機制而發(fā)揮藥理作用,且受體分布具有動(dòng)物種屬特異性和組織特異性,因此藥物在體內分布具有組織特異性和藥效反應快的特點(diǎn)。
多效性和網(wǎng)絡(luò )效應
許多生物技術(shù)藥物可以作用于多種組織或細胞,且在人體內相互誘生、相互調節,彼此協(xié)同或拮抗,形成網(wǎng)絡(luò )性效應,因而可具有多種功能,發(fā)揮多種藥理作用。
生物技術(shù)來(lái)源藥物的生產(chǎn)系統復雜性
致使它們的同源性,批次間一致性及安全性的變化要大于化學(xué)產(chǎn)品。所以生產(chǎn)過(guò)程的檢測、GMP步驟的要求和質(zhì)控的要求就更為重要和嚴格。
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