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1、关于生物技术药物第1页，讲稿共93张，创作于星期二2第一节第一节概概述述n生物技术的基本概念生物技术的基本概念n生物技术药物的研究概况生物技术药物的研究概况n生物技术药物的特点生物技术药物的特点n蛋白质类药物的结构特点与理化性质蛋白质类药物的结构特点与理化性质 第2页，讲稿共93张，创作于星期二3一一 生物技术的基本概念生物技术的基本概念n生物技术或称生物工程生物技术或称生物工程（biotechnology),biotechnology),是指应用生物是指应用生物体（包括微生物，动物细胞，植物细胞）或其组成部分体（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
2、价值的产物或进（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。行有益过程的技术。n现代生物技术主要包括现代生物技术主要包括基因工程，细胞工程与酶工程。此外基因工程，细胞工程与酶工程。此外还有发酵工程（微生物工程）与生化工程还有发酵工程（微生物工程）与生化工程。n生物技术药物制剂生物技术药物制剂是指采用现代生物技术，借助某些微生物、是指采用现代生物技术，借助某些微生物、植物或动物来生产的药品。植物或动物来生产的药品。n采用采用DNADNA重组技术或其他生物新技术研制的蛋白质或核酸重组技术或其他生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物也称为类药物也称为生物技术药物生物技术药物。第3页
3、，讲稿共93张，创作于星期二4二、二、生物技术药物的研究概况生物技术药物的研究概况生物技术药物产品，目前国内外已批准上市的约生物技术药物产品，目前国内外已批准上市的约100多种，多种，正在研究的数百种之多，这些药物均属肽类与蛋白质类药正在研究的数百种之多，这些药物均属肽类与蛋白质类药物。物。第4页，讲稿共93张，创作于星期二5表表已上市的部分常见生物技术药物已上市的部分常见生物技术药物第5页，讲稿共93张，创作于星期二6表表已上市的部分常见生物技术药物已上市的部分常见生物技术药物第6页，讲稿共93张，创作于星期二7三、生物技术药物的特点三、生物技术药物的特点1 1蛋蛋白白质质或或多多肽肽类类药
4、药物物大大多多为为内内源源性性物物质质，临临床床使使用用剂剂量量小小，药药理活性高，副作用小，很少有过敏反应；理活性高，副作用小，很少有过敏反应；2 2蛋蛋白白质质或或多多肽肽类类药药物物稳稳定定性性差差，在在酸酸碱碱环环境境或或体体内内酶酶存存在下极易失活；在下极易失活；3 3蛋蛋白白质质或或多多肽肽类类药药物物分分子子量量大大，还还时时常常以以多多聚聚体体形形式式存存在在，很很难难透透过过胃胃肠肠道道粘粘膜膜的的上上皮皮细细胞胞层层，故故吸吸收收很很少少，不不能能口口服服给药，一般只有注射给药一种途径；给药，一般只有注射给药一种途径；4 4蛋白质或多肽类药物体内生物半衰期较短，从血中消除较
5、快，蛋白质或多肽类药物体内生物半衰期较短，从血中消除较快，因此在体内的作用时间较短，往往不能充分发挥其作用。因此在体内的作用时间较短，往往不能充分发挥其作用。第7页，讲稿共93张，创作于星期二8四四蛋白质类药物的结构特点与理化性质蛋白质类药物的结构特点与理化性质（一）蛋白质的结构特点（一）蛋白质的结构特点1蛋白质的组成蛋白质的组成n蛋白质是由许多氨基酸按一定排列顺序通过肽键相连而成的蛋白质是由许多氨基酸按一定排列顺序通过肽键相连而成的多肽链。多肽指多肽链。多肽指1010个以上氨基酸组成的肽。个以上氨基酸组成的肽。n蛋白质结构中的化学键包括共价键与非共价键。蛋白质结构中的化学键包括共价键与非共价
6、键。肽键肽键二硫键二硫键为共价键。非共价键包括氢键、疏水键、离子键、范德华力、为共价键。非共价键包括氢键、疏水键、离子键、范德华力、和配位键。和配位键。第8页，讲稿共93张，创作于星期二92蛋白质结构蛋白质结构n蛋白质结构可分为一、二、三、四级结构蛋白质结构可分为一、二、三、四级结构n一级结构为初级结构，指蛋白质多肽链中的氨基酸排列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。顺序，包括肽链数目和二硫键位置。n二、三、四级结构为高级结构或空间结构，高级结构和二、三、四级结构为高级结构或空间结构，高级结构和二硫键与蛋白质的生物活性有重要关系。二硫键与蛋白质的生物
7、活性有重要关系。第9页，讲稿共93张，创作于星期二10牛胰岛素的一级结构牛胰岛素的一级结构第10页，讲稿共93张，创作于星期二11螺旋与螺旋与折叠折叠第11页，讲稿共93张，创作于星期二12蛋白质高级结构示意图蛋白质高级结构示意图第12页，讲稿共93张，创作于星期二13血血红红蛋蛋白白的的四四级级结结构构 第13页，讲稿共93张，创作于星期二143蛋白质分子的空间结构与生物活性蛋白质分子的空间结构与生物活性n蛋白质分子只有在其立体结构呈特定的构象蛋白质分子只有在其立体结构呈特定的构象（conformation)时才有生物活性，时才有生物活性，n形成稳定的蛋白质分子构象的作用力有氢键、疏水作形成
8、稳定的蛋白质分子构象的作用力有氢键、疏水作用力（用力（hydrophobicforce)、离子键、范德华力、二硫键、离子键、范德华力、二硫键与配位键。与配位键。n除二硫键为共价键外，其余都是非共价键，维持蛋白质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。构象是弱作用力。第14页，讲稿共93张，创作于星期二15（二）、蛋白质的理化性质（二）、蛋白质的理化性质n1 1 蛋白质的一般理化性质蛋白质的一般理化性质 n（1 1）旋光性旋光性 n蛋白质分子总体旋光性由构成氨基酸各个旋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，它由螺旋光度的总和决定，通常是右旋，它
9、由螺旋结构引起。结构引起。n蛋白质变性，螺旋结构松开，则其左旋性增蛋白质变性，螺旋结构松开，则其左旋性增大。大。第15页，讲稿共93张，创作于星期二16（2）紫外吸收紫外吸收n大部分蛋白质均含有带苯丙氨酸，酪氨酸与色氨酸，大部分蛋白质均含有带苯丙氨酸，酪氨酸与色氨酸，苯核在紫外苯核在紫外280nm有最大吸收。有最大吸收。测测定定蛋蛋白白质质溶溶液液280nm280nm的的光光吸吸收收值值是是分分析析溶溶液液中中蛋蛋白白质质含含量量的的快快速速简简便便的的方方法法第16页，讲稿共93张，创作于星期二17（3）蛋白质两性本质与电学性质蛋白质两性本质与电学性质n蛋白质除了肽链蛋白质除了肽链N-末端有
10、自由的氨基和末端有自由的氨基和C-末端有自由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，这些的羧基外，在氨基酸的侧链上还有很多解离基团，这些解离基团在一定解离基团在一定pH条件下都能发生解离而带电。条件下都能发生解离而带电。n因此蛋白质是两性电解质，在不同因此蛋白质是两性电解质，在不同pH条件下蛋白质条件下蛋白质会成为阳离子，阴离子或二性离子。会成为阳离子，阴离子或二性离子。第17页，讲稿共93张，创作于星期二182蛋白质不稳定的原因蛋白质不稳定的原因（1）共价键共价键破坏引起不稳定性破坏引起不稳定性a.a.蛋白质水解蛋白质水解 蛋白质可被酸，碱和蛋白酶催化水解，使蛋白质分子断裂，分
11、蛋白质可被酸，碱和蛋白酶催化水解，使蛋白质分子断裂，分子量逐步变小，成为分子量大小不等的肽段和氨基酸。子量逐步变小，成为分子量大小不等的肽段和氨基酸。水解分完全水解与不完全水解。水解分完全水解与不完全水解。b.b.蛋白质的氧化蛋白质的氧化 蛋白质中具有芳香侧链的氨基酸可以在一些氧化剂作用下氧化。蛋白质中具有芳香侧链的氨基酸可以在一些氧化剂作用下氧化。常用氧化剂有分子氧、过氧化氢、过甲酸、常用氧化剂有分子氧、过氧化氢、过甲酸、氧自由基等。氧自由基等。第18页，讲稿共93张，创作于星期二19c.c.外消旋作用外消旋作用n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某些旋光性物质在化学反
12、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，使在空间位置上发生转移，使D-D-或或L-L-型化合物转变为型化合物转变为D-D-型和型和L-L-型各型各50%50%的混合物，彼此旋光值抵消，失去旋光性，这种现象称为的混合物，彼此旋光值抵消，失去旋光性，这种现象称为外消旋作用。外消旋作用。n当蛋白质用碱水解时往往会使某些氨基酸产生消旋作用。当蛋白质用碱水解时往往会使某些氨基酸产生消旋作用。d.d.二硫键断裂及其交换二硫键断裂及其交换 n二硫键把同一肽链或不同肽链（肽链间）的不同部分连接起来，二硫键把同一肽链或不同肽链（肽链间）的不同部分连接起来，对稳定蛋白质的构象起重要作用。蛋白质分子
13、中二硫键断裂接着对稳定蛋白质的构象起重要作用。蛋白质分子中二硫键断裂接着重排能够改变蛋白质的三级结构，因此影响其生物活性。重排能够改变蛋白质的三级结构，因此影响其生物活性。第19页，讲稿共93张，创作于星期二20（2）非共价键非共价键引起的不稳定性引起的不稳定性n引起蛋白质不可逆失活作用的三种主要类型引起蛋白质不可逆失活作用的三种主要类型n聚集与沉淀、表面吸附和蛋白质变性，聚集与沉淀、表面吸附和蛋白质变性，这些都这些都是由于与空间构象有关的非共价键引起。是由于与空间构象有关的非共价键引起。n非共价的静电力，氢键，疏水的相互作用以及非共价的静电力，氢键，疏水的相互作用以及蛋白质的水化，可以因温度
14、和蛋白质的水化，可以因温度和pH值而发生改变。值而发生改变。第20页，讲稿共93张，创作于星期二21a.蛋白质的聚集与沉淀蛋白质的聚集与沉淀n蛋白质聚集蛋白质聚集(凝集凝集)是蛋白质分子结合的微观过是蛋白质分子结合的微观过程。程。n蛋白质沉淀指可见蛋白质颗粒的生成。蛋白质沉淀指可见蛋白质颗粒的生成。n不可逆的聚集往往是由于蛋白质伸展所致。不可逆的聚集往往是由于蛋白质伸展所致。蛋白质溶液振摇可以导致聚集与沉淀，这是蛋白质溶液振摇可以导致聚集与沉淀，这是由于空气氧化，界面变性，吸附于容器或机由于空气氧化，界面变性，吸附于容器或机械应力所致。械应力所致。第21页，讲稿共93张，创作于星期二22b,b
15、,蛋白质的吸附蛋白质的吸附 n蛋白质和多肽吸附于容器、滤器或输液系统材料的表面，蛋白质和多肽吸附于容器、滤器或输液系统材料的表面，当蛋白质溶液浓度较低时，由于吸附药物损失相对就较高。当蛋白质溶液浓度较低时，由于吸附药物损失相对就较高。c,c,蛋白质的变性蛋白质的变性 n蛋白质在受到一些物理因素或化学试剂影响会导致蛋蛋白质在受到一些物理因素或化学试剂影响会导致蛋白质性质发生变化，如发生溶解度的降低、旋光值改白质性质发生变化，如发生溶解度的降低、旋光值改变、光吸收系数的增大、粘度改变、聚集，沉淀等变、光吸收系数的增大、粘度改变、聚集，沉淀等,但蛋白质的一级结构即肽键没有被破坏但蛋白质的一级结构即肽
16、键没有被破坏,这种现象称为这种现象称为蛋白质的变性蛋白质的变性(denaturation(denaturation)。第22页，讲稿共93张，创作于星期二23引起蛋白质变性的因素引起蛋白质变性的因素温度温度的影响：的影响：n蛋白质在蛋白质在5060C的溶液中，经过一定时间，的溶液中，经过一定时间，往往发生变性。往往发生变性。n有些蛋白质热变性是可逆的，有些是不可逆有些蛋白质热变性是可逆的，有些是不可逆的。不可逆热变性往往发生沉淀和聚集现的。不可逆热变性往往发生沉淀和聚集现象。象。n一般来说，热变性仅涉及非共价键的变化。一般来说，热变性仅涉及非共价键的变化。第23页，讲稿共93张，创作于星期二2
17、4引起蛋白质变性的因素引起蛋白质变性的因素pH对蛋白质构象的影响：对蛋白质构象的影响：n大多数蛋白质，仅在大多数蛋白质，仅在pH4-10的范围内是稳的范围内是稳定的，超过这个范围，就发生变性，也有定的，超过这个范围，就发生变性，也有些蛋白质只有当些蛋白质只有当pH2时，才发生变性。时，才发生变性。有机溶剂有机溶剂的影响：的影响：n大多数蛋白质水溶液在加入一定量的有机溶大多数蛋白质水溶液在加入一定量的有机溶剂后蛋白质就开始析出沉淀。剂后蛋白质就开始析出沉淀。脱水脱水第24页，讲稿共93张，创作于星期二25引起蛋白质变性的因素引起蛋白质变性的因素盐盐的影响：盐对蛋白质构象稳定性的影响是很复的影响：
18、盐对蛋白质构象稳定性的影响是很复杂。杂。n盐溶和盐析。盐溶和盐析。表面活性剂表面活性剂对蛋白质构象的影响：对蛋白质构象的影响：n长链的脂肪酸（如月桂酸）或相应的表面活性剂长链的脂肪酸（如月桂酸）或相应的表面活性剂（如十二烷基硫酸钠）很容易与蛋白质反应，常（如十二烷基硫酸钠）很容易与蛋白质反应，常常引起蛋白质解离，在很低的浓度下，就能引起常引起蛋白质解离，在很低的浓度下，就能引起蛋白质变化。蛋白质变化。第25页，讲稿共93张，创作于星期二26（三）蛋白质类药物的评价方法（三）蛋白质类药物的评价方法（1 1）液相色谱法液相色谱法 n液相色谱法是评价蛋白质的液相色谱法是评价蛋白质的纯度与稳定性纯度与
19、稳定性有力的工具。有力的工具。n在蛋白质分析中通常采用反相高压液相色谱法在蛋白质分析中通常采用反相高压液相色谱法RP-HPLCRP-HPLC、离子交换色谱离子交换色谱IECIEC与分子排阻色谱与分子排阻色谱SECSEC。n反相色谱是以非极性固定相与含水的极性流动相为基反相色谱是以非极性固定相与含水的极性流动相为基础的分析方法。应用反相础的分析方法。应用反相HPLCHPLC，由于有机溶剂，疏水，由于有机溶剂，疏水的相互作用及分离时所用低的相互作用及分离时所用低pHpH值，会使蛋白质变性。值，会使蛋白质变性。然而该方法对几种蛋白质特别有用，并被广泛地用于然而该方法对几种蛋白质特别有用，并被广泛地用
20、于胰岛素制剂的质量分析。胰岛素制剂的质量分析。第26页，讲稿共93张，创作于星期二27（2）、光谱法）、光谱法n通过对蛋白质吸收、辐射、散射光的定量分析可以提供有价值的通过对蛋白质吸收、辐射、散射光的定量分析可以提供有价值的信息，了解蛋白质的量、构象和聚集倾向。信息，了解蛋白质的量、构象和聚集倾向。n用于评价蛋白质药物的光谱方法有紫外可见吸收光谱用于评价蛋白质药物的光谱方法有紫外可见吸收光谱UV UV、旋光色散、旋光色散ORDORD、圆二色谱、圆二色谱CDCD、荧光、红外、荧光、红外IRIR和拉曼和拉曼RamanRaman光光谱。谱。n紫外吸收常用于测定溶液中蛋白质的浓度。紫外吸收常用于测定溶
21、液中蛋白质的浓度。n光散射可用测定制剂中蛋白质的聚集数量。光散射可用测定制剂中蛋白质的聚集数量。第27页，讲稿共93张，创作于星期二28（3）、电泳）、电泳n电泳技术是根据在电场的作用下，蛋白质在载体凝胶上产生电泳技术是根据在电场的作用下，蛋白质在载体凝胶上产生特征性迁移，迁移率是所带净电荷和它的大小函数，以此来特征性迁移，迁移率是所带净电荷和它的大小函数，以此来分离混合蛋白质。分离混合蛋白质。n在蛋白质的分析中广泛使用十二烷基硫酸钠在蛋白质的分析中广泛使用十二烷基硫酸钠-聚丙烯胺凝聚丙烯胺凝胶电泳（胶电泳（SDS-PAGESDS-PAGE），等电点聚焦），等电点聚焦(isoclectric(
22、isoclectric focusingfocusing，IEF)IEF)和毛细管电泳（和毛细管电泳（ECEC）法。）法。nSDS-PAGESDS-PAGE电泳用于测定蛋白质亚单位组成和分子量。电泳用于测定蛋白质亚单位组成和分子量。nECEC优点是：分辨率高、灵敏度高、分析时间短、易于自动化。优点是：分辨率高、灵敏度高、分析时间短、易于自动化。第28页，讲稿共93张，创作于星期二29（4 4）、生物活性测定与免疫测定）、生物活性测定与免疫测定n生理活性检测是利用体内模型或体外组织或细胞对活性蛋生理活性检测是利用体内模型或体外组织或细胞对活性蛋白质多肽的特异生物学反应，通过剂量白质多肽的特异生物
23、学反应，通过剂量(或浓度或浓度)效应曲线效应曲线进行定量（绝对量或比活性单位）。进行定量（绝对量或比活性单位）。n用理化方法代替生物活性测定时，需建立两种方法之用理化方法代替生物活性测定时，需建立两种方法之间的相关性。间的相关性。n免疫测定优点是可用于定量化学分析不能检测的情况。免疫测定优点是可用于定量化学分析不能检测的情况。第29页，讲稿共93张，创作于星期二30第二节第二节蛋白质类药物制剂的处方和工艺蛋白质类药物制剂的处方和工艺一、一、蛋白质类药物的一般处方组成蛋白质类药物的一般处方组成 n目前临床上应用的蛋白质类药物注射剂，一目前临床上应用的蛋白质类药物注射剂，一为为溶液型注射剂溶液型注
24、射剂，另一种是，另一种是冻干粉注射剂冻干粉注射剂。n溶液型使用方便，但需在低温（溶液型使用方便，但需在低温（2 288）下）下保存。冷冻干燥型比较稳定，但工艺较为复保存。冷冻干燥型比较稳定，但工艺较为复杂。杂。第30页，讲稿共93张，创作于星期二31举例举例:-2b干扰素（干扰素（INF-2b，商品名，商品名IntronA）n剂型：剂型：注射用冻干粉针注射用冻干粉针n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。n贮存条件：临用时用注射用水配制，贮存条件：临用时用注射用水配制，28可保存可
25、保存30天。天。第31页，讲稿共93张，创作于星期二32举例举例:-n3 干扰素（干扰素（INF INF-n3 ，商品名，商品名Alferon NAlferon N）n剂型：剂型：溶液型注射液溶液型注射液n处方组成：每处方组成：每mlml含含500500万单位万单位-n3-n3干扰素，干扰素，NaCl 8mg Na2HPO4 1.74mgNaCl 8mg Na2HPO4 1.74mg，KH2PO4 0.2mg KH2PO4 0.2mg，KCl 0.2mgKCl 0.2mg，人血白蛋白，人血白蛋白1mg 1mg。n贮存条件：贮存条件：2 28 8 可保存可保存1414天，不得冷冻与天，不得冷冻与
26、振摇。振摇。第32页，讲稿共93张，创作于星期二33二、液体剂型中蛋白质类药物的稳定化二、液体剂型中蛋白质类药物的稳定化液体剂型蛋白质类药物的稳定化方法液体剂型蛋白质类药物的稳定化方法分为两分为两种种：改变结构改变结构：改变序列，化学修饰等。改变序列，化学修饰等。加入适宜辅料加入适宜辅料：改变蛋白质类药物溶剂的改变蛋白质类药物溶剂的性质是常用的稳定化方法。性质是常用的稳定化方法。第33页，讲稿共93张，创作于星期二34蛋白质类药物常用的稳定剂有：蛋白质类药物常用的稳定剂有：（1）缓冲液）缓冲液n蛋白质的物理化学稳定性与蛋白质的物理化学稳定性与pHpH值有关，通常在蛋白质稳定值有关，通常在蛋白质
27、稳定pHpH值值范围很窄，应采用适当的缓冲系统。范围很窄，应采用适当的缓冲系统。例如：红细胞生成素采用枸橼酸钠枸橼酸缓冲液；例如：红细胞生成素采用枸橼酸钠枸橼酸缓冲液；N3干扰素采用磷酸盐缓冲液；干扰素采用磷酸盐缓冲液；n缓冲盐除了影响蛋白质的稳定性外，其浓度对蛋白质的溶解度与缓冲盐除了影响蛋白质的稳定性外，其浓度对蛋白质的溶解度与聚集度均有很大影响。聚集度均有很大影响。第34页，讲稿共93张，创作于星期二35（2）表面活性剂表面活性剂n离子型表面活性剂常会引起蛋白质变性。离子型表面活性剂常会引起蛋白质变性。n少量的非离子型的表面活性剂少量的非离子型的表面活性剂(主要是聚山主要是聚山梨酯类梨酯
28、类)具有防止蛋白质聚集的作用。可能具有防止蛋白质聚集的作用。可能的机理是表面活性剂倾向性地分布于气的机理是表面活性剂倾向性地分布于气/液液界面界面,防止蛋白质在界面的变性等。防止蛋白质在界面的变性等。第35页，讲稿共93张，创作于星期二36（3）糖和多元醇糖和多元醇n为非特异性蛋白质稳定剂，其机制为非特异性蛋白质稳定剂，其机制可能与糖可能与糖类促进蛋白质的优先水化有关。类促进蛋白质的优先水化有关。n包括包括蔗蔗糖、海藻糖、甘油糖、海藻糖、甘油 、甘露醇、山梨醇、甘露醇、山梨醇等。等。n稳定程度与浓度有关，还原糖会与氨基酸相稳定程度与浓度有关，还原糖会与氨基酸相互作用。互作用。第36页，讲稿共9
29、3张，创作于星期二37（4 4）盐类）盐类n盐类对稳定性的影响取决于盐的种类、浓度、离盐类对稳定性的影响取决于盐的种类、浓度、离子相互作用的性质和电荷。子相互作用的性质和电荷。n表现为盐溶、盐析。盐能促进蛋白质的优先水化，表现为盐溶、盐析。盐能促进蛋白质的优先水化，提高稳定性。提高稳定性。n在多肽、蛋白质药物的溶液型注射剂中常用的盐在多肽、蛋白质药物的溶液型注射剂中常用的盐类有类有 NaCl NaCl。第37页，讲稿共93张，创作于星期二38（5 5）聚乙二醇类）聚乙二醇类n高浓度的聚乙二醇常作为蛋白质的低温保护高浓度的聚乙二醇常作为蛋白质的低温保护剂和沉淀结晶剂。剂和沉淀结晶剂。n不同分子量
30、的不同分子量的PEGPEG作用不同。作用不同。第38页，讲稿共93张，创作于星期二39聚乙二醇修饰聚乙二醇修饰聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEG）修饰）修饰第39页，讲稿共93张，创作于星期二40（6 6）大分子化合物）大分子化合物n通过大分子的表面活性、蛋白质蛋白质相通过大分子的表面活性、蛋白质蛋白质相互作用的空间隐蔽及提高黏度来限制蛋白互作用的空间隐蔽及提高黏度来限制蛋白质运动或通过优先吸附于大分子以起到稳质运动或通过优先吸附于大分子以起到稳定作用。定作用。n常用：人血清白蛋白，近年也采用环糊精制常用：人血清白蛋白，近年也采用环糊精制成包合物提高稳定性。成包合物提高稳定性。第40页，讲稿共9
31、3张，创作于星期二41（7 7）氨基酸氨基酸n一些氨基酸如一些氨基酸如甘氨酸、组氨酸、谷氨酸和赖氨酸的盐酸盐甘氨酸、组氨酸、谷氨酸和赖氨酸的盐酸盐等等,可以可以增加蛋白质药物在给定增加蛋白质药物在给定pH下的溶解度下的溶解度,并可提高其稳定性并可提高其稳定性,用量用量一般为一般为0.5%5%,其中其中甘氨酸甘氨酸比较常比较常用。用。n氨基酸除了可降低表面吸附和保护蛋白质的构象之外氨基酸除了可降低表面吸附和保护蛋白质的构象之外,还可防止多还可防止多肽、蛋白质药物热变性与聚集。肽、蛋白质药物热变性与聚集。n氨基酸类可稳定干扰素、氨基酸类可稳定干扰素、EPO（促红细胞生长素）（促红细胞生长素）、尿激
32、酶和门、尿激酶和门冬酰胺酶等。冬酰胺酶等。第41页，讲稿共93张，创作于星期二42（8 8）金属离子）金属离子n钙、镁、锌等可与蛋白质结合，使整个蛋白质结构更加紧密、结实、稳定。第42页，讲稿共93张，创作于星期二43三、固体状态蛋白质药物的稳定性与工艺三、固体状态蛋白质药物的稳定性与工艺n在一些蛋白质药物不能采用溶液型制剂时，往在一些蛋白质药物不能采用溶液型制剂时，往往用往用冷冻干燥与喷雾干燥冷冻干燥与喷雾干燥的工艺形成固体以提的工艺形成固体以提高稳定性。高稳定性。第43页，讲稿共93张，创作于星期二44（一）冷冻干燥蛋白质药物制剂（一）冷冻干燥蛋白质药物制剂这类药物制剂主要考虑两个问题：这
33、类药物制剂主要考虑两个问题：一是一是选择适宜的辅料选择适宜的辅料，优化蛋白质药物在干燥状，优化蛋白质药物在干燥状态下的长期稳定性。态下的长期稳定性。二是二是考虑辅料对冷冻干燥过程一些参数的影响考虑辅料对冷冻干燥过程一些参数的影响，如最高与最低干燥温度，干燥时间，冷冻干燥如最高与最低干燥温度，干燥时间，冷冻干燥产品的外观等。产品的外观等。第44页，讲稿共93张，创作于星期二45n虽然冻干可以使蛋白质药物稳定，但不应忽略有些虽然冻干可以使蛋白质药物稳定，但不应忽略有些蛋白质蛋白质药物在冻干过程中反而失去活性药物在冻干过程中反而失去活性,其主要原因是：其主要原因是：液态转变为固态时，蛋白质因周围水分
34、子被去除而失活。液态转变为固态时，蛋白质因周围水分子被去除而失活。高浓度的盐、缓冲组分的结晶或缓冲液高浓度的盐、缓冲组分的结晶或缓冲液pKapKa对温度敏感而导致对温度敏感而导致pHpH变化，浓缩时蛋白质有限的溶解度等均能导致蛋白质药变化，浓缩时蛋白质有限的溶解度等均能导致蛋白质药物失活。物失活。因此，在选择冻干制剂的缓冲体系时，要考虑到温度因此，在选择冻干制剂的缓冲体系时，要考虑到温度对对pHpH和溶解度的影响。和溶解度的影响。第45页，讲稿共93张，创作于星期二46n蛋白质类药物冻干过程中常加入蛋白质类药物冻干过程中常加入冻干保护剂冻干保护剂来来改善产品的外观和稳定性，如改善产品的外观和稳
35、定性，如甘露醇、山梨醇、甘露醇、山梨醇、蔗糖、葡萄糖、右旋糖酐蔗糖、葡萄糖、右旋糖酐等。等。n在冷冻干燥过程中随着周围的水被除去蛋白质在冷冻干燥过程中随着周围的水被除去蛋白质容易发生变性容易发生变性,而糖类和多元醇等多羟基化而糖类和多元醇等多羟基化合物可代替水分子合物可代替水分子,使蛋白质与之产生氢键使蛋白质与之产生氢键（水置换假说水置换假说）。这对）。这对蛋白质药物的稳定是十蛋白质药物的稳定是十分有利的。分有利的。第46页，讲稿共93张，创作于星期二47n溶液中的成分也可以影响冷冻干燥过程中与溶液中的成分也可以影响冷冻干燥过程中与热有关的工艺参数。热有关的工艺参数。n冻干过程中与热有关的性质
36、有：制剂的冷冻冻干过程中与热有关的性质有：制剂的冷冻温度，有可能使饼状物熔化或坍塌的温度，温度，有可能使饼状物熔化或坍塌的温度，有可能使产品发生降解的温度。有可能使产品发生降解的温度。第47页，讲稿共93张，创作于星期二48(二二)喷雾干燥蛋白质药物制剂喷雾干燥蛋白质药物制剂 n喷雾干燥的特点是所得产品可以控制颗粒大小与形状，喷雾干燥的特点是所得产品可以控制颗粒大小与形状，生产出流动性很好的球状颗粒。此项工艺对制备蛋白质生产出流动性很好的球状颗粒。此项工艺对制备蛋白质类药物的控释制剂特别是发展新的给药系统是很有用的。类药物的控释制剂特别是发展新的给药系统是很有用的。n在喷雾干燥过程中也可加入稳
37、定剂。在喷雾干燥过程中也可加入稳定剂。n喷雾干燥的缺点是操作过程中损失大，特别是小规模喷雾干燥的缺点是操作过程中损失大，特别是小规模生产，水分含量高。生产，水分含量高。第48页，讲稿共93张，创作于星期二49第三节第三节 蛋白质类药物新型给药系统蛋白质类药物新型给药系统n新型注射（植入）给药系统新型注射（植入）给药系统n非注射给药系统非注射给药系统第49页，讲稿共93张，创作于星期二50一、新型注射（植入）给药系统一、新型注射（植入）给药系统n要延长蛋白质药物在体内血浆半衰期就需要改变蛋白质要延长蛋白质药物在体内血浆半衰期就需要改变蛋白质的体内药物动力学性质，可以对蛋白质的分子进行的体内药物动
38、力学性质，可以对蛋白质的分子进行化学化学修饰修饰以抑制其药理清除达到延长蛋白质类药物血浆以抑制其药理清除达到延长蛋白质类药物血浆半衰期的目的。半衰期的目的。PEG化化除了化学修饰外，用控制药物释放来延长药物在体内除了化学修饰外，用控制药物释放来延长药物在体内的作用时间，达到提高疗效的目的。的作用时间，达到提高疗效的目的。这方面的研究有这方面的研究有控释微球制剂与脉冲式给药系统控释微球制剂与脉冲式给药系统。第50页，讲稿共93张，创作于星期二51（一）（一）控释微球制剂控释微球制剂n为达到蛋白质类药物控制释放，可将其制成生物可降解的为达到蛋白质类药物控制释放，可将其制成生物可降解的微球制剂。微球
39、制剂。n实际应用的生物可降解材料有实际应用的生物可降解材料有聚乳酸聚乳酸（PLAPLA）或）或聚丙交酯聚丙交酯-乙交酯乙交酯（简称（简称PLGAPLGA），改变丙交酯与乙交酯的比例或分子），改变丙交酯与乙交酯的比例或分子量，可得到不同时间生物可降解性质的材料。量，可得到不同时间生物可降解性质的材料。n此类制剂尽管有发展前景，但仍存在许多问题，主要是由于体此类制剂尽管有发展前景，但仍存在许多问题，主要是由于体内多聚物降解而产生酸性环境使蛋白分子不稳定。内多聚物降解而产生酸性环境使蛋白分子不稳定。第51页，讲稿共93张，创作于星期二52n首次经首次经FDA批准的蛋白质类药物微球制剂就是醋酸亮丙批准
40、的蛋白质类药物微球制剂就是醋酸亮丙瑞林瑞林PLGA微球。微球。PLA微球光镜照片（微球光镜照片（160）第52页，讲稿共93张，创作于星期二研究中的其它多肽、蛋白质药物微球注射剂研究中的其它多肽、蛋白质药物微球注射剂 药物药物适应证适应证剂型剂型骨架骨架研究进展研究进展材料材料促红细胞生成促红细胞生成肾功能不全肾功能不全微球微球PLGA体外缓释体外缓释素素(EPO)贫血贫血50 502周周-干扰素干扰素肉芽瘤肉芽瘤微球微球PLGA体外缓释体外缓释(rhIFN-)50 507d白介素白介素(IL-)肿瘤免疫肿瘤免疫微球微球PLGA动物体内动物体内治疗治疗50 50缓释缓释7d75 25人粒细胞巨
41、噬细人粒细胞巨噬细骨髓移植骨髓移植微球微球PLGA动物体内动物体内胞集落刺激因子胞集落刺激因子50 50缓释缓释9d(GM-CSF)人生长激素人生长激素生长不良生长不良微球微球PLGA动物体内动物体内(rhGH)肾功能不全肾功能不全50 50缓释缓释30d生长抑素生长抑素生长激素分生长激素分注射埋注射埋PLGA动物体内动物体内(somatostatin)泌亢进泌亢进植剂植剂50 50缓释缓释250d第53页，讲稿共93张，创作于星期二54n常用于制备多肽、蛋白质等生物大分子药物微球的方法：常用于制备多肽、蛋白质等生物大分子药物微球的方法：n1 1、复乳液中干燥法、复乳液中干燥法n2 2、低温喷
42、雾提取法、低温喷雾提取法 n3 3、喷雾干燥法、喷雾干燥法 n4 4、超临界萃取法、超临界萃取法第54页，讲稿共93张，创作于星期二551 1、复乳液中干燥法、复乳液中干燥法n将药物与保护剂（多为水溶性高分子聚合物）溶于水作为水相，将药物与保护剂（多为水溶性高分子聚合物）溶于水作为水相，将聚酯（如将聚酯（如PLAPLA、PLGAPLGA等）类高分子材料溶于二氯甲烷作为等）类高分子材料溶于二氯甲烷作为油相，两者在一定温度下（低于油相，两者在一定温度下（低于4040）高速搅拌得）高速搅拌得W/OW/O型初型初乳，冰浴冷却至乳，冰浴冷却至1010以下，倒至一定浓度的聚乙烯醇（以下，倒至一定浓度的聚乙
43、烯醇（PVAPVA）水）水溶液中，经高速搅拌得溶液中，经高速搅拌得W/O/WW/O/W型复乳，一定温度下搅拌蒸去有型复乳，一定温度下搅拌蒸去有机溶剂固化微球（或减压去有机溶剂），离心水洗，真空干燥即机溶剂固化微球（或减压去有机溶剂），离心水洗，真空干燥即得。得。n是制备多肽、蛋白质等生物大分子药物微球常用方法，特点是制备多肽、蛋白质等生物大分子药物微球常用方法，特点:药药物包封率较高，药物活性损失小，设备和工艺简单，但首日突物包封率较高，药物活性损失小，设备和工艺简单，但首日突释明显，较难放大生产，目前用此法研究制备的药物有释明显，较难放大生产，目前用此法研究制备的药物有干干扰素、白细胞介素、
44、亮丙瑞林等。扰素、白细胞介素、亮丙瑞林等。第55页，讲稿共93张，创作于星期二56第56页，讲稿共93张，创作于星期二57n实例：亮丙瑞林微球的制备实例：亮丙瑞林微球的制备n 将亮丙瑞林明胶溶液（内水相）加入将亮丙瑞林明胶溶液（内水相）加入PLGA/PLGA/二氯甲烷溶液（油相）中，在匀浆二氯甲烷溶液（油相）中，在匀浆器搅拌下形成器搅拌下形成 W/O W/O 一级乳。然后在一级乳。然后在 5000 r/min 5000 r/min 搅拌速率下，将之缓缓注人搅拌速率下，将之缓缓注人 0.5%0.5%聚乙烯醇溶液中，接着在聚乙烯醇溶液中，接着在 30 30 下下挥发二氯甲烷溶剂挥发二氯甲烷溶剂2h
45、 2h。过滤收集固化的微。过滤收集固化的微球，室温下真空干燥球，室温下真空干燥 48h 48h 即得。即得。第57页，讲稿共93张，创作于星期二582 2、低温喷雾提取法、低温喷雾提取法n将生物大分子药物与保护剂的均匀粉末加至生物可降解性聚将生物大分子药物与保护剂的均匀粉末加至生物可降解性聚合物的有机溶剂（如二氯甲烷）中混合形成混悬液，将此混合物的有机溶剂（如二氯甲烷）中混合形成混悬液，将此混悬液经喷头雾化后喷入冰冻的乙醇溶液（该溶液可与上述溶悬液经喷头雾化后喷入冰冻的乙醇溶液（该溶液可与上述溶液混溶，但聚合物不溶于此溶液），在低温（液混溶，但聚合物不溶于此溶液），在低温（-70-70）状态）
46、状态下，聚合物载体中的有机溶剂在乙醇中不断扩散完全，分离微下，聚合物载体中的有机溶剂在乙醇中不断扩散完全，分离微球，低温干燥除去乙醇得粉末状微球。球，低温干燥除去乙醇得粉末状微球。n该方法的特点：包封率高，微球粒径集中，工艺稳定，可实该方法的特点：包封率高，微球粒径集中，工艺稳定，可实现产业化，但其活性损失较复乳液中干燥法大。现产业化，但其活性损失较复乳液中干燥法大。第58页，讲稿共93张，创作于星期二593 3、喷雾干燥法、喷雾干燥法n将生物大分子药物及其稳定剂的混合粉末（或水溶液）将生物大分子药物及其稳定剂的混合粉末（或水溶液）与溶有高分子聚合物的有机溶液混合形成混悬液（或与溶有高分子聚合
47、物的有机溶液混合形成混悬液（或乳浊液），将此混悬液（或乳浊液）经喷嘴雾化干燥乳浊液），将此混悬液（或乳浊液）经喷嘴雾化干燥制得微球。制得微球。n采用双喷嘴喷雾干燥装置进行生物大分子药物微球的制备，采用双喷嘴喷雾干燥装置进行生物大分子药物微球的制备，可明显增加微球的收率，减少多肽、蛋白质类药物的活性损可明显增加微球的收率，减少多肽、蛋白质类药物的活性损失。该装置具有两个平行喷嘴，其中一个喷嘴喷出药物和聚失。该装置具有两个平行喷嘴，其中一个喷嘴喷出药物和聚合物的混悬液（或乳浊液），另一喷嘴同时喷出合物的混悬液（或乳浊液），另一喷嘴同时喷出5%5%的甘露醇的甘露醇溶液，将微球包层，这样可避免普通喷雾
48、干燥装置制备微溶液，将微球包层，这样可避免普通喷雾干燥装置制备微球过程中易粘附器壁的缺陷。球过程中易粘附器壁的缺陷。第59页，讲稿共93张，创作于星期二604 4、超临界萃取法超临界萃取法n超临界流体既具有对溶质有较大溶解度的特点，又具有气超临界流体既具有对溶质有较大溶解度的特点，又具有气体易于扩散和运动的特点。体易于扩散和运动的特点。n在制备微粒中根据聚合物及药物的溶解特性又分为超临在制备微粒中根据聚合物及药物的溶解特性又分为超临界溶液快速膨胀（界溶液快速膨胀（rapid expansion of supercritical rapid expansion of supercritical
49、solutionsolution，RESSRESS）技术和气体反溶剂（）技术和气体反溶剂（gas gas antisolution,GASantisolution,GAS）技术。）技术。第60页，讲稿共93张，创作于星期二61RESS技术技术nRESSRESS技术是将固体物质在一定的温度和压力下溶解在超技术是将固体物质在一定的温度和压力下溶解在超临界流体中形成溶液，然后将此高压溶液从一个细小临界流体中形成溶液，然后将此高压溶液从一个细小的喷嘴的喷嘴(内径为几十微米，长约几个毫米内径为几十微米，长约几个毫米)喷射到常压的空间喷射到常压的空间中，由于超临界流体在减压的过程中变成了气体，溶解在其中，
50、由于超临界流体在减压的过程中变成了气体，溶解在其中的溶质就沉淀析出，产生直径从几百纳米到几个微米左右中的溶质就沉淀析出，产生直径从几百纳米到几个微米左右的颗粒。的颗粒。第61页，讲稿共93张，创作于星期二62GAS技术技术nGASGAS技术是将溶质先溶解在某种有机溶剂中，技术是将溶质先溶解在某种有机溶剂中，然后将此溶液与超临界流体混合。由于有机然后将此溶液与超临界流体混合。由于有机溶剂可溶于超临界流体而溶质不溶，于是溶溶剂可溶于超临界流体而溶质不溶，于是溶质析出形成微粒。质析出形成微粒。第62页，讲稿共93张，创作于星期二63控释微球制剂设计注意事项控释微球制剂设计注意事项n由于微球的注射剂量