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第十九章生物技术药物制剂第一节概述生物技术（Biotechnology）是应用生物体或其组成部分，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、酶工程、发酵工程、生化工程、蛋白质工程、抗体工程等。一、生物技术的基本概念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重组技术或其他生物技术研制的蛋白质或核酸类药物，也称为生物技术药物。生物技术药物的特点多数受胃酸及消化酶的降解破坏其生物半衰期亦较短，需频繁注射给药即使皮下或肌肉注射，其生物利用度也较低长期注射易造成患者心理和生理的痛苦另外，多数多肽和蛋白质类药物不易被亲脂性膜所摄取，很难通过生物屏障。二、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70多种，正在研究的数百种之多。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；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。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，以提高药物的稳定性和患者使用的顺应性。三、生物技术药物的结构特点与理化性质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，高级结构和二硫键与蛋白质的生物活性有重要关系。（一）蛋白质的结构特点1.蛋白质的组成和一般结构蛋白质高级结构示意图2.蛋白质的高级结构（二）蛋白质的理化性质（1）旋光性（2）紫外吸收（3）蛋白质两性本质与电学性质1.蛋白质的一般理化性质（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。（2）紫外吸收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，在氨基酸的側链上还有很多解离基团，这些解离基团在一定pH条件下都能发生解离而带电。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（1）由于共价键引起的不稳定性1）蛋白质的水解2）蛋白质的氧化3）外消旋作用（racemization）4）二硫键断裂及其交换（2）由非共价键引起的不稳定性引起蛋白质不可逆失活作用的主要类型即聚集（aggregation)，宏观沉淀，和表面吸附与蛋白质变性，这些都是由于与空间构象有关的非共价键引起。（三）蛋白质类药物的评价方法1.液相色谱法2.光谱法3.电泳4.生物活性测定与免疫测定1、液相色谱法是评价蛋白质的纯度与稳定性有力的工具。通常采用反相高压液相色谱法RP-HPLC、离子交换色谱(IEC)与分子排阻色谱(SEC)。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HPLC，由于有机溶剂，疏水的相互作用及分离时所用低pH值，会使蛋白质变性。然而该方法对几种蛋白质特别有用，并被广泛地用于胰岛素制剂的质量分析。2、光谱法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、构象和聚集傾向。用于评价蛋白质药物的光谱方法有紫外可见吸收光谱(UV)、旋光色散(ORD)、圆二色谱(CD)、荧光、红外IR和拉曼(Raman)光谱。紫外吸收常用于测定溶液中蛋白质的浓度。光散射可用测定制剂中蛋白质的聚集数量。3、电泳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，以此来分离混合蛋白质。在蛋白质的分析中广泛使用十二烷基硫酸钠-聚丙烯胺凝胶电泳(SDS-PAGE)，等电点聚焦(IEF)和新的毛细管电泳(EC)法。SDS-PAGE电泳用于测定蛋白质亚单位组成和分子量。EC优点是：分辨率高、灵敏度高、分析时间短、易于自动化。4、生物活性测定与免疫测定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(或浓度)效应曲线进...