生物制藥工程--課件

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,制藥工程原理與設(shè)備,*,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,微生物發(fā)酵制藥的原理與設(shè)備,2,生物藥物概述,1,第,3,章,生物制藥工程,酶工程制藥的原理及設(shè)備,4,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的原理與設(shè)備,3,生物制藥技術(shù)的新進(jìn)展與展望,5,微生物發(fā)酵制藥的原理與設(shè)備2生物藥物概述1第3章 生物制藥工,1,3.1,生物藥物概述,1,2,生物制藥的定義,生物制藥設(shè)備,12生物制藥的定義生物制藥設(shè)備,2,所謂生物制藥是指運(yùn)用微生物學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)等的研究成果，從生物體、生物組織、細(xì)胞、體液等，綜合利用微生物學(xué)、化學(xué)、生物技術(shù)、免疫學(xué)、藥學(xué)等學(xué)科的原理和方法加工、制造出的一類用于預(yù)防、治療和診斷的生物藥品。生物藥物的原料以天然的生物材料為主，包括微生物、人體、動(dòng)物、植物、海洋生物等。所以說，生物藥物（或稱生物技術(shù)藥物）是集生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)的先進(jìn)技術(shù)為一體，以化學(xué)、藥學(xué)基因等高技術(shù)為依托，以分子遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的突破為后盾所形成的產(chǎn)業(yè)。在此章中我們主要介紹微生物發(fā)酵制藥、動(dòng)植物細(xì)胞制藥和酶工程制藥。,3.1.1,生物制藥的定義,所謂生物制藥是指運(yùn)用微生物學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物化學(xué),3,按工程的定義，它是將自然科學(xué)的原理應(yīng)用于生產(chǎn)的某一具體方面并研究該生產(chǎn)領(lǐng)域中有共性技術(shù)規(guī)律的科學(xué)。生物制藥設(shè)備是為生物反應(yīng)過程服務(wù)，生物反應(yīng)過程常把生物反應(yīng)器作為過程的中心，而分別把反應(yīng)前與反應(yīng)后的工序稱為上游和下游加工。本書將分別圍繞反應(yīng)器上游和下游來闡明生物制藥設(shè)備的內(nèi)容。,在上游加工中最重要的是提供制備高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和足夠的生物催化劑（由常規(guī)選育或經(jīng)現(xiàn)代生物技術(shù)方法獲得的菌株、細(xì)胞系或從中提取的酶，必要時(shí)可進(jìn)行固定化）。,3.1.2,生物制藥設(shè)備,按工程的定義，它是將自然科學(xué)的原理應(yīng)用于生產(chǎn)的某一具,4,3.2,微生物發(fā)酵制藥的原理與設(shè)備,1,2,微生物發(fā)酵制藥概述,微生物發(fā)酵制藥的原理,3,4,微生物發(fā)酵制藥的相關(guān)設(shè)備,微生物發(fā)酵制藥的應(yīng)用實(shí)例,12微生物發(fā)酵制藥概述微生物發(fā)酵制藥的原理34微生物發(fā)酵制藥,5,微生物發(fā)酵制藥技術(shù)即微生物藥物的研究與生產(chǎn)技術(shù)，包括微生物新藥的研究與微生物藥物的生產(chǎn)技術(shù)研究等兩個(gè)主要方面，涉及微生物藥物產(chǎn)生菌的分離、有效菌株的篩選、產(chǎn)生菌的保藏、發(fā)酵工程、分離純化工程、化合物結(jié)構(gòu)鑒定、藥理與藥效研究和產(chǎn)業(yè)化放大技術(shù)等眾多技術(shù)。微生物新藥開發(fā)階段流程示意見圖,3-1,。,3.2.1,微生物發(fā)酵制藥概述,微生物發(fā)酵制藥技術(shù)即微生物藥物的研究與生產(chǎn)技術(shù)，包括,6,3.2.1,微生物發(fā)酵制藥概述,3.2.1 微生物發(fā)酵制藥概述,7,3.2.2.1,制藥工業(yè)中的微生物和純培養(yǎng)技術(shù),（）發(fā)酵制藥工業(yè)中的重要菌種,（）純培養(yǎng)技術(shù)是微生物發(fā)酵制藥的重要技術(shù)之一,（）染菌的原因和防止,3.2.2,微生物發(fā)酵制藥的原理,3.2.2.1 制藥工業(yè)中的微生物和純培養(yǎng)技術(shù)3.2.2 微,8,3.2.2.2,微生物代謝調(diào)節(jié)的控制手段,（）基因水平的調(diào)控,自然選育法,誘變育種,基因重組法等,（）酶分子水平的調(diào)控,（）營養(yǎng)供需的調(diào)控,（）培養(yǎng)條件的調(diào)控,3.2.2,微生物發(fā)酵制藥的原理,3.2.2.2 微生物代謝調(diào)節(jié)的控制手段3.2.2 微生物發(fā),9,（）自吸式發(fā)酵罐,（）氣升環(huán)流式發(fā)酵罐（如圖,3-3,）,（）高位篩板式發(fā)酵罐（如圖,3-4,）,3.2.3,微生物發(fā)酵制藥的相關(guān)設(shè)備,（）自吸式發(fā)酵罐3.2.3 微生物發(fā)酵制藥的相關(guān)設(shè)備,10,3.2.3,微生物發(fā)酵制藥的相關(guān)設(shè)備,3.2.3 微生物發(fā)酵制藥的相關(guān)設(shè)備,11,3.2.4,微生物發(fā)酵制藥的應(yīng)用實(shí)例,微生物具有代謝速度快，菌體繁殖迅速及代謝類型多，而且對外界環(huán)境易于適應(yīng)等特點(diǎn)。利用傳統(tǒng)微生物技術(shù)及現(xiàn)代微生物工程所生產(chǎn)的產(chǎn)品很多，可以認(rèn)為絕大多數(shù)有機(jī)化合物皆可由微生物技術(shù)生產(chǎn)。因此，微生物工程產(chǎn)品種類極多，根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)可分為微生物菌體、初級代謝物、次級代謝物及生物大分子等。,（）微生物菌體,（）初級代謝產(chǎn)物,（）次級代謝產(chǎn)物,（）生物活性大分子,3.2.4 微生物發(fā)酵制藥的應(yīng)用實(shí)例 微生物具有代謝速,12,3.3,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的原理與設(shè)備,1,2,動(dòng)植物細(xì)胞制藥概述,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的原理,3,4,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的應(yīng)用實(shí)例,3.3 動(dòng)植物細(xì)胞制藥的原理與設(shè)備12動(dòng)植物細(xì)胞制藥概述動(dòng)植,13,細(xì)胞培養(yǎng)是細(xì)胞工程之一，它是在人為的模擬條件下，使離體動(dòng)植物細(xì)胞生長繁殖，然后提取其代謝產(chǎn)物以供藥用。目前植物細(xì)胞培養(yǎng)已在中草藥方面得到應(yīng)用如人參細(xì)胞培養(yǎng)。用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)方法制備生化藥物較為復(fù)雜，目前用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)法生產(chǎn)品種往往只限于一般方法不易制取或得量很少的品種。,3.3.1,動(dòng)植物細(xì)胞制藥概述,細(xì)胞培養(yǎng)是細(xì)胞工程之一，它是在人為的模擬條件下，使離,14,（）動(dòng)物細(xì)胞制藥的原理,活細(xì)胞是構(gòu)成所有活的有機(jī)體的基本單位。對其結(jié)構(gòu)、功能、生命活動(dòng)以及在機(jī)體內(nèi)不同細(xì)胞間構(gòu)成的細(xì)胞間隙、各種細(xì)胞與細(xì)胞周圍環(huán)境間的關(guān)系等方面的研究，可幫助人類揭開生、老、病、死的規(guī)律，探索優(yōu)生、抗衰老、防治疾病的手段或途徑，人為地誘導(dǎo)細(xì)胞遺傳性狀的改變，使其向更有利于人類和自然界的方向發(fā)展。因此，對活細(xì)胞的研究仍是當(dāng)前生命科學(xué)的重要問題之一。,（）植物細(xì)胞制藥的原理,3.3.2,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的原理,（）動(dòng)物細(xì)胞制藥的原理3.3.2 動(dòng)植物細(xì)胞制藥的原理,15,3.3.3.1,動(dòng)物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備,（）氣升式細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器,（）中空纖維管生物反應(yīng)器（如圖,3-5,）,（）通氣攪拌生物反應(yīng)器（如圖,3-6,、,3-7,）,3.3.3,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備,3.3.3.1 動(dòng)物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備3.3.3 動(dòng)植物細(xì)胞,16,3.3.3,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備,3.3.3 動(dòng)植物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備,17,3.3.3,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備,（）流化床生物反應(yīng)器,（）細(xì)胞培養(yǎng)灌注系統(tǒng),3.3.3 動(dòng)植物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備（）流化床生物反應(yīng)器,18,3.3.3.2,植物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備,3.3.3,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備,3.3.3.2 植物細(xì)胞制藥的相關(guān)設(shè)備3.3.3 動(dòng)植物細(xì)胞,19,3.3.4.1,動(dòng)物細(xì)胞制藥的應(yīng)用實(shí)例,（詳見教材,P56,）,3.3.4.2,植物細(xì)胞制藥的應(yīng)用實(shí)例,（詳見教材,P61,）,3.3.4,動(dòng)植物細(xì)胞制藥的應(yīng)用實(shí)例,3.3.4.1 動(dòng)物細(xì)胞制藥的應(yīng)用實(shí)例（詳見教材P56）3.,20,3.4,酶工程制藥的原理及設(shè)備,1,2,酶工程制藥概述,酶工程制藥的原理,3,4,酶工程制藥的相關(guān)設(shè)備,酶工程制藥的應(yīng)用實(shí)例,3.4 酶工程制藥的原理及設(shè)備12酶工程制藥概述酶工程制藥的,21,生物體內(nèi)具有特殊催化功能的蛋白質(zhì)稱之為酶，或謂之生物催化劑。與化學(xué)催化劑相同，可催化相應(yīng)化合物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，但僅能改變化學(xué)反應(yīng)速度而不改變化學(xué)平衡，且反應(yīng)前后其數(shù)量和性質(zhì)不變。與化學(xué)催化劑相比，酶催化劑具有專一性強(qiáng)、反應(yīng)條件溫和及催化效率高等特點(diǎn)。,酶工程制藥可初步定義為利用酶的催化性質(zhì)、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、可固定化性質(zhì)生產(chǎn)一種藥物或藥物中間體，它是酶學(xué)理論與制藥技術(shù)相結(jié)合而形成的一種新技術(shù)。酶工程制藥的迅速發(fā)展主要因?yàn)閺纳虡I(yè)化和環(huán)境的角度觀察，目前制藥工業(yè)上使用的各種藥物化學(xué)合成過程都存在著內(nèi)在缺點(diǎn)。,3.4.1,酶工程制藥概述,生物體內(nèi)具有特殊催化功能的蛋白質(zhì)稱之為酶，或謂之生物,22,酶是一種蛋白質(zhì)，由氨基酸通過肽鍵連接而成。酶存在于所有的活體細(xì)胞中，控制著細(xì)胞的代謝過程。細(xì)胞通過酶把各種營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成能量和新的細(xì)胞組成材料，維持細(xì)胞生命的重要機(jī)能。此外，酶還參與從簡單化合物合成復(fù)雜生命高分子物質(zhì)的過程。某些能夠合成抗生素的酶最初就是在真菌中篩選得到的。,3.4.2,酶工程制藥的原理,酶是一種蛋白質(zhì)，由氨基酸通過肽鍵連接而成。酶存在于所,23,（）攪拌罐式反應(yīng)器,（）填充床式反應(yīng)器,（）流化床式反應(yīng)器,（）鼓泡式反應(yīng)器,3.4.3,酶工程制藥的相關(guān)設(shè)備,（）攪拌罐式反應(yīng)器3.4.3 酶工程制藥的相關(guān)設(shè)備,24,3.4.3,酶工程制藥的相關(guān)設(shè)備,3.4.3 酶工程制藥的相關(guān)設(shè)備,25,（）膜式反應(yīng)器,（）噴射式反應(yīng)器,3.4.3,酶工程制藥的相關(guān)設(shè)備,（）膜式反應(yīng)器3.4.3 酶工程制藥的相關(guān)設(shè)備,26,酶促反應(yīng)專一性強(qiáng)，反應(yīng)條件溫和。酶工程的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單、設(shè)備投資少、節(jié)省勞務(wù)、效率高、生產(chǎn)成本低、環(huán)境污染小，且產(chǎn)品收率高、質(zhì)量好，還可制造出化學(xué)法無法生產(chǎn)的產(chǎn)品。目前，酶工程工業(yè)及其技術(shù)深受世人關(guān)注，特別是固定化酶或細(xì)胞以及固定化酶反應(yīng)器等新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，使酶工程工業(yè)的技術(shù)跨入了現(xiàn)代高新技術(shù)領(lǐng)域。因此，酶工程在醫(yī)藥、化工及食品工業(yè)中具有極其重要的發(fā)展前景和極大的應(yīng)用價(jià)值。,（實(shí)例詳見教材,P68-P72,）,3.4.4,酶工程制藥的應(yīng)用實(shí)例,酶促反應(yīng)專一性強(qiáng)，反應(yīng)條件溫和。酶工程的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡,27,雖然目前我們國家的生物技術(shù)很多還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，理論與生產(chǎn)實(shí)踐連接不緊，生物制藥業(yè)距離國際水準(zhǔn)還有相當(dāng)大的差距，但面對,21,世紀(jì)世界生物制藥業(yè)發(fā)展的趨勢及經(jīng)濟(jì)全球化中世界藥品市場的激烈競爭，我國生物制藥工業(yè)正加快現(xiàn)代化建設(shè)步伐。,總之，生物制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的春天已經(jīng)到來。,3.5,生物制藥技術(shù)的新進(jìn)展與展望,雖然目前我們國家的生物技術(shù)很多還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，理,28,Thank you,Thank you,29,