浅谈生物制药的工艺流程

浅谈生物制药的工艺流程

杨洋

庆安县派斯菲科单采血浆有限公司

摘要：生物制药，是通过生物技术来制备药物的工艺，制取的药物一般为蛋白质和多肽类。和传统制药工艺对比，生物制药的优点在于能够获得生物活性更高的药物，且药物本身对某种特定疾病具有特异性，能够更有效地针对疾病的生物学特征进行治疗。生物制药目前作为制备药品的重要工艺，广泛用于治疗肿瘤、传染病等领域。文章将简述生物制药的概念，并具体分析其工艺流程，包括细胞培养、分离、纯化等。

关键词：生物制药；生物技术；工艺流程

前言：随着科技的不断进步，生物技术的应用越来越广泛。生物制药作为其中的重要领域，以其高特异性、高生物活性、低毒副作用等优势，成为了治疗疾病的重要手段。生物制药的工艺流程需要经过多个环节的操作和优化，其复杂度较高，需要确保操作的精细化。本文将从生物制药的概述和工艺流程两个方面进行论述，旨在使读者更全面的了解生物制药。

1.生物制药的概述

生物制药是当前常用的制药工艺，主要通过生物技术来制取药物，并且能确保生物活性，一般被用于制取抗体、疫苗等。与传统工艺也就是化学合成的方法不同，由生物制药产出的药品，其本身具有生物活性，且多数具有特异性，可以通过作用于生物体内的生物分子和细胞实现治疗效果。生物制药的工艺流程相对复杂，包括细胞培养、表达和纯化等环节。该工艺的原理是培养细胞，通过分离和表达来获得目标蛋白质，再对目标蛋白质进行分离和纯化，以获得高纯度的目标蛋白质。最后，将纯化后的目标蛋白进行储存和包装，便于运输以及在药物途径上的使用。在生物技术和制药工艺的发展下，生物制药相关技术也在持续精进，这为医疗事业做出了重要贡献。

2.生物制药的工艺流程

2.1细胞培养

细胞培养是指将细胞放入培养基中，通过控制培养条件使细胞在培养基中生长和繁殖的过程。这样做的目的是获得细胞产生目标物质，也就是药物所需的蛋白。细胞培养技术的发展和应用，已经在生物制药、生物学、医学等领域产生了广泛的应用。首先，要考虑细胞的来源和筛选：细胞可以从生物体中直接分离出来，也可以通过细胞库等方式获取，然后筛选出合适的细胞种类，因为不同的细胞种类生长的条件不同，适合生产的药物也不同。其次，培养基是细胞培养的基础，它提供了细胞生长所需的营养物质和生长因子，所以根据不同的细胞类型和培养目的，选择合适的培养基很重要。在选择时要考虑到细胞株的生长速率、培养规模等因素，提供适宜的培养基条件，以满足细胞生长的各项所需，包括碳源、氮源、维生素等。然后，将适量的细胞放入培养皿或生物反应器中，使细胞在培养基中生长和繁殖。当细胞达到一定的密度时，可以通过传代的方式继续扩大细胞数量，实现细胞的增值。培养过程中，还需要对细胞的生长状态、形态和数量进行观察和检测，以及对细胞的纯度、活力和稳定性进行检测，确保细胞的质量和稳定性。总之，细胞培养是生物制药工艺流程中非常重要的一步，它的成功与否直接影响到目标蛋白的表达和纯化，因此需要在细胞株的选择、培养基的定制等方面做出合理的安排和调整。

2.2表达和分离

生物制药的工艺流程中，表达和分离是非常关键的两个步骤，其中表达是指将需要生产的蛋白质、抗体等药物在细胞内表达出来，而分离则是指将表达出来的药物从细胞和培养物中分离提取出来。在表达过程中，要先将表达药物的基因克隆到载体中，通过转染的方式将载体引入到细胞中，转染的方式有化学转染、电穿孔、病毒载体等。然后，将转染后的细胞在培养基中进行培养，控制培养条件如温度、氧气供应、pH值等参数，使细胞在培养基中生长和繁殖。在细胞密度达标后，使用技术手段，诱导细胞开始表达目标蛋白质。最后，将细胞和培养物分离，收集细胞上清液或培养物中的目标药物。常见的分离方式包括细胞破碎，将收获的细胞或培养物利用超声波、高压破碎、酶解等方式进行破碎，以释放目标药物；离心，将混合物通过离心的力量，使得不同密度的物质分层，并收集分层后的物质；过滤，通过不同孔径的滤纸或过滤器，将混合物中的大分子物质或颗粒去除，以获得更纯净的溶液，等等。

2.3纯化

纯化是生物制药工艺流程中非常重要的一环，通过一系列的纯化步骤，可以去除杂质，提高目标药物的纯度。下面详细介绍一下常见的纯化步骤以及其原理。电泳，是一种利用电场将药物分离的技术。不同药物在电场中的速度有差异，因此可以通过电泳将不同大小、形状、电荷的物质分离出来；透析，是一种利用半透膜分离物质的技术，目标药物和杂质通过半透膜的选择性渗透，将目标药物从杂质中分离出来；浓缩，是一种通过蒸发或超滤等方式，将目标药物的浓度提高的技术，通常是将药物溶液去除水分或溶剂，从而获得更高浓度的目标药物；色谱，是利用不同药物的相位分配系数有差异这一原理，在分离物质的过程中分离目标药物和杂质的技术，常见的色谱包括离子交换色谱、凝胶过滤色谱、尺寸排除色谱、亲和层析等；极性萃取，利用物质溶解度差异的原理，在分离物质的过程中分离目标药物和杂质的技术，常见的方法包括酸碱提取、油水分离等。通过上述各类纯化步骤，可以将目标药物从混合物中分离出来，并去除杂质，提高目标药物的纯度。纯化过程中需要注意控制各个步骤的条件和参数，以确保纯化效果和药品质量的稳定性。

2.4重组蛋白的修饰

重组蛋白的修饰是指在重组蛋白表达和纯化过程中，对目标蛋白进行必要的化学修饰，以使其具有天然蛋白相似的生物活性、稳定性和药效。在生物制药工艺流程中，生产的重组蛋白需要经过一系列的修饰步骤，以获得所需的药物品质。糖基化是指在重组蛋白表达和分泌过程中，糖酰转移酶将糖基转移至蛋白质上的一种修饰。常见的糖基化包括N-糖基化和O-糖基化两种；磷酸化是指通过将磷酸基添加到目标蛋白上，一般使用丝氨酸/苏氨酸磷酸化；乙酰化是指通过，乙酰转移酶将乙酰基转移至蛋白质上的一种修饰。上述工艺都可以影响蛋白质的稳定性、生物活性和药效，同时还能够调节蛋白质的功能和亲和性。但要注意在进行重组蛋白修饰时，需要根据目标蛋白的特性和所需的药效进行选择和调整。

2.5储存和包装

制药工艺的最后一步就是储存和包装，常用的方法有低温储存、气体保护、冷冻干燥等。低温储存是指通过低温条件，降低蛋白质的降解和失活速度，需要做好药物密封和防潮，以避免冰冻和融化循环对蛋白质的影响。气体保护是指将药物存放在惰性气体环境下，以减少氧气和水分对蛋白质的影响，常用保护气是氮气和二氧化碳。冷冻干燥是指将纯化后的目标蛋白通过冷冻和真空干燥的方式进行储存和包装，可以有效地保护蛋白质的生物活性和稳定性，常用于长期储存和运输。

结语：据上文所述，生物制药是利用生物技术手段制备的具有生物活性的药物，是当前医药领域中的一个研究热点和前沿领域。本文从生物制药的概述和工艺流程两个方面进行了讨论，介绍了生物制药的种类、应用领域和制备工艺流程等内容。作为一种高特异性、高生物活性、低毒副作用的治疗手段，生物制药已经在临床上得到广泛应用，为人类健康事业做出了重要贡献。未来，生物制药产业还将面临着更多的挑战和机遇，需要不断探索和创新，从而推动医疗行业的发展。

参考文献：

[1]衣景瑞.生物制药技术在制药工艺中的创新应用分析[J].山东化工,2022(18)

[2]董大维.生物制药技术在制药工艺中的运用探寻[J].科技风,2021(05)