生物技术药物-课件

生物技术药物概述一、生物技术基本概念生物技术或称生物工程(biotechnology),是应用生物体(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,生产有价值的产物或进行有益过程的技术。现代生物技术:基因工程细胞工程酶工程发酵工程(微生物工程)生化工程基因工程技术基因工程技术是生物技术的核心技术基因工程:就是将重组对象的目的基因插入载体,拼接后转入新的宿主细胞,构建成工程菌(或细胞),实现遗传物质的重新组合,并使目的基因在工程菌内进行复制和表达的技术细胞工程以细胞为单位,应用细胞生物学、分子生物学等理论和技术有目的地设计、操作,使细胞的某些遗传特性发生改变,从而达到改良或产生新品种的目的及使细胞增加或重新获得产生某种特定产物的能力,在离体条件下大量培养、增殖、并提取出对人类有益的产品。细胞工程是生产单克隆抗体类试剂或药物的主要手段。酶工程酶工程(EnzymeEngineering):是酶和工程学相互渗透结合、发展而形成的一门新的技术科学,它是从应用目的出发,研究和应用酶的特异性催化功能,并通过工程化将相应原料转化成有用物质的技术。生物技术药物:采纳现代生物技术,借助于某些微生物、植物或动物来生产所需药品采纳DNA重组技术单克隆抗体技术其它新生物技术研制的蛋白质、抗体或核酸类药物三、生物技术药物产品已批准上市生物技术药物产品p469干扰素人一辈子长激素环孢素A降钙素促黄体生成素释放激素类似物催产素加压素-四、生物技术药物特点 药理学特征:药理活性强/剂量小/毒副作用小 生产、制备特性:提取、纯化工艺复杂,药物稳定性差;生物大分子药物-特定的活性部位/空间构象极易染菌、腐败而失活,并产生热原或致敏物质生产过程要求低温、无菌操作 检验特性:生物药物具有特别的生理功能 理化检验指标 生物活性检验指标 体内特点:分子量大,生物膜穿透性差,吸收困难,生物利用度低 -研发关键:跨越屏障 生物半衰期短/体内清除率高,需频繁给药 易于降解失活-体内、外稳定性 蛋白、肽类药物制剂的研究开发-挑战 研制开发关键:处理蛋白质类药物的不稳定性-注射给药-低温或冷冻保存蛋白质稳定性-制剂研究、生产、贮存蛋白质类药物的结构特点与稳定性(一)蛋白质类药物的组成和结构p470(二)蛋白质的理化性质 一般理化性质 蛋白质的不稳定性 蛋白质的不稳定性 天然蛋白质变性变性-失去原始结构失去原始结构 失去活性失去活性聚集聚集-分子间相互作用分子间相互作用 表面折叠结构变化表面折叠结构变化沉淀沉淀表面吸附表面吸附-管道管道 容器瓶塞等容器瓶塞等解折叠解折叠-原有折叠结构解离原有折叠结构解离A水解去酰胺化分子内氨基分解肽键转移、断裂B氧化C外消旋D-消除E二硫键的转变 化学稳定性-共价结构的稳定性 物理稳定性-蛋白三维结构的稳定性-影响因素:温度、pHpH、蛋白浓度、离子环境、表面作用、机械力等-温度、pHpH、氧、金属离子等 第二节蛋白质类药物制剂的处方与工艺p476解决药物的稳定性采纳适当的辅料、设计合理的处方与工艺解决生物利用度问题研制关键注射给药注射给药非非注射给药注射给药蛋白质类药物制剂的处方与工艺蛋白质类药物液体状态固体状态溶液型注射剂冷冻干燥喷雾干燥制剂(对热敏感)(对热不敏感)加入稳定剂离子强度调节剂pH调节剂等液体型蛋白质类药物的稳定化改变蛋白质结构方法:改变蛋白质一级序列/取代反应官能团/化学修饰 提高蛋白质伸展自由能,改变与溶剂接触的性质制剂学方法:加入辅料、附加剂,改变液体蛋白类药物溶剂的性质稳定化机理有两种:加强蛋白质稳定作用力 使其变性状态不稳定液体蛋白质药物一般处方组成及工艺液体型制剂处方组成:活性成分增溶剂、缓冲剂抗吸附和抗聚集剂抗氧剂等渗调节剂剂型载体材料 稳定剂 作用或用途大分子化合物(表面活性/空间隐蔽/提高粘度)优先表面吸附,结构稳定 人血清白蛋白 络合剂、保护剂氨基酸:甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、增溶剂、缓冲剂亮氨酸、谷氨酸、天冬氨酸 抑制聚集、热稳定剂、异构抑制剂表面活性剂-非离子型:聚山梨酯80各种两相界面、溶液表面、容器内表面 泊洛沙姆 占据界面 阻止聚集,防止变性 磷脂:磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺 稳定剂聚合物:PEG、PVP防止聚集 低温保护剂蛋白质制剂中常用稳定剂及作用蛋白类药物-稳定剂及作用抗氧剂:抗坏血酸、盐酸半胱氨酸、单巯基甘油醇、单巯基乙醇酸、防止氧化 单巯基山梨醇、谷胱甘肽还原剂:硫醇类 抑制二硫键形成、阻止聚集络合物:EDTA盐、谷氨酸、天冬氨酸 除去金属离子、抑制氧化金属离子:Ca2+,Ni2+,Mg2+,Mn2+稳定蛋白质构象糖/多元醇:山梨醇、甘露醇、甘油、防止变性、聚集 蔗糖、葡萄糖、丙二醇、冷冻干燥剂 乙二醇、乳糖、海藻糖、稳定构象、防止聚集、防止氧化 其它:包装容器、过滤膜的选择、振荡、剪切应力容器、滤膜的吸附剪切应力-蛋白质的稳定性 蛋白类药物-稳定剂及作用溶液pHpH:调整适宜pHpH范围-化学稳定性 物理稳定性 聚集 溶解度-pI-pI 沉淀缓冲盐:种类、浓度、离子相互作用、蛋白质电荷 -使水分子聚集在蛋白质周围,优先水化;-提高蛋白质变性温度、热焓;-化学稳定性 三、固态蛋白质类药物的稳定性 与工艺常用的蛋白和多肽药物干燥方法:冷冻干燥 喷雾干燥应用:热敏感药物处方和工艺参数优化:干燥过程中-保持理化稳定性冷冻干燥蛋白多肽类药物制剂组成:选择适宜辅料提高干燥过程/贮藏中稳定性 赋形剂:成形:易于升华,幸免药物损失;保护作用:液态-固态相变过程中蛋白质失活附加剂:高浓度的盐、缓冲组分的结晶或缓冲液pHpH的改变、蛋白质浓缩溶解度有限等工艺:工艺参数优化 -如最低、最高干燥温度,干燥时间、真空度等冷冻过程:控制速率-减少冰晶产生,微环境变化干燥过程:蛋白质失水-氢键失去,保护剂替代喷雾干燥蛋白质类制剂过程:喷雾干燥工艺是将液体经雾化后,与热空 气接触,由于表面积特别大,水分迅速汽化特点:干燥时间短 粒子大小可控制 流动性较好稳定剂的加入:应用:已广泛用于吸入途径给药的蛋白质制剂中;新型给药系统,制备蛋白质类药物控释制剂等蛋白质类药物制剂的处方组成例1、-2b干扰素(商品名IntronA)剂型:注射用冷冻干燥产品处方组成:每瓶含蛋白质5mg、Na2HPO49mg、NaH2PO42、25mg、NaCl43mg、聚山梨酯801、0mg贮存条件:临用时用注射用水配制,可在28下保存一个月例2、OKT3单抗(商品名Orthoclone)剂型:溶液型注射液处方组成:每5ml含蛋白质0、0150、24mg、甘氨酸20mg、Na2HPO42、3mg、NaH2PO40、55mg、HSA(人血清白蛋白)1、0mg贮存条件:28治疗乙型肝炎急性肝移植排斥反应急性肝移植排斥反应通过非特异性静电作用提高蛋白质稳定性排列于气-液界面,抑制蛋白质变性;抑制蛋白质聚集;抗吸附:优先吸附于大分子起稳定作用抗凝聚:蛋白质间相互作用、提高粘度、大分子的表面活性等多肽/蛋白类药物-新型给药系统蛋白多肽类-注射的长效/缓释制剂 分子量大、稳定性差、半衰期短-频繁给药 -长效/缓释制剂l 蛋白多肽-直截了当PEGPEG化:分子量增加,减少肾清除,延长体内驻留时间空间位阻-阻滞酶解、补体系统的快速清除l 糖基修饰、药物-白蛋白融合分子等l 微晶缓释-如锌胰岛素微晶制剂,24-36hr24-36hrl 高分子材料包载-如微球 关键-药物的稳定性、材料的生物相容性、释药速率等 控释微球制剂生物可降解材料-蛋白质类微球制剂聚乳酸(PLA)聚丙交酯-乙交酯(PLGA)(聚乳酸乙醇酸共聚物)注射(植入)长效缓释制剂多肽蛋白类药物给药系统注射途径/控释微球制剂醋酸亮丙瑞林-PLGA-PLGA微球 p478p478 (首次经FDAFDA批准的蛋白质类药物微球制剂)制备方法-复乳液中干燥法:醋酸亮丙瑞林500mg明胶80mg水1ml内水相PLGA400mg二氯甲烷5、5ml油相W/O型乳剂400ml0、5%PVA水溶液W/O/W型乳剂蒸去二氯甲烷硬化-微球注射途径给药系统/控释微球制剂醋酸亮丙瑞林-PLGA微球微球平均粒径:20m;药物含量10%;微球的体内外释放与PLGA(73/23)-12000的关系随PLGA降解,分子量下降药物不断释放,体内外基本一致,体内可维持一个月;释药速率控制:丙交酯与乙交酯的比例、分子量27多肽蛋白类药物给药系统脉冲式给药系统疫苗、类毒素等蛋白类制剂:破伤风类毒素疫苗-一次注射,全程免疫114天12月912月多肽蛋白类药物给药系统非注射途径给药系统特点增加病人用药顺从性使用方便有利于开拓蛋白质类药物的新用途与市场非注射给药方式鼻腔给药、口服给药、肺部吸入、直肠给药、透皮给药蛋白质类药物给药系统非注射途径给药系统存在问题o药物分子量大,透过粘膜能力差o药物易受酶降解药物生物利用度低采取措施v药物化学修饰/制成前体药物v吸收促进剂v酶抑制剂v皮肤给药-离子电渗法非注射途径给药系统鼻腔给药系统鼻腔粘膜生理特征q动静脉/毛细淋巴管-丰富q鼻腔呼吸区细胞表面-大量微小绒毛q粘膜穿透性较高/酶相对较少q直截了当进入体内血液循环上市产品布舍瑞林、去氨加压素、降钙素、催产素等 非注射途径给药系统吸收促进剂n种类:胆酸盐、脂肪酸及其酯n作用机制增加药物热力学运动,减少药物聚集,溶解性增加,易于吸收;改变上皮细胞的体积,使细胞间转运更易进行(月桂酸、癸酸使作用部位膜孔径从0、80、9nm增加到1、41、6nm);增加生物膜流动性,引起膜磷脂排列的混乱(油酸、辛酸)使药物容易透过;抑制药物的水解(胆酸盐、梭链孢酸);非注射途径给药系统/鼻腔给药系统例:胰岛素鼻腔给药系统胰岛素不加促进剂,F1%葡萄糖胆酸酯,F:10%30%鼻腔给药存在的问题-安全性:局部刺激性/纤毛运动妨碍/长期用 药毒性 -吸收不规则 -透过性差 -生物利用度低 口服给药系统存在问题酸催化降解酶解(胃蛋白酶/肽酶,肠内蛋白酶/肽酶)对胃肠道粘膜的穿透性差肝脏首过效应非注射途径非注射途径/口服给药系统v 胰岛素 微乳制剂 纳米囊/纳米粒 肠溶软胶囊 生物粘附材料+肠溶材料 脂质体新型吸收促进剂应用非注射途径/口服给药系统v 胰岛素口服-微乳制剂蛋黄磷脂、甘油单油酸酯、胆固醇、油酸、防腐剂胰岛素、枸橼酸、抑肽酶聚氧乙烯(40)硬脂酸酯油相水相W/O微乳v 自乳化胰岛素油溶液喷于HPCCMC干燥非注射途径/口服给药系统v 胰岛素口服-纳米囊 聚氰基丙烯酸异丁酯纳米囊 平均粒径220nm;220nm;包封率5454、9%9%-可防止胃肠酶的水解 -可通过肠上皮细胞 可被肠粘膜内PeyerPeyer氏淋巴结中M M细胞摄取非注射途径/口服给药系统v 胰岛素口服给药-肠溶软胶囊胰岛素肠溶软胶囊胰岛素8IU，十六醇16mg，花生油100mg等装入软胶囊EudragitRS/EdragitS/EudragitRS/EdragitL包衣v 胰岛素口服给药-生物粘附材料+肠溶材料非注射途径/口服给药系统v胰岛素口服给药-胰岛素脂质体v新型吸收促进剂的应用非注射途径/直肠给药系统直肠生理特征q水解酶活性低qpH值近中性-药物破坏较少q药物不受胃排空及食物的影响q幸免首过效应非注射途径/直肠给药系统提高药物直肠吸收促进剂水杨酸、5-甲氧基水杨酸、去氧胆酸钠、DL-苯基苯胺乙酰乙酸乙酯聚氧乙烯(9)月桂基醚烯胺衍生物等-胰岛素偶氮芳香聚合物包衣制剂胰岛素用蔗糖粉稀释装入胶囊偶氮芳香聚合物包衣包衣层受大肠内生菌包衣层受大肠内生菌丛作用而分解丛作用而分解,胰岛素胰岛素进入结肠被吸收进入结肠被吸收非注射途径/结肠给药系统蛋白质类药物新型给药系统非注射途径/口腔粘膜给药系统口腔粘膜的生理特征:口腔粘膜无角质层面颊部血管丰富药物能直截了当进入全身循环,幸免胃肠消化液破坏/肝首过效应蛋白质类药物新型给药系统非注射途径经皮给药系统皮肤生理特征表层角质化,穿透性低皮肤的水解酶活性低离子导入技术:大分子、荷电/亲水性蛋白和多肽导入非注射途径/肺部给药系统肺部生理特征q肺泡表面积大q肺泡上皮细胞通透性高q生物代谢酶活性远比肝脏低q药物能直截了当进入全身循环,幸免胃肠消化液的破坏和肝的首过效应如:亮丙瑞林、胰岛素和生长激素-肺部吸收,F为10%25%,超过不加促进剂鼻腔给药系统F肺部给药系统存在问题长期用药的安全性分子大小吸收限制促进吸收的措施处方设计等、蛋白质类药物制剂的评价化学药品:能够通过对最终产品的质量检测实现对产品的全面质量控制:化学药品一般纯度特别高;终产品中的杂质能够分析、确定且可制定 限量生物药物:必须从原料(包括菌、毒种)、生产工艺、半成品到成品进行全程的质量控制 -以保证生物药物产品的安全、有效、可控感谢您的聆听！