制药分离工程绪论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,制药分离工程绪论,药品,，是指用于预防、治疗、诊断,人,的疾病，有目的地调节,人,的生理机能并规定有适应症或者功能主治、用法和用量的物质，包括中药材、中药饮片、中成药、化学原料药及其制剂、抗生素、生化药品、放射性药品、血清、疫苗、血液制品和诊断药品等,。,3,制药工业,人类防病治病的,三大药源：,化学药物,中药,生物药物,制药工业：,化学制药,中药制药,生物制药,4,生物制药,生物药物：,从动物、植物、微生物等,生物体,中制取的各种,天然生物活性物质,及其,人工合成,或,半合成,的,天然物质类似物,。,原料,:,生物体、生物组织或其成分。,方法,:,采用,生物学、生物化学、微生物学、免疫学、 物理化学和药学,等原理与方法,如酶工程技术、细胞工程技术、基因工程技术等。,5,分子生物学 医药生物技术,微生物学 生物技术疫苗,生物化学 现代生物技术生物技术诊断,遗传学 农业生物技术,细胞生物学 家畜生物技术,化学工程 海洋生物技术,1,）生物技术,6,2,）新试剂新技术不断出现,细胞移植用于,:,骨髓移植治疗白血病、免疫缺陷、再障性贫血等,。,基因治疗有,:,致死性遗传疾病、癌症、爱滋病、 心脏病等。,生物试剂开发,单克隆抗体,用于：,诊断和治疗，,荧光抗体法、,DNA,探针、,PCR,(,生,物学的 聚合酶链式反应,),等,检测技术,的建立。,7,3,）不断出现的新型生物反应器有,:,气升式生物反应器,流化床式生物反应器,固定床式生物反应器,袋式或膜式生物反应器,中空纤维生物反应器,8,目的产物,:,预防、诊断、治疗,制品，包括,抗生素、氨基酸,和,植物次生代谢产物,。 如纯化胰岛素、甲状腺素、肾上腺皮质激素、 脑垂体激素、尿激酶、溶菌酶、天冬酰胺酶等。,医药生物技术,产业化、商品化,成,高新技术产业,之一。,高投入、高风险、高利润，利润率达,17.6%,。,9,化学制药,原料,:,化学结构比较简单的化工原料。,方法,:,由化工原料通过,化学合成的方法制造药物的过程,（称全合成）；,由对已知具有一定基本结构的天然产物进行化学结构改造的过程,（称半合成）。,目的产物,:,预防、诊断、治疗,制品，如,磺胺、,扑热息痛、诺氟沙星,等。,10,化学制药技术简介,化学制药技术研究的对象, 化学药物生产工艺, 药物工艺路线的评价与选择技术, 单元反应的次序安排, 最佳反应条件选择技术,催化技术,11,中药制药,随着人们对,化学药物,的,毒副作用,的认识和了解，“回归自然”使人们更倾向于采用,天然植物药物,，从而为,中医药,发挥其特长提供了前所未有的机遇,然而，由于中药原料的地域性、组成的复杂性、复方配伍的多样性等，再加之生产工艺落后，缺乏科学的、严格的工艺操作参数及系统的量化指标，致使,中药产品质量不稳定,，,产品仍多是传统的,丸、散、膏、丹类,剂型，很难满足国际市场的需求。,目前中药在西方草药市场上仅能以,食品名义,进入，还不能以治疗药物为国际社会所接受。,12,中药工业化生产流程,中药,:,指中国传统医药，,中药工业化生产是指以各种,天然植物、动物和矿物为主的,中药材,为原料,生产出,各种剂型的中成药,。,方法：,中药材的预处理及炮制中药有效成分的提取与中药浸膏的生产中药制剂的生产,13,制药分离技术,制药过程,上游过程：合成,原料药的生产,（研究对象）,(,制药工业的中间产品,),下游加工过程：分离纯化,制药,过程,制剂的生产,(,制药工业的终端产品,),14,下游加工技术的重要性,下游加工过程也即,目标产物,的,提取、浓缩、纯化及成品化,等过程。是制药技术转化为生产力不可缺少的重要环节。正因为其重要性，人们将制药技术比喻为一条河流，把制药分离工程称为下游加工过程。,制药分离过程与,发酵过程,或,药物合成过程,同样重要，甚至从某些方面说，是有过之而无不及。一般而言，中、上游过程，只是解决,“,丰产,”,的问题，下游分离过程则是解决,“,丰收,”,问题。如果仅有丰产而无丰收，那么这丰产的成果，未必变成物质财富。只有既丰产，又丰收，才能最大限度地创造出物质财富。,15,1.2.3,下游加工的特点,（,1,）,生物产品的稳定性差。,在高温、,pH,、金属离子等 环境下会,变性,，为满足其生物活性的要求，就增加了分离的难度。,（,2,）,培养液是多组份的混合物。,原料液中常存在与目标分子形成难分离的混合物，因此要求利用,特殊高效分离技术纯化,产品。,（,3,）,对最终产品的质量要求很高。,很多情况下，特别是药产品和作为,生物试剂,用的产品，与人类生命息息相关，因此对其,纯度的要求很高,。,（,4,）原料液中目标产物的,浓度一般都很低,，提取时所,耗费的能量越大,，,费用也就越高,，产品的价格也越高。,16,下游加工技术的原理和单元操作,1,）原理：,根据,药物成分,与,杂质,在,物理和化学性质方面的差异,，选择合适的,分离方法,，制定合理的,工艺流程和操作条件,，设计或选择适当的,设备,，完成分离纯化，使其成为,高纯度,的、符合,药品标准,的,原料药,。,17,2,）制药分离过程分为：,机械分离,：,处,理对象是由,两相以上所组成的混合物,，分离过程只是简单,地进行,相分离,。如过滤、沉,降、离心、旋风分离等。,传质分离,：,处,理对象是多组分,均相混合物,，其,特点是发生,质量传递,现象,。,传质分离又分为,平衡分离过程,和,速率分离过程。,18,平衡（扩散）分离过程,：,是原料中的各组分在,相平衡时,在,两个相中的分配不同,而进行的分离过程。,均相混合物,=,两相,各组分在相间质量传递达到平衡,=,改变原混合物浓度，,使均相混合物分成两相。,一般需加入,分离媒介（分离剂），,常用的分离媒介有两种：,能量媒介,ESA,和,物质媒介,MSA,。,ESA,：,指的是传入或传出系统的,热或功,。（如,精馏塔釜加入热量，塔顶加入冷量）,MSA,：,加入,另外一种物质,使混合物变成两相。（如吸收剂、萃取剂等）,19,速率（,输送）,分离过程：,靠原料中的不同组分在某种,推动力,（压力差、温度差、浓度差、电位差等）的作用下，经过,某种,介质,（间隔物，如半透膜）时的,扩散速率的差异,而实现的分离过程。,所处理的原料和产品一般属于同一相态，只有组成上的差别。,如膜分离,是利用流体中各组分,对膜的渗透速率,的差别而实现组分分离的单元操作。,20,1-1,21,1,）工业应用的生物分离技术：,回收技术,:,絮凝，离心，过滤，微过滤。,细胞破碎技术,:,球磨，高压匀浆，,化学破碎技术,初步纯化技术,:,盐析法，有机溶剂沉淀，化学沉淀，,大孔吸附树脂，膜分离技术,高度纯化技术,:,各类层析，离子交换，结晶,成品加工：,喷雾干燥，气流干燥，,沸腾干燥，冷冻干燥,22,2,）常用中药纯化技术,超临界流体萃取技术,(SFE),超声波提取,微波辅助诱导萃取技术,(MAE),超高压提取技术,23,下游加工过程的一般步骤,以生物技术下游加工过程为例：,具有,四个基本的分离阶段,：,（,1,）发酵液的预处理与固液分离,主要任务是,去除发酵液中的固相物质,，为后继过程提供,澄清,或,洁净的原料液体,。过滤和离心分离是这方面的主要单元操作。,（,2,）初步纯化（或称产物的提取）,主要任务是,提高产品的浓度和质量,，,蒸发、沉淀、萃取和吸附,是该阶段的典型操作。,24,（,3,）高度纯化（或称产物的精制）,去除与产品有类似化学性质和物理性质的,杂质,，大大提高产品的纯度。,层析、超滤、电泳,与,沉淀,是该阶段的有效方法。,（,4,）成品加工（产品的精制）,常采用结晶和干燥。,25,制药分离工程的发展趋势,存在的问题,：,研发费用高、成本高、周期长,制药分离工程发展的瓶颈,如何解决？,加强基础理论研究,研究,非理想溶液,中,溶质与添加物料之间的选择性机制、影响因素；,研究,界面的结构、动力学,和,传质机制,，以及,影响因素；,完善老技术：正确对待,“,新,”,、,“,老,”,分离技术,26,发明新技术, 研发新型高效经济的分离技术,推进各分离技术的杂交（集成）, 分离技术与发酵技术结合, 强化化学对分离技术的影响,高效分离技术的工程化,分离技术的环保化,27,1.4,课程的性质与任务,性质,制药分离工程是化学制药技术专业的,专业必修课程,，讲授制药工程领域,常用分离技术,及近年发展的,新型分离技术,的,原理、方法、工艺及其应用,。,28,任务,运用：,化工,单元操作,的基本知识、溶液,相平衡理论,、,动量、热量和质量传递的原理,(,三传,),。,研究：,制药生产实际中,复杂物系的分离和提纯技术。,分析和解决：,在制药,生产、设计,和,科研,中常用的分离过 程的理论和实际问题；,讨论：,分离设备的处理能力和效率， 分离过程的节能技术和分离流量的选择。,29,1.4.3,培养目标,掌握各种常用分离过程的,基本理论，操作特点,，,简捷和严格的,计算方法,和,强化、改进操作的途径,，对一些新分离技术有一定的了解；,通过对典型实例的分析和讨论，培养,选择,适宜的,分离方法,，进行分离过程,特性分析,，,解决,操作和设计方面,的实际问题的能力；,培养和建立,工程与工艺相结合,的观点和,经济学,的观点，以及考虑和处理工程实际问题的能力；培养科学的,思想方法,，注重实际的,求实态度,。,30,1.4.4,课程内容,1,）非均相分离；,2,）固液萃取（浸取）；,3,）液液萃取；,4,）超临界流体萃取 ；,5,）反胶团萃取与双水相萃取；,6,）精馏；,7,）吸附与离子交换；,8,）色谱分离 ；,9,）膜分离；,10,）结晶；,11),手性分离；,12),干燥和造粒。,31,作业,1.,制药工业三大药源包括哪些,?,2.,制药分离原理是什么,?,3.,制药分离技术的特点,?,汇报结束,谢谢大家,!,请各位批评指正,