生物制品分析概论山东省药品检验所石峰

,*,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,生物制品分析概论,山东省药品检验所 石峰,Email,：,Tel,：,1,1,、生物制品药物分析有那些特点？,2,、为什么必须对生物制品进行全程质量控制？,问题,2,第一节 概述,化学药物、生物药物、中药,生物药物,（来源和生产方法）,生化药物,生物合成药物,生物制品,3,生物药物,利用生物体、生物组织或组成生物体的各种成分，综合运用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学的原理与方法制得的一大类药物。,4,生物药物发展过程：,第一代：利用生物材料加工制成的含有某些天然活性物质与混合成分的粗提取物制剂：鱼肝油、胰酶及其肠溶、甲状腺粉及其制剂等。,第二代：根据生物化学和免疫学原理，应用近代生化分离纯化技术从生物体制取的具有针对性治疗作用的特异生化成分。如：尿激酶、肝素钠、胰岛素、人血白蛋白等。,第三代：应用生物工程技术生产的天然生理活性物质，以及通过蛋白质工程原理设计制造的具有比天然物质更高活性的类似物，或与天然物质结构不同的全新的药理活性成分。如：重组人生长激素、重组人胰岛素等。,5,生化药物,定义：,半合成或用现代生物技术制得的生命基本物质及其衍生物、降解物以及大分子的结构修饰物等，如氨基酸、多肽、蛋白质、酶、多糖、脂质、核甘酸类。,6,生物合成药物,定义,:,由微生物代谢所产生的药物和必须利用微生物及其酶转化反应共同完成的半合成药物,如,:,山梨醇、木糖醇、甘露醇、维生素、甾体激素、酶与辅酶类药物等。,7,生物制品,定义,用普通的或以基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等生物技术获得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织和体液等生物材料制备，用于人类疾病预防、治疗和诊断的药品。包括：细菌类疫苗、病毒类疫苗、抗毒素及免疫血清、血液制品、细胞因子、体内及体外诊断制品以及其他活性制剂,微生态制剂,:,双歧杆菌,8,生物制品的种类和特点,根据所采用的材料、制法或用途不同，,可分为六类,:,疫苗类药物,抗毒素及抗血清类药物,血液制品,重组,DNA,制品,诊断制品,其他制品,9,疫苗类药物,定义,:,用病毒或立克次体接种于动物、鸡胚，或经组织培养后加以处理制造。,分类,:,（,1,）细菌类疫苗,：由有关细菌、螺旋体或其衍生物制成的减毒活疫苗、灭活疫苗、重组,DNA,疫苗、亚单位疫苗等。如：皮内注射卡介苗、吸附破伤风疫苗、乙型脑炎减毒疫苗、人用狂犬病疫苗等。,10,（,2,）减毒类疫苗：,由病毒、衣原体、立克次体或其衍生物制成的减毒活疫苗、灭活疫苗、重组,DNA,疫苗、亚单位疫苗等。如：口服脊髓灰质炎减毒疫苗,麻疹减毒活疫苗,风疹减毒活疫苗,腮腺炎减毒活疫苗,重组乙型肝炎疫苗,甲型肝炎减毒活疫苗,流感全病毒灭活疫苗,11,（,3,）联合疫苗,：指两种或两种以上疫苗原液按特定比例配合制成的具有多种免疫原性的灭活疫苗或活疫苗。如：,伤寒副伤寒甲乙联合疫苗,吸附百白破联合疫苗,麻疹腮腺炎联合减毒疫苗,12,（,4,）双价疫苗及多价疫苗,：,由单一型抗原成分组成的疫苗通称单价疫苗。有两个或两个以上同一种但不同型抗原合并组成的含有双价或多价抗原成分的一种疫苗，则分别称为双价疫苗或多价疫苗。,13,抗毒素及抗血清类药物,定义：凡用细菌类毒素或毒素免疫马或其他大动物所得的免疫血清叫抗毒素或抗毒血清。如：,破伤风抗毒素,白喉抗毒素,肉毒抗毒素,凡用细菌或病毒本身免疫马或其他大动物所得 的免疫血清叫抗菌或抗病毒血清。,如：抗蝮蛇毒血清,抗五步蛇毒血清,抗狂犬病血清,14,血液制品,定义：由健康人的血液或经特异免疫的人血浆，经分离、提纯或重组,DNA,技术制成的血浆蛋白成分，以及血液细胞有形成分统称为血液制品。,如：人血白蛋白,人免疫球蛋白,人凝血因子,15,（二）生物制品的特点,分子量不是定值。,大部分生物制品的活性组分均为大分子的生命物质（如蛋白质、多肽、核酸、多糖类等）。组分相同，但相对分子量不同而产生不同的生理活性，因此常需进行相对分子量的测定。,生化法结构确证。,由于有效结构或分子量不确定，其结构的确证很难沿用化学药物或,结构已知的生化药物所常用的方法,，,还需要生物化学分析如：氨基酸组成、,N,末端氨基酸序列、肽图等。,16,需检查生物活性,生物制品对热、酸、碱、重金属及,pH,等变化敏感，各种理化因素的变化易对生物活性产生影响。特别是多肽和蛋白质。除理化分析，还需生物检定，防止蛋白质失活,要求安全性检查,物制品组分复杂，有效成分浓度很低，生物大分子杂质含量比较高，生产工艺复杂，易引入特殊杂质和污染物。如重组乙型肝炎疫苗涉及的安全性检查包括：细胞外源因子检查、原液、半成品、成品中有关血清白蛋白残留量、,CHO,细胞,DNA,残留量检查、热原检查、过敏试验、异常毒性检查等。,17,需做效价测定,对于生物制品有效成分的检测，除应有一般化学方法或理化分心进行有效成分含量测定外，更应根据产品的特异生理效应或专一化反应拟定其专属性的生物效价测定方法，以表征其所含生物活性成分的含量。,例：人凝血酶原复合物的效价测定。,18,三、生物制品的全程质量控制,生物制品化学性质与生物学性质都很不稳定，又易受微生物污染，故对生物制品的均一性、有效性、安全性和稳定性等应有严格要求，以生产出具有药理活性高、针对性强、毒性低、副作用小，疗效可靠及营养价值高等特点的安全、高效的生物制品。为此，必须进行原材料、生产过程和最终产品的全程质量控制，以确保产品符合质量标准要求。,19,生物制品及检定规程草案（,1952,年）,生物制品制造检定规程（,1959,年）,中国生物制品规程（,2000,年）,中华人民共和国药典三部（,2005,年）,中华人民共和国药典三部（,2010,年）,20,药典三部各论内容,品名,定义、组成及用途,基本要求,制造,检定（原液、半成品、成品）,保存运输及有效期,使用说明（仅预防类含此项）,21,生物制品,品名,定义、组成及用途,基本要求,制造,检定（原液、半成品、成品）,保存运输及有效期,使用说明（仅预防类含此项）,化学药品,品名,化学结构、分子式,性状,鉴别,检查,含量测定,22,生物制品质量控制重点,有效成分的同一性、结构确证,有效成分的均一性、纯度检查,有害物质及残余杂质等的控制,高效、灵敏的生物活性及比活性等实验方法,生物制品质量控制基本方法,鉴别试验,杂质检查,安全性检查,含量测定（生物活性或效价）,23,第二节 鉴别试验,依据生物制品的化学结构、理化性质和生物学特点，利用化学法、物理法及生物学方法进行某些特殊反应，或测定某些专属的理化常数如紫外吸收系数、等电点、电泳迁移率、色谱保留时间和肽图等，判断与确证产品的真伪。（一组实验）,24,一、理化鉴别法,1、化学鉴别法,利用药物与某试剂在一定条件下反应，生成有颜色的产物或沉淀进行鉴别。如胰岛素的沉淀反应。,2、紫外分光光度法,蛋白质生物制品主要由芳香族氨基酸侧链如酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸产生紫外吸收。如重组人促红素最大吸收,279nm,。,3、,高效液相色谱法,（主峰保留时间和肽图的一致性）,例如脑蛋白水解液 不同批次肽图的一致性,25,二、生化鉴别法,1、酶法,利用酶对底物特异性的催化活力，做为酶类生物制品简便、快速鉴别方法。,如尿激酶的鉴别,2、电泳法,等电点聚焦电泳、,SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳等。可用于蛋白质类生物制品的鉴别。,如重组人生长激素的鉴别：,SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳,26,三、 生物鉴别法,（一）血清学法,-,体外抗原抗体试验,抗原抗体类生物制品的鉴别,抗原抗体在体外结合时，可因抗原物理性状不同或参与反应的成分不同而出现各种类型的反应，如凝集反应、沉淀反应、中和反应和补给结合反应，即经典血清学反应，在此基础上，又衍生出免疫扩散、免疫电泳、荧光标记、酶标记等高度敏感的检测技术。,27,（二）生物学法,利用生物体对生物制品特定的生物活性的反应为基础进行供试品的鉴别来鉴别药物。,例如: 小鼠惊厥试验鉴别胰岛素,肝素延长血凝鉴别肝素,28,第三节 杂质检查,可用来判断药品的优劣。由于生物制品来自生物体，生物活性特特异性强，制造与纯化工艺复杂，分子结构常常不确定，有时产品并非单一，极微量杂质可能产生显著的效应，因此，其杂质检查显得尤为重要。主要包括：,一般杂质检查,特殊杂质检查,安全性检查,29,一般杂质检查,氯化物、硫酸盐、磷酸盐、铵盐、铁盐、重金属、酸度、溶液的澄清度、溶液的颜色、水份及干燥失重、炽烧残渣,30,一、特殊杂质检查,从原料中带入或生产工艺中或贮藏过程中引入的杂质,根据生物制品的生产工艺特点与产品的稳定性，其特殊杂质分为：,生物污染物：,微生物污染、宿主细胞蛋白、外源性,DNA,、培养基成分等,产品相关杂质：,二聚体和多聚体、脱氨或氧化产物、突变物、裂解产物等,工艺添加剂：,残余抗生素、蛋白分离剂聚乙二醇、乙醇、佐剂氢氧化铝，产品稳定剂如辛酸钠、肝素，防腐剂苯酚、硫柳汞，细菌与病毒灭活剂甲醛、戊二醛等。,31,（一）宿主细胞蛋白残留量测定,生物制品生产用细胞、工程菌相关的特殊杂质。,方法：,ELISA,32,（二）外源性,DNA,残留量的检查,测定方法：,分子杂交技术,基于,DNA,结合蛋白分析系统,实时定量,PCR,方法,33,（三）产品相关杂质检查,生物制品在生产制造、分离纯化和贮藏保存过程中产生的与产品结构类似的同系物、异构体、突变物、氧化物、聚合体或降解物。,常用,HPLC,法和电泳法。,如重组人生长激素中相关蛋白质的测定,总相关蛋白质含量不超过,10%,。,34,（四）残余抗生素的检查,如果生物制品在生产过程中使用了抗生素，则不仅要在纯化工艺中除去，而且要在原液检定中增加残余抗生素活性的检测方法。,常用方法：,抑菌圈测量。,结果判定：,对照溶液有抑菌圈，阴性对照无抑菌圈，供试品溶液抑菌圈的直径小于对照溶液抑菌圈的,35,二、安全性检查,（一）热原检查法和细菌内毒素检查 法,（二）异常毒性检查,（三）过敏试验,检查异性蛋白,（四）降压试验,检查组胺、类组胺或其他导致血压下降 的物质,（五）无菌试验,检查药品及敷料是否有活菌的一种方法,36,第四节 含量（效价）测定,（一）含量测定,表示方法：,百分含量：适用于结构明确的小分子药物或经水解变成小分子的药物,测定方法：,1、,HPLC,2、SDS-PAGE,（,二）效价测定,表示方法：,生物效价或酶活力：适用于酶类或蛋白质类药物。,37,一、理化分析法,（一）滴定分析法,根据生物制品中某些成分能与标准溶液定量地发生酸碱中和反应、氧化还原反应等特性，通过滴定进行含量测定。如胰酶中胰脂肪酶的测定。以橄榄油为底物，经胰脂肪酶水解后产生脂肪酸，用氢氧化钠液滴定。,38,（二）光谱分析法,1、比色法,例如：硫酸软骨素的测定,2、紫外分光光度法,糜蛋白酶与底物,N-,乙酰-,L-,酪氨酸 237,nm,测定,3、荧光分光光度法,反应物或反应产物激发产生应观荧光,应用荧光试剂产生荧光,应用另一酶的催化反应产生荧光,39,（三）,HPLC,法,特点：适合于对高沸点、大分子、强极性和热稳定性差,色谱柱：,C8、C18,流动相：甲醇-水（或缓冲液）、,乙腈-水 （或缓冲液）,检测器：,UV、,荧光、,ECD,色谱条件：,40,高效凝胶过滤色谱法（,HPGFC）,多肽及蛋白质等生物药物的分离及其分子量测定,特点：,活性蛋白质可以回收,流动相通常为缓冲液，为改善分离，可加少量有机改性剂或表面活性剂,根据有效粒径分离,41,HPGFC,测定,rh-TNF,衍生物的分子量,色谱条件：,色谱柱：,SEC-3000,柱,流动相：,2,PO,42,SO,4,（1：1），,内加0.05%叠氮化钠,流速：1,mL/min,柱温：,检测波长:280,nm,42,43,二、生化分析法,44,（一）酶法,酶法,酶活力测定法,以酶为分析对象,酶分析法,以酶为分析工具或分析试剂,酶活力测定法,酶催化一定化学反应的能力。测定一个被酶所催化的化学反应速度。酶反应速度以单位时间底物的减少或产物的增加来表示。,酶活力,45,酶促反应的影响因素,（,1,）底物浓度的影响：选择,Km,小的作底物,（,2,）,pH,的影响,（,3,）温度的影响：温度控制在,度,（,4,）辅助因子的影响,（,5,）空白和对照试验,空白,：杂质反应和自发反应引起的变化量,对照实验,：用纯酶或标准酶制剂测定。用 于比较或测定的标准。,46,酶法测定方法,（1,）取样测定法,停止酶反应的方法：添加变性剂,加热使酶失效,（2）连续测定法,47,检测方法,1、,UV-VIS,根据产物和底物特征吸收 差别,2、,荧光,3、旋光法,4、酶偶联测定法 例如：,ELASA,5、,其他：电化学法、离子选择电极测定等,48,（二）酶分析法,以酶为分析工具的方法。分析的对象可以是酶的底物、辅酶活化剂或酶抑制剂。,影响因素：酶和作用物的浓度、反应时间、温度和,pH,49,（二）电泳法,生物制品药物分析的重要手段。,在电解质溶液中，带电粒子或离子在电场作用下，以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移。,1、自由界面电泳,2、区带电泳,:,纸电泳、,醋酸纤维素薄膜电泳、,PAGE,、,SDS-PAGE,。,3、,HPCE,：,CZE,、,MECC,、,CGE,、,CIEF,电泳原理,电泳分类,50,51,52,常用电泳法的类型和应用,1,、纸电泳法：,（,1,）操作方法；,（,2,）定量方法：同纸色谱,（,3,）应用：蛋白质、核苷酸类,53,2,、醋酸纤维素薄膜电泳,应用：血清蛋白、脂蛋白等的分离测定,3,、,PAGE,法,聚丙烯酰胺凝胶，分离效果取决于分子所带电荷与分子大小的比例及分子筛效应。,4,、,SDS-PAGE,法,测定酶和蛋白等大分子物质分子量，蛋白分子相对迁移率的大小完全取决于分子量的高低，从已知分子量的标准蛋白的对数和相对迁移率的标准曲线中求出,。,54,5,、琼脂糖凝胶电泳法,（,1,）操作方法,（,2,）染色与洗脱,（,3,）定量测定,（,4,）应用,55,三、生物检定法,利用药物对生物体（整体动物、离体组织、微生物等）的作用测定其效价或生物活性的方法。以药物的药理作用为基础，生物统计为工具，运用特定的实验设计，通过供试品和相应的标准品在一定条件下比较产生特定生物反应的剂量比例，来测试供试品的效价。,56,生物检定法的应用范围,1,、药物的效价测定,2,、大分子结构的测定,3,、微量生物活性物质的测定,特点：,结果误差较大，重现性也较差，测定费时，适用于无适当理化方法进行检定的药物,57,