¿Qué sustancia mezclada con 5'AMP es difícil de extraer y separar, pero se puede separar mediante extracciones múltiples?
Capítulo 2: Conceptos básicos de la tecnología de procesamiento biofarmacéutico
Sección 1: Biomateriales y sustancias bioactivas
I ． Fuentes de materiales biológicos
Los recursos biológicos para la producción de productos biofarmacéuticos son principalmente tejidos, órganos, células y metabolitos de animales, plantas y microorganismos. La aplicación de cultivos de células animales y vegetales y tecnología de fermentación microbiana también es una forma importante de obtener materias primas biofarmacéuticas. La tecnología de ingeniería genética, la tecnología de ingeniería celular y la tecnología de ingeniería enzimática son nuevas formas de desarrollar recursos biofarmacéuticos.
(3) Mucosa gástrica (pepsina, colagenasa, gastrina, gastrina)
(4) Hígado (vitaminas, fosfolípidos y colesterol)
(5) Bazo (órgano inmunológico)
(6) Intestino delgado (glicoproteína, nucleotidasa, lisozima, hormonas gastrointestinales)
(7) Glándula pituitaria (varias hormonas)
( 8) Corazón (citocromo C, coenzima Q10)
Otros, etc.
(b) Sangre, secreciones y otros metabolitos
Hemoderivados: preparados de sangre humana, antitrombina III, factor VIII de coagulación, fibrinógeno, inmunoglobulina, plasma humano, interferón, interleucina, etc.
La orina, la bilis, el veneno de serpiente, el veneno de abeja, la uroquinasa, el factor de crecimiento epidérmico, etc. también son materiales biológicos importantes.
(3) Vida marina
( 1) Algas
(2) Toxina celenterada de anémona de mar
(3) Crustáceo artrópodo
(4) Polisacárido, polipéptido, toxina de molusco
(5) Las toxinas anticancerígenas de los equinodermos, las estrellas de mar, los erizos de mar y los pepinos de mar son anticancerígenas.
(6) El aceite de pescado, diversas hormonas, toxinas y sulfato de condroitina.
(7) Reptiles, tortugas marinas, yin nutritivo, riñones nutritivos y antitumorales
(8) Mamíferos marinos, aceite de hígado de ballena
(4) Plantas
Alcaloides, Glucósidos cardiotónicos, flavonoides, saponinas, aceites volátiles, resinas, taninos, etc.
(5) Microorganismos
1. Bacterias
Comúnmente utilizado para la fermentación bacteriana para producir ácido láctico, ácido acético, acetona y butanol. Los principales son:
(1) Aminoácidos
Utilizando la acción de enzimas microbianas, los correspondientes α-cetoácidos o hidroxiácidos se pueden convertir en aminoácidos.
(2) Ácidos orgánicos: ácido cítrico, ácido málico, ácido láctico
(3) Azúcares: Las bacterias pueden producir glucano, polifructosa, polimanosa y lipopolisacárido.
(4) Las bacterias que utilizan nucleótidos pueden producir 5'-AMP y ácido 5'-inosínico
(5) Vitaminas VB1, VB2, VB6 y Vc
(6) Enzimas amilasa, proteasa, lipasa elastasa
2. Actinomicetos
Los actinomicetos son los organismos productores de antibióticos más importantes, representando aproximadamente 2/3 de los actinomicetos producen más de 1000 antibióticos.
(1) Fermentación de aminoácidos
(2) Nucleótido ácido 5-desoxiinosínico
(3) Vitaminas
( 4) Enzimas
3. Hongos
(1) Enzimas
(2) Ácidos orgánicos
(3) Aminoácidos
(4) Ácidos nucleicos y sustancias relacionadas
(5) Vitaminas
(6) Probióticos
(7) Polisacáridos
4. Levadura
(1) Vitaminas
(2) Proteínas y péptidos
(3) Ácidos nucleicos
(6) Desarrollo de nuevos recursos biológicos
(1) Modo de existencia de sustancias bioactivas
(1) Modo de existencia de sustancias bioactivas y sus funciones biológicas
Actividad biológica La presencia y La distribución de sustancias se infiere de las funciones biológicas de las sustancias bioactivas. Las sustancias bioactivas se dividen en sitios intracelulares y sitios extracelulares.
(2) Fuerzas intermoleculares
3. Características de la existencia de sustancias biológicamente activas
(1) Complejidad de la composición de los materiales biológicos
(2) Características de los lugares donde existen sustancias biológicamente activas
El contenido de sustancias biológicamente activas en los materiales biológicos es muy bajo y el contenido de impurezas es alto. Además, cuanto mayor es la actividad fisiológica, cuanto menor sea el contenido.
Hay muchos tipos de componentes bioquímicos en los materiales biológicos, y es difícil separarlos y purificarlos.
IV.Preparación de materiales biológicos
La preparación de materiales biológicos incluye principalmente los siguientes procesos:
1) Selección y pretratamiento de materiales biológicos;
2) Extracción de principios activos eficaces a partir de materiales biológicos;
3) Separación y purificación de principios activos
4) Postprocesamiento y preparación
( 1) Selección de materiales biológicos
1. Contenido de principios activos
(1) Especies biológicas
Según la distribución del objetivo, elegir especies biológicas ricas en principios activos es la clave para la selección del material. (prolactina, mamíferos)
(2) Tejidos y órganos adecuados (pepsina, estómago)
(3) Fase de crecimiento biológico
Biológico El período de crecimiento tiene un gran influencia en el contenido de sustancias fisiológicamente activas.
2. Impurezas
Las impurezas son difíciles de separar, lo que aumentará la complejidad del proceso y afectará gravemente la producción, la calidad y los beneficios económicos.
3. Fuente
Las materias primas deben seleccionarse de fuentes ricas. Trate de no competir con otros productos por las materias primas. Es mejor utilizar una cosa para múltiples propósitos y hacerla integral. usar.
Páncreas Prepara elastasa y calicreína, insulina y pancreatina.
(2) Recolección y conservación de materiales biológicos
Las sustancias fisiológicamente activas se inactivan y degradan fácilmente, y los materiales recolectados deben mantenerse frescos. Prevenir el deterioro, el deterioro y la contaminación microbiana. Por ejemplo, el páncreas debe congelarse inmediatamente después de su extracción para evitar una disminución de la actividad de la insulina.
Los principales métodos de conservación de materiales biológicos incluyen la congelación rápida, la liofilización, la deshidratación con disolventes orgánicos, la elaboración de acetona en polvo o el remojo en acetona, glicerina, etc.
(3) Cultivo y preservación de células animales
(4) Cribado y preservación de cepas microbianas
1. Aislamiento de cepas bacterianas
Existen muchos tipos de microorganismos y son fáciles de cultivar. Son la principal materia prima para la producción industrial de diversos fármacos biológicos.
(1) Recoger muestras que contengan bacterias
De acuerdo con las características ecológicas de los microorganismos, tome muestras de la naturaleza para aislar las especies bacterianas requeridas, como tomar muestras de la acumulación y descomposición. de celulosa para aislar bacterias productoras de celulosa Bacterias enzimáticas.
Acudir a las aguas termales para tomar muestras y aislar bacterias productoras de proteasas de alta temperatura.
Generalmente, los microorganismos necesarios se pueden aislar del suelo. Al tomar la muestra, primero raspe de 2 a 3 cm de la capa superior del suelo. En las mismas condiciones, seleccione de 2 a 5 muestras de suelo, mézclelas y envuélvalas. Indique el lugar de muestreo y la fecha para su uso posterior.
(2) Cultivo de enriquecimiento
Si las muestras recogidas contienen más bacterias, se pueden separar directamente. Si hay pocas bacterias, se requiere un cultivo de enriquecimiento para cultivar las bacterias deseadas en grandes cantidades para facilitar la detección. Esto se puede lograr controlando la temperatura, el pH o los nutrientes. A veces, el sustrato se puede descomponer en componentes medios para el crecimiento y la inducción de los componentes necesarios, lo que permite que la cepa deseada crezca rápidamente y facilita un mayor aislamiento.
(3) Purificación de cepas bacterianas
En condiciones naturales conviven varios tipos de bacterias, por lo que es necesario separarlas para obtener cepas puras. El método de purificación de cepas generalmente adopta el método de separación por dilución o el método de separación en línea.
2. Cribado de cepas
(1) Selección de objetos de cribado
Antes del cribado, es necesario considerar qué microorganismos son los objetos de cribado. Si se informó, la detección se realizó en función de los microorganismos con mayor probabilidad de ser recolectados de la literatura.
(2) Determinar el método de cultivo
Existen dos tipos de métodos de cultivo microbiano: cultivo sólido y cultivo líquido.
(3) Mejora de cepas
Las bacterias aisladas directamente de la naturaleza no pueden adaptarse inmediatamente a las necesidades de la producción real. Sólo mediante la mutación y la cría selectiva se puede duplicar o aumentar el rendimiento cientos o miles de veces. Los métodos de reproducción se pueden dividir básicamente en dos categorías: selección aleatoria de mutantes; selección de varios mutantes basada en mecanismos de regulación metabólica.
(1) Método de selección aleatoria
El procedimiento general consiste en tratar los microorganismos con mutágeno, realizar un cultivo de proliferación, diluirlos y esparcirlos, seleccionar aleatoriamente algunas o todas las colonias individuales y medir su características una por una. Finalmente, se eliminan las cepas mutantes cuyo rendimiento u otras propiedades son mejores que las de las cepas originales.
(2) Seleccionar mutantes de alto rendimiento según el mecanismo de regulación metabólica.
Seleccionar mutantes de alto rendimiento según el mecanismo de regulación metabólica. (Genes de resistencia)
4. Preservación de cepas bacterianas
(1) Degeneración y prevención de cepas bacterianas
Las cepas bacterianas se producen inicialmente en el entorno natural Crecimiento, por lo tanto cualquier cepa puede degenerar después de una serie de subcultivos en condiciones de cultivo artificiales.
Degradación-generalmente se refiere a la disminución de la viabilidad y capacidad de esporulación de la cepa, y a la disminución de la producción de productos especiales, que se convierte en degradación.
El fenómeno de la degradación de la cepa bacteriana: ① El contenido de sustancias activas en la unidad de volumen del caldo de fermentación; ② La morfología de una sola colonia en una placa de Petri de agar; ③ La morfología y las principales características genéticas de las células bacterianas; en diferentes periodos culturales. Como la capacidad de formar esporas; ④ cambios en el valor del pH durante la fermentación; ⑤ olor y color del caldo de fermentación.
Medidas preventivas para la degradación de cepas bacterianas: ① Prevenir mutaciones genéticas. La mutación genética es una de las principales razones de la degradación de cepas bacterianas. El método de conservación a baja temperatura puede reducir las mutaciones genéticas. Uso de marcadores doblemente deficientes El uso de marcadores doblemente auxotróficos puede prevenir la mutación de manera indirecta y efectiva. Elija condiciones de cultivo que favorezcan las cepas de alto rendimiento y desfavorezcan a las de bajo rendimiento.
(2) Métodos de conservación de cepas bacterianas comúnmente utilizados
Método de almacenamiento inclinado: transfiera la cepa bacteriana a un agar inclinado fresco y, después de crecer bien, guárdela a 4 °C. Dependiendo de la situación específica, la transferencia se realizará después de un cierto período de tiempo.
Método con aceite mineral: cubra la pendiente bacteriana con aceite mineral para evitar la evaporación.
Método Soxhlet: coloque las bacterias en la pendiente del tubo de ensayo pequeño en un tubo de ensayo grande, coloque unos granos de hidróxido de potasio en el tubo de ensayo grande y cubra la boca del tubo con una funda de goma. y luego sellarlo con parafina.
Método de gel de sílice seco: llenar el tubo de ensayo con gel de sílice aproximadamente hasta la mitad, calentarlo y esterilizarlo a 180°C durante 1,5 horas, colocarlo en un desecador sellado para que se enfríe, inocular aproximadamente 1 ml de gel de sílice seco. solución y taparlo con algodón. Colóquelo en un vial de silicona preteñido, selle la boca del frasco con cera y guárdelo a baja temperatura.
Método del tubo de ensayo de arena: tome arena amarilla común, pásela por un tamiz de malla 60, lávela y séquela al sol. Tome tierra redonda común, tritúrela, tamícela y séquela. al sol. Los dos se mezclan en una proporción de 6:4. Colóquelo en una ampolla o tubo de ensayo pequeño y luego esterilícelo con calor seco a 60 ℃ durante 2 horas. Puede usarse después de tres esterilizaciones consecutivas. Se puede aspirar una pequeña cantidad de suspensión de esporas en el tubo de ensayo y agregarla. Después del secado, séllelo al vacío o séllelo herméticamente con cera para tapones de algodón y guárdelo a baja temperatura.
Método de liofilización: suspender las bacterias en leche desnatada esterilizada, congelar rápidamente y secar al vacío.
Método de criopreservación con glicerina: suspender las bacterias en fase logarítmica en medio de cultivo fresco, agregar 15% de glicerina esterilizada, mezclar bien y congelar a una temperatura de congelación de -70~-80°C.
(5) Disrupción de tejidos y células
Los métodos de disrupción de tejidos y células incluyen la disrupción física, la disrupción química y la disrupción biológica.
1． Método físico
(1) Método de trituración y corte
En la industria se utilizan habitualmente picadoras de carne, picadoras de páncreas, molinos de bolas, pulverizadores, etc. Los más utilizados en laboratorios incluyen homogeneizadores, morteros y trituradores de tejidos de alta velocidad.
(2) Método de presión
Existen métodos de presión, métodos de alta presión, métodos de presión reducida y métodos de presión osmótica.
(3) Método ultrasónico
(4) Método de congelación y descongelación repetidas
2 Método químico
Utilice ácido diluido y diluido. álcali El tratamiento de las células con sal concentrada, disolventes orgánicos o tensioactivos puede destruir la estructura celular y liberar su contenido.
3. Método biológico
(1) Método de autolisis del tejido
Utiliza el tejido para cambiar y destruir la estructura celular bajo la acción de su propia enzima lítica para liberar el objetivo El método material se llama autólisis tisular.
(2) Método enzimático
Utilice enzimas extrañas para tratar materiales biológicos, como lisozima, helicasa, etc., para tratar ciertas bacterias.
(3) Método de los fagos
Utiliza fagos para infectar células, lisarlas y liberar su contenido.
(6) Método de separación de orgánulos
Para obtener algunos componentes bioquímicos o sistemas enzimáticos combinados con orgánulos, a menudo es necesario obtener los orgánulos primero y luego separar aún más los componentes efectivos. .
El método consiste en homogeneizar y romper células y centrifugación diferencial.
Sección 2: Extracción de sustancias biológicamente activas
La extracción consiste en utilizar las características de solubilidad de la sustancia objetivo para separar la sustancia objetivo de los componentes sólidos u otros componentes de unión en las células. para que puedan separarse de la sustancia objetivo El proceso de transferir una fase sólida a una fase líquida o del estado fisiológico de una célula a un entorno de solución específico.
I. Propiedades de las sustancias y extracción
(I) Propiedades de las sustancias y selección de métodos de extracción
Para conseguir buenos resultados de extracción lo más importante es Seleccione sistemas de disolventes y condiciones de extracción adecuados en función de las propiedades de los materiales biológicos y las sustancias objetivo.
Algunas características de los materiales biológicos y sus sustancias objetivo relacionadas con la extracción incluyen solubilidad, peso molecular, punto isoeléctrico, modo de existencia, estabilidad, gravedad específica, tamaño de partícula, viscosidad, contenido de sustancias objetivo, tipos de impurezas principales. y Solubilidad y propiedades enzimáticas relacionadas, etc. El más importante de ellos es la solubilidad del material objetivo y la solubilidad del material objetivo. El más importante de ellos es la diferencia de solubilidad entre la sustancia objetivo y las impurezas principales y su estabilidad. El operador puede aumentar la solubilidad de la sustancia objetivo y minimizar la solubilidad de las impurezas durante el proceso de extracción basándose en la información obtenida de la literatura y los experimentos del autor.
(2) Medidas de protección de sustancias activas
(1) Uso del sistema de sales tampón
En el proceso de preparación de productos biofarmacéuticos, las sales tampón comúnmente utilizadas son el ácido fosfórico. Tampón de sal, tampón de citrato, tampón Tris, tampón de acetato, tampón de carbonato, tampón de ácido bórico, tampón de barbitúricos, etc.
(2) Añadir agentes protectores
Para evitar daños a los grupos activos de determinadas sustancias fisiológicamente activas y a los centros activos de las enzimas, como los grupos sulfhidrilo, que son los catalizadores Grupos activos de muchas proteínas y enzimas activas. El grupo se oxida fácilmente, por lo que a menudo se añaden ciertos agentes reductores durante la extracción, como cisteína, mercaptoetanol, etc.
(3) Inhibición de la hidrolasa
2. Propiedades y solubilidad de las sustancias
(1) Reglas generales de solubilidad de sustancias
Similares disolución
(2) El papel del agua en la extracción de sustancias bioquímicas
El agua es un disolvente comúnmente utilizado para extraer sustancias bioquímicas. La presencia de moléculas de agua puede debilitar los enlaces de hidrógeno entre otras moléculas biológicas y formar enlaces de hidrógeno con moléculas de agua. Las moléculas de agua también pueden disociar los enlaces iónicos entre las moléculas de soluto, lo que se denomina hidratación. La hidratación promueve que macromoléculas biológicas como proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos formen moléculas hidratadas o iones hidratados con agua, promoviendo así su disolución en agua o soluciones acuosas.
3. Eficiencia de extracción
(4) Otras medidas de protección (frío, calor, ácido, álcali)
4. p>(1) Temperatura
La solubilidad de la mayoría de las sustancias aumenta a medida que aumenta la temperatura de extracción. Además, las temperaturas más altas pueden reducir la viscosidad de los materiales y facilitar la difusión molecular y la mezcla mecánica, por lo que se pueden utilizar métodos de calentamiento para extraer componentes resistentes al calor. Para la extracción de sustancias biológicamente activas termolábiles, generalmente se lleva a cabo a 0~10 ℃.
(2) pH
La mayoría de las sustancias bioquímicas son relativamente estables en condiciones neutras. El valor del pH generalmente debe controlarse en el rango de 4 a 9 para aumentar la solubilidad del objeto. Evite que se extraigan objetos cerca del punto isoeléctrico.
La selección inteligente del valor de pH del sistema disolvente no solo afecta directamente la solubilidad del objeto y las impurezas, sino que también inhibe el efecto hidrolítico destructivo de las enzimas dañinas, previene la degradación y mejora el rendimiento.
(3) Concentración de sal
Solubilidad de la sal
Precipitación de la sal
5. Método de extracción
(A) Extracción con ácido, álcali o solución salina
(B) Extracción con tensioactivo
Las moléculas de tensioactivo tienen grupos hidrófilos El grupo también tiene grupos hidrófobos , que se distribuyen en la interfaz petróleo-agua y tienen las funciones de dispersión, emulsificación y solubilización. Los tensioactivos se dividen en tipos aniónicos, hidrofóbicos y catiónicos. Los tensioactivos se dividen en tipos aniónicos, catiónicos y no iónicos. Los tensioactivos iónicos tienen efectos fuertes, pero pueden causar fácilmente la desnaturalización de macromoléculas biológicas como las proteínas. Los tensioactivos no iónicos tienen poco efecto desnaturalizante y son adecuados para la extracción de proteínas o enzimas que no se pueden extraer en sistemas de agua o sal.
(3) Extracción con disolventes orgánicos
1. Extracción sólido-líquido
La acetona extrae el colesterol del cerebro de los animales,
Extracción por fraccionamiento con disolventes : Por ejemplo, primero extracción con acetona, luego etanol y finalmente con éter. Éter de petróleo, cloroformo, acetato de etilo, n-butanol, metanol.
Acetona en polvo
2. Extracción líquido-líquido
La extracción líquido-líquido utiliza la diferencia de solubilidad de los solutos en dos disolventes inmiscibles para separar los solutos de uno. Operación de transferir una fase de disolvente a otra. Coeficiente de distribución y dosificación de disolvente
Precauciones para la extracción con disolventes:
(1) Valor de pH
Es muy importante seleccionar correctamente el valor de pH en la operación de extracción. . Debido a que ciertas sustancias ácidas y alcalinas se disociarán en una solución acuosa, el coeficiente de distribución cambiará durante la extracción, lo que afecta directamente la eficiencia de la extracción.
(2) Precipitación de sal
La adición de sales neutras como el sulfato de amonio y el cloruro de sodio reducirá la solubilidad de algunas sustancias bioquímicas. Este fenómeno se llama sal. Agregar sal neutra a la solución de extracción puede promover la transferencia de sustancias bioquímicas a la fase orgánica y mejorar la tasa de extracción.
(3) Temperatura
Por lo general, la operación de extracción se realiza a temperatura ambiente o baja temperatura.
(4) Emulsificación
En la extracción líquido-líquido, a menudo se produce una emulsificación, lo que dificulta la separación del disolvente orgánico y la fase acuosa. Los métodos de demulsificación comúnmente utilizados incluyen: filtración y centrifugación, agitación suave, cambio de la proporción de calentamiento de dos fases, adición de electrolitos, adición de adsorbentes, etc.
Selección de disolventes para extracción líquido-líquido:
(1) El disolvente seleccionado debe tener una alta selectividad. Cuanto mayor sea la diferencia en los coeficientes de distribución de varios solutos en el disolvente seleccionado, cuanto mejor.
(2) Al seleccionar un disolvente, el soluto y el disolvente deben ser fáciles de separar y recuperar después de la extracción.
(3) Dos disolventes con densidades similares son propensos a la emulsificación, lo que no favorece la separación de extractos.
(4) Utilice disolventes baratos y fáciles de usar que no sean tóxicos ni inflamables.
Sección 3 Concentración y secado de sustancias biológicamente activas
1. Concentración de sustancias biológicamente activas
(1) Concentración de salinización
Precipitación de proteínas con sulfato amónico
(2) Precipitación y concentración de disolventes orgánicos
En la solución acuosa de macromoléculas biológicas, la adición gradual de solventes orgánicos como etanol y acetona puede reducir significativamente la solubilidad de sustancias bioquímicas y precipitarlas de la solución.
(3) Concentración mediante Sephadex
(4) Concentración mediante diálisis con polietilenglicol
(5) Concentración mediante ultrafiltración
(6 ) Concentración de presión reducida al vacío y concentración de película delgada
La concentración de presión reducida al vacío se usa ampliamente en la producción farmacéutica y tiene las ventajas de una gran escala de producción, baja temperatura de evaporación y rápida velocidad de evaporación. ventaja.
El principio de evaporación acelerada de los concentradores de película delgada es aumentar la superficie de vaporización. El líquido forma una película delgada y se evapora. La superficie del líquido de la película delgada es grande, el calor se propaga rápida y uniformemente y no se ve afectado por la presión estática del líquido. Puede evitar mejor el sobrecalentamiento del material.
2. Secado
El propósito del secado: mejorar la estabilidad de fármacos o medicamentos, facilitar el almacenamiento y transporte; cumplir con las especificaciones y estándares;
Agua superficial, agua capilar, agua intracelular
(1) Secado a presión reducida
(2) Secado por aspersión
( 3) Liofilización
Sección 4, Métodos de separación y purificación de sustancias bioquímicas
1. Características de los métodos de separación y preparación en productos biofarmacéuticos
Los métodos de separación y preparación en productos biofarmacéuticos tienen las siguientes características:
(1) La composición de las sustancias biológicas es muy compleja. Un material biológico suele contener miles de componentes y varios compuestos tienen diferentes formas, tamaños, pesos moleculares y propiedades físicas y químicas. No existe un método de operación establecido.
(2) El contenido de algunos compuestos en los materiales biológicos es muy pequeño, sólo una diezmilésima o incluso una millonésima. Por lo tanto, las etapas de la operación de separación son muchas y no es fácil obtener un alto rendimiento.
(3) Las sustancias biológicamente activas se desnaturalizan y destruyen fácilmente después de salir del organismo, y el proceso de separación debe ser muy cuidadoso para proteger la actividad fisiológica de estos compuestos. (Dificultad)
(4) Casi todos los métodos de separación biofarmacéuticos se realizan en solución y varios parámetros (temperatura, valor de pH, fuerza iónica) tienen un impacto integral en varios componentes de la solución. A menudo no se fija , muchos diseños experimentales no son muy teóricos.
(5) Para proteger la actividad fisiológica y la integridad estructural de las especies objetivo, los métodos de separación en productos biofarmacéuticos son en su mayoría métodos de separación suaves, paso a paso. La separación por cromatografía de afinidad tiene especificidad de separación y alta eficiencia.
(6) La prueba de la homogeneidad final de los productos biológicos no es exactamente lo mismo que el concepto de pureza química, porque las biomoléculas son muy sensibles a las reacciones ambientales y la relación entre estructura y función es más compleja.
2. Principios básicos de los métodos de separación y preparación en productos biofarmacéuticos
Las principales razones para la separación y purificación de macromoléculas biológicas:
(1) Según el diferentes formas y separar por tamaño. Como centrifugación diferencial y ultracentrifugación, separación por membranas (diálisis, electrodiálisis), ultrafiltración, filtración en gel, etc.
(2) Separar según las diferencias en las características de ionización de las moléculas. Como el método de intercambio iónico, el método de electroforesis y el método de enfoque isoeléctrico.
(3) Separar según la polaridad y solubilidad de las moléculas. Como el método de extracción con solvente, el método de distribución en contracorriente, la cromatografía de distribución, el método de salinidad, el método de precipitación en punto isoeléctrico, el método de precipitación graduada con solvente orgánico, etc.
(4) Separar las sustancias en función de sus diferentes propiedades de adsorción. Como la adsorción selectiva y la cromatografía de adsorción.
(5) Separación basada en la especificidad del ligando - cromatografía de afinidad.
3. Procedimientos básicos y diseño experimental para la separación y purificación
El diseño de separación y preparación de un determinado componente en un organismo, especialmente un componente estructural desconocido, se puede dividir a grandes rasgos en cinco etapas básicas.
(1) Determinar el propósito de la investigación de preparación y establecer los métodos de análisis e identificación correspondientes.
(2) Ensayo preliminar sobre la estabilidad de las propiedades físicas y químicas del preparado.
(3) Seleccionar métodos de procesamiento y extracción de materiales.
(4) Dibujar un diagrama del método de separación y purificación.
(5) Determinación de la uniformidad del producto.
La extracción es el primer paso en la separación y purificación de la sustancia objetivo. El disolvente seleccionado debe tener la máxima solubilidad de la sustancia objetivo y minimizar la entrada de impurezas en la solución de extracción.
La separación y la purificación son operaciones centrales en la preparación bioquímica. Estrategia de separación:
1. Selección del método en la etapa inicial de separación y purificación
En la etapa inicial de separación y purificación, debido a los componentes complejos del extracto, la concentración de la sustancia objetivo está relativamente diluida y las propiedades físicas y químicas de la sustancia objetivo son similares. Hay una gran cantidad de impurezas en la sustancia objetivo, por lo que no es apropiado elegir un método de purificación con mayor capacidad de identificación. Es más ventajoso utilizar métodos de baja resolución como extracción, precipitación y adsorción para la separación y purificación tempranas. Estos métodos tienen una gran capacidad de carga y una gran capacidad de separación. Tienen funciones de separación y purificación y funciones de concentración, lo que crea una buena base. para su posterior separación y purificación.
Cuanto mayor sea la resolución del método específico, más sencillos serán los pasos de purificación y mayor el rendimiento.
2. Pasos para utilizar diversos métodos de separación y purificación
La separación de sustancias bioquímicas se realiza en fase líquida, por lo que el método de separación se basa principalmente en el coeficiente de distribución y molecular. peso de la sustancia, la naturaleza y cantidad de cargas iónicas y las diferencias en las condiciones ambientales externas. Cada método funciona bajo condiciones específicas. Por lo tanto, no es apropiado utilizar el mismo método de separación continuamente bajo las mismas o similares condiciones.
A la hora de organizar la secuencia de los métodos de purificación, también es necesario considerar los beneficios de reducir los pasos del proceso y mejorar la eficiencia. (Salación-adsorción, adsorción-salación)
La aplicación cruzada de sustancias desconocidas a través de múltiples métodos es útil para comprender mejor las propiedades del objeto.
3. Medidas de protección en la última etapa de separación
En la última etapa de separación se debe tener cuidado para evitar la pérdida de producto. Las principales vías de pérdida son la adsorción del envase y líquido residual de la muestra durante la operación, oxidación del aire y algunos factores que no se pueden conocer de antemano.
4. Evaluación integral de las ventajas y desventajas de los pasos del método de separación y purificación.
Además de considerar las ventajas y desventajas de cada paso de separación y purificación, además de la reproducibilidad. Y la capacidad de discriminación, también se debe prestar atención a la tasa de recuperación del método en sí, especialmente cuando se preparan algunas sustancias con un contenido muy pequeño, es muy importante.
Las ventajas y desventajas de cada paso del método se reflejan en la relación entre el peso del producto obtenido y el balance de actividad. Por ejemplo, en la separación y purificación de enzimas, la relación entre el peso del producto y la actividad en cada paso se puede determinar midiendo la relación entre la actividad específica de la enzima y la concentración de proteína en la solución.
V. Identificación de la uniformidad de las preparaciones
La uniformidad significa que la preparación obtiene un solo ingrediente idéntico. (Identificación de pureza)
Existen muchos métodos para identificar la pureza de las macromoléculas biológicas. Los métodos comúnmente utilizados incluyen el método de solubilidad, el método de análisis de la composición química, el método de electroforesis, el método inmunológico, el método de análisis de sedimentación centrífuga y varios métodos de cromatografía. y función biológica.
Sección 5 Diseño del proceso de ampliación piloto biofarmacéutico
I.Características del proceso de ampliación piloto biofarmacéutico
La ampliación piloto es el proceso desde pequeña escala. a la producción industrial El trabajo de investigación de transición es la clave para determinar si el proceso de prueba a pequeña escala puede ingresar con éxito a la producción a gran escala. El núcleo de estos esfuerzos de investigación es cómo aumentar la producción, mejorar las operaciones, mejorar la calidad y formar una producción en masa. El escalado piloto verificó la viabilidad de la ruta del proceso de laboratorio, así como problemas que eran difíciles de resolver o aún no habían sido descubiertos en la etapa de laboratorio.
Al investigar las condiciones del proceso durante la etapa de investigación, se debe prestar atención y soluciones a:
(1) Prueba de transición de las especificaciones de la materia prima y auxiliar
En ensayos pequeños, generalmente las materias primas y auxiliares utilizadas (como materias primas, reactivos, disolventes, vehículos de purificación) son de altas especificaciones y el propósito es eliminar los efectos adversos de las impurezas contenidas en las materias primas, garantizando así la precisión. de resultados experimentales. Sin embargo, una vez determinada la ruta del proceso y investigadas más a fondo las condiciones del proceso, se deben utilizar en la medida de lo posible materias primas y auxiliares listas para usar para la producción a gran escala. Prueba de transición
2. Selección de equipos y prueba de calidad del material
En la etapa de prueba pequeña, la mayoría de los experimentos se llevan a cabo en pequeños instrumentos de vidrio, pero en la producción industrial, los materiales tienen que ser necesarios. entran en contacto con diversos equipos y materiales, como tanques de fermentación microbiana, tanques de cultivo celular, biorreactores inmovilizados, diversos materiales cromatográficos y equipos de filtración, concentración, cristalización y secado para el posprocesamiento de productos, etc.
3. Prueba de límite de condiciones de reacción
La prueba de límite de condiciones de reacción puede encontrar las condiciones de proceso más adecuadas (como tipo de medio, temperatura de reacción, presión, valor de pH, etc.), en general. hay un alcance de licencia. Algunas reacciones tienen requisitos muy estrictos en cuanto a las condiciones del proceso y exceder ciertos límites provocará grandes pérdidas. Limite las pruebas de las condiciones del proceso para comprender completamente las reglas de reacción.
4. Materias primas y auxiliares, intermedios y métodos de análisis de calidad del producto
5. Investigación de procesos downstream
6. > Simplificar al máximo las operaciones de los procesos posteriores y adoptar nuevos procesos, nuevas tecnologías, nuevos equipos, etc.
2. Contenido y métodos de amplificación a escala piloto
Los métodos de amplificación a escala piloto incluyen el método de amplificación empírica, el método de amplificación por similitud y el método de amplificación del modelo matemático. El método de ampliación empírica descubre principalmente las características del reactor mediante una ampliación paso a paso (dispositivo experimental, dispositivo intermedio, dispositivo de tamaño mediano y dispositivo de gran escala) basado en la experiencia.
El programa piloto de ampliación puede ser una estrategia paso a paso o una estrategia de un solo paso.
El contenido de la investigación de la ampliación piloto incluye principalmente:
(1) Determinación final de la ruta del proceso y método de reacción de cada paso
(2) Equipo Selección de materiales y modelos
(3) Selección del tamaño del reactor y examen del tipo de agitador de reacción y velocidad de agitación.
(4) Inspección de las condiciones de producción y de reacción
(5) Determinación del flujo del proceso y métodos operativos
(6) Balance de materiales
(7) Investigación de la seguridad en la producción y tres medidas de prevención de residuos
(8) Determinación de propiedades físicas y constantes químicas de materias primas, auxiliares e intermedias
(9) Materias primas y materiales auxiliares Desarrollo de estándares de calidad de materiales e intermedios Desarrollo de estándares de calidad.
(10) Cálculo de cuota de consumo, coste de materia prima, tiempo de trabajo y ciclo de producción.
Desarrollar regulaciones del proceso productivo