藥物的新劑型（第6節(jié)生物技術(shù)藥物制劑）課件.ppt

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1、第十九章藥物新劑型第六節(jié)生物技術(shù)藥物制劑一、概述(一)生物技術(shù)的基本概念生物技術(shù)（Biotechnology）是應(yīng)用生物體（包括微生物、動物細胞、植物細胞）或其組成部分（細胞器和酶），在最適條件下，生產(chǎn)有價值的產(chǎn)物或進行有益過程的技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)主要包括：基因工程、細胞工程、酶工程，此外還有發(fā)酵工程、生化工程、蛋白質(zhì)工程、抗體工程等。二、蛋白質(zhì)類藥物的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性（一）蛋白質(zhì)類藥物的組成和結(jié)構(gòu)（二）蛋白質(zhì)的不穩(wěn)定性蛋白質(zhì)的不穩(wěn)定的表現(xiàn)可分為兩種，即化學(xué)不穩(wěn)定和物理不穩(wěn)定?；瘜W(xué)不穩(wěn)定主要指蛋白質(zhì)分子通過共價鍵的形成和斷裂形成了新的化學(xué)實體（Chemicalentity）；物理不穩(wěn)定指蛋白質(zhì)分

2、子的高級結(jié)構(gòu)的物理轉(zhuǎn)變，無共價鍵改變。物理不穩(wěn)定包括變性、聚集、沉淀和表面吸附。1．化學(xué)不穩(wěn)定水解：肽和蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)主要有肽鏈的斷裂；天冬酰胺和谷氨酰胺的去酰胺反應(yīng)（尤其C-氨基酸是絲氨酸和甘氨酸）；分子內(nèi)的氨基分解反應(yīng)形成二酮哌嗪；分子內(nèi)天冬氨酸催化的肽基轉(zhuǎn)移作用（蛋白水解作用）。2．物理不穩(wěn)定性由于伸展、非天然的重新折疊、氫鍵的變化和疏水相互作用力的改變所引起的蛋白質(zhì)的物理不穩(wěn)定性可使蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。球狀蛋白以減少疏水基團暴露的方式折疊，當?shù)鞍踪|(zhì)伸展時，球狀結(jié)構(gòu)松散，而且伸展的分子可進一步通過表面吸附，與其它蛋白質(zhì)分子聚集或通過一些化學(xué)反應(yīng)而失活，變性使蛋白質(zhì)球狀結(jié)構(gòu)喪失。

3、三．蛋白質(zhì)類藥物制劑的處方設(shè)計（一）液體劑型蛋白質(zhì)類藥物的穩(wěn)定化（一）液體劑型蛋白質(zhì)類藥物的穩(wěn)定化液體劑型蛋白質(zhì)類藥物的穩(wěn)定化方法分兩類：改造其結(jié)構(gòu)或改變與其接觸的溶劑的性質(zhì)。改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)如：改變蛋白質(zhì)一級序列或取代反應(yīng)官能團和化學(xué)修飾蛋白質(zhì)的方法。其主要原理是提高蛋白質(zhì)伸展自由能。該方法不屬制劑范疇，為此本章不加以詳細討論。通過加入輔料，改變液體蛋白類藥物溶劑的性質(zhì)是藥物制劑中常用的穩(wěn)定化方法，其穩(wěn)定化的機理有兩種①加強蛋白質(zhì)穩(wěn)定作用力。②使其變性狀態(tài)不穩(wěn)定。1．緩沖液選擇緩沖液是液體蛋白質(zhì)制劑研制中重要的一步，因為pH值和蛋白質(zhì)的物理化學(xué)穩(wěn)定性均有關(guān)，通常蛋白質(zhì)的穩(wěn)定PH范圍很窄，準確

4、控制制劑pH值是蛋白質(zhì)穩(wěn)定化的第一步，遺憾的是目前在選擇緩沖體系方面毫無規(guī)律可尋，，現(xiàn)在常用的有磷酸鹽、醋酸鹽和枸櫞酸鹽緩沖鹽，最常用的是磷酸鹽。2。糖和多元醇糖和多元醇屬于非特異性蛋白質(zhì)穩(wěn)定劑，其穩(wěn)定機制是優(yōu)先排除，糖中蔗糖和海藻糖最常用，避免選用還原糖，因其與氨基酸有相互作用的可能。多元醇常用的有甘油，甘露醇，山梨醇（濃度1%~10%），其中甘油最為常用，糖和多元醇類的穩(wěn)定作用與其使用濃度密切相關(guān)，一般認為0.3M（或5%）濃度是其作為穩(wěn)定劑使用的最小量，提取分離時糖的濃度可達1Mol/L，多元醇可達10%，不同糖和多元醇對蛋白質(zhì)穩(wěn)定程度不同，這主要取決于蛋白質(zhì)的種類。3．表面活性劑表面

5、活性劑可降低蛋白質(zhì)溶液的表面張力，抑制蛋白質(zhì)在疏水性表面的聚集、沉淀和吸附，或阻止蛋白質(zhì)的化學(xué)降解。可供選擇的表面活性劑有二類：非離子型表面活性劑如聚山梨酯類、泊洛沙姆（Poloxamer）等。陰離子表面活性劑如十二烷基硫酸鈉。4。鹽類鹽可以起到穩(wěn)定蛋白質(zhì)的作用，也可以破壞蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，還有可能毫無影響。這主要取決于鹽的種類、濃度、離子相互作用的性質(zhì)及蛋白質(zhì)的電荷。低濃度的鹽通過非特異性靜電作用提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。高濃度的鹽類的作用與Hofmeister感交離子序有關(guān)：SO42->HPO42->CH3COO->F->Cl->NO3->I->CNS-,(CH3)4N+>NH4+>K+>Na+

6、>Mg2+>Ca2+>Ba2+5．聚乙二醇類高濃度的PEG類，常作為蛋白質(zhì)的低溫保護劑和沉淀/結(jié)晶劑，它可與蛋白質(zhì)的疏水鏈作用。研究表明不同分子量的PEG作用不同。如PEG300濃度0.5%或2%可抑制rhKGF的聚集；PEG200、400、600、和1000可穩(wěn)定BSA和溶菌酶。PEG4000不同濃度（可高達15%）可抑制LMW-UK的熱聚集。PEG類的穩(wěn)定作用的機制仍不清楚。6．大分子化合物很多大分子化合物已表明具有穩(wěn)定蛋白質(zhì)的作用。其穩(wěn)定機制可能是大分子的表面活性、優(yōu)先排除、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的空間隱蔽、粘度提高限制蛋白質(zhì)運動及優(yōu)先吸附等。7．金屬離子一些金屬離子如鈣、鎂、鋅與蛋白

7、質(zhì)結(jié)合，使整個蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)更加緊密、結(jié)實、穩(wěn)定，從而使蛋白質(zhì)穩(wěn)定。不同金屬離子的穩(wěn)定作用的濃度不同而且種類具有特異性。通過穩(wěn)定實驗選擇金屬離子穩(wěn)定劑及其濃度。8．氨基酸一些氨基酸單獨或與其它輔料并用通過優(yōu)先排除機制穩(wěn)定蛋白質(zhì)。如組氨酸、甘氨酸、天冬氨酸鈉、谷氨酸及賴氨酸鹽酸鹽不同程度抑制45℃10mM磷酸鉀緩沖液中rhKGF的聚集。某些氨基酸也可抑制蛋白質(zhì)的化學(xué)降解，如甲硫氨酸是一種有效的抗氧劑。（二）液體蛋白