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1、2012年第 17期 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 百家论剑 科技信息 分析生物药物的研宄发展及其 分析方法的质量控制 许秀杰 (哈药集团制药总厂黑龙江哈尔滨 150086J 【摘要】以生物技术为特征的生物制药是近 10年来发展最快的高新技术产业之一。它的出现给药物的生产带来了一场革命,推动了整 个药业的发展。但是生物药物分子结构复杂,同时具有多方面的生物活性与功能,故对其检测分析方法的要求较高,生物药物分析方法己成为 药物分析的一个新分支。 【关键词】生物药物;发展;分析;控制 1生物药物近年正在研究发展 近年美、英、法、日的一些生物技术公司和制药公司均积
2、极在基因 工程、单克隆抗体、生长因子、重组疫苗等方面,进行了大量的研究,主 要用于治疗 AIDS、 冠心病、癌症,多发性硬化症、血友病、丙肝、囊性纤 维变性,自身免疫性疾病,器官移植以及罕见的遗传疾病等等,有的 己进入临床和申请 FDA评估。 1.1基因治疗剂发展最快,新的生长因子,对癌症和血液学病有可能 向医师提供强有力的武器。它能保护癌症病人的免受放疗和化疗的不 良反应,有助于患者较快地从治疗到 恢复原状,这对医疗实践是个革 命,生物治疗将为21世纪人类攻克癌症带来新的希望。 Amgen公司 正在研宄的 PEG血小板生成素和重组人巨核细胞生长发育因子,临 床试验后血小板的恢复明显加快。人肝
3、细胞生长因子丨 SCF与细胞集 落因子丨 G- SCF)复合使用治疗乳腺癌要比单用 G- SCF更有效,有助 于肿瘤病人化疗后血细胞的恢复。角化细胞生长因子 ( KGF)对癌症化 疗所引起的粘膜炎丨口腔、咽喉、胃肠道粘膜炎丨所致的严重腹泻,甚 至中断治疗,能使粘膜表面衬膜组织具有生物学活性。脑源神经生长 因子丨 BDNE用于肌 萎缩侧索硬化症己进入期临床。 1.2重组疫苗将成为新一代的抗癌药。据美国临床肿瘤学协会 ( ASCC 报导认为,癌症的治疗性疫苗,在评价下一代癌症治疗目标中 , 将是最先进的疗法。口服疫苗 Pseudostat,用于绿脓杆菌的感染和慢性 支气管炎的治疗,己取得进展,对治
4、疗囊性纤维变性 ( Cystic Fibrosis: ) 己开始试验。 Flustat疫苗临床前研宄表明,能刺激鼻腔和肺的免疫反 应,对流感病毒感染有效。 1.3单克隆抗体研究取得了令人鼓舞的进展。有些免疫抑制剂现在 己经用于降低移植器官的急性排异,己被设计与免疫抑制剂环孢素一 起使用。而放射性标记的单克隆抗体也有用于非何杰金氏淋巴瘤(细 胞恶性肿瘤 NHL), 有着令人鼓舞的治疗用途。 2生物药物质量的检定内容及其分析方法控制方式 2.1生物药物的质量检定内容 1) 化学成分分析 主要包括蛋白质、糖链的构造,各种理化特性解析、确认、鉴定、均 一性,纯度检定、定量等。蛋白质的构造、组成解析项目
5、有: (1) 氨基酸组成分析; (2) 末端氨基酸及末端氨基酸序列分析; (3) 巯基和二硫链数量和位置分析; (4) 肽图分析; (5) 全氨基酸序列分析; (6) 高级结构分析和分子量测定等。 2) 生物活性鉴定 生物活性测定目前主要用于鉴别、效价测定和比活性测定三个方 面,鉴别试验是应用参照品将制品与天然产品通过生物学试验比较, 确定其与天然产品的一致性。效价测定是对产品进行定量,比活性测 定是检查产品的纯度。生物技术细胞因子产品大多采用活细胞方法来 判断其生物活性,这种方法设备要求较高,费时,有时实验变异度较 大、有干扰现象。 2.2生物药物分析方法的质量控制 1)准确度 准确度是指分
6、析方法测得样品中的药物浓度与该样品中药物的 真实浓度相接近的程度,它反映分析方法测量值的正确性。测定准确 度可采取 “ 回收实验 ” ,即于空白生物基质中加入己知量的药物标准 品,混匀后作为考核样品。也可采取 “ 加样回收实验 ” ,即取己准确测定 含量的样品,再加入己知量药物标准品,混匀后作为考核样品。考核样 品所含药物浓度应包括高、中、低 3种,且分别接近样品最高药浓、平 均药浓和最低药浓,每个浓度测定 46个样品。测定时应注意疏水性 药物易被玻璃器皿或聚乙烯管表面吸附而降低回收率的现象。 2) 精密度 精密度是指一种均匀样品经多次取样重复分析后,各次结果之间 的符合程 度,通常用标准偏差
7、 s或相对标准偏差 RSD (即变异系数 CV)表示。测定分析方法精密度时应自同一均匀样品多次取样,每份 样品照分析方法从样品制备开始至得到分析结果独立完成,且取样份 数 ( n)要足够统计学处理 ( 一般应 n4)。 测定浓度在高、中、低范围各 取 1个,每个浓度取 5个以上样品,并只作单次单样分析 。一 般要求 日内精密度 RSDSIO%,日间精密度 RSD0.9900,截距与最高浓度响应值之比 应 5.0%。线性范围是指在具有合适的精密度、准确度和线性度前提 下,分析方法能够测定样品中高、低浓度间的范围,可通过测定加有不 同浓度待测组分标准品的模拟生物样品来确定。 6) 稳定性 稳定性实
8、验的目的是检出在整个样品收集、处理、贮存、制备及测 定过程中分析物的降解情况。常用加药的空白样品进行稳定性实验 , 然后将实验结果外推至研宄样品。 7) 重现性 重现性是指同一样品中的分析物含量在各种通常可能变化的条 件下(如不同实验室、不同分析人员、不同仪器、不同 ( 下转第 489页) 478 科技信息 百家论剑 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2012年第 17期 从图中可以看出,分粒级褐煤在不同温度下的水分随时间的变化 规律与全煤粒级褐煤水分随时间变化规律总趋势一致:开始阶段为快 速干燥区域,煤样水分迅速降低;当煤样水分降低到 10%左右,干燥曲 线趋
9、于平缓,过渡到慢速干燥阶段,煤样水分降低速率显著变小。干燥 气流的温度仍然是影响干燥速率的主要因素,当褐煤粒级一定时,干 燥温度越高,干燥速率越快,达到煤样水分为 0所用的干燥时间越短。 2褐煤干燥脱水工艺 褐煤干燥脱水技术主要有机械脱水、蒸发脱水和非蒸发脱水等三 大类,生产中主要以蒸发脱水工艺为主,具体有以下几种工艺: 2.1管式干燥脱水 以回转窑为干燥设备,在鼓形体安装一个多管系统,如下图所示。 鼓体稍微倾斜。原煤连续不断地从上方送入干燥机管里。当鼓体旋转 时,煤不停地输送到出口。水分干燥所需的热量由多管系统内的低压 蒸汽提供,低压蒸汽沿着鼓体的轴向入内,并迅速向管外表面扩散。和 煤一起进
10、入机体内的空气,吸收了水分以后,在除 尘器里和干煤粉分 离,一部分生新压缩进入千燥机,另一部分就被排入大气。 来自蒸汽机 冷期 管式干燥脱水系统 2.2流化床蒸汽干燥脱水 在流化床干燥机内,见下图。蒸汽不仅能作为干燥介质而且还作 为流化介质。因此,干燥蒸发的蒸气是不含空气和其他杂物的,可通过 以下方法进一步利用。如蒸发的水分经过再循环作为流化介质进入了 流化床;利用它凝结时所放出的汽化潜热;将它压缩成为过热蒸汽。过 过热蒸汽将高水分褐煤流从干燥机的底训吹向沸腾床上部产生流化 现象。在流化床的蒸气吸收褐煤原煤中蒸发出的水分,原煤从干燥机 的上部输入进去经过旋风分离器,蒸汽再被部分导回千燥机。干燥
11、机 所需能量是从汽轮机出来蒸汽提供。 2.3床混式千燥脱水 这种技术最初的想法是想利用流化床热床的热量。干燥机是在蒸 汽环境下工作,这就有可能回收蒸汽的潜热,将之送回干燥工序中使 用。过热蒸汽高速进入干燥管底部,从流化床分出的一股热床料流在 干燥机燃料入口前就立即同过热蒸汽混合。蒸汽携带着燃料同床料一 起经过干燥器后进入旋风分离器,在那里,干燥燃料和床料从蒸汽流 中分离后直接送往流化床锅炉燃烧。一部分蒸汽从旋风分离器回收后 被返回到干燥机的底部重新与新的床料混合。从燃料中蒸发的其他蒸 汽从蒸汽循环管路中分离后被引到热交换器,在那里能被冷凝,或者 作为给水加热器或空气预热器。 3褐煤的深度干燥
12、褐煤在脱水过程中除脱去部分水分 外,同时也伴随着一些煤的组 成和结构的变化,它主要是由脱水作用和过程引起的。褐煤的提质是 指褐煤在250400C下经受脱水和热分解作用后转化成具有烟煤性 质的提质煤。美国曾对褐煤脱水提质进行过评估 ,一 种水分 42.52%、 发热量 11.93MJ/kg的褐煤,经 2.02MPa的蒸汽处理后,水分降至 14.43%,发热量增加到 18.08MJ/kg,相当提高热值 51.6%。日本针对盛 产低灰分、价廉的澳大利亚褐煤,开发了脱水提质新工艺,经处理后运 回本国的总费用比购买烟煤还要经济。 褐煤的提质过程,煤的组成和结 构发生了一些变化,如一些活性 官能团被破坏,
13、煤中水分的附着力下降,毛细孔变小等。国外曾开展在 压热釜内分别用自生蒸汽和饱和蒸汽对褐煤进行脱水提质研究:在 6.86MPa、 400540T: 之间对高水分褐煤进行的非蒸发脱水试验,将含 水量从 2040%降到 1 5%,热值从 16.3MJ/kg提高到 27.94 30.28MJ/ kg;在压热釜内用 3.92MPa的饱和蒸汽处理高水分褐煤,结果可脱除 80%水分,而热值提高了 50%。大连理工大学进行了自生蒸汽和饱和 蒸汽的脱水提质试验,结果表明,水分含量较高的褐煤经高压蒸汽脱 水提质后,产品热值显著增加,产品的抗湿性能也得到了很大改善,不 易再吸收水分,利用饱和蒸汽脱水,水以液态形式脱
14、除,节省了水的蒸 发潜热,热效率高,为高水分褐煤脱水提质提供了可行的工艺路线。 3.1流化床提质工艺 流化床加热低阶煤的提质工艺是在 80150X: 温度下对原料煤干 燥,然后在 250400温度下快速加热,最后在 30 70X: 温度下快速冷 却,得到提质煤。 3.2脱氧提质 褐煤是煤液化的良好原料,但高含氧量增加了煤液化过程中无氢 耗,对 这些煤进行脱氧提质有重要的意义。将褐煤在 270-300的环 境温度下进行脱氧实验。结果表明,处理后煤样的氧含量和含氧官能 团降低显著,氧的脱除率最高达到了 20.7%。此外,煤质还有一些其他 的变化,如热值和碳含量有所提高,最高内在水分和挥发分降低,表
15、明 煤阶有所提高。对煤中的总酸性基、羧基和酚羟基的化学分析显示,脱 氧改质后煤样的羧基、酚羟基等含氧官能团明显降低,羧基和酚羟基的 最高脱除率分别达到了 78.5%和31.3%,达到了脱氧改质的目的。 作者简介:韩海涛 ( 1984.6 ),男, 2007年 6月毕业于山东大学化学与化工 学院化学工程与工艺专业,现工作于山东能源新汶矿业集团公司化工管理处, 主要从事于煤制天然气、煤制烯烃、褐煤提质、焦化及焦炉煤气制 LNG等现代 煤化工项目的工艺论证、技术选择和研发、项目建设等工作。 责任编辑:王静 (上接第 478页)批试剂、分析样品持续时间不同、不同环境温度及不 同天测定等测定结果的重现性。该效能指标是考察测定条件和测定 环境变化对分析结果的影响,表示通常可能变化的测定条件下,分析 结果在实验室及分析工作者之间的重现性。 3 结 束 语 问题,运用功能基因组学,蛋白质组学,生物信息学等在内的现代生 化与分子生物学技术,结合基因工程,蛋白质工程,细胞工程,酶工程 , 生物芯片等技术,现代生物药物的研究与开发在新世纪会取得更大的 发展屬 责任编辑:王静 随着现代生物技术的迅猛发展,针对现代生物药物研究中存在的 489
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