生物药物分析.ppt

生物药物分析,杨光忠,第一章生物药物分析学概述,第一节药物分析的性质和任务,一、药物分析的性质,1、药物是用来预防、治疗和诊断疾病的物质。,药物：化学药物和生物药物,化学药物：无机药物、合成有机药物、天然药物,药物分析是药学中的一门分支学科，它是药学和分析科学的交叉学科。,是一门研究和发展药品质量控制的方法学科.,药品质量控制的重要性药物与人的生命相关,药不仅能治病,也能致命.,药物分析学运用化学、物理化学或生物化学的方法和技术来研究化学结构明确的合成药物或天然药物及其制剂的质量控制方法,也研究有代表性的中药材及中成药制剂和生化药物及制剂的质量控制方法.,2、药物分析的内容,药物的检验,药物的稳定性,生物利用度,药物临床监测,生物药物的检定,3、药物分析的目的：确保药物的质量，保证病人用药的安全有效。,1.药品的常规检验以“药品质量全面监控”为中心,开展药品质量检验.,成品药检验（原料、制剂）生产过程中质量控制（中间体）优化工艺贮藏过程中的质量控制（稳定性考察）,第一章,一、药物分析学科的性质和任务,新药开发及新剂型药物质量及稳定性研究天然产物活性成分的化学结构确证.现代生物技术所研制的生化药物和基因工程药物质量标准研究.,第一章,2.为新药研究开发提供科学的质量控制方法,一、药物分析学科的性质和任务,药物质量优劣、使用时剂量、方式是否合理,使用后是否安全有效,还应以临床实际疗效来决定.开展临床研究,研究药物进入体内的吸收、分布、代谢、排泄等过程,研究药物作用机制,将为临床合理用药提供科学指导,以提高药物疗效,降低其毒副作用.,第一章,一、药物分析学科的性质和任务,追踪国际分析新技术的发展前沿,改进或自主开发质量控制平台和分析技术,以使我国药品质量研究与世界同步.进而达到药品标准的国际化.,第一章,一、药物分析学科的性质和任务,第二节、药品的质量标准,为了确保人们用药的安全和有效,在药品的研究、生产、供应以及临床使用过程中均应进行严格的质量监督和检验,这就需要有法定的监督和检验的依据药品质量标准.,第一章,（二）药品质量标准的定义,药品质量标准是国家对药品质量、规格及检验方法所做的技术规定.,第一章,二、药品的质量标准,1组织生产提高质量的手段2科学管理和技术监督的组成部分3联系科研、生产、供应、使用和检验的技术纽带.,（三）药品质量标准体系,第一章,（疗效确切、广泛应用、质量可控）,国外,美国药典,英国药典,英国副药典,欧洲药典,美国国家处方集,日本药局方,国际药典,四、药典与分析方法,五、药物分析与生物药物分析的关系,生物药物分析是药物分析的一个分支。,小分子之间的反应研究较多,特点,A比较快的反应,B比较简单的体系,C化学键的断裂，组合或重排,化学研究对象,D在反应体系中做布朗运动无序碰撞而反应,大分子与大分子或着大分子与小分子之间反应,生物药物与化学药物的区别,a)在结构上,大分子药物,化学结构不明确,分子量不是定值,b)在检查项目上,热源检查,过敏实验,异常毒性实验,c)在分析方法上,化学方法：重量法，滴定法，比色法，HPLC,生物测定法：电泳法，酶法，免疫法，生物检定法,第三节生物药物的概述,一、生物药物及其分类,1、生物药物是利用生物体，生物组织或组成生物体的各种成分，综合利用多门学科的原理和方法，特别是利用现代生物技术，进行加工，制造而形成的一类用于预防，治疗，诊断的药物。,广义的生物药物包括：,从动植物和微生物中直接制取的各种天然生理活性物质。,人工合成或半合成的天然类似物,2、生物药物的研制发展过程,3、生物药物分类,按其来源和生产方法大致分为三类,a)生化药物,b)生物技术药物,c)生物制品,按生物药物的化学本质和化学特性来分类,（1）氨基酸及其衍生物药物,（2）有机酸，醇酮类,（4）酶及其,（3）维生素,a)消化酶类,b)消炎酶类,c)心脑血管疾病治疗酶类,d)抗肿瘤类,e)氧化还原酶类,(5)脂类药物,（6）多肽和蛋白质类,（7）核酸类及其降解物和衍生物,（8）糖类,（9）生物技术药物类,（10）生物制品类,按生物药物的用途分类,（1）治疗药物,（2）预防药物,（3）诊断药物,（4）用作其他生物医药用品,二、生物药物的性质,（1）在化学构成上，生物药物十分接近于人体内的正常生理性质，进入人体后也更容易为机体所吸收利用和参与人体的正常代谢与调节。,（2）在药理上，生物药物具有更高的生化机制合理性和特异诊疗有效性。,（3）在医疗上，生物药物具有药理活性高，针对性强，毒性低，副作用小，疗效可靠及营养价值高等特点。,（4）生物药物的有效成分在生物材料中浓度很低，杂质的含量相对比较高。,（5）生物药物常常是一些生物大分子，它们不仅相对分子质量大，组成结构复杂，而且具有严格的空间构象，以维持其特定的生理功能。,（6）生物药物对热，酸，碱，重金属及PH变化都比较敏感，各种理化因素的变化易对生物活性产生影响。,三、生物药物的特点：,（1）相对分子量的测定,（2）生物活性的检查,（3）安全性的检查,（4）效价测定,（5）生化法确证结构,第四节生物药物的科学管理,一、生物药物质量的重要性与特殊性,二、生物药物的质量标准,1、国家药典,凡例正文附录,药典由国家药典委员会编纂,国家药品监督管理局批准并颁布实施.,药典是一个国家关于药品标准的法典,是国家管理药品生产与质量的依据.,第一章,中华人民共和国药典ChinesePharmacopoeiaChP,第一章,1953年收载品种531种1963年1310种1977年1925种2000年2691种,第一章,2药典主要内容,（1）凡例,（2）正文,（3）附录,（4）索引,第一章,（1）凡例,是制定和执行药典必须了解和遵循的法则.解释和说明中国药典概念,正确进行质量检验提供指导原则.将正文、附录及质量检定有关的共性问题加以规定,避免全书中重复说明.其内容同样具有法定约束力.,第一章,(一)凡例,1.名称及编排,中文药名:中国药品通用名称,英文药名:国际非专利药品(INN)命名原则,有机药物化学名:有机化学命名原则,(一)凡例,2.检验方法和限度,按规定检验方法进行检验.,标准中规定的各种限度数值的规定,最后一位为有效数字,计算时可多保留一位,(一)凡例,3.标准品对照品,(1)标准品指用于生物检定、抗生素或生化药品中含量或效价测定的标准物质,按效价单位（或g）计,以国际标准品进行标定.,(2)对照品指在用于检测时,除另有规定外,均按干燥品（或无水物）进行计算后使用的标准物质.用于药物含量测定、纯度检查和鉴别试验.,试验中的供试品与试液等“称重”或“量取”的量均以阿拉伯数码表示,其精确度可根据数据值的有效数位来确定.,(1)“称取”或“量取”的精密度,(一)凡例,(一)凡例,规定“精密称定”时,系指称取重量应准确至所取重量的千分之一.,规定“称定”时,系指称取重量应准确至所取重量的百分之一.,规定精密量取时,系指量取体积的准确度应符合国家标准中对该体积移液管的精密度要求.,(一)凡例,取用量为“约”若干时,系指取用量不得超过规定量的10.,(一)凡例,5、温度温度以摄氏度（）表示：水浴温度98100热水7080微温或温水4050室温1030冷水210冰浴0放冷系指放冷至室温,(一)凡例,（2）正文,收载药品及其制剂的质量标准.主要内容：名称、性状、物理常数、鉴别、检查和含量测定等.,第一章,（3）附录,第一章,（4）索引,2000年版中国药典采用“汉语拼音索引和“英文名称索引这两个索引与药典正文前的品名目次”相配合可快速查询有关药物品种.,第一章,药典质量标准,中国药典质量标准所涉及的分析方法根据生产工艺、检验条件和水平及综合国力等多因素来选择、建立.方法学上要求具有普遍适用性.,第一章,国外药典概况,1、美国药典USP(ThePharmacopoeiaoftheUnitedStatesofAmenrican)最新版本为第25版（2002）收载品种37777种,与美国国家处方集NF(TheNationalFormulary)第20版合并出版USP(25)-NF(20),第一章,2、英国药典：BP（BritishPharmacopoeia）收载2663种.,现行版为2000年版BP（2000）,第一章,3、日本药局方：JP（JapanesePharmacopoeia）,现行版为第十四改正本,第一章,第一部:凡例、制剂总则、一般试验法和各医药品,第二部:通则、生药总则、制剂总则、一般试验法和各医药品,4、欧洲药典：Ph.Eup（EuropeanPharmacopoeia）,由欧洲药典委员会编制、出版，为27个成员国及欧共体所认可.最新版为第四版,第一章,现行版为第三版分三卷：第一卷（1997）一般分析方法第二卷（1981）质量标准规格第三卷（1998）质量标准规格,第一章,2、部版药品标准和副药典,3、地方药品标准,4、生物制品标准化,主要包括两方面的工作：生物制品规程的制定和修订国家标准品的审定,生物制品规程,a)中国生物制品规程是我国生物制品的国家标准和技术法规。包括生产规程和检定规程。,b)中国生物制品规程2000版经第三届中国生物制品标准化委员会审议通过，并经国家药品监督管理局批准颁布。为建国以来的第六版规程。分为正式规程和暂行规程。,5、国家标准物质,标准物质的种类和定义,a)国家标准品：指用国际标准品标定的，或我国自行研制的（尚无国际标准品者）用于衡量某一制品效价或毒性的特定物质，其生物活性以国际单位或以单位表示。,b)国家参考品：指用国际参考品标定的，或我国自行研制的（尚无国际参考品者）用于微生物（或其产物）鉴定或疾病诊断的生物诊断试剂，生物材料或特异性抗血清以及用于某些不用国际单位表示的制品定量检定用特定物质。,标准物质的制备：由国家药品检定机构负责，国际标准品，国际参考品由国家药品检定机构向WHO索取，并保管和使用。,标准物质的标定,三、生物药物质量控制与管理,第一章,（二）药品质量管理规范内容,药品临床试验管理规范GCP,药品生产质量管理规范GMP,药品经营质量管理规范GSP,第一章,药品非临床研究管理规范GLP,科研单位研制安全有效药物必须按照GLP规定开展工作.严格控制药物研制的质量,确保实验数据的准确可靠.,第一章,1在新药研究中保护受试者和病人的安全和权利.,2新药临床研究人员保证药品临床试验资料的科学性、可靠性、重视性.,第一章,生产企业生产出全面符合药品标准的药物,必须按GMP规定组织生产、严格把关.,第一章,药品供应部门为了保证药品运输、贮存、销售过程中药品的质量和效力，必须按照GSP进行.,第一章,第一章,检验报告,工作程序,第五节、生物药物的分析检验,1取样,根据药物性质、不同剂型,采用不同的取样方法及不同的取样量.,1取样,先进行外观检查包括：品名、剂型、批号、保质期及包装情况等.,取样程序,1取样,当n3时，每件取样；当n300时,按+1当n300时,按/2+1,1取样,片剂、胶囊剂（非均匀制剂）每批至少1020片注射剂（均匀制剂）一般35支（测定次）,2鉴别,依据生物药物的化学结构和理化性质，采用化学法、物理法及生物学方法进行某些特殊反应，或测试某些物理常数或光谱特征及,判断药物及其制剂的真伪.,2鉴别,专属性强再现性好灵敏度高简便快速,鉴别方法要求,化学反应法,色谱鉴别法,光谱鉴别法,3鉴别,化学鉴别法,1紫外光谱鉴别法,测定最大吸收波长,或同时测定最小吸收波长.,乙胺嘧啶供试品在0.1mol/L盐酸介质中的紫外吸收在272nm处为峰,216nm处为谷.,光谱鉴别法,光谱鉴别法,规定吸收波长和吸收度比值法,两性霉素在362nm、381nm、405nm波长处有最大吸收.规定362nm与381nm处吸收度比值不大于0.6、381nm与405nm波长比值不大于0.9.,光谱鉴别法,己稀雌酚注射液用供试品溶液250450nm波长吸收光谱与对照品是否一致鉴别.,与对照品比较,对比吸收光谱的一致性,经化学处理后,测定其反应产物的吸收光谱特性.,规定一定浓度供试品在最大吸收波长处的吸收度.,光谱鉴别法,光谱鉴别法,中国药典采用标准图谱对照法BP采用标准图谱对照法、对照品法USP采用对照品法JP规定条件下测定一定波长处特征吸收峰.,色谱谱鉴别法,适用于复杂环境下药物有效成分及杂质鉴别,具有分离、分析同时进行的特点.,3色谱法（HPLCGCTLC),色谱谱鉴别法,（1）高效液相色谱法(HPLC)供试品和对照品色谱峰保留时间一致.,（2）气相色谱法(GC)同HPLC要求,色谱谱鉴别法,（3）薄层扫描法(TLC),对照品比较法供试品斑点与对照品的Rf值及斑点的颜色应一致.,化学法和仪器法相结合,每种药品一般选用24种方法进行鉴别试验,相互取长补短.,色谱谱鉴别法,方法要有一定的专属性、灵敏性、且便于推广.,尽可能采用药典中收载的方法.,酶法,电泳法,生物法,2鉴别,3杂质检查,药物在不影响疗效及人体健康的原则下,可以允许生产过程和贮藏期间引入的微量杂质的存在.检查是判断药品纯度是否符合限量规定的要求.,4安全性检查,生物药物应保证符合无毒、无菌、无热源、无致敏源和降压物质等一般安全性要求。,4安全性检查,（1）异常毒性试验：用一定剂量的药物按指定的操作方法和给药途径给予规定体重的某种试验动物，观察其毒性反应。反应的判断以试验动物的死亡与否为终点。,4安全性检查,（2）无菌检查：是检查药品及敷料是否染有活菌的一种方法，是药典中比较重要的检查项目之一。,4安全性检查,（3）热源检查：本法是将一定剂量的供试品，静脉注入家兔体内（家兔法），以其体温升高的程度，判定该供试品中所含热源是否符合规定，是一种限度试验法,4安全性检查,（4）过敏试验：是检查异性蛋白的实验。药物中若夹杂有异性蛋白，在临床使用时易引起病人的多种过敏反应。,4安全性检查,（5）降压物质检查：降压物质是指某些药物中可能含有的能导致血压降低的物质。中国药典采用猫（或狗）血压法检查药物中所含的降压物质。,5含量测定,鉴别用来判定药物的真伪.,检查和含量测定可判定药物的优劣.,药物在通过鉴别无误、杂质、安全检查合格的基础上,进行含量测定.,5含量测定,测定药品的含量是评定药品质量,保证药品疗效的重要手段.采用化学分析方法或物理分析方法。,含量测定,5含量测定,用百分含量表示，适合于结构明确的小分子药物或经水解后变成小分子药物。用生物效价或酶活力单位来表示。适合于多肽、蛋白质和酶类药物。,生物药物的含量表示方法,6记录及检验报告,记录完整、无缺页损脚；内容必须真实、简明、具体；宜用钢笔或特种圆珠笔书写；字迹清晰、色调一致,不得涂抹（写错时,划上单线或双线，再在旁边改正重写,并签名或盖章）,(1)原始记录,6原始记录,(2)检验报告内容,a供试品的名称、批号、规格、数量、来源；取样方法、取样日期；外观性状、包装情况.b检验目的、项目、方法与依据；检验数据.c结论及处理意见；d检验者签名盖章、复核者签名盖章.,理化检定,安全检定,效力检定,生物制品的质量检定,二、生物制品的质量检定,（一）生物制品的理化检定,生物制品中的有效成分和无效有害成分，需要通过物理的或化学的方法才能检查出来，是保证制品安全有效的一个重要方面。,1物理性状检查,（1）外观检查：制品外观异常往往会涉及制品的安全和效力，因此必须认真进行检查。,（2）真空度及溶解时间冻干制品进行真空封口，可进一步保持制品的生物活性和稳定性。因此真空封口的冻干制品应进行真空度及溶解时间检查，通常可用高频火化真空测定器检查其真空度，凡有真空度瓶内应出现蓝紫色辉光。,2、蛋白质含量的测定,（1）半微量凯氏定氮法,（2）酚试剂法（Lowry法),（3）紫外吸收法,3、防腐剂含量测定,生物制品在制造的过程中，为了脱毒、灭活、和防止杂菌污染，常加入适量的苯酚、甲醛、氯仿、汞制剂等作为防腐剂或灭活剂。规程中对各种防腐剂的含量都要求控制在限度内。,4、纯度的检查,精制抗毒素、类毒素、血液制品以及基因工程产品在制造过程中经过精制提纯后，求检查其纯度是否到达规程要求。检查纯度的方法有区带电泳、免疫电泳、凝胶层析和其它层析技术。,5、其它测定项目,（1）水分含量测定,（2）氢氧化铝与磷酸铝含量测定,（3）磷含量测定,烘干失重法、五氧化二磷真空干燥失重法和费休氏水分测定法,络合物滴定法测定,（二）、生物制品的安全检定,1、一般安全性检查,包括安全试验、无菌试验和热源质试验,2、杀菌、灭活和脱毒情况的检查,3、外源性污染检查,4、过敏性物质检查,（三）生物制品的效力检定,生物制品是具有生物活性的制剂，它的效力一般采用生物学方法测定。生物测定是利用生物体来测定待检品的生物活性或效价的一种方法，它以生物体对待检品的生物活性的反应为基础，以生物统计为工具，运用特定的实验设计，通过比较待检品和相应标准品或对照品在一定条件下所产生特定生物反应的剂量间的差异，来测得待检品的效价。,1、动物保护力试验（或免疫力实验）,动物保护力试验是将疫苗或类毒素免疫动物后，再用同种的活菌、活毒或毒素攻击，从而判定制品的保护水平。动物保护力试验可分为以下三类：,（1）定量免疫定量攻击法,（2）变量免疫定量攻击法50%有效免疫剂量ED50的测定法,（3）定量免疫变量攻击法保护指数（免疫指数）测定法,2、活疫苗的效力测定,（1）活菌数测定,（2）活病毒滴度测定,3、抗毒素和类毒素的单位测定,（1）抗毒素单位（U）测定能与一个L+量（致死限量）的毒素作用后，注射小鼠仍能使该小鼠在96小时左右死忙的最小抗毒素量。称为一个抗毒素单位。目前国际上都采用国际单位（U）数表示抗毒素的效价。,根据类毒素与相应抗毒素在适当的含量比例及一定温度条件下经一定反应时间，可在试管中发生抗原抗体结合，产生肉眼可见的絮状凝集反应。利用已知效价单位的絮状反应抗毒素国家标准品（简称：标絮抗）测定待检类毒素的絮状单位（Lf）值。本方法适用于白喉、破伤风类毒素的测定。,（2）絮状单位（Lf）测定：能和一个单位抗毒素首先发生絮状沉淀反应的类毒素量称为一个絮状单位。,4、血清学试验,血清学试验主要用来测定抗体水平或抗原活性。预防制品接种机体后，可产生相应抗体，并保持较长时间，接种后抗体形成的水平，也是反映制品质量的一个重要方面。基于抗原和抗体的相互作用，常用血清学方法检查抗原活性，并多在体外进行试验，包括沉淀试验、凝集试验，间接血凝抑制试验、反向血凝试验、补体试验和中和试验。,三、生物药物常用的定量分析法,1、酶法,酶活力测定法：是以酶为分析队象，目的在于测定样品中某种酶的含量或活性。,酶分析法：是以酶为分析工具或分析试剂，测定样品中酶以外的其它物质的含量，分析对象可以是酶通过对酶反应速率的测定或生成物等浓度的测定而检测相应物质的含量。,2、电泳法,电泳法是在电解质溶液中，带电粒子或离子在电场作用下以不同的速率向其所带电荷相反方向迁移，基于溶质在电场中的迁移的速率不同而达到分离的。,优点：,灵敏度高,重现性好,检测范围广,操作简单并兼备分离、鉴定、分析等优点。,常用的电泳法：自由界面电泳、区带电泳和高效毛细管电泳。,3、理化测定法,重量分析法、滴定分析法、分光光度法、高效液相色谱法,生物检定法是利用药物对生物体（整体动物、离体组织、微生物等）的作用以测定其效价或生物活性的一种方法。它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或对照品在一定条件下比较产生特定生物反应剂量比例，来测的供试品效价。,4、生物检定法,生物检定法的应用范围包括如下几项：,（1）药物的效价测定,（2）微量生理活性物质的测定,（3）某些有害杂质的限度检查,第六节药物代谢与药物动力学的分析方法,一、药物代谢与药物动力学的研究,1、药物的代谢转化：指药物进入人体后，在人体内进行一些反应，发生结构变化，使脂溶性的药物获的极性基团，增加水溶性，而利于从肾及胆道排泄的过程。,2、药物在体内的整个过程通常用ADME表示。A(absorption)表示吸收，为药物被生物体吸收D(distribution)为分布，为药物在生物体内的分布M(metabolism)为代谢，即药物在体内的代谢转化E(excretion