复旦大学《药剂学Ⅱ》课件7生物技术药物制剂

1、生物技术药物制剂 BiotechnicalPharmaceutics内容2概述蛋白质多肽类药物注射剂的设计蛋白质多肽类药物新型的注射给药系统蛋白质多肽类的非注射剂型基因递送系统概述3生物技术（biotechnology）应用生物体或其组成部分，在最适条件下，生 产有价值的产物或进行有益过程的技术包括基因工程细胞工程酶工程发酵工程生化工程蛋白质工程抗体工程生物技术药物(Biotech drugs)采用现代生物技术人为的创造一些条件，借助 某些微生物、植物或动物来生产所需药品，一 般来说指用DNA重组技术或其他生物技术研制 的蛋白质和核酸类药物。包括重组蛋白质药物重组DNA药物疫苗4生物技术药物的

2、发展1982，重组人胰岛素上市1998,65个生物药物上市2600个进入临床前700多个进行临床评价200多种进入期临床学科的融合加速56单克隆抗体的销售生物技术药物的特点药理学：活性强，剂量小，毒副作用小生产和制备：稳定性差，空间构象易变检验特性：理化检验和生物活性检验7蛋白质药物的结构特点蛋白质（朊）一级结构氨基酸的组成和排列顺序二级结构螺旋折叠三级结构螺旋和折叠肽链的空间排列四级结构2个以上亚基通过非共价键结 合的空间排列方式肽：10个以上氨基酸的为多肽8 蛋白质的理化性质一般性质分子量大在水中易形成亲水胶体，不易透过半透膜旋光性（一般为右旋）紫外吸收（230nm）蛋白质的两性本质与电学

3、性质：等电点PheTyr9Try 不稳定性化学不稳定蛋白质水解 酸、碱、蛋白酶氧化 甲硫氨酸、半胱氨酸外消旋作用 碱水解 温度、pH、离子强度、金属离子 使氨基酸成为非代谢形式二硫鍵的断裂和交换 二硫鍵稳定蛋白质构象 硫醇类催化H-S-RR-S-S-RR-S-S-R+H-S-R10物理不稳定性变性：天然分子球状折叠的改变，如三级结构，通常是 二级结构的破坏 可逆变性 不可逆变性表面吸附 蛋白质容易粘附在粗的表面 表面吸附可导致构象变化聚集 在水溶液中自缔合 二聚体、三聚体、六聚体 变性剂可导致蛋白质聚集沉淀 宏观量的聚集 与变性共轭发生11蛋白质药物的评价方法液相色谱法RP-HPLCIECSE

4、C光谱法UV圆二色谱（CD）IR电泳生物活性测定与免疫测定12蛋白与多肽类药物生物学特点多为内源性物质药理活性强副作用较少、很少有过敏反应口服吸收差半衰期短、需长期给药13蛋白质类药物制剂的处方与工艺一般 剂 型溶液型注射剂冻干粉注射剂14稳定化方法15液体剂型中蛋白质类药物的稳定化改造结构加入适宜辅料缓冲液表面活性剂（非离子型）糖和多元醇盐类聚乙二醇类 低温保护剂和沉淀结晶剂大分子化合物组氨酸、甘氨酸、谷氨酸和赖氨酸的盐酸盐金属离子2. 固体状态蛋白质药物的稳定性与工艺16冷冻干燥蛋白质药物制剂适宜的辅料冻干的工艺参数温度时间冷冻干燥过程中可能引起药物失活从液态到固态的相变过程中，包在蛋白质

5、周围的水分子被 除去而失活高浓度的盐和缓冲组分的结晶或缓冲液pKa对温度敏感而 导致pH变化、浓缩时蛋白质有限的溶解度等均能导致蛋白 质药物失活 喷雾干燥蛋白质药物制剂加入稳定剂 蔗糖能提高血红蛋白的稳定性控制喷雾过程中的工艺参数17蛋白质药物在高分子材料中的不稳定18蛋白质药物稳定的一般性规律不稳定通常发生在制备、储存和释放过程中体内释放生理温度下的湿环境聚合物降解形成的微酸环境药物包封过程中的不稳定储存或干燥过程中，双糖（蔗糖）或多价离子（锌离子） 的存在有利于蛋白质稳定蛋白质不稳定的机理有蛋白分子的伸展水溶性或水不溶性聚集水解脱氨和氧化加入稳定剂后可显著提高其稳定性 聚合物中蛋白质释放过

6、程中稳定性的影响因素19含水量微环境pH值聚合物表面吸附由湿度引起的不稳定性由酸诱导的蛋白不稳定使稳定性研究简化的途径和方法模型蛋白的选用适当的模型蛋白可以说明不稳定性机制如核糖核酸酶聚合物中蛋白质结构的模拟和修饰选用不同的聚合物骨架20蛋白质多肽类药物新型注射给药系统21注射微球特点缓释延长体内作用时间（1-3月），减少给药次数突释问题较严重材料PLGA、PLA方法复乳-液中干燥法相分离法喷雾干燥法熔融挤出法低温喷雾冻干法已开发的部分蛋白类药物缓释微球22药物t1/2（min） 骨架材料缓释时间商品名开发厂家曲普瑞林30PLGA1MDecapeptylIpsen/Ferin g亮丙瑞林16P

7、LGA1MProstap SRAbbott/武田亮丙瑞林16PLA3M武田布舍瑞林80PLGA1MHoechst高舍瑞林PLGA1MZoladexICI那法瑞林144PLGASyntex/South Res InstEPOPLGA14d研究中rhGHPLGA30drhIFN-PLGA7dIL-PLGA7d疫苗的微球注射剂疫苗需多次接种相隔时间长辍种率高类型突释+缓释脉冲释药23植入剂注射型植入剂PLGA的条状植入剂原位凝胶（in-situ gel）非注射型植入剂胶囊型植入剂骨架材料制成的特殊形状植入剂24输注泵给药系统特点长期、精确给药电脑控制，程序式的释药模拟正常胰腺分泌胰岛素模式可实现基础

8、输注剂量和餐前输注剂量类型Minimed公司508型Disetronic公司 V100型Zyklomat轻便注射器Alzet渗透泵Lutrepulse机械泵25环境敏感型给药系统物理敏感型温敏磁敏酶敏感型26PEG化多肽、蛋白类注射给药改善药物在体内的药物动力学特征增加药物在体内的作用时间增加药物的溶解度和稳定性降低或消除免疫原性和毒副作用增加药物的治疗指数27其他注射给药系统脂质体纳米粒乳剂28蛋白多肽类药物非注射给药系统黏膜给药系统鼻腔给药系统优势鼻腔内丰富的毛细血管和毛细淋巴管鼻腔中大量的纤毛相对较高的通透性相对较低的酶活性避开首过效应易到达给药部位（与肺吸入相比）缺点局部刺激性对纤毛的

9、妨碍和伤害大分子药物吸收较少且不规则29提高鼻腔给药效果的方法吸收促进剂胆酸盐类非离子型表面活性剂脂肪酸及其衍生物磷脂类环糊精及其衍生物其他酶抑制剂延长药物在鼻腔内的滞留微球亚微球高分子材料或凝胶剂30已有的鼻腔喷雾剂1995年FDA，降钙素鼻腔喷雾（Sandoz）胰岛素鼻腔喷雾Nazlin（加州生物工程公司）干扰素鼻腔喷雾剂疫苗的鼻腔免疫31肺部给药系统优势具有巨大的可供吸收的表面积和丰富的毛细血管酶活性低避开了肝首过效应对于肺部疾病具有更大的优势问题肺部较脆弱，长期给药是问题如何将药物全部输送到吸收部位药物对肺部的局部作用装置的问题32肺部给药的应用溶液或粉末吸入剂微球亚微粒与纳米粒脂质体

10、33胰岛素肺部给药品种Pfizer， ExuberaNovo Nordisk， AERx iDMs, 期临床粉末吸入装置，Dura & Inhale34口服给药系统35限制多肽和蛋白类药物口服吸收的因素分子量大，亲水性强，难跨过生物膜胃肠内大量的酶降解肝脏的首过作用36胰岛素口服给药系统的研究生物粘附微粒给药系统微球纳米粒微乳脂质体肠溶制剂结肠定位促透剂和蛋白酶抑制剂的加入37口腔给药系统直肠给药系统其他给药系统38经皮给药系统离子导入超声波电穿孔传递体粉末经皮无针注射超音速导入39基因递送系统40基因（Gene）遗传信息的基本单位。一般指位于染色体上编 码一个特定功能产物（如蛋白质或RNA分

11、子等） 的一段核苷酸序列。基因治疗（Gene Therapy）依靠人源或外源的遗传物质，来纠正人类基因 结构或功能上的错乱，阻止病变的发展，杀灭 病变的细胞，或抑制外源病原体遗传物质的复 制，从而实现对疾病的治疗。基因治疗基因治疗途径Ex vivo将含外源基因的载体在 体外导入人体自身或异 体细胞，经体外细胞扩 增后，再输入人体In vivo将外源基因装配于适宜 的载体传递系统，直接 输入人体42基因治疗的关键目的基因靶细胞导入系统43基因递送屏障胞外屏障载体进入机体到达靶细胞之前所遇到的屏障降解酶系统吞噬系统调理化作用胞外粘膜层胞内屏障靶细胞膜内吞小泡细胞核膜44基因导入方法物理导入法电穿孔

12、直接注射基因枪微粒轰击化学导入法给药系统生物学导入法病毒载体45一般理化导入法显微注射法裸DNA注射法电穿孔法微粒轰击法磷酸钙沉淀法46基因递送载体应具备的性质携带性能安全性缓释作用稳定性靶向性可促进目的基因从内吞小泡释放入胞浆可促进目的基因转运入核可调控基因输入后在体内的表达47基因递送的载体48病毒载体（Viral vector）野生型病毒经改造除去致病性后得到的基因输 送系统转染效率高，安全性差非病毒载体（Non-viral vector）安全性好转染效率低病毒载体49逆转录病毒载体腺病毒载体其他病毒载体腺病毒相关病毒牛痘病毒基因载体单纯疱疹病毒载体逆转录病毒（Retrovirus，RV

13、）载体优点转染谱广，可以感染各种细胞类型插入的外源基因可以完整的整合对细胞感染率高感染细胞后不产生病变，可建立细胞系长期持续表 达外源基因不足只能整合至分裂相的细胞可插入的外源基因较小，难以满足较大基因的插入病毒滴度偏低有产生野生型病毒或辅助病毒的可能50组成带有外源基因的重组逆转录病毒载体分子能已反式提供病毒结构蛋白的包装细胞应用临床应用于抗肿瘤正研究导入脑瘤组织Ex vivo5152腺病毒（Adenovirus）载体优点安全靶细胞范围广滴度高可以在肠道及呼吸道内繁殖，其重组病毒可由静脉 注射、肠道吸收或气管内滴注多种方式给予载体没有包膜，不易为补体所灭活启动子功能强，能较高水平的表达外源基因53不足基因转移缺乏特异性是一种非整合载体，对于非分裂相细胞，其介导的 基因转移可持续表达几个月，但对于增殖旺盛的细 胞，要达到长期的基因表达需要重复给予重复给予时，可能产生机体的免疫应答可能于其他血清型的腺病毒重组54构建 人类血清5型腺病毒非病毒载体5