制药工艺学教学大纲

制药工艺学教学大纲一、教学目的本课程的教学目的是培养学生完整掌握药物制造的工艺原理与流程、关键技术及其相应的实践技能，并能够灵活综合运用所学知识进行制药工艺的创新、研发和集成，同时了解制药工艺的国内外最新进展。二、教学内容与学时本课程分为化学制药工艺、生物制药工艺、共性基础三大知识模块,教学设计内容与学时计划如下。第一章绪论，教学2学时。主要内容包括制药工艺的种类及所涵盖的内容，制药工艺学的发展历史及其重大工艺创新和新技术、现状及其展望。要求学生了解制药工艺的发展，掌握制药工艺种类、工艺研究的基本过程及其核心内容。1、化学制药工艺模块：包括总论和各论，第2-4章为总论，第5-9章为典型产品的各论。第二章化学合成药物工艺路线的设计与选择，教学1学时。主要内容包括药物合成工艺路线的设计、药物合成工艺路线的评价与选择。要求学生了解选择与改造工艺路线的基本思路，掌握药物合成工艺路线的常用设计方法和评价标准，能进行化学制药工艺设计和选择。第三章化学合成药物的工艺研究，教学2学时。主要内容包括反应物的浓度与配料比，反应溶剂和重结晶溶剂，反应温度和压力，催化剂，药品质量管理和工艺研究中的特殊试验。要求学生了解合成工艺研究中特殊试验，掌握化学制药工艺研究的主要内容以及各种反应条件对反应过程的影响，能进行化学合成工艺的实验研究。第四章手性制药技术，教学1学时。主要内容包括手性药物制备的化学法和生物酶法。要求学生了解生物酶法，掌握几种化学制备方法，包括化学拆分法、手性源的不对称反应、手性辅助剂的不对称反应、手性试剂的不对称反应、不对称催化反应、双不对称诱导反应。第五章氯霉素的生产工艺，教学3学时。主要内容包括氯霉素的合成路线及其选择，对硝基苯乙酮的生产，对硝基-α-乙酰氨基-β-羟基苯丙酮的生产，氯霉素的生产。要求学生了解氯霉素生产中三废治理及综合利用，掌握氯霉素及主要中间体的生产工艺原理，能进行氯霉素合成路线的设计与选择，能应用于生产工艺过程。第六章紫杉醇生产工艺，教学1学时。主要内容包括紫杉醇的结构与工艺路线研究，紫杉醇的侧链原料制备工艺，紫杉醇的半合成工艺与质量控制。要求学生了解紫杉醇的工艺路线，掌握紫杉醇及侧链的生产工艺原理，能应用于工艺条件和工艺过程控制。第七章半合成抗生素生产工艺，教学1学时。主要内容包括头孢菌素类的工艺路线研究，头孢菌素C的发酵工艺，7-氨基头孢烷酸的生产，头孢氨苄的生产。要求学生了解头孢菌素类的工艺路线，掌握头孢氨苄的生产工艺原理，熟悉7-氨基头孢烷酸的生产工艺。第八章甾体激素生产工艺，教学2学时。主要内容包括甾体药物的结构与工艺路线的研究，氢化可的松的生产。要求学生了解甾体类药物的结构特征及临床应用，掌握氢化可的松及主要中间体的生产工艺原理及反应条件的控制，能进行甾体类药物的合成工艺路线的设计。第九章其他典型合成药物生产工艺，教学3学时。主要内容包括加替沙星的生产工艺，苯磺酸氨氯地平的生产工艺，奥美拉唑的生产工艺，格列吡嗪的生产工艺。要求学生了解三废处理的方法，掌握加替沙星、苯磺酸氨氯地平、奥美拉唑、格列吡嗪的生产工艺原理，能进行生产工艺的研发。2、生物制药工艺模块：包括三种制药生物系统，即微生物发酵制药工艺（第10-13章）、基因工程菌制药工艺（第14-16章）、动物细胞培养制药工艺（第17-20章）。按生物制药的上下游关系设计教学内容和进程，每个制药生物系统包括总论和各论两部分，各论为典型产品生产工艺举例。第十章微生物发酵制药工艺，教学10学时，分5讲。第1讲制药微生物生长与生产的关系，包括制药微生物种类、药物的生物合成、发酵动力学等，教学2学时。第2讲制药微生物菌种的建立，包括生产用菌种选育与保藏技术，教学2学时。第3讲制药微生物培养基制备与灭菌工艺，包括培养基的研发、成分与质量控制，培养基和空气灭菌技术等，教学2学时。第4讲制药微生物发酵培养技术，包括种子制备与质量控制、固体培养、液体培养、固定化培养、发酵操作方式等，教学2学时。第5讲发酵工艺过程的检测与控制，包括物理、化学、生物学参数的影响、检测方法与工艺控制，教学2学时。要求学生了解微生物制药的种类及其产业现状、最新技术进展，掌握微生物发酵制药上下游工艺原理与技术，能进行发酵工艺与过程控制的研究。第十一章抗生素发酵生产工艺，教学2学时。主要内容包括抗生素基础知识和青霉素发酵生产工艺。要求学生了解抗生素生产的技术需求及其产业现状、最新技术进展，掌握抗生素发酵工艺原理与技术，能应用于青霉素发酵工艺过程的控制中。第十二章氨基酸发酵生产工艺，教学1学时。主要内容包括氨基酸工业和谷氨酸发酵生产工艺。要求学生了解氨基酸生产的技术需求及其产业现状、最新技术进展，掌握氨基酸生产工艺原理，能应用于谷氨酸发酵工艺与过程的控制中。第十三章维生素发酵生产工艺，教学1学时。主要内容包括维生素生产基础基础知识、维生素C生产工艺。要求学生了解维生素C化学合成工艺、维生素产业现状、最新技术进展，掌握维生素C生产工艺原理，能应用于发酵工艺与过程的控制中。第十四章基因工程制药工艺，教学5学时，分3讲。第1讲基因工程制药生物表达系统，包括大肠杆菌系统、酵母系统、链霉菌系统等，教学2学时。第2讲基因工程大肠杆菌的构建，包括目标基因克隆、表达载体构建、工程菌筛选鉴定与建库等，教学2学时。第3讲基因工程菌发酵培养与控制，包括培养基组成、温度和pH等工艺参数及诱导表达等，教学1学时。要求学生了解基因工程生物制药的种类、产品及最新制药系统的进展，掌握基因工程制药的基本原理与技术，能进行工程菌构建和发酵工艺控制研究。第十五章重组人干扰素生产工艺，教学2学时。主要内容包括人干扰素工艺路线研究、重组人干扰素-2b的生产工艺。要求学生了解重组人干扰素生产的其他工艺过程及最新进展，掌握基因工程制药工艺路线选择、发酵工艺与分离工艺原理，能进行工程假单胞菌构建、发酵和分离过程的控制。第十六章重组人胰岛素和重组人生长激素生产工艺，教学1学时。主要内容包括重组人胰岛素和生长素的结构、发酵生产工艺与质量控制。要求学生了解重组人胰岛素和生长素的最新进展，掌握人胰岛素和生长素生物合成、发酵工艺原理，能应用于基因工程大肠杆菌和酵母生产人胰岛素、分泌型大肠杆菌生产人生长素的工艺控制中。第十七章动物细胞培养制药工艺，教学6学时，分3讲。第1讲制药动物细胞的表达系统与细胞系的构建，包括制药动物细胞的种类与生化特征、工程细胞的构建技术，教学2学时。第2讲动物细胞培养基的制备与培养技术，包括培养基成分、种类、质量控制，贴壁培养、微囊培养等，教学2学时。第3讲动物细胞培养过程的检测与工艺控制，包括细胞活性、污染、有害代谢物、剪切搅拌、溶解氧、温度、pH、产物等，教学2学时。要求学生了解动物细胞制药的产业及其最新技术进展，掌握动物细胞培养制药的基本原理与培养技术，能应用于动物细胞制药工艺的控制中。第十八章重组人红细胞生成素生产工艺，教学2学时。主要内容包括红细胞生成素的类型及研究历史，工程细胞系构建、培养工艺与过程控制、分离纯化工艺过程与产品质量控制。要求学生了解红细胞生成素的其他生产工艺及其最新技术进展，掌握人红细胞生成素的合成、培养工艺原理，能够进行工程CHO细胞系的构建、培养工艺过程的控制。第十九章抗体药物制备工艺，教学1学时。主要内容包括抗体技术发展、抗体结构、鼠源单克隆抗体、基因工程抗体制备工艺。要求学生了解小分子抗体及其最新技术进展，掌握抗体结构与制备工艺之间的关系，能进行抗体药物的研发和制备。第二十章疫苗制备工艺，教学1学时。主要内容包括疫苗类型、细菌性疫苗和病毒性疫苗制备工艺。要求学生了解疫苗的新技术进展，掌握疫苗作用机理、灭活和减活原理与技术，能够进行灭活和减活疫苗制备。3、共性基础技术模块：共4章，按生物制药和化学制药工艺的共性技术需求进行内容设计，由制药工艺计算、反应器设计、中试放大和三废处理等组成核心知识单元。第二十一章反应器，教学6学时，分2讲。第1讲反应器概述。包括反应器分类和结构特点，分别阐述通气发酵罐和搅拌反应釜的结构特征与设计要点，教学2学时。第2讲生物反应器设计与分析，包括间歇搅拌釜式反应器、连续操作的搅拌釜式反应器以及连续操作的管式反应器的基本操作方程，教学及课堂习题共计4学时。其中，课堂习题包括对本章主要内容的总结和反应时间计算的练习，约20分钟。要求学生了解反应器基本结构形式及应用，理解反应器设计的基本方程式，掌握间歇操作等容过程的一级反应和二级反应的反应时间的计算，从而运用基本操作方程式进行相应的反应器设计计算。第二十二章制药工艺计算，教学及课堂习题2学时。教学主要内容包括制药工艺设计图、物料衡算、能量衡算、工艺经济性评价。其中，课堂习题是以阿司匹林生产项目为例的工艺流程框图和简图的画法的讲解与练习，约30分钟。要求学生了解制药工艺设计主要内容，掌握工艺流程框图（或简图）、物料衡算图和带控制点工艺流程图的画法，能够进行物料衡算、能量衡算以及工艺经济性评价。第二十三章制药工艺放大研究，教学6学时，分2讲。第1讲制药工艺放大与工艺规程，包括制药工艺放大方法及内容，中试放大影响因素，教学2学时。第2讲，通气搅拌反应器设计与放大，包括通气搅拌罐罐体设计及零部件的选取，经验放大法进行搅拌罐的放大设计，课堂教学3学时，课堂演练1学时。其中，课堂演练为年产800吨链霉素生产工艺计算，包括全厂的物料衡算；发酵车间的热量衡算（即蒸汽耗量的计算）；水用量的计算；发酵车间耗冷量计算。课堂演练以学生当堂训练为主，教师现场答疑为辅。要求学生了解中试放大方法、放大过程、内容及其生产工艺规程制定，理解不同放大方法对反应器设计结果的影响，能够根据生产工艺进行发酵罐（或搅拌釜）的放大设计与计算。第二十四章三废处理工艺，教学2学时。主要内容包括制药工业的清洁生产、制药企业末端污染的治理技术，废水、废气和废渣处理工艺。要求学生了解制药工业生产特点，理解清洁生产的必要性及途径，掌握三废处理工艺和方法。三、教学方法本课程力图改革传统的以教师为主的输入式讲授教学方法，转变为以学生为主的输出式问题研讨教学。以典型药品或制药过程技术的问题为教学切入点，采用启发式、互动式、研究式教学方法，结合多媒体教学方式，引发同学们思考，如何根据所学知识原理，对其进行改进，从而诞生新工艺。1、加强与学生交流，激发学习的积极主动性。例如，在讲授解青霉素发酵生产工艺时，由于最初工艺是固体表面发酵，产量极低。启发同学们，大胆设想、科学试验，采用液体培养基代替固体培养基一举获得成果。由固体到液体发酵的工艺革新使青霉素产量大幅度提高，也为其他发酵药物奠定了应用基础。2、针对制药工艺中的多学科交叉知识点，采用互动式教学。由学生回答各个学科的知识，然后再与本课程的知识进行比较，从而达到理解学科之间的联系和区分。例如，在讲授诱导物的概念时，互动分析生物学、细胞培养、基因工程等学科对诱导物的定义和使用，再引出本课程的定义。给同学们指出在课外阅读文献时，要注意不同学科来源的、看上去文字描述完全相同的、用法不同的概念。这种互动式教学，加强了师生之间的双向交流，提高了学生的学习积极性、思辨能力和口头表达能力，从而提高课堂教学效果。3、针对具体产品的制药工艺，采用研究式教学方法。根据药物结构，提出反应合成机理，选择和设计工艺路线，分析影响合成的关键因素，基于实验结果，确定工艺流程中的控制参数。将理论知识具体