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文档简介
Contents生物技术药品制剂概述蛋白质类药品制剂处方与工艺蛋白质类药品新型给药系统蛋白质类药品制剂评价方法4123
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疫苗
生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第1页一、概述生物技术:是应用生物体或其组成部分,在最适条件下,生产有价值产物或进行有益过程技术。主要包含基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程。生物技术药品制剂是指采取当代生物技术,借助一些微生物、植物、动物生产药品。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第2页生物技术药品研究概况生物技术药品产品,当前国内外已同意上市约40余种,正在研究有数百种之多,这些药品均属肽类与蛋白质类药品。我国已上市基因工程药品和疫苗
1995年白细胞介素-21996年α1b-干扰素α2a-干扰素
α2b-干扰素
1997年粒细胞集落因子红细胞生成素
1992年乙型肝炎疫苗生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第3页生物技术药品结构特点与理化性质蛋白质组成和普通结构蛋白质是由许多氨基酸按一定次序排列,经过肽键相连而成多肽链。蛋白质高级结构 包含二级、三级与四级结构。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第4页生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第5页蛋白质理化性质1、蛋白质普通理化性质旋光性:由螺旋结构引发,通常为右旋紫外吸收:苯核在280nm有最大吸收,氨基酸在230nm显强吸收蛋白质两性性质与电学性质:在不一样pH下会成为阳离子,阴离子或两性离子生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第6页2、蛋白质不稳定性因为共价键引发不稳定性蛋白质水解蛋白质氧化外消旋作用二硫键断裂及其交换由非共价键引发不稳定性:聚集宏观沉淀表面吸附蛋白质变性蛋白质理化性质蛋白质稳定性对于蛋白质类药品制剂研究、生产、贮存等极为主要。
生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第7页蛋白质类药品评价方法液相色谱法:RP-HPLC,IEC,SEC光谱法:UV,可见吸收光谱,ORD,CD,荧光,IR,拉曼光谱电泳:SDS,IEF,EC生物活性测定与免疫测定:重组DNA和杂交瘤技术产品应进行生物活性测定,蛋白质药品制剂稳定性也应检测其生物活性。
生物活性检测是利用体内模型或体外组织或活性蛋白质多肽特异性生物学反应,经过剂量(或浓度)效应曲线进行定量(绝对量或比活性单位)。免疫测定通常采取免疫化学法在前面讨论蛋白质药品不稳定原因时已经看出,要开发蛋白质类药品,需要各种分析方法。
生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第8页二、蛋白质类药品制剂处方与工艺蛋白类药品普通处方组成蛋白类注射剂包含:溶液型注射剂:使用方便,需低温保留冻干粉注射剂:稳定,但工艺复杂液体剂型中蛋白类药品稳定化方法改造其结构加适宜辅料(经过加入各类辅料,改变蛋白类药品溶剂性质是药品制剂中惯用稳定化方法。)蛋白质类药品制剂研制关键是处理这类药品稳定性问题。对于注射给药则采取适当辅料,设计合理处方与工艺,而非注射给药还需处理生物利用度问题。
生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第9页蛋白类药品稳定剂有缓冲液:枸橼酸钠-枸橼酸缓冲剂,磷酸盐缓冲系统表面活性剂:非离子型表面活性剂,如吐温80糖和多元醇:蔗糖,海藻糖,山梨醇等盐类:惯用NaCl聚乙二醇类:如PEG200、300、400、600、1000大分子化合物:HSA(人血清蛋白)组氨酸、甘氨酸、谷氨酸和赖氨酸盐酸盐等金属离子:钙、镁、锌等生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第10页固体状态蛋白质药品稳定性与工艺冷冻干燥蛋白质药品制剂
需考虑问题:选择适宜辅料辅料对冷冻干燥过程中一些参数影响冻干保护剂:甘露醇,山梨醇,蔗糖,葡萄糖,右旋糖酐等喷雾干燥蛋白质药品制剂:喷雾干燥工艺广泛应用于蛋白质类药品控释制剂、吸入剂、微球制剂等新型给药系统研制中。在喷雾干燥过程中可加入稳定剂,如蔗糖能提升氧血红蛋白(oxyhemoglobin)稳定性。缺点是操作过程中损失大,水分含量高生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第11页高分子聚合物中蛋白质药品稳定化蛋白质药品稳定性药品不稳定性通常发生在制备、储存和释放过程中蛋白质药品不稳定机理有:蛋白分子伸展;水溶性或水不溶性聚集;水解;脱氨和氧化在应用W/O/W复乳溶剂挥发法制备PLGA微球时加入稳定剂BSA或海藻糖可有效提升蛋白质稳定性。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第12页包封在聚合物中蛋白质药品在释放过程中影响稳定性原因含水量微环境pH聚合物表面吸附次要原因:水溶性低聚物,渗析效应,蛋白与聚合物之间直接反应生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第13页使稳定性研究简化路径和方法模型蛋白选取:如以核糖核酸酶A作为模型药品研究蛋白质不稳定性机理聚合物中蛋白质结构模拟和修饰:模拟蛋白质所处不利条件以及不稳定机理可用以阐述在蛋白提取过程之外不稳定原因。选取不一样聚合物骨架:采取较大几何形状微柱体来简化蛋白质稳定性研究与评价。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第14页由湿度引发不稳定性改变固体药品中含水量,是蛋白质处于非伸展状态以及直接阻断其不稳定机制。锌离子与人生长激素形成不溶性沉淀可提升蛋白质稳定性加入添加剂,能够改变聚合物吸水量两种常见共价聚集机制:固体蛋白质在湿环境中二硫键破环由甲醛介导聚集过程生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第15页由酸诱导蛋白不稳定性提升PLGA包封蛋白稳定性最直接方法是调整处方以提升微环境pH值。防止由酸诱导BSA物理聚集方法增加聚合物通透性,从而使PLGA水解产物——水溶性酸释放出来降低聚酯降解速率加入适当添加剂,中和聚合物降解产物——弱酸生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第16页三、蛋白质类药品新型给药系统新型注射(植入)给药系统
临床经验表明,很多蛋白质类药品在体内血浆半衰期短,去除率高,因而需要延长其在体内平均驻留时间,或改变蛋白质在体内药品动力学性质,有时需要制成非零级脉冲式释药系统(如疫苗)。为满足这些要求,既能够对蛋白质分子进行化学修饰,也能够控制蛋白质进入血流释放速度等。当前已经有用PEG修饰蛋白质分子以延长蛋白质药品在血浆中半衰期。比如,腺苷酸脱氨酶(adenosinedeaminase,ADA)即采取形成PEG-ADA这种方法,治疗因ADA缺乏而引发免疫缺损综合征患者,此药已经获FDA同意生产。控释微球制剂:首次经FDA同意蛋白质类药品微球制剂是醋酸亮丙瑞林(leuprolideacetate)聚丙交酯—乙交酯微球。此种微球供肌内注射,用于治疗前列腺癌,可控制释放达30d之久,改变了普通注射剂需天天注射传统,使用方便。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第17页控释微球制剂惯用制备方法复乳液中干燥法(γ干扰素、白细胞介素、亮丙瑞林、人生长激素、环孢素以及促红细胞生长素(EPO)等)低温喷雾提取法喷雾干燥法超临界萃取法脉冲式给药系统:如疫苗或类毒素等抗原蛋白生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第18页白细胞介素1α(IL-1α)PLGA微球制备:LimorChen等以改良复乳溶剂挥发法制备。详细方法为:将含有20mg牛血清白蛋白(BSA)和8.5μgIL-1α水溶液50μl与含有200mgPLGA二氯甲烷0.5ml混合,用探针式超声乳化(56w)30s,将此初乳分散于1ml用二氯甲烷饱和1%(w/v)PVA水溶液中,漩涡混悬形成复乳,再将该复乳倾入50ml0.1%(w/w)PVA水溶液中搅拌5min,再加入50ml含有10%(v/v)2-丙醇PVA溶液将二氯甲烷抽提到外水相中,连续搅拌30min后,离心10min搜集微球,冰冻干燥成流动性粉末状微球。因为皮下注射微球后小于10μm微球易被巨噬细胞吞噬,故需将微球粒径控制在10μm以上。制备过程中界面张力影响IL-1α活性,加入0.5%(w/w)磷脂酰胆碱(PC)可保护IL-1α,并显著减小微球粒径。微球体外释放度试验表明,牛血清白蛋白和白细胞介素1α在30min钟内分别释放38%和63%,40d内分别释放75%和100%。扫描电镜显示,突释后释药过程与骨架溶蚀过程同时进行。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第19页非注射给药系统
研究非注射路径给药系统,将有益于增加病人顺应性(compliance)。蛋白质和多肽类药品非注射给药方式包含鼻腔、口服、直肠、口腔、透皮和肺部给药。当前最有应用前景属鼻腔给药,然而口服给药还是最受欢迎给药路径,但难度很大。蛋白质和多肽类药品非注射给药系统存在主要问题是药品透过黏膜能力差,易受酶降解,以致生物利用度很低。提升生物利用度方法:对药品进行化学修饰或制成前体药品应用吸收促进剂使用酶抑制剂采取离子电渗法皮肤给药生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第20页鼻腔给药系统鼻腔黏膜特点:鼻腔给药系统存在问题:吸收促进剂动静脉和毛细淋巴管丰富,大量微小绒毛,穿透性高,酶少,有利于药品吸收分子量大药品透过性差,生物利用度低,吸收不规则,局部刺激性,妨碍绒毛运动,长久给药毒性胆酸盐类,脂肪酸及其酯类,其它。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第21页胰岛素鼻腔给药系统已进行广泛研究,胰岛素不用促进剂经鼻腔给药生物利用度小于1%,但用葡萄糖胆酸酯作吸收促进剂,其生物利用度可提升到10%~30%。近年来有报道将胰岛素制成淀粉微球,微球直径45m,以0.751U/kg和1.71U/kg剂量喷入鼠鼻腔,达峰时为8min,30~40分钟后,血糖分别下降40%和64%,维持时间4小时,生物利用度约为30%。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第22页口服给药系统(胰岛素)
存在问题:受胃酸催化降解;受胃肠道内酶降解;对胃肠道黏膜透过性差;受肝脏首过作用微乳制剂:如自乳化胰岛素油溶液纳米囊和纳米粒:如胰岛素聚氰基丙烯酸异丁酯纳米囊胰岛素肠溶胶囊生物黏附材料与肠溶材料联合应用技术:壳聚糖胰岛素脂质体新型吸收促进剂应用:SNAC生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第23页其它给药系统直肠给药系统特点:水解酶活性较低,pH靠近中性,防止肝首过效应,普通采取吸收促进剂结肠定位给药系统(OCDDS)口腔黏膜给药系统:防止胃肠消化及肝首过效应生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第24页经皮给药系统:离子导入技术:指电荷或中性分子在电场作用下迁移进皮肤过程。肺部给药系统:存在问题:长久给药后安全性评定;肺吸收分子大小限值;促进吸收办法;稳定蛋白质药品处方设计方法生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第25页四、蛋白质类药品制剂评价方法4.1制剂中药品含量测定提取技术:不能测定包含不溶性聚集蛋白在内蛋白总量水解技术:在碱性条件下水解最为惯用含量测定方法:紫外分光光度法反相高效液相色谱法:RP-HPLC,IES,SEC法BCA法和MicroBCA法生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第26页4.2制剂中药品活性测定酶联免疫法是建立在蛋白质类药品活性部位与抗原决定簇处于相同部位时实施一个方法。体外药效学方法利用体外细胞与活性蛋白质多肽特异生物学反应,经过剂量(或浓度)效应曲线进行定量。是制订药品制剂质量标准最基本方法。体内药效学方法将药品给予动物或人体后所反应出药效学反应。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第27页4.3制剂中药品体外释药速率测定
蛋白质药品体内外释药速率测定方法详细方法:将数个试验组微球(每个试验组设置数个取样点)置于一定量溶出介质中,放入37℃振动孵箱中,定时取样离心分离测定微球中药品含量。影响释放原因有:介质pH,离子强度,赋形剂,转速,温度等。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第28页影响药品释放行为原因(以微球为例)聚合物影响聚合物中药品释放机制:扩散机制和降解机制聚合物组成对释放影响聚合物分子量对释放影响聚合物结构对释放影响聚合物与药品相互作用对释放影响生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第29页药品对释放影响载药量对释放影响高载药量微球突释及累积释放都显著高于低载药量微球。药品稳定性对释放影响蛋白类药品极易在微球内部聚集称为不溶性沉淀而影响药品释放。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第30页制备工艺对释放影响复乳法制备工艺:制备初乳时蛋白质发生不可逆聚集,造成释放不完全。部分无水法制备工艺低温喷雾提取法制备工艺喷雾干燥法制备工艺附加剂对释放影响生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第31页4.4制剂稳定性研究:物理稳定性和化学稳定性4.5体内药动学研究:对于非静脉给药控缓释制剂体内药动学试验可考虑选择放射标识法测定血浆中药品量,该方法灵敏度高,适合多数蛋白质类药品体内血药浓度测定。
4.6刺激性及生物相容性研究:依据我国SFDA(StateFoodandDrugAdministration)药品注册管理方法要求,皮肤、粘膜及各类腔道用药需进行局部毒性和刺激性试验,各类注射(植入)路径给药剂型除进行局部毒性和刺激性试验外还需进行所用辅料生物相容性研究,以确保所用辅料安全性。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第32页参考文件[1]姜忠义,高蓉,许松伟等.药品蛋白聚乙二醇修饰.中国药学杂志,,37(6):409[2]瞿文,陈庆华,赵瑞钦等.丙氨瑞林生物可降解缓释微球注射剂研究.中国医药工业杂志,,31(1):14~18[3]毕殿洲主编,药剂学.北京:人民卫生出版社,1999[4]吴琼珠等.小鼠口服胰岛素复乳后降血糖效果试验研究.中国医药工业杂志,1990,21:445生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第33页Section2疫苗是指为了预防、控制传染病发生、流行,用于人体预防接种疫苗类预防性生物制品。预防接种用生物制品包含疫苗、菌苗和类毒素。疫苗(vaccine)分为两类。原理:疫苗是将病原微生物(如细菌、立克次氏体、病毒等)及其代谢产物,经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成用于预防传染病自动免疫制剂。
政府自愿、自费生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第34页种类人工主动免疫制剂1.灭活疫苗(甲肝灭活疫苗,就是死疫苗)2.减毒活疫苗(水痘疫苗是减毒活疫苗,麻风、腮腺炎疫苗都是属于活疫苗)3.类毒素(白喉类毒素、破伤风类毒素等)人工被动免疫制剂1.抗毒素2.人免疫球蛋白制剂3.细胞因子制剂4.单克隆抗体制剂人工主动免疫和人工被动免疫均能使机体增加抗病能力,但后者连续时间短,主要用治疗和紧急预防。生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第35页新型疫苗1.亚单位疫苗(subunitvaccine)2.结合疫苗3.合成肽疫苗4.基因工程疫苗(1)重组抗原疫苗(2)重组载体疫苗(3)DNA/RNA疫苗(4)转基因植物疫苗生物技术药物制剂和疫苗专家讲座第36页儿童注射疫苗按照我国要求计划免疫程序,宝宝必须在1岁内完成5种疫苗接种,详细包含以下几个:乙肝疫苗普通在出生两天内、1个月、6个月各注射1次,每3~5年加强注射1次。当前使用多为基因工程乙肝疫苗,它能够用于预防全部已知亚型乙肝病毒感染。不能接种该种疫苗宝宝有:1.发烧、患急性传染病、中耳炎、活动性结核、心肝肾等疾病;2.体制弱,有过敏史或癫痛者;3.近期正在进行免疫抑制剂治疗者。
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