生物技术药物制剂-第二节.ppt

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1、生物技术药物制剂药剂教研室本章学习要求：掌握生物技术的概念和生物技术药物的特点和理化性质。掌握蛋白质类药物的处方与工艺。熟悉掌握蛋白质类药物新型给药系统和评价方法。二、蛋白质的理化性质(一)蛋白质的一般理化性质1、旋光性蛋白质分子总体旋光性由构成氨基酸各个旋光度的总和决定，通常是右旋，它由螺旋结构引起。蛋白质变性，螺旋结构松开，则其左旋性增大。(一)蛋白质的一般理化性质2、紫外吸收大部分蛋白质均含有带苯丙氨酸，酪氨酸与色氨酸，苯核在紫外280nm有最大吸收。氨基酸在紫外230nm显示强吸收。(一)蛋白质的一般理化性质3、蛋

2、白质两性本质与电学性质蛋白质除了肽链N-末端有自由的氨基和C-末端有自由的羧基外，在氨基酸的侧链上还有很多解离基团，这些解离基团在一定pH条件下都能发生解离而带电。因此蛋白质是两性电解质，在不同pH条件下蛋白质会成为阳离子，阴离子或二性离子。(二)蛋白质不稳定的原因1、蛋白质药物由于共价键破坏引起不稳定性共价键改变引起蛋白质不稳定的化学反应有水解，氧化和消旋化，此外还有蛋白质的特有反应，即二硫键的断裂与交换。有时几种反应同时进行1、蛋白质药物由于共价键破坏引起不稳定性蛋白质在其等电点（IP）时一般最稳定，溶解也最少。在蛋白

3、质等电点相应的pH所有离子的净电荷为零，因而减少了电荷排斥和蛋白质伸展的趋势。1、蛋白质药物由于共价键破坏引起不稳定性(1)蛋白质水解蛋白质可被酸，碱和蛋白酶催化水解，使蛋白质分子断裂，分子量逐步变小，成为分子量大小不等的肽段和氨基酸。水解分完全水解与不完全水解。1、蛋白质药物由于共价键破坏引起不稳定性(2)蛋白质的氧化蛋白质中具有芳香侧链的氨基酸可以在一些氧化剂作用下氧化。常用氧化剂有分子氧、过氧化氢、过甲酸、氧自由基等。1、蛋白质药物由于共价键破坏引起不稳定性(3)外消旋作用(racemization)某些旋光性物质在

4、化学反应过程中，由于不对称碳原子上的基团在空间位置上发生转移，使D-或L-型化合物转变为D-型和L-型各50%的混合物，彼此旋光值抵消，失去旋光性，这种现象称为外消旋作用。当蛋白质用碱水解时往往会使某些氨基酸产生消旋作用。1、蛋白质药物由于共价键破坏引起不稳定性(4)二硫键及其交换二硫键（-S-S-）又叫二硫桥或硫硫桥，是很强的化学键。它是由两个半胱氨酸侧链上的疏基（-SH）脱氢相连而成。二硫键把同一肽链或不同肽链（肽链间）的不同部分连接起来，对稳定蛋白质的构象起重要作用。1、蛋白质药物由于共价键破坏引起不稳定性蛋白质分子

5、中二硫键的数目愈多，则结构稳定性和抗拒外界因素的能力也愈强。蛋白质分子中二硫键断裂接着重排能够改变蛋白质的三级结构，因此影响其生物活性。2、由非共价键引起的不稳定性引起蛋白质不可逆失活作用的三种主要类型聚集（aggregation)，宏观沉淀，和表面吸附与蛋白质变性，这些都是由于与空间构象有关的非共价键引起。非共价的静电力，氢键，疏水的相互作用以及蛋白质的水化，可以因温度于pH而发生改变。2、由非共价键引起的不稳定性蛋白质的不可逆失活，一般以自然状态开始可逆的伸展，随着温度的增加，溶液中的蛋白质分子在熔融温度(Tm)从天然

6、的状态转变为伸展状态。溶液pH可以影响静电的相互作用。Tm为50%分子伸展时的温度。2、由非共价键引起的不稳定性(1)蛋白质的聚集与沉淀蛋白质聚集(凝集，aggregation)是蛋白质分子结合的微观过程。蛋白质沉淀(precipitation)指可见蛋白质颗粒的生成。不可逆的聚集往往是由于蛋白质伸展所致。2、由非共价键引起的不稳定性蛋白质溶液振摇可以导致聚集与沉淀，这是由于空气氧化，界面变性，吸附于容器或机械应力所致。2、由非共价键引起的不稳定性(2)蛋白质的吸附蛋白质和多肽吸附于容器、滤器或输液系统材料的表面，当蛋白质

7、溶液浓度较低时，由于吸附药物损失相对就较高。2、由非共价键引起的不稳定性(3)蛋白质的变性蛋白质在受到一些物理因素或化学试剂影响会导致蛋白质性质发生变化，破坏蛋白质分子三维结构有关氢键及其他弱键(二级结构以上的高级结构的破坏)，导致蛋白质生物活性的丧失(抗原性改变，生物功能丧失)同时还伴随一些物化常数的变化。如发生溶解度的降低、旋光值改变、光吸收系数的增大、粘度改变、聚集，沉淀等。但蛋白质的一级结构即肽键没有被破坏,这种现象称为蛋白质的变性(denaturation)。2、由非共价键引起的不稳定性蛋白质的变性也可以说是从肽

8、链的折叠（refolding)状态变到伸展（unfolding)状态。天然蛋白质在体内条件下，具有呈现全部生物功能所需要的精确的构象。变性作用是天然蛋白质分子结构的松解，即由原来有规则，紧密结构变成无规则，松散结构。2、由非共价键引起的不稳定性变性可以分可逆变性和不可逆变性。除去变性因素，蛋白质构象可以