生物制品的制备详解共44页文档

按分子大小分离的方法： (2) 按分子大小分离的方法 有超滤法（ultrafiltration） 透析法（dialysis）（即膜分离方法）、 凝胶层析法（gel chromatography）、 超速离心法（ultra centrifugation）等。 其中膜分离法可用于生物大分子物质的浓缩、 分级和脱盐。
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生化制品技术
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二、生物制品的制备
Preparation of biopreparate
一般生物制品的制备方法 一、一般生物制品的制备方法 (Preparation of general bio-preparate )
生物制品原料的选择、预处理与保存方法 一、生物制品原料的选择、预处理与保存方法 （Selection、pretreatment and preservation of 、 raw material of biopreparate） ）
（1）原料选择
原料的选择原则 原料的选择原则： 的选择原则
①有效成分含量高，新鲜； ②原料来源丰富，产地较近； ③原料中杂质含量少； ④原料成本低等。
原料的选择注意事项： 原料的选择注意事项： ①植物原料生长的季节性；(药材 是宝，过期是草) ②微生物原料的对数期； ③动物原料的年龄与性别。
（2）原料的预处理与保存： 原料的预处理与保存：
③ ④
Start of desorption End of desorption
⑤
regenerations
六、脂类制品的分离纯化方法
（Separation and purification of lipid） （1）提取方法（extraction ） 脂类自然状态下是以结合形式存在的。非极性脂 是与其他脂质分子或蛋白质分子的疏水区相结合的。 提取脂质就是要选择适当的溶剂来破坏这种结合键， 将脂质溶解出来。常用的溶剂有组合溶剂，醇是其中 的主要成分，此外还有氯仿、甲醇、水等。

在人工被动免疫中，以抗毒素血清的效果最佳，应用最广，如破伤 风抗毒素、肉毒抗毒素和葡萄球菌抗毒素等。抗毒素血清必须早期应用 才能效果显著，如果症状十分明显之后，即使大量应用也效果极差。
免疫血清的基本制备过程
动物的选择 免疫原的生产 制定免疫程序
免疫 血液的采集与血清的提取 测试、分装、保存 检验
纯化
以IBD为例，其卵黄抗体液的制备过程是，选择健康无病的产蛋鸡群， 以免疫原性良好的油佐剂灭活苗对开产前或已开产的蛋鸡，每只肌肉注射 2m1，7-10日后，重复注射一次，再过7-10日再注一次，油苗剂量适度递 增，第三次免疫后定期检测卵黄抗体水平，待琼扩效价达1:128时开始收 集高免蛋，4C贮存备用，琼扩效价降到1:64时停止收蛋。高免蛋合格时 间大约持续一个月。
免疫血清的应用
目前，虽然免疫血清的生产量不大，但是抗病血清的特殊作用仍是 不容忽视的。有些病的治疗虽然可以使用抗生素类制剂，而要彻底控制 和消灭传染病，在特定情况下，抗病血清的作用是抗生素不能全部代替 的。
免疫血清用作紧急预防注射，通常是在已经发生传染病或受到传染 病威胁的情况下使用，其优点是注射后立即产生免疫，疫苗是起不到这 种作用的。但是这种免疫力维持时间较短，一般仅2-3周，因此，在注射 血清后2-3周仍需再注射一次疫苗，才能获得较长时间的抗传染能力。
二、单价特异性抗血清
亲和层析法：杂抗原交联Sepharose 4B柱 吸附剂方法：借助双功能试剂用不含特异抗原的抗
原混合液制成固相吸附剂
几种重要免疫血清的制造
（一）破伤风抗毒素
选择5-12岁营养良好的马匹，先用破伤风类毒进行基础免疫，第一次 注射精制破伤风类毒素油佐剂抗原1m1（或明矾沉降类毒素10ml），第二 次注射2ml（或明矾沉降类毒素20ml），1-3个月后进行高度免疫。

● 成本低。 ● 原料质量稳定、可以控制，易于得到目标产物。
● 对具有手性物的原料，要了解它的同分异构体。
手性药物(chiral drug)是指其分子立体结构和它的 镜像彼此不能够重合,将互为镜像关系而又不能重合的一 对药物结构称为对映体(enantiomer)。
分子手性在自然界生命活
动中起着极为重要的作用。如，
3、选择破碎方法的依据
(1) 细胞的处理量 (2) 细胞壁的强度和结构 (3) 目标产物对破碎条件的敏感性 (4) 破碎程度
适宜的操作条件应从高的产物释放率、 低的能耗和便于后步提取这三方面进行权 衡。
表 3－2 各种组织适用的细胞破碎方法
破碎方法
旋刀式匀浆 手动式匀浆 超声 高速匀浆 研磨 高速珠磨 酶溶 去垢剂渗透 有机溶剂渗透 低渗裂解 冻融裂解
● 保持制品的天然状态，不丧失其生物活性； ● 提高提取率。
即首先尽可能保存被提取物的生物活性，其次是尽 可能地把它提取出来, 保证提取率，让提取率尽可能的 高。
1、保护措施
生物活性物质大部分存在于生物组织或细胞 中，所以首先要将目标物释放出来。
许多生物活性物质，一旦离开了生物体的内 环境，很容易变性或被破坏。所以，所有的制备 环节都要采取措施保护目标产物。
卧式珠磨机
此法兼有破碎与冷却双重功能，减少了产物失 活的可能性；破碎效率高，适用范围较广，特别是 坚硬植物材料；但设计操作时要充分考虑冷却系统 的热交换能力；影响破碎率的参数较多，优化设计 较复杂。
② 高压匀浆法
作用机理是液体剪切作用。利用
高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于
突然减压和高速冲击撞击环使细胞破
● 微生物的生长期
微生物原料应选择它的对数生长期，此时它的代谢 比较旺盛。

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❖生产工艺介绍
尽管在过去的 20 年里 , 开发出了许多新疫苗 , 但是 , 仍然有许多的疾病尚没有疫苗预防 ,即便是已经开发出 的新疫苗 ,其能够提供的保护仅限于个别血清型的感染 。
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❖生产工艺介绍
安全性
遗传稳定性
菌毒种
免疫原性
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其他
❖生产工艺介绍
1、细菌性灭活疫苗制造 菌种的选择 菌液培养
和表达的技术。如下页图。
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❖生产工艺介绍 基因工程基本过程
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❖生产工艺介绍
四、其他用生物制品产生一般工艺 由有关生物材料或特定方法制成,不属于上述的其他生物制 剂,用于治疗或预防疾病。如治疗用Ａ型肉毒素制剂、微生
态制剂和卡介菌多糖、核酸机构 ❖技术人员 ❖设备
毒力强、免 疫原性优良
配苗
应充分混匀，及 时塞塞、贴签或 印字
灭活剂、灭 活条件
灭活
浓缩
氧化铝胶吸附沉淀 法、离心沉降法、 羧甲基纤维沉淀法
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❖生产工艺介绍
2、细菌性活疫苗制造
菌种的选择 菌液培养
吸附剂吸附沉降法、 离心沉降法
浓缩
加入保护剂，分
装量必须准确
配苗
细菌性活疫苗多指弱毒菌苗，尽管种类甚多，但基本制造 程序相同。
一、定义 生物制品（biological product）是应用普通的或以基因
工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等生物技术获 得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织和液体等生 物材料制备，用于人类疾病预防、治疗和诊断的药品。
二、分类 按用途分
1.预防用生物制品 2.治疗用生物制品 3.诊断用生物制品 4.其他用生物制品
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❖生产工艺介绍

是用编码病原体有效免疫原的基因与细菌质粒构建的重 组体直接免疫机体，转染宿主细胞，使其表达保护性抗原， 从而诱导机体产生特异性免疫的疫苗。 优点：体内可持续表达，免疫效果好，维持时间长。 缺点：其机制和安全性尚不完全清楚，一些问题有待解决。
重组抗原疫苗(recombinant antigen vaccine) 是利用DNA重组技术制备的只含保护性抗原的纯化疫苗。
体，再进行纯化处理使之完全失去感染性， 保留病原体的免疫原性。 如甲肝灭活疫苗、乙脑灭活疫苗、脊髓灰 质炎灭活疫苗等。
脊髓灰质炎灭活疫苗
1953年由美国Salk制成并在美国欧洲国家应用。 能产生高的血清中和抗体,但防止野毒株病人发生 的效果不如活疫苗。
20世纪80年代后制成增效脊髓灰质炎灭活疫苗， 接种3个剂量后中和抗体达99-100%。
分类 1）死疫苗（death vaccine）:选用免疫原性强的微生物标准株 经大量培养后，用物理或化学方法将其杀死或灭活而制成的 预防制剂。如霍乱、百日咳、伤寒、钩端螺旋体疫苗。
优点：主要诱导特异性抗体产生，安全 缺点：不能繁殖，需多次刺激，注射局部和全身反应严重
2）减毒活疫苗（live-attenuated Vaccine） 用人工定向变异或从自然界筛选得到的毒力高度减弱或
易保存，较稳定，有效期一 不易保存，4度数周失效
年
较差，维持数月至一年
较好，维持1-5年或更长
3）类毒素（Toxid） 细菌外毒素经0.3-0.4%甲醛处理，使其毒性减弱而保留
其免疫原性。 白百破：白喉类毒素+ 百日咳杆菌死疫苗+破伤风类毒素
4）新型疫苗 （1）亚单位疫苗（Subunit Vaccine）
是去除病原体中与激发保护性免疫无关的甚至有害的成 分，保留有效免疫原成分制作的疫苗。 优点：免疫效果高， 不良反应少

方法：离心、膜过滤、自然沉降。
目的：将细胞碎片或未充分破碎的组织等杂质去掉。 （三）目的产物的分离纯化 除去可溶性杂质，同时富集目的产物的过程，称之为分
离纯化。这是生物制品制备的核心。
方法：沉淀技术、离心技术、过（超）滤技术、层析技术、 萃取技术、电泳技术等，是生物制品制备的常用技术。 但应注意，生物分子千差万别，不同的目的产物，由于其 物理、化学性质不同，生物学特性迥异，因此没有一个方法适 合于任何生物制品的分离纯化
SDS-PAGE测定蛋白质分子量
凝胶过滤法： 又称分子筛层析法
分子筛层析示意图
蛋白质洗脱体积与分子量的关系
将几种已知分子量的蛋白质混合溶液上柱洗脱，记录各种蛋白质的洗脱 体积。以分子量的对数为纵坐标，以洗脱体积为横坐标，作标准曲线。 待测蛋白质溶液在上述相同的层析条件下分离，记录其洗脱体积，然后 根据标准曲线计算其分子量。
四、蛋白质提取、纯化的一般步骤
1.选材： 制备生物大分子，首先要选择适当的生物材料。 原则：原材料来源充足；目标蛋白含量丰富；易于处理 和提取。 2.生物材料的破碎和预处理：常用的方法有组织匀浆法、
研磨、反复冻融、溶菌酶、高压破碎等。
目的：将目标蛋白以可溶态充分暴露出来，并与其他成 分分离。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.粗分离：将绝大多数杂质去掉的过程。方法多为离心、
离子强度等各种参数对溶液中各种组成的综合影响，很难准确
估计和判断，因而实验结果常有很大的经验成份，实验重复性 较差，个人的实验技术水平和经验对实验结果有较大的影响。
三、蛋白质提取、纯化前的准备
在进行蛋白质的制备前，通常需要对以下几方面的内容加
以确定或预先了解。 ①明确实验目的和要求。科研、开发，还是要发现新的物 质。 ②通过文献调研和预备性实验，掌握目的蛋白质的理化性 质和生物学特性。如分子大小；溶解度；电荷；吸附性质；热 稳定性；对配体分子的生物学亲和力等。 ③建立相应的可靠的分析测定方法，这是制备蛋白质的关 键。 ④确定可能的技术路线和实验方案，这是最困难的过程， 要求具有很高的综合知识和实验技术水平。

Ø色谱技术分为①离子交换色谱、②疏水色谱、 ③反相色谱、④亲和色谱、⑤凝胶过滤色谱、⑥ 高压液相色谱等。 Ø选择纯化方法尤其重要的根据是表面性质的差 异。
第35页，共44页。
第四节 生物制品的质量检测与控制 P90，ＮＰ111
一、原材料的质量检测与控制
v原材料的质量控制是要确保编码生物制品的DNA
的方法。
第17页，共44页。
3.离子交换层析、电泳法、等电点聚焦法等
是按分子所带电荷进行分离的方法，氨基酸、多肽、蛋白质、酶均具
有等电点，在离开等电点的pH时便会带正或负电荷。
4. 亲和层析法
大部分生物活性物质都有其作用的靶物质，如酶与底物（或抑制 剂）、抗原与抗体、激素与受体等，它们之间有特异的亲合作用， 利用该性质设计的特异层析分离技术称为亲和层析。 亲和层析分离专一性强，操作简便，是当前应用很广泛的分离方 法之一。
的后处理收率越低，但必须保证产品的质量
第28页，共44页。
Ø（3）组成工艺的各技术或步骤之间要相互适应和
协调
Ø（4）在工艺过程中要尽可能少用试剂，以免增加 步骤，或干扰产品质量 Ø（5）时间要尽可能短，因稳定性差的产物随工 艺时间增加，生物活性收率会降低，产品质量会下 降
Ø（6）必须高效、收率高、易操作，对设备条件要求 低，能耗低
速冻。
②有机溶剂脱水法。常用的有机溶剂是丙酮。该法适
用于原料少而价值高、有机溶剂对活性物质没有破坏作用 的原料，如脑垂体等。
③防腐剂保鲜。常用乙醇、苯酚等。该法适用于液体
原料，如发酵液、提取液等。
第4页，共44页。
二、生物制品的提取
生物组织与细胞的破碎：生物制品大部分存在于生物组织 或细胞中，要提高提取率，破碎过程是非常重要的。

离子强度等各种参数对溶液中各种组成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ综合影响，很难准确
估计和判断，因而实验结果常有很大的经验成份，实验重复性 较差，个人的实验技术水平和经验对实验结果有较大的影响。
三、蛋白质提取、纯化前的准备
在进行蛋白质的制备前，通常需要对以下几方面的内容加
以确定或预先了解。 ①明确实验目的和要求。科研、开发，还是要发现新的物 质。 ②通过文献调研和预备性实验，掌握目的蛋白质的理化性 质和生物学特性。如分子大小；溶解度；电荷；吸附性质；热 稳定性；对配体分子的生物学亲和力等。 ③建立相应的可靠的分析测定方法，这是制备蛋白质的关 键。 ④确定可能的技术路线和实验方案，这是最困难的过程， 要求具有很高的综合知识和实验技术水平。
一、蛋白质的理化学性质 二、蛋白质提取、纯化的特点 三、蛋白质提取、纯化前的准备 四、蛋白质提取、纯化的一般步骤 五、重组蛋白质提取、纯化的一般步骤
一、蛋白质的理化性质
共有以下7个性质：
1. 蛋白质的两性解离和等电点
2. 蛋白质的呈色反应
3. 蛋白质的紫外吸收 4. 蛋白质的分子量
5. 蛋白质的胶体性质
4. 有机溶剂沉淀蛋白质 可与水混合的有机溶剂，如酒精、甲醇、丙酮等，对水 的亲和力很大，能破坏蛋白质颗粒的水化膜，在等电点时使 蛋白质沉淀。在常温下，有机溶剂沉淀蛋白质往往引起变性。 例如酒精消毒灭菌就是如此，但若在低温条件下，则变性进 行较缓慢，可用于分离制备各种血浆蛋白质。 5. 加热凝固 加热蛋白质溶液，可使蛋白质发生凝固(coagulation)而 沉淀。 加热首先是使蛋白质变性，有规则的空间结构被打开， 呈松散状不规则的结构，分子的不对称性增加，疏水基团暴 露，进而凝聚成凝胶状的蛋白块。如煮熟的鸡蛋，蛋黄和蛋 清都凝固。

第十五章生物制品制造工艺第一节生物制品的基本概念生物制品biologicalproduct是应用普通的或以基因工程细胞工程蛋白质工程发酵工程等生物技术获得的微生物细胞及各种动物和人源的组织和液体等生物材料制备用于人类疾病预防治疗和诊断的药品
第十五章 生物制品制造工艺
第一节 生物制品的基本概念
生物制品（biological product）是应用普通的或 以基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等生 物技术获得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织 和液体等生物材料制备，用于人类疾病预防、治疗和 诊断的药品。
3、残余毒力和毒性物质的检查
（1）残余毒力试验 用作活菌苗及活疫苗检定。
（2）无毒性试验（一般安全试验） 。
（3）毒性试验 死菌苗、经杀菌、灭活后，其本身可 能仍具有毒性。
（4）防腐剂试验 除用化学方法作定量测定外，还应 做动物试验。
4、过敏性物质的检查
（1）过敏性试验（变态反应试验） 一般采用豚鼠试 验。
（2）体内诊断制品 由变态反应原或有关抗原材料制 成的免疫诊断试剂，用于皮内接种，以判断个体对病 原的易感性或免疫状态。用于体内免疫诊断。
4、其他制品
由有关生物材料或特定方法制成，不属于上述几 类的其他生物制剂，用于治疗或预防疾病。如治疗用 Λ型肉毒素制剂、微生态制剂、核酸制剂等。
二、生物制品的质量要求
不同疫苗的制备方法各异，图15－1为一般疫苗的 制备工艺流程。
(一)、毒种的选择和减毒
用于制备疫苗的毒株，一般需具备以下几个条件， 才能获得安全有效的疫苗。
（1）毒种必须持有特定的抗原性，能使机体诱发特 定的免疫力，足以阻止有关的病原体的入侵或防止机 体发生相应的疾病。
（2）毒种应有典型的形态和感染特定组织的特性， 并在传代的过程中，能长期保持生物学特性。