生物药物的提取纯化技术
第一节 概述
一、生物药物的特点及纯化方法
许多生物药物具有生物活性,其稳定性受pH,一温度、离子强终提取过程所使用的溶剂和表面活性剂、金属离子等方面的严件物药物对剪切力很敏感,分子量越大,其稳定性就越差,在甘离纯化过程中,条件就应当越温和.一些组分的浓度非常低.但是生物药物产品的纯度却要求很高,含量要达到95%甚至98%以上.结晶态产品最好,药物还应具有正常的颜色、稳定性和溶解速率.
生物药物的制备,如蛋白质制备,涉及物理、化学和生物学知识.其主要原理有两个方面:一是利用混合物中组分分配率差别,把它们分配于可机械分离的两个或几个物相中,如盐析、有机溶剂提取、层析和结晶等;二是将混合物置于单一物相中,经物理力场作用使各组分分配于不同区域而达分离目的,如电泳、超离心、超滤等.相互分离主要利用蛋白间各种性质的微小差别,诸如分子形状、分子量大小、带电性质、溶解度、生物功能专一性等,制备方法可按这些主要因素进行分类.按分子大小和形态分差速离心、超滤、分子筛及透析等方法;按溶解度分为盐析、溶剂抽提、分配层析、逆流分配及结晶等;按电荷差异分为电泳、电渗析、等电点沉淀、离子交换层析及吸附层析等;按生物功能专一性有亲合层析法等.
蛋白分离纯化比较困难.需要研究目的物质的微细特征,巧妙联用各种方法并进行严密的操作,并有必要了解精制过程的精制程度和回收率.具有活性的蛋白可利用吸收光谱等物理性质或以相当于单位氮活性增加进行追踪;其他蛋白可用电泳、超离心、层析、扩散及溶解等测定纯度;不稳定蛋白,如分离SH-酶时,使用试剂及缓冲液等要确认不含重金属离子(特级试剂也需检定).
蛋白质纯化的操作如脱盐、浓缩干燥等均与低分子物不同,须经独特的繁琐操作.
提纯蛋白和酶时常混有核酸或多糖,一般可用专一性酶解、有机溶剂抽取及选择性部分沉淀等法处理.小分子物质常在制备中经多次液相与固相转化被分离或最后用透析法除去.而同类物质分离,情况则复杂得多.主要采用盐析、有机溶剂沉淀,等电点沉淀、吸附、结晶、电泳、超离心及柱层析法等.其中,盐析、等电点及结晶法用于蛋白质和酶的提纯较多;有机溶剂抽提和沉淀用于核酸提纯较多;柱层析、梯度离心对蛋白和核酸的提纯应用十分广泛.
蛋白分离纯化方法很多. Bonnerjea 等人对有关蛋白和酶的分离纯化方法及其特征进行了分析,发现主要有10种方法,它们的出现频率为:
离子交换 75%
亲和过程 60%
沉 淀 57%
凝胶过滤 50%
其 它