[化学]制药工艺学20复习 西农.ppt

制药工艺学 绪论 亢阳 新浪微博：@亢云开 Email：kangyang@nwsuaf.edu.cn 学科概况 对象：工业生产过程中的共性规律及其应用 制备原理 工艺路线 质量控制 地位：药物产业化的桥梁与瓶颈 多学科性： 有机和生物化学：有机合成（含热力学）、发酵和细胞培养、基因工程 工程与工艺：工程放大、工艺设计、代谢工程 机械电子：设备设计与选型、仪表监测 经济学：经济核算与工艺优化 工艺研究的三个步骤 小试： 工艺路线设计与选择 反应与产物合成的动力学及其影响因素 质量控制标准与方法学 中试： 放大技术及其影响因素 工业化生产工艺研究与优化 工业生产： 工艺试验 完善生产工艺规程保证安全生产 化学制药工艺 特点： 安全性要求高 工艺路线尽量短 每步90%收率，那么： 3步：~72% 5步：~55% 7步：~36% 分类： 全合成 半合成 化学合成和生物合成的杂合 生物技术制药工艺 以生物体或生物反应过程为基础，依赖于生物机体或细胞的生长繁殖与代谢 上游过程：获得药物。利用基因技术，细胞工程及发酵工程等进行 菌种或细胞系的选育优化 培养基优化 下游过程：产品后处理。 分离 提纯 质检和质保 生物技术制药发展 微生物发酵制药 酿酒 青霉素等抗生素 氨基酸、维生素等微生物代谢产物 酶工程制药：自然酶制剂 生物酶：用于制备手性药物，如酶拆分 生物催化转化，改造已有药物 细胞培养技术制药 人畜病毒疫苗、单克隆抗体、重组基因工程干扰素等 生物技术制药发展 基因工程技术制药 在体外通过重组DNA技术，对生物的遗传物质基因进行剪切、拼接、重新组合，与适宜的载体连接，构成完整的基因表达系统，然后导入宿主生物细胞内，与原有遗传物质整合或以质粒形式单独在细胞中繁殖，并表达活性蛋白质、多肽或核酸等药物。 也就是，通过基因工程改造微生物细胞的代谢过程，提高微生物生产抗生素、维生素、氨基酸、核酸、辅酶和甾体激素等药物的生产能力 反应器设计总体思路 化学反应动力学 涉及物料的物理性质 过程的质量、热量衡算 生产能力 设计：标准（国标，行业标准等） 反应器概述 设计 反应器选型 根据生产工艺要求、反应及物料特性等因素 确定反应器的操作方式、结构类型、传递和流动方式等 反应器结构设计 确定各种结构参数，如 几何尺寸 内部结构 搅拌器形式、大小及转速 换热方式和换热面积 生物反应器设计 确定工艺参数及其控制方式 温度 压力 pH 通气量 底物浓度 进料的浓度、流量等 反应器的分类和结构特点 根据流体流动或混合状态分类 间歇反应器（a） 连续反应器 活塞流反应器（PFR）（b）：没有返混 全混流反应器（CSTR）（c）：返混极大 反应器的分类和结构特点 理想反应器 非理想反应器 连续反应器 停留时间分布 微混合 轴向或径向扩（弥）散 反应器操作时的震荡 间歇反应器 混合时间 剪切力分布 各组分的浓度和温度分布 反应器的分类和结构特点 根据反应器结构特征及动力输入方式分类 根据反应物系特点 釜式 管式 固定床 流化床 根据动力输入方式 机械搅拌式 气流搅拌式 液体环流式 作业 查阅关于“发酵罐”和“搅拌釜”的相关资料，从发酵的角度看，二者的结构究竟有没有区别？如果有，有何区别？ 描述本书前两篇在目录上出现的概念，可以用例子佐证，让具备高中知识水平的人就能懂。一人一个，同学之间不能相同；如有必要，注明出处。 试用量纲分析法推导式（21-2） 影响中试的因素 放大效应（scale-up effect） 因放大造成的数量和质量指标不能重复的现象，统称为放大效应 如，反应状况恶化，选择性，转化率和收率降低；产品质量不合格；甚至发生爆炸等事故 原辅料杂质 催化剂失活 环境影响生物材料或细胞的活性和稳定性 非理想化流动导致的传质和传热不均 中试放大研究方法 逐级放大法 完全依靠经验 相似放大法 经验，依靠量纲分析法减少试验次数 在物理过程的放大中非常有效 数学模型法 有明确的理论依据，可以高倍放大 工艺放大的核心 反应器放大 反应器内：“三传一反”的耦合过程 均相反应过程 扩散：宏观上的，浓度和温度分布均匀 非均相反应过程 扩散 外扩散：宏观上 内扩散：微观上 抓住过程的核心控制因素进行放大 工艺放大的核心 抓住过程的控制步骤进行放大 反应控制 外扩散控制 内扩散控制 建立控制步骤和工艺条件的关联 试验方法 冷模试验 本征动力学试验 量纲分析法 任何一个物理量都可以表示为 量纲齐次原理 正确选择相关的物理量 必需的流体力学知识 丰富的感性认识 一定的量纲分析经验 量纲分析法 瑞利法/π定理 正确选择物理量n个 选择包含不同基本量纲的物理量，一般3-4个，他们相互独立且不能组合成一个无量纲数。 将其余物理量作为导出量，将他们分别与基本量的幂次组成无量纲数