近年來(lái)，全球醫(yī)藥市場(chǎng)的發(fā)展中心逐漸由小分子化學(xué)藥轉(zhuǎn)向大分子生物藥，預(yù)計(jì)到2020年，全球生物醫(yī)藥的銷(xiāo)售額將達(dá)到1400億美元，生物醫(yī)藥的全球銷(xiāo)售比重將超過(guò)三分之一。而各大跨國(guó)藥企對(duì)生物制藥的投入不斷擴(kuò)大，如2013年羅氏宣稱(chēng)擬投資8億瑞郎用于全球生物藥品的生產(chǎn)，2014年三星公司宣布以至少20億美元的投資進(jìn)軍生物制藥市場(chǎng)。
當(dāng)今影響生物制藥發(fā)展的重要技術(shù)之一是分離純化技術(shù)。來(lái)自北京賽升藥業(yè)股份有限公司的孔雙泉在CISILE 2014“藥物純化、檢測(cè)技術(shù)專(zhuān)題論壇”上分析了現(xiàn)有生物制藥行業(yè)所用的分離純化技術(shù)特點(diǎn)以及新興純化技術(shù)的發(fā)展。
從機(jī)理上劃分，生物制藥行業(yè)現(xiàn)行的分離純化技術(shù)主要有五大類(lèi)：基于溶解度差異的分離純化技術(shù)、基于分子大小差異的分離純化技術(shù)、基于選擇性吸附差異的分離純化技術(shù)、基于電荷不同的分離技術(shù) 、基于對(duì)配體親和力差異的分離技術(shù)。
以基于溶解度差異的分離純化技術(shù)為例，其主要包括鹽溶鹽析法、有機(jī)溶劑沉淀法、等電點(diǎn)法、雙水相萃取法和反膠團(tuán)萃取法，每種方法均有其明顯的特點(diǎn)或適合分離的對(duì)象。
|
方法 |
特點(diǎn) |
|
鹽溶鹽析法 |
優(yōu)點(diǎn)是溫度系數(shù)小而溶解度大 |
|
有機(jī)溶劑沉淀法 |
多用于生物小分子、多糖及核酸產(chǎn)品的分離純化；低溫一般先冷卻—20度；常與其他沉淀方法聯(lián)用。 |
|
等電點(diǎn)法 |
適用于低溫操作．因?qū)τ谠S多生物分子等電點(diǎn)比較接近，故此法常與其他方法結(jié)合使用，較難擴(kuò)大生產(chǎn)。 |
|
雙水相萃取法 |
與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，具有操作條件溫和、處理量大、易連續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn)。 |
|
反膠團(tuán)萃取法 |
具有選擇性高、萃取過(guò)程簡(jiǎn)單，正萃、反萃同時(shí)進(jìn)行，能有效防止大分子失活、變性。其不足之處包括：普通離子型表面活性劑可能對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生污染；常用的離子型表面活性劑容易造成蛋白質(zhì)的變性和失活。 |
從報(bào)告中獲悉，現(xiàn)行的膜分離技術(shù)常用的膜有四種：用于細(xì)菌和病毒分離的微濾膜;用于蛋白質(zhì)和多肽分離的超濾膜;用于抗生素、合成藥物、核苷酸、無(wú)機(jī)鹽分離的納濾膜;用于無(wú)機(jī)鹽分析的反滲透膜。
從純化策略上看，生物制藥的分離純化主要分四個(gè)階段：樣品準(zhǔn)備(破碎、過(guò)濾和離心)、粗提(分離、濃縮和穩(wěn)定樣品)、中度純化(去除大部分雜質(zhì))和精細(xì)純化(高純度)。當(dāng)前較為成熟的生物分離純化技術(shù)如IEX、HIC等具有不同的特色。
|
層析技術(shù) |
主要特色 |
粗提 |
中度純化 |
精細(xì)純化 |
|
IEX |
高分辨率、高載量、快速 |
★★★ |
★★★ |
★★★ |
|
HIC |
分辨率好、載量一般、快速 |
★★ |
★★★ |
★ |
|
AC |
高分辨率、高載量、快速 |
★★★ |
★★★ |
★★ |
|
GF |
高分辨率 |
|
★ |
★★★ |
|
RPC |
高分辨率 |
|
★ |
★★★ |
分離純化工業(yè)化影響因素主要來(lái)自設(shè)備和分離介質(zhì)，目前生物制藥企業(yè)純化工業(yè)所使用的設(shè)備主要有GE AKTA Pure 蛋白質(zhì)層析純化系統(tǒng)、 高分辨率的分析制備平臺(tái)——BioLogic DuoFlow中高壓層析系統(tǒng)以及北京創(chuàng)新通恒第三代工業(yè)化生產(chǎn)HPLC系統(tǒng);分離介質(zhì)主要有BIO—RAD公司適合工業(yè)化的耐受高壓層析介質(zhì)-UNOsphere SUPrA 親和介質(zhì)和UNOsphere Q 陰離子交換介質(zhì)、利用灌注層析技術(shù)制備層析介質(zhì)-POROS膠體是灌注層析技術(shù)的填料以及PALL公司HEA和PPA HyperCelTM混合模式填料。
基于生物制藥純化對(duì)高通量、高分辨率等的追求，分離純化技術(shù)也得到了快速發(fā)展，主要有三種：第一，擴(kuò)張床吸附技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了澄清、濃縮及產(chǎn)品捕捉三個(gè)步驟，在基因工程產(chǎn)品的分離純化過(guò)程中得到較好的發(fā)展;第二，徑向膜層析技術(shù)，該技術(shù)由于流向的截面積大，具備了純化速度快處理量大以及簡(jiǎn)單通過(guò)改變柱長(zhǎng)便可增加上樣量的特點(diǎn)，利于放大生產(chǎn);第三，置換層析技術(shù)，與傳統(tǒng)的洗脫層析技術(shù)相比，其明顯的優(yōu)勢(shì)在于高上樣量、高產(chǎn)率好、高分辨率、易于操作等。
目前生物純化技術(shù)的設(shè)備主要是以GE公司的AKTA系統(tǒng)，據(jù)了解，該產(chǎn)品在生物制藥企業(yè)的全球市場(chǎng)占有率在90%左右，中國(guó)生物制藥市場(chǎng)的占有量幾近100%。相關(guān)消息顯示，國(guó)內(nèi)有研究機(jī)構(gòu)和儀器制造企業(yè)已經(jīng)著手生物純化設(shè)備產(chǎn)品的研發(fā)，并已進(jìn)入研發(fā)后期。在生物制藥快速發(fā)展的今天，生物純化設(shè)備也將得到快速的發(fā)展。
