隨著人們生活水平的逐漸提高,人們對生活質量的追求也越來越高,但是,各種疾病的存在嚴重影響了人們的生活質量,而且隨著經濟的發展,生態環境污染的逐漸的加劇,各種有害物質不斷的侵害人體,使得人們所患疾病的種類不斷的增加,許多疾病在當前的醫療水平中仍然不能夠根治,而且人們所服用的藥物也會對人體產生影響,甚至一些藥物在服用過長時間后還會產生不良反應和抗藥性,因此,為了生產出更加安全有效的藥物,制藥企業在藥物提純時采用了生物轉化技術,以此來獲得更多的種類的藥物。
1 生物轉化技術的涵義
1.1 生物轉化的定義。生物轉化也叫做生物催化,指的是利用生物體培養細胞或器官及細胞器等對外源化合物進行結構修飾而獲得有價值產物的生理生化反應,其本質是利用生物體系本身所產生的酶對外源化合物進行酶催化反應。近年來,生物轉化技術在制藥行業中得到了越來越廣泛的應用,而生物轉化技術能夠超越其他的制藥工藝成為使用最多的制藥技術就是因為生物轉化技術有著更多的優點,更加適合當前制藥行業的需求。生物轉化技術的有很多,首先,最重要的就是生物轉化的過程中的反應條件比較溫和,不需要對其施以高溫、高壓、灼燒等化學反應條件,只需要讓生物或者細胞處于最適合的生存環境,并給予一定的營養物質,使其正常的生存就可以。其次,生物轉化的過程能夠將大部分的原料全部轉化為理想中的產物,只有一小部分會生成副產物,因此,生物轉化技術的應用中物質利用率較高,浪費的比例較小,更加的經濟實惠。同時,生物轉化技術的應用對生態環境造成的污染程度較小,不像其他的化學反應在進行藥品制備時會產生大量的廢液殘留,對周圍的環境造成影響,生物轉化技術在應用中所使用的大都是能夠被生物體合成利用的物質,因此對周圍環境的影響較小。而且生物轉化選擇性強,后期處理程序簡單。最重要的是,利用生物轉化技術能夠合成許多不能夠通過化學合成的方法而合成的物質,也能夠合成出使用化學合成的方法很難合成出的物質,所以,使用生物轉化技術既能夠豐富制藥過程中的原材料,又能夠簡化合成的過程,是一種經濟實惠且方便的制藥工藝[1].
1.2 生物轉化技術的特點。在生物轉化技術的實際應用中,許多對生物轉化技術了解不多的人大都會將生物轉化技術與生物合成技術混淆,但是,生物轉化技術和生物合成技術是不同的,生物合成是利用生物細胞或者組織器官中所含有的酶將各種化合物合成在一起形成一種新的化合物,而生物轉化是利用酶將復雜的有機物分解成簡單的化合物,因此,生物轉化技術在應用中主要是通過培養大量的生物細胞或者組織器官,并從這些生物細胞和組織器官中提取制藥時所需要的酶,從而合成更多的化合物。因為眾所周知,大部分的化合物在合成的過程中都需要有酶催化才能夠進行,酶能夠將許多大分子的化合物分解成小分子的化合物,但是,酶只存在生物體內,并且不同的生物體內所擁有的酶的種類很多,用途也不盡相同,所以,就需要人工培養大量的生物細胞從而提取人們所需要的酶。
目前在生物轉化技術的應用中使用的最常見的培養細胞就是植物細胞。植物細胞相對于動物細胞來說更能夠適應實驗室的生長環境,在實驗室中培養植物細胞只需要在培養皿中添加適當的養分和材料就能夠使植物細胞大量的生長,而且由于是在培養皿中生長的細胞而不是真正的植物,因此植物細胞在生長的過程中沒有限制,只要營養物質足夠植物細胞就能夠一直分裂生長下去,如此一來就能夠在短時間內獲得大量的培養物,縮短了植物細胞的生長周期,所以目前植物細胞已經成為與微生物同等重要的培養物質。另外,運用植物細胞轉化的生物轉化技術中生成一種只有少數微生物所含有的獨特的酶,這種酶的催化作用能夠生成多種復雜的化合物,甚至是生成新的化合物,這種化合物如果采用一般的化學方法來合成,將會大大提高研究成本以及生成程序的復雜性,因此,這種植物細胞催化的生物轉化技術中提取分離出酶的過程在新藥研發和各種藥物的生產過程中發揮了極大的潛力,獲得極大的肯定[2].
2 生物轉化與藥物開發的應用
近年來,隨著科學技術的迅速發展,制藥技術也得到了很大的進步,但是隨著制藥技術的進步,治療的藥物中存在的問題也越來越顯著,特別是對于外用藥物來說,生產時所使用的化合物大部分都是手性大分子,這些手性有機物質對映體在人體內的藥理活性、代謝過程及毒性存在顯著的差異。因此,使用具有手性因素的有機物質生產的藥物雖然能夠很快的治療患者的疾病,但是,對人體有很大的影響,如何解決具有手性因素的有機物質生產的藥物對人體的影響成為醫藥行業的首要問題,特別是在美國公布的手性藥物指導原則更加加快了從頭開始開發單一異構體藥物或利用外消旋體轉換技術從已有的藥物中開發單一異構體藥物的步伐。不對稱合成技術是該手性藥物制備的關鍵技術。而這種不對稱合成技術一直以來都是采用化學合成方法,不但增加研究成本,而且使得研發程序更加復雜,增加了研發人員的難度。因此,很多從事化學合成的學者和專家開始對微生物催化技術和酶的種類及應用產生了濃厚的興趣,從而使得生物催化轉化技術成為藥品制備中關鍵的不對稱合成技術。生物轉化技術能夠成為替代傳統的不對稱化學合成技術的主要原因是生物轉化技術的各方面的性能優于傳統的不對稱化學合成技術,首先生物轉化技術只需要在培養皿上培育出大量的植物細胞和微生物,并對植物細胞和微生物進行篩選,選擇對物質轉化率最高的細胞和微生物進行大量培養,提高目標產物的生產率,同時對周圍環境的污染程度較小,且反應條件比較溫和,不需要額外的施加反應條件,是目前來說比較經濟實惠的制藥工藝之一。
3 組合生物催化與新藥發現
組合生物轉化是由生物轉化技術演變而來的一種制藥工藝,組合生物轉化是指利用生物體內功能特殊的微生物或者酶對有機物質進行組合轉化,并從側面引導化學反應的轉化方向,得到人們想要的目標產物,減少副產物的產生,組合生物轉化能夠將已經發現有機物轉變為新型的對治療更有用處的衍生物,同時,還能夠將簡單的小分子化合物合成為大分子的復雜的化合物,對于促進醫藥行業的發展有著重要的作用。
綜上所述,制藥工藝中的生物轉化技術是一種經濟實惠的制藥工藝,而且對生態環境的污染較小,同時還能夠促進醫藥行業的發展,有利于更好的治療患者的疾病,減少服藥后的不良反應,保證人們的身體健康。
參考文獻:
[1] 陸叢笑,岳旺,陳洪章,等。生物質能源轉化技術與應用---生物質的生物轉化技術原理與應用[J].生物質化學工程,2008(42):46.
[2] 湯亞杰,李艷,徐小玲,等。天然活性先導化合物生物轉化[J].中國生物工程雜志,2007(27):198.