制药中生物催化技术的应用研究

兰国栋 翟培正 王军程

摘要：随着经济的发展和社会的进步，制药业的发展前景非常客观。其原因在于，中国目前的药品许可范围正在逐步扩大，越来越多的制药公司在不同类型的药品上投入更多的资金和努力。未来，中国制药业的发展道路不是单一的，而是有很多选择。它可以被仿造，并且可以继续发展和创新，只有找到最适合你的发展道路，才能长期发展。

关键词：制药;生物催化;应用研究

引言：

当今社会中，世界经济发展的动力是高科技技术的进步，随着我国经济的不断发展，生物催化技术在化学制药领域中的应用范围越来越广泛。工业发展中占据较高的地位，所以想要发展化学制药，就应该重视生物催化技术的研发和创新。因此，将医药学和生物学两个专业的知识进行有效融合起来，并紧密的联系在一起，促进生物催化技术的成熟。

一、生物催化技术的简介

1、生物催化技术

微生物通常用作生物催化技术中的催化剂，因为它们种类繁多，并且生物转化反应中常用的酶种类繁多。此外，除了上述优点外，微生物也非常适应。在大多数情况下，它们用于极难反应的化学药物生产过程中。微生物的结构组合也非常简单，因此在制备相对不稳定的化合物时优选微生物。该化合物在生物催化技术的作用下具有以下优点：（1）生物催化技术可以增加化合物反应产物的范围。（2）生物催化技术的使用可以加速生物反应，在反应过程中不加保护，可以在简单快速的步骤中完成。（3）还可以进一步加快化学药品生产过程立体和区域选择范围的实现。（4）由于生物催化技术产生的反应条件比其他条件温和，这有利于在一定程度上稳定相对复杂的分子结构。（5）生物催化技术的特点是完全无污染，不会对环境造成任何的危害，有利于环境保护，而且它还可以直接用于环境中的降解。

2、生物催化技术的特点

首先，它具有底物特异性。催化链中的酶的特征在于特异性，即酶只能催化特征底物。高选择性是生物催化技术的一个重要特征，可以在一定程度上保证产品在手性化合物等精细化学品生产中的特异性，使生物催化技术可以合成手性活性药物成分。充分发挥独特的优势。另外，它的反应速度很快。为了引起化学反应，必须使反应物分子通电并处于激发态，并且催化剂可以有效地降低活化能以实现快速反应。与无机催化剂相比，酶具有固定特征，其能够重复循环催化剂。通常，酶的固定是这样一种技术，其中水溶性酶通过化学或物理手段固定在固体材料上，保持其独特的催化活性，并且可以回收再循环。第五，生物催化剂可以在环境中完全降解。

二、生物催化技术在制药中的具体应用分析

1、阿伐他汀在制药中的应用

阿伐他汀外观为白色针状结晶或粉末。药理作用：调节血脂，改善胰岛素抵抗。其中，降低TG的效果很强。该药物的生产需要使用6-氰基-3和5-叔丁基乙酸酯叔丁酯。大多数这些材料是由美国公司使用生物催化技术制备的。在生产这些物质的过程中，美国公司需要使用优化技术来实现酶的开发。通过在生产中应用各种酶，它们不仅提高了活性，而且提高了化学反应的选择性和稳定性。两种主要的化学反应是：氰化和生物催化氯化。前一反应通过优化酶和氯酮来催化反应。后一反应是用于新的生物催化氯化反应的第三优化酶，其条件较温和。从这些化学反应可知，酶可以通过生物催化作用增加还原反应的体积比。通过这种方法，化学药品的生产率得到了很大提高，产量也有所增加。

2、西他列汀游离碱在制药中的应用

该药物西格列汀游离碱最初由美国的微生物催化公司和德国相关公司共同生产。在该药物的生产中，酶是生产西他列汀游离碱主要的催化剂，R型结构的氨基酸在酶催化剂中存在一定活性，因为氨酶催化剂的结构性质和西他列汀结构性质存在相似的结构。美国微生物催化公司改变酶催化剂后，实现了在酶中加氢的方法。这种反应有直接性的特点，并且反应过程的反应物都很简单，操作步骤也很方便。金属类的催化剂可以不使用，因此很多制造企业都采用这种反应方法。

3、相关催化剂在制药中的应用

目前，生物催化技术在我国生物技术的发展中越来越受到重视，尤其是化学物质中酶和微生物的合成。同时，应用酶和微生物。化学药品生产的应用也越来越普遍。在化学制药过程中，微生物和酶的催化作用主要用于从根本上提高化学药物的反应效率，随着反应效率的提高，化学品质量得到提高。目前，最广泛使用的合成技术也是一种合成技术。在应用过程中，由于没有高压加氢操作和使用金属催化剂，環境不会受到损害，并且生产过程也更加简单。在化学药学中，使用酶进行生物催化可以促进其他药物的合成。还有许多酶催化方法已广泛用于生产各种精细化学品如手性药物和农药，并且存在快速发展的上升趋势。

4、普瑞巴林在制药中的应用

普瑞巴林是由美国辉瑞公司采用生物催化技术生产的，主要是基于蛋白质工程技术的酶水解，即水解酶选择性水解S-2-竣乙基-3氰基5-甲基乙酸钾盐酸，在温和条件下进行一系列水解反应后，最终得到普瑞巴林。在该反应中，首先，进行2-吲哚乙基-3-氰基-5-甲基乙酸的脂肪酶选择性水解，然后得到2-吲哚乙基-3-氰基-5-甲基乙酸。以钾盐为原料，以2-吲哚基乙基-3-氰基-5-甲基乙酸钾盐为原料制备普瑞巴林，最终收率达到40%。美国公司借助于蛋白质的工程技术改造，最终实现了最佳的蛋白质工程成效，并通过利用水解酶反应生产出了普瑞巴林。在这种生物催化技术应用下的化学制药工艺流程中，脂肪酶对甲基乙酸、氰基等的钾盐进行了水解，同时其还能够作为化学合成原料制成普瑞巴林，回收率可达40%，ee值则达到了99.5%。生物催化技术在化学制药中的应用，所涉及到的药物种类很多，如止痛药品、抗生素、抗癌药品等。

三、生物催化技术在化学制药中的应用前景

生物催化技术是为了实现人类的繁荣发展，所以将自然领域中广泛存在的各种生物催化过程融入到工业生产领域中，可以切实发挥生物催化技术的功能与作用。从本质上讲，生物催化不但取决于是否可以寻求到能同反应物有机结合并可以发生一系列催化作用的生物酶，而且还取决于化学合成中的生物催化等工艺路线。然而，与其他种类的化工产业相比，化学制药产业的规模相对较小，在纯度方面的要求也比较高，且依赖其他工艺进行生产的难度较大。因此，生物催化技术的第一目标就是在化学制药中的应用。所以，从某种程度上讲，并非是化学制药产业对生物催化技术进行选择，相反却是生物催化技术原本就适用于在化学制药产业。由此可见，生物催化技术在化学制药中的不仅具有巨大的发展空间，而且应用前景十分广阔。总而言之，生物催化技术已成为新时代化学制药的主要构成部分，生物催化与化学制药的有机结合也将是未来的发展主流。加之越来越稀缺的资源，使得提升资源利用率，降低资源损耗与环境污染等成为各个国家高度重视的研究难题。但是随着制药中生物催化技术的应用，未解决此类问题提供了重要的途径，为整个制药产业的发展带来了全新的活力。

四、结语

总而言之，生物催化技术已成为当前化学药品的重要组成部分。生物和化学相关药物结合起来共同在药物创新中发挥作用也越来越成为主流，并且资源的越来越稀缺也迫切要求能够提高资源的利用率，提高循环利用，减少环境污染。生物技术的蓬勃发展和应用为这一问题提出了新的解决方案。微生物用于催化使得生物化学品的组合越来越紧密，并且生物学方法在化学药剂学中的应用正在增加，生物催化技术为化学药剂带来了新生。

参考文献：

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[2] 许开平.制药中的生物催化技术应用[J].生物化工，2016，2（06）：67-69.

[3] 王德新.制药中的生物催化技术运用[J].黑龙江科技信息，2016（10）：72.

（作者单位：临沂大学）