生物工程技术在制药业中的运用

杨继庆

摘要：以推动制药业集群式发展为前提，探讨生物工程技术在制药领域的运用。介绍生物工程制药发展背景，了解到生物工程技术对于制药生产的应用价值。随后介绍制药业领域常用的四种生物工程技术，总结不同技术在制药生产中需要关注的要点，有利于提高制药生产效率。最后提出培养生物工程制药创新型人才、在科研工作中给予资金支持、推动生物制药集群式进步三点建议，发挥生物工程技术优势，促使制药业在行业环境下实现飞跃式发展。

关键词：生物工程技术;制药业;微生物学;胰岛素

生物工程的基础为科学技术，生物学内容是不可或缺的媒介，所有产品都被有极高的經济价值。现如今生物工程开发覆盖的行业领域非常广，生物工业领域的发展更是非常迅速，推动新工业体系的进步。生物技术被运用于各个行业，需要了解生物工程技术面临的问题，使社会发展有源源不断的动力。生物工程技术在制药业的应用，涉及微生物学、生物学以及生物化学多个专业范畴，通过各个专业领域科学原理进行药物制造。站在医学角度，生物工程技术用于药物生产，具有极高的经济性，比如胰岛素、生长激素和乙型肝炎疫苗等药物。除此之外，生物工程技术在医药、保健、日化产品等诸多领域都得到了广泛应用，可见其在制药业的使用价值。

一、生物工程技术制药

生物工程技术同时融合了科技发展以及其他专业学科，具有综合性，使用先进技术提取不同的微量元素。生物工程技术覆盖了基因、细胞、生物反应以及微生物等，基因工程、细胞工程都是将常规菌当作遗传物质，利用外来基因介入生产出新产物，而生物反应、微生物工程则数培养与孵化新产物，在实践中生物工程技术获得非常显著的成绩[1]。

我国生物工程技术在制药业的应用，同时关系到社会发展、人们的工作与学习[2]。生物工程技术在制药领域，使用精密设备、微生物等，可以提取出药物所需的成分，尤其是现代工业环境发生变化，逐渐产生了一些新型疾病。这些新型疾病必须利用生物工程技术，通过微生物、基因等满足制药需求，防治不同类型的病菌，推动制药业在现代社会环境下的可持续发展。

二、制药业领域的生物工程技术

（一）微生物工程

微生物发酵技术，即发酵工程，通过现代生物工程技术，借助微生物具有的一些特殊功能，进行人类所需产品的生产，也可以直接在工业生产中运用微生物。发酵工程制药需要发挥微生物代谢这一环节的优势，进行药物生产。这一类药物包括微生物、抗生素、氨基酸等，研究目的为对微生物菌种进行筛选与改良，通过发酵工艺的分析与研究，解决产品后处理、分离纯化等方面存在的问题。目前重组 DNA 技术是微生物菌种改良比较常用的方法，早在20世纪基因重组技术和细胞融合这一类生物工程技术就已经得到重视，标志着发酵工业正式进入到现代发酵工程时期。通常医疗保健类药物的生产使用微生物技术比较常见，如生产胰岛素、干扰素、抗生素等。水蛭素一般情况下不会和血小板发生反应，对于血小板减少症（HIT）的治疗，通过该技术也可以获得其他种类抗凝药物不能达到的疗效[3]。例如在5L发酵罐内，将毕赤酵母重组，发酵之后产生水蛭素的密度也非常高，最高总产量可达到1.8g/L，真正实现了大规模工业化生产[4]。

（二）基因工程

基因工程以基因水平为前提，根据实际制药需求展开针对性设计，再按照设计方案研发具有新性状生物新品系，使其在向后代遗传时更具稳定性。基因工程可以使用和工程设计比较相似的方式，同时具备有理学、工程学特征，对基因鉴定、克隆、搭建和导入基因载体、分离纯化等进行深入探究。基因工程技术的应用还不是非常成熟，但在各个领域也获得了比较显著的成果，基因工程在现代生物技术中占据重要位置，对于制药业而言也具有非常重要的应用价值。

（三）细胞工程

按照细胞生物学、分子生物学总结的基本原理，细胞培养技术可以在细胞水平基础上展开相应的遗传操作。在以往制药工作中，总结细胞工程有3种类型，如分染色体工程、细胞融合工程、细胞质工程，通过动、植物细胞进行生产药物培养，培养过程中得到人类生理活性因子和疫苗等制药业所需产品。植物细胞培养过程中，生产的植物有效成分中，具有极高的经济价值，可为人活性因子、疫苗一类的重组DNA产品生产提供支持。与此同时，植物细胞培养可以规避地理条件、气候条件等因素影响，含有大量次级代谢产物。例如应用人参皂苷，组织培养的含量在干重中占比为27%，在全株占比为4.5%。如果使用紫草素，那么其在细胞培养物中的占比为12%，全株占比仅为1.5%。结合现有针对三七、人参等药用植物培养的研究，培养条件在实践中逐渐得到了优化。

再以人参细胞培养物为例，试验与研究表明人参细胞培养物的化学成分、药理活性分析，对比种植人参差异并不明显。很多植物细胞培养在商业领域也有非常广泛地运用。黄芪毛状根的培训，其效价与药用黄芪有很大相似度，丹参毛状根培养物的丹参碱共有7种，而且可以分泌至培养基。在褐藻酸盐固定化条件下培养希腊毛地黄细胞，有毒物质毛地黄苷在培养基中向地高辛转变，此时应用紫草细胞培养技术便可以生产得到紫草宁。野生新疆雪莲作为药物，具有抗炎和抗辐射等功效，细胞培养物、天然新疆雪莲抗炎等的药理实验过程中，发现新疆雪莲细胞培养物在制药生产中，可作为野生新疆雪莲代替物质，利用细胞培养技术培养犀角这一类药用动物器官，缓解制药业资源不足的现状[5]。

（四）酶工程

通过酶、细胞、细胞器具有的特异催化效用，在生物反应装置中生产相应的药用产品，生产过程中实现了酶学理论、化工技术的融合。现如今固定化酶、固定化细胞在药品生产中有非常广泛的体现，酶工程作为现代生物技术一部分，用于制药业，主要是在药品生产环节使用酶，采取固定化酶，全过程合成药物分子，并支持药物快速转化。现阶段制药业在一直以来的发展中，已经实现了微生物两步转化的研究与运用，酶工程制药以产药酶渠道、酶固定化以及酶反应器等为对象，应用前景非常可观，将带动发酵工业、化学合成工业进一步发展。

三、生物工程技术制药的优化建议

（一）培养生物工程制药创新型人才

生物制药研发期间，主要由生物制药领域科研人才负责，有利于提高我国生物制药研发水平，这就体现出生物工程制药创新型人才培养的必要性。作为生物制药领域的科研人员，除了要具备专业能力与素养之外，经济意识、管理能力同样是培养的重点。定期组织科研人员到各大企业中实习，通过这种对外交流积累经验，熟练应用不同種类的生物工程技术。各大企业在人才培养方面，建议设置专门的晋升途径，使越来越多的科研人员自愿参加生物制药研发的队伍，不断提升生物工程技术制药实力。

（二）在科研工作中给予资金支持

生物制药研发需要充足的资金，一般政府部门会为生物工程技术制药研发提供资金方面的补贴，当然也推出了一系列政策支持。生物制药获得的市场、消费者支持比较有限，政府部门必须为制药科研给予更大力度的支持，创建生物科研制药产业集群区，及时更新制药基础设施与设备，在产品研发、服务创新、人才培训、风险投资等方面加大力度，创建生物制药领域集群发展为最佳环境。另外，制药科研宣传必不可少，在生物工程技术的支持下，积极拓宽制药业发展途径，引导消费者能够深入认知，带动我国制药行业的科技发展。企业在科研资金方面，需要拓宽资金渠道，例如获得品牌赞助、创设基金，都可以为生物科研提供经济保障。尽管在实践中潜在一些风险，但只要企业做好风险预警，便可以最大程度地降低资金风险，优化制药业产业链[6]。

（三）推动生物制药集群式进步

生物制药实现产业集群式发展，一方面要有完善的基础设施，另一方面应该更新上下游配套产业，比如科研人才培训、生物工程技术引进等，实现所有相关产业的联动，实现产业集群发展。为了达到集群式发展目标，政府部门具有联合科研人才、资金与政策支持的作用，搭建生物医药产业聚集区，使生物医药产业链、产业集群逐渐得到完善，自然可以提高制药生产效率。基于生物工程技术的制药要产业集群建设，建设的基础为科研，生物工程技术发挥出生产力作用，方可提高生物制药流程的效率。另外，生物制药还需与科研技术结合，通过生物工程技术优势，为生物制药工作提供帮助。因为生物工程技术具有逻辑推理、图像显示控制等功能，还可以深入分析生物制药量子、分子以及化学结构，在了解了生物分子、药物制剂功能之后，得出药物关键结构、化学特征、分子活性基团和药效构象等，利用药物机理组织实验，已有生物结构经过活性物质分析，探讨各个结构中的药物药性，通过先导化合物方法，优化药物量子与分子运用，缩短药物在临床研究与观察环节的时间。该药物合成方法具有高效、稳定的优势，孵化得到不同类型的化合物数据库，各结构内容详细记录达到分离、固相处理的目的。

结束语：

综上所述，生物工程技术在制药业中应用，其中涉及到微生物发酵技术、基因工程、细胞工程等不同的技术形式，在一直以来的制药生产中也获得理想的成效。基因工程是以分子遗传学为基础，还可以对生物基因遗传特性、传统药物疗效进行改善，制药环节使用高浓度提取物，生产得到的生物药品含量也非常高。细胞工程技术可以将性质各异的细胞结合，为一种细胞赋予两种不同的性质，这在肿瘤医治领域，可以将患者体内不良细胞消除。此外，生物酶被当作催化剂产生化学高效反应，可以提高制药效率、节约成本，不仅大力推动了制药业的发展与进步，还真正实现了生物工程技术与制药业的融合发展。

参考文献：

[1]康伟.高职生物制药技术专业课程体系改革研究[J].课程教育研究，2019（11）：2.

[2]邓子腾.生物工程在食品工业中的应用分析[J].现代食品，2019（3）：3.

[3]冉翠翠，高闯.我国生物制药产业的发展现状与趋势[J].饮食保健，2019，006（010）：293.

[4]班宇珂.我国生物制药产业研发与生产技术现状[J].中国科技投资，2019，000（004）：234.

[5]付明，郭润泽.生物工程制药废水脱氮除磷工艺中的MAP技术[J].工程建设与设计，2021（9）：3.

[6]陈梦菲.细胞工程在生物制药工业中的地位研究[J].祖国，2020（5）：2.