制藥工藝中的生物轉化技術

王艷紅

（黑龍江瑞格制藥有限公司，黑龍江慶安152400）

制藥工藝中的生物轉化技術

王艷紅

（黑龍江瑞格制藥有限公司，黑龍江慶安152400）

制藥工藝中的生物轉化技術有兩個主要特征：一是植物細胞可以在實驗室的環(huán)境下生長，二是具有很高的重現性。主要合成的物質包括生物堿、類固醇、萜類、芳香族化合物在內的化合物。基本分為烴基化、糖基化、醇和酮的氧化還原反應、水解反應和環(huán)氧化作用五種類型。具有專一性、高轉化率和污染小的特點。

制藥工藝；生物轉化技術；微生物轉化

1　生物轉化技術的概述

1.1生物轉化的具體含義

生物轉化又名生物催化，指的是利用生物體培養(yǎng)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［1］。生物轉化與生物合成存在很大的不同，生物合成的過程非常復雜，主要涉及的是將機體中簡單的底物、個體的器官和細胞進行整合。與生物合成不同，生物轉化則是將有機體分解為簡單的有機個體。生物轉化的另一個優(yōu)勢是可以實現傳統(tǒng)化學反應不能實現的反應，因為反應條件與其他的化學反應相比較，生物轉化的反應條件更溫和，選擇性更強，更強的專一性，生成的副產物種類和數量更少，且對環(huán)境造成的污染程度小，同時對生物轉化后的處理過程較為簡單。

1.2生物轉化技術的具體特征

生物轉化技術的催化劑主要有植物細胞，與一般的化學反應的催化劑不同，生物轉化技術的主要特征包括兩個方面。第一個特征是植物細胞可以在實驗室的環(huán)境下生長，第二個特征是具有很高的重現性。眾所周知，植物細胞在條件允許的情況下可以無限制的生長，在生長的過程中可以產生大量的培養(yǎng)物，進而為生物的生長和繁殖提供充足的養(yǎng)分和原料，進而大大縮短了生物的生長周期，為接下來的試驗提供充足的條件。而植物細胞的生長過程中會產生大量的酶，而這些酶可以被廣泛的應用于生物轉化中，催化所需的有機化合物的合成。與這種生物轉化技術相比較，傳統(tǒng)的生物轉化技術周期更長和酶的種類更單一。運用植物細胞轉化技術的另一個優(yōu)勢是可以產生獨特的酶進行特殊化合物的合成，大大提高了藥物的先進程度和成效。該技術主要合成的物質包括生物堿、類固醇、萜類、芳香族化合物在內的化合物。

1.3生物轉化的基本分類

生物轉化技術是一種利用酶催化進行合成的一類反應，因此包含的內容多，涉及的面比較廣，其類型更為多樣性。主要包括的類型有羥基化、糖基化、醇和酮的氧化還原反應、水解反應和環(huán)氧化作用等五種類型［2］。在植物細胞的培養(yǎng)物對分子中的不同部位的具有專一性和選擇性，可以對其進行選擇性的氧化外源底物，因為這些植物細胞培養(yǎng)物具有水解部位和立體特異性羥基碳雙鍵的功能。糖基化反應和羥基化相比較，糖基化反應對外源化合物的理化特性和生物活性的改變程度更大。最明顯的特征是可以改變化合物的溶解性，例如將不溶性的化合物轉化成水溶性的化合物，而對溶解度的改變卻很難通過化學反應或者微生物培養(yǎng)來實現。醇和酮的轉化主要對選擇性氧化起到更大的作用，而水解反應的優(yōu)勢更多是體現在可以消除外消旋乙酸鹽的光學鑒定。環(huán)氧化作用可以對有些化合物進行結構修飾。

2　生物轉化和藥物開發(fā)的聯(lián)系

新技術在醫(yī)藥領域的更新速度不斷加快。隨之而來其他治療外用藥物的缺點也越發(fā)明顯。其中最典型的例子是美國FDA公布的手性藥物指導原則以及不對稱合成技術在該手性藥物制備過程中起到的關鍵性作用。而這一技術的本質是化學合成方法，這無疑增加了研發(fā)人員對新藥開發(fā)的難度和研究的成本。因此，如何投資最少而獲得最大利益成為很多研究者研究的主要目的，從而催生了生物催化轉化技術的誕生。而生物轉化技術的專一性、高轉化率和污染小的特點也是該技術倍受青睞的原因之一。

3　組合生物催化促進了新藥研發(fā)

組合生物轉化（催化）是一種比化學合成方法更為簡單和有效的一種合成方法。主要是利用兩種或者兩種以上的具有特殊轉化功能的微生物或酶，對同一種底物進行組合或者轉化，最終的目的是得到一種化學結構多樣性的物質。其本質是從已知化合物中尋找新型的衍生物。自然界中由于存在多種酶，這正是生物體的結構復雜以及產物多樣性的原因。也正是由于酶在適宜的條件下就可以發(fā)揮其作用，從而實現了在生物體外利用酶合成一些衍生物。而利用生物催化合成化合物的優(yōu)點主要體現在以下幾點。第一點，反應條件寬泛；第二點，選擇性強，不僅可以對進行區(qū)域選擇也能進行立體選擇；第三點，反應簡單，不需要對反應基團進行特殊的保護；第四點，可以實現自動化或者一步化重現；第五點，結構變化穩(wěn)定，易于復雜易變結構的保護；第六點，活性高時，大大降低催化劑的用量；第七點，催化劑可循環(huán)利用，減低成本；第八點，易被降解。因為生物催化技術的這些優(yōu)點，大大增加了生物催化在藥物制備過程的應用范圍和價值。

生物轉化技術在藥物的研制和開發(fā)過程中起到兩方面的作用。第一方面，合成中間體的作用。在很多藥物的合成過程中，有些復雜的有機合成很難或者根本不能通過基本的化學反應合成，而如果利用生物轉化技術制備出藥物關鍵的中間體，就可以將不能合成的藥物通過該中間體合成出來。此外，用化學的方法來合成藥物對反應條件要求比較苛刻，同時反應的成本比較高，而在工業(yè)生產中難以實現。第二方面，對消旋化合物的生物拆分和轉化，使得復雜的構型藥物分子變成單一的藥物分子。雖然對生物轉化技術在藥物的制備中的作用有一定的了解，但是由于藥物技術的發(fā)展關系到人們的身體健康和生活質量，因此生物轉化技術的開發(fā)和利用需要國家和政府的正確引導。

［1］邱海龍，陳建偉，李祥.生物轉化技術在中藥研究中的應用［J］.中國現代中藥，2012，2（14）：3-7.

［2］朱紅軍，李邦東，李軍.光合細菌生物轉化技術在中藥研究中的應用進展［J］.中草藥，2014，13（45）：1966-1970.

Techno logy o f biotransform ation pharm aceutical art

WANGYan-hong
（Heilongjiang Reige PharmaceuticalCo.Ltd.，Qing'an 152400，China）

Pharmaceuticalbiotransformation process technology has twomain characteristics:First，plant cells can be grown in a laboratory environment，the second isa high reproducibility.Themain synthetic substances including alkaloids，steroids，terpenes，aromatics compounds.Basically divided alkylation，glycosylation，oxidation ofalcohols and ketones reduction reaction，hydrolysis reaction and epoxidation of five types.Has a specific，small high conversion and pollution.

Pharmaceutical technology；bioconversion technology；microbial transformation

TQ464

A

1674-8646（2015）03-0036-02