发酵工艺:生物催化在制药中的具体应用

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、生物催化技术

生物酶催化技术是有助于促进现代化工业可持续发展的新兴技术。一般而言,生物催化技术通常涉及生物学与化学两个领域,通过微生物或酶的催化作用在医药化工等领域中的合理应用,可以有效促进生物转化。与此同时,因生物催化剂可以促使反应物通过反应对分子进行重组,因而生物催化技术能够促进相关产物的丰富性与多样性发展。而产物的品类多样化不仅能促进化合物库的元素增添,而且有利于产物的各种新特性开发。尤其是科学技术的持续发展与进步,也促使生物催化技术不断研发各种新技能,这就使得生物催化的反应条件越来越温和,可供选择的反应底物范围也越来越广泛,进而极大推动了现代化学制药产业的快速发展。

、生物催化技术在化学制药中的应用路径

01

阿伐他汀

阿伐他汀应用的就是生物催化技术,即将6-氰-3、5-二羧基乙酸叔丁酯加入到阿伐他汀的生产过程中。生物催化技术应用在阿伐他汀生产的化学反应环节主要分为两大步骤:一是两种优化酶可以有选择的对氯酮实施催化,也就是所谓的氰化反应,进而形成氯乙醇;二是在温和条件下通过第三种优化酶对新生物的氯化反应进行催化,以此实现氯乙醇向氰醇的转变等。将生物催化技术应用于化学制药领域,可以显著提升生产及经济效益,增加生产的产量,保护人类的生存环境,具有较强的安全性特征。

02

西他列汀游离碱

在研发过程中,美国公司与德国公司最早发现了R构型选择性转氨酶与西他列汀酮的分子结构极为相似,且较小的分子质量具有活性,并能对甲基酮进行阻断。之后德国公司又改造了转氨酶,成功实现了催化加氢的路线建设,尤其是在此生产过程中没有S构型的西他列汀酮的产生。因这一项生物催化技术的优越性,使得设备生产力与分子反应力同时得到了高效提升,并在一定程度上减少了废弃物的产出。

03

普瑞巴林

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。而生物催化技术的研发与引用,不仅为解决该研究提供了重要的解决路径,而且为化学制药产业的发展带来了全新的生机与活力。

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