化學(xué)制藥中生物催化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及使用,生物制藥論文

化學(xué)制藥中生物催化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及使用,生物制藥論文摘要：近年來(lái)，我們國(guó)家化學(xué)制藥領(lǐng)域發(fā)展速度加快，生物催化技術(shù)也應(yīng)用得愈加廣泛，借助生物催化劑與化學(xué)合成酶催化相結(jié)合的方式，能夠保證衍生物的多樣性，并發(fā)現(xiàn)新的生理活性物質(zhì)，是推動(dòng)化學(xué)制藥行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。生物催化技術(shù)相比于化學(xué)合成方式方法愈加簡(jiǎn)單有效，在保衛(wèi)環(huán)境方面優(yōu)勢(shì)也愈加明顯，能夠?yàn)橹扑幤髽I(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)生物催化技術(shù)進(jìn)行了概述，分析了生物催化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并以酶催化技術(shù)為例，討論了其在化學(xué)制藥中的詳細(xì)應(yīng)用。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：生物催化技術(shù);化學(xué)制造;應(yīng)用;Abstract：Inrecentyears,Chinaschemicalpharmaceuticalfieldhasdevelopedrapidly,andthebiocatalysistechnologyhasbeenmorewidelyused.Withthecombinationofbiocatalystandchemicalsynthasecatalysis,thepersityofderivativescanbeguaranteedandnewphysiologicalactivesubstancescanbefound,whichisthekeytopromotethedevelopmentofchemicalpharmaceuticalindustry.Comparedwiththechemicalsynthesismethod,biocatalysistechnologyismoresimpleandeffective,andhasmoreobviousadvantagesinenvironmentalprotection,whichcancreategreatereconomicbenefitsforpharmaceuticalenterprises.Thispaperfirstsummarizesthebiocatalysistechnology,thenanalyzestheadvantagesofbiocatalysistechnology,andfinallydiscussesthespecificapplicationofbiocatalysistechnologyinchemicalpharmacy.Keyword：biocatalysis;chemicalmanufacturing;application;在當(dāng)下化學(xué)制藥中，減少化學(xué)藥物研發(fā)時(shí)間與降低成本等是亟待解決的問(wèn)題，同時(shí)要保證藥物愈加安全有效，能夠提升治療效果。而將生物催化技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)制藥中，是對(duì)傳統(tǒng)工藝形式的一種創(chuàng)新，能夠更好地發(fā)揮出新技術(shù)的作用，保證化學(xué)制藥工藝水平的提升，真正到達(dá)實(shí)際生產(chǎn)要求。因而要進(jìn)一步研究生物催化技術(shù)，為化學(xué)制藥發(fā)展提供更先進(jìn)的技術(shù)支持，這樣才能與現(xiàn)前階段社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)相符。1、生物催化技術(shù)概述生物催化技術(shù)在化學(xué)制藥中的應(yīng)用，具有容易分離與控制等優(yōu)點(diǎn)，有利于運(yùn)輸與儲(chǔ)存，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用的目的，減少生產(chǎn)成本與生產(chǎn)時(shí)間等的投入，提升了自動(dòng)化生產(chǎn)水平。近年來(lái)，我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)與科學(xué)發(fā)展速度加快，生物催化技術(shù)應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，能夠?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境提供可靠保衛(wèi)，也在發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益、改善能源來(lái)源和減少能源消耗等方面發(fā)揮著日益重要的作用[1]。除此之外，近年來(lái)化學(xué)制藥中生物催化技術(shù)的應(yīng)用日益增加，也為生物催化技術(shù)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。當(dāng)下我們國(guó)家生物催化技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟，但是也有很多缺乏的地方，如生物催化劑開(kāi)發(fā)的周期較長(zhǎng)、類型較少，要求今后繼續(xù)加大研究力度，發(fā)現(xiàn)并找出問(wèn)題，及時(shí)改良與完善，為化學(xué)制藥質(zhì)量與水平的提升打牢基礎(chǔ)。2、生物催化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在化學(xué)制藥中生物催化技術(shù)主要包括下面特點(diǎn)。〔1〕利用生物催化技術(shù)能夠代替使用銠。銠作為有毒物質(zhì)，很難通過(guò)吸附劑去除，并容易構(gòu)成固體廢物?！?〕在溫和環(huán)境中轉(zhuǎn)氨酶也能夠反響，不需要高溫高壓的氫化環(huán)境，且傳統(tǒng)氫化環(huán)節(jié)需要專門(mén)定制的高壓反響管道，投入較大[2]。對(duì)生物催化技術(shù)來(lái)講，僅僅考慮使用標(biāo)準(zhǔn)的反響器，并借助轉(zhuǎn)氨酶省去多余的合成環(huán)節(jié)，促使總得率實(shí)現(xiàn)提升，在降低溶劑使用量的基礎(chǔ)上，保證最終產(chǎn)品純度更高層次?！?〕具有安全的優(yōu)點(diǎn)，能最大限度降低能耗，不需要投入過(guò)大的成本。十分是從產(chǎn)品純度角度來(lái)講，生物催化劑在不斷進(jìn)化的經(jīng)過(guò)中，產(chǎn)品純度也能隨之提升。〔4〕生物催化技術(shù)相比于普通化學(xué)法，在綠色環(huán)保方面更具優(yōu)勢(shì)，這是由于其具備高效、高選擇性、條件溫和、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在原料、催化劑等方面愈加綠色化，將來(lái)在藥物綠色工藝中將發(fā)揮更大作用。3、酶催化技術(shù)在化學(xué)制藥中的詳細(xì)應(yīng)用3.1、裂解酶在化學(xué)制藥中的應(yīng)用對(duì)C-C、C-N、C-O等不飽和鍵進(jìn)行加成與消除，醛縮酶、轉(zhuǎn)羥乙醛酶和氧腈酶等構(gòu)成C-C方面，裂解酶催化小分子選擇性較強(qiáng)，在化學(xué)制藥中逐步得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)醛縮酶催化構(gòu)成醛縮反響，能夠延長(zhǎng)醛至少2～3個(gè)碳單元，這與化學(xué)醛縮反響相類似，主要在醛上加有穩(wěn)定帶負(fù)電的碳。以多巴胺為例，作為哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重要神經(jīng)傳遞質(zhì)，多巴胺是腎上腺素的前體，能夠?qū)毙匝h(huán)系統(tǒng)不全、低血壓等產(chǎn)生較好的治療效果[3]。反響中，底物為3,4-二羥基-L-苯丙氨酸，催化劑是相應(yīng)的脫羥酶，能夠完成對(duì)多巴胺的合成。在偶姻反響中，化學(xué)制藥領(lǐng)域的典型例子就是通過(guò)裂解酶合成L-黃麻素的前體，反響使用的酶為丙酮酸脫羧酶，同時(shí)需用焦磷酸硫胺素作為輔助因子。3.2、氧化酶在化學(xué)制藥中的應(yīng)用化學(xué)制藥中也常用到生物氧化反響。在生物催化技術(shù)應(yīng)用中，氧化酶發(fā)揮著日益重要的作用，以丙肝病毒蛋白酶抑制劑、質(zhì)子泵抑制劑埃索美拉唑等為例，均選用了氧化酶[4]。植物雌激素松脂醇適用于多種疾病的治療，能夠到達(dá)保衛(wèi)機(jī)體的目的，在化學(xué)制藥中也得到了應(yīng)用。借助青霉菌的香草醇氧化酶與細(xì)菌漆酶，并選用丁子香酚合成松脂醇，成本投入不高，優(yōu)化條件下能夠發(fā)展為1.6g/L的半制備規(guī)模[5]。3.3、復(fù)原酶在化學(xué)制藥中的應(yīng)用生物酶催化劑在羰基官能團(tuán)區(qū)域選擇性與立體選擇性等方面能夠產(chǎn)生較好的效果，十分是復(fù)原合成手性藥物中間體環(huán)節(jié)發(fā)揮著較大的作用。當(dāng)新的微生物菌株由環(huán)境進(jìn)行分離后，具有較好的羰基復(fù)原活性，并涵蓋各方面的生化特性，主要表如今熱穩(wěn)定性與對(duì)有機(jī)溶劑的耐受性上。例如，叔丁基6-氰基-〔3R,5R〕-二羥基己酸酯在立普妥中屬于重要的手性前體，主要通過(guò)6-氰基-〔5R〕-羥基-3-氧代己酸叔丁酯以復(fù)原酶復(fù)原的方式構(gòu)成[6]。乳酸克魯維酵母內(nèi)可以以提取出新的羰基復(fù)原酶KlAKR，能夠?qū)?-氰基-〔5R〕-羥基-3-氧代己酸叔丁酯進(jìn)行不對(duì)稱復(fù)原。采取半理性設(shè)計(jì)方式，能夠促使酶的活性得到提升，經(jīng)過(guò)兩輪基于同源建模和分子對(duì)接的位點(diǎn)飽和突變挑選，能夠獲得突變體Y295W/W296L，相比于野生型KlAKR，催化效率至少提高了11.25倍。3.4、轉(zhuǎn)移酶在化學(xué)制藥中的應(yīng)用對(duì)底物分子糖基、氨基、甲基、醛基和羧基等特點(diǎn)基團(tuán)來(lái)講，能夠通過(guò)轉(zhuǎn)移酶催化的方式，向其他底物分子進(jìn)行轉(zhuǎn)移，多種場(chǎng)合下供體為輔助因子，能夠攜帶基團(tuán)到達(dá)轉(zhuǎn)移的目的。因而，應(yīng)用轉(zhuǎn)移酶時(shí)也需要使用輔酶，華而不實(shí)轉(zhuǎn)氨酶是最為常見(jiàn)的轉(zhuǎn)移酶，而輔酶則一般選擇磷酸砒哆醛。該輔酶為維生素B6的衍生物，不僅應(yīng)用于轉(zhuǎn)氨基反響中，更是脫羥反響、消旋反響中非常重要的一種輔酶，反響期間先產(chǎn)生西夫堿，并結(jié)合酶的催化特性完成反響。轉(zhuǎn)氨酶的底物特異性不高，能夠迅速完成反響，在大規(guī)模合成非天然氨基酸中應(yīng)用較多，能夠到達(dá)手性藥物生產(chǎn)要求[7]。以L-絲氨酸為例，作為常見(jiàn)的藥物氨基酸，能夠通過(guò)絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶對(duì)甲醛、甘氨酸的催化，進(jìn)而順利進(jìn)行合成。絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶在反響中所需輔助因子包括磷酸吡哆醛〔PLP〕、四氫葉酸，L-絲氨酸在反響液內(nèi)濃度為0.2mmol/L，在當(dāng)下化學(xué)制藥中應(yīng)用前景非常廣闊[8]。4、結(jié)束語(yǔ)化學(xué)制藥中引入生物催化技術(shù)，能夠借助其高選擇性、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，不再遭到傳統(tǒng)工藝道路的限制，到達(dá)減少生產(chǎn)成本的目的，能夠更好地在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中立足。除此之外，生物催化技術(shù)在高活性工程酶、非天然氨基酸、藥物中間體和原料藥等生產(chǎn)中將發(fā)揮日益重要的作用，具有廣闊的商業(yè)化應(yīng)用前景，能夠推動(dòng)我們國(guó)家化學(xué)制藥水平的進(jìn)一步提升。以下為參考文獻(xiàn)[1]王軍.淺談化學(xué)制藥中的生物催化技術(shù)的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2021(29):192-193.[2]梅東杰.生物催化技術(shù)在化學(xué)制藥中的詳細(xì)應(yīng)用[J].當(dāng)代經(jīng)濟(jì)信息,2021(12):363.[3]賈愛(ài)娟,劉姚,張挺,等.基于3種載體蛋白的萊克多巴胺抗原的合成與檢測(cè)[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2021,44(7):125-131.[4]許開(kāi)平.化學(xué)制藥中的生物催化技術(shù)應(yīng)用[J].生物化工,2021,2(6):67-69.[5]何新榮,張玉萌,辛海莉,等.甘草、牡蠣、續(xù)斷與杜仲配伍對(duì)京尼平苷酸、綠原酸和松脂醇二葡萄糖苷煎出含量的影響[J].中藥材,2021