制药工艺中的生物转化技术

王艳红

（黑龙江瑞格制药有限公司，黑龙江庆安152400）

制药工艺中的生物转化技术

王艳红

（黑龙江瑞格制药有限公司，黑龙江庆安152400）

制药工艺中的生物转化技术有两个主要特征：一是植物细胞可以在实验室的环境下生长，二是具有很高的重现性。主要合成的物质包括生物碱、类固醇、萜类、芳香族化合物在内的化合物。基本分为烃基化、糖基化、醇和酮的氧化还原反应、水解反应和环氧化作用五种类型。具有专一性、高转化率和污染小的特点。

制药工艺；生物转化技术；微生物转化

1　生物转化技术的概述

1.1生物转化的具体含义

生物转化又名生物催化，指的是利用生物体培养细胞或器官及细胞器等对外源化合物进行结构修饰而获得有价值产物的生理生化反应，其本质是利用生物体系本身所产生的酶对外源化合物进行酶催化反应［1］。生物转化与生物合成存在很大的不同，生物合成的过程非常复杂，主要涉及的是将机体中简单的底物、个体的器官和细胞进行整合。与生物合成不同，生物转化则是将有机体分解为简单的有机个体。生物转化的另一个优势是可以实现传统化学反应不能实现的反应，因为反应条件与其他的化学反应相比较，生物转化的反应条件更温和，选择性更强，更强的专一性，生成的副产物种类和数量更少，且对环境造成的污染程度小，同时对生物转化后的处理过程较为简单。

1.2生物转化技术的具体特征

生物转化技术的催化剂主要有植物细胞，与一般的化学反应的催化剂不同，生物转化技术的主要特征包括两个方面。第一个特征是植物细胞可以在实验室的环境下生长，第二个特征是具有很高的重现性。众所周知，植物细胞在条件允许的情况下可以无限制的生长，在生长的过程中可以产生大量的培养物，进而为生物的生长和繁殖提供充足的养分和原料，进而大大缩短了生物的生长周期，为接下来的试验提供充足的条件。而植物细胞的生长过程中会产生大量的酶，而这些酶可以被广泛的应用于生物转化中，催化所需的有机化合物的合成。与这种生物转化技术相比较，传统的生物转化技术周期更长和酶的种类更单一。运用植物细胞转化技术的另一个优势是可以产生独特的酶进行特殊化合物的合成，大大提高了药物的先进程度和成效。该技术主要合成的物质包括生物碱、类固醇、萜类、芳香族化合物在内的化合物。

1.3生物转化的基本分类

生物转化技术是一种利用酶催化进行合成的一类反应，因此包含的内容多，涉及的面比较广，其类型更为多样性。主要包括的类型有羟基化、糖基化、醇和酮的氧化还原反应、水解反应和环氧化作用等五种类型［2］。在植物细胞的培养物对分子中的不同部位的具有专一性和选择性，可以对其进行选择性的氧化外源底物，因为这些植物细胞培养物具有水解部位和立体特异性羟基碳双键的功能。糖基化反应和羟基化相比较，糖基化反应对外源化合物的理化特性和生物活性的改变程度更大。最明显的特征是可以改变化合物的溶解性，例如将不溶性的化合物转化成水溶性的化合物，而对溶解度的改变却很难通过化学反应或者微生物培养来实现。醇和酮的转化主要对选择性氧化起到更大的作用，而水解反应的优势更多是体现在可以消除外消旋乙酸盐的光学鉴定。环氧化作用可以对有些化合物进行结构修饰。

2　生物转化和药物开发的联系

新技术在医药领域的更新速度不断加快。随之而来其他治疗外用药物的缺点也越发明显。其中最典型的例子是美国FDA公布的手性药物指导原则以及不对称合成技术在该手性药物制备过程中起到的关键性作用。而这一技术的本质是化学合成方法，这无疑增加了研发人员对新药开发的难度和研究的成本。因此，如何投资最少而获得最大利益成为很多研究者研究的主要目的，从而催生了生物催化转化技术的诞生。而生物转化技术的专一性、高转化率和污染小的特点也是该技术倍受青睐的原因之一。

3　组合生物催化促进了新药研发

组合生物转化（催化）是一种比化学合成方法更为简单和有效的一种合成方法。主要是利用两种或者两种以上的具有特殊转化功能的微生物或酶，对同一种底物进行组合或者转化，最终的目的是得到一种化学结构多样性的物质。其本质是从已知化合物中寻找新型的衍生物。自然界中由于存在多种酶，这正是生物体的结构复杂以及产物多样性的原因。也正是由于酶在适宜的条件下就可以发挥其作用，从而实现了在生物体外利用酶合成一些衍生物。而利用生物催化合成化合物的优点主要体现在以下几点。第一点，反应条件宽泛；第二点，选择性强，不仅可以对进行区域选择也能进行立体选择；第三点，反应简单，不需要对反应基团进行特殊的保护；第四点，可以实现自动化或者一步化重现；第五点，结构变化稳定，易于复杂易变结构的保护；第六点，活性高时，大大降低催化剂的用量；第七点，催化剂可循环利用，减低成本；第八点，易被降解。因为生物催化技术的这些优点，大大增加了生物催化在药物制备过程的应用范围和价值。

生物转化技术在药物的研制和开发过程中起到两方面的作用。第一方面，合成中间体的作用。在很多药物的合成过程中，有些复杂的有机合成很难或者根本不能通过基本的化学反应合成，而如果利用生物转化技术制备出药物关键的中间体，就可以将不能合成的药物通过该中间体合成出来。此外，用化学的方法来合成药物对反应条件要求比较苛刻，同时反应的成本比较高，而在工业生产中难以实现。第二方面，对消旋化合物的生物拆分和转化，使得复杂的构型药物分子变成单一的药物分子。虽然对生物转化技术在药物的制备中的作用有一定的了解，但是由于药物技术的发展关系到人们的身体健康和生活质量，因此生物转化技术的开发和利用需要国家和政府的正确引导。

［1］邱海龙，陈建伟，李祥.生物转化技术在中药研究中的应用［J］.中国现代中药，2012，2（14）：3-7.

［2］朱红军，李邦东，李军.光合细菌生物转化技术在中药研究中的应用进展［J］.中草药，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