第一篇：生物制药工厂工艺设计

1生物药物：是利用生物体、生物组织、细胞或其成分等材料，综合应用生物学、医学、物理化学和工程学以及药学的原理与方法研制而成的一大类用于预防、诊断、治疗和康复保健的医用制品。

2生物制药工厂工艺设计：是指工艺工程师在一定工程目标的指导下，根据对拟建工程的要求，采用科学方法统筹规划，制定方案，对生物制药工厂进行扩建与技术改造时，从事的一种创造性工作。

3工艺设计：是生产原理、生产工艺、流程、参数、制造方法、设备选型、物料、能量平衡和提出公用工程需求等全套技术的总称。4交叉污染：是指通过人员往返、工具传送、物料运输和空气流动等途径，使原辅料或产品受到其他原辅料或产品的污染。也指因人员、器具、物料、空气等不恰当的流动，使洁净度级别低的区域的污染物进入洁净度级别高的区域造成的污染。5劳动定额：是指在一定的生产条件下，为生产合格产品所预先规定的劳动消耗量标准。

6工艺设计：是一项复杂而细致的工作，包括工艺流程设计、工艺设备布置、管道设计、辅助设施、向非工艺专业提出条件、设计说明、概算等诸多内容，与其他专业关系十分密切，例如总图、建筑、结构、安装、设备、供排水、通风采暖、电气和仪表等。此外，环保、消防、劳动安全卫生、节能、工程经济和总概算也包含一部分工艺设计的措施和内容。

7物料消耗定额：是在制造单位成品或完成单位工作量时，对各种物质的消耗所规定的限制数量。三种方法：经验统计法、技术计算法及实际查定法。

8经常储备：指定期对生产补充供应原材料，以满足生产需要。

9基本预备费：指在项目设施中可能发生的难以预料的支出，需要事先预留的费用，又称工程建设不可预见费，主要指设计变更及施工过程中可能增加工程量的费用。

10生物安全问题：指作出各种努力以减轻或消除由于生物技术和其产物所造成的各种潜在风险。

1生物制药工厂工艺设计的具体对象是设计一个新的生物制药工厂，包括生产与辅助车间及设施，或对已有的工厂进行扩建、改建。一般包括总体设计与局部设计。凡是设计范围涉及整个工厂的，称总体设计。凡是设计的范围不涉及整个工厂的全部内容，而只是其中的某些部分或某一部分，称局部设计。

2生物制药工厂工艺设计的基本过程包括工艺包设计（基础设计）和工程设计两个阶段。工艺包设计通常是由专利商或具有工艺技术的工程公司的工艺专业主导来承担，提供工程公司作为工程设计的依据。工程设计通常又划分为工艺设计、基础工程设计和详细工程设计三部分。

3生物制药工厂洁净厂房污染控制包括尘粒控制和微生物控制，尤以微生物控制最重要。4尘粒控制和微生物控制又包括三个方面：①污染源控制；②散播过程控制；③交叉污染控制。5厂区区域划分为生产厂房、公用系统、辅助车间、储运系统、办公区、生活设施。

6根据生物制药工厂组成和生产性质将厂区划分为生产区、辅助生产区、行政管理区和生活区。

7进行厂房集中布置时，应注意：①应满足生产工艺要求，并考虑扩建和工艺改革的可能性；②要有消除生产上相互影响的有效措施；③能适应建筑结构、设备基础及施工的要求；④应充分考虑在一个车间内更换品种轮换生产的可能性。

8厂房集中布置的几种形式：一是水平方面合并，即将几个生产性质相近的车间工序合并或串联。二是垂直方向上合并，即采取单层改多层，这样厂房内部平面路线和运输路线由垂直方向所取代.三是混合方向合并，即单层与多层合并。

9工艺设计的基本要求：①生物制药工厂工艺设计要严格按照GMP要求进行设计，要确保工厂投产后，能生产出符合质量要求的合格药品。②采用的工艺技术应与资源条件、经济发展和管理水平相适应，与项目的建设规模、产品方案相适应。

10工艺设计基本原则：①尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的国内外最新技术成果。②经济合理。③合理选择工艺流程和设计指标。④重视环境保护，减少污染。

11工艺设计依据：①任务下达通知单；②业主提供的资料，包括：工艺规程、生产岗位操作方法、12原辅料和成品的规格和包装形式以及质量标准等；③与业主签订的会议纪要；④业主对工艺设计的要求；⑤业主确认或有关部门审查意见。

13确定工艺流程的依据：①产品的剂型和质量要求；②原料的组成和性质；③投资、规模和技术装备水平；④产品工艺规程；⑤包装材料的要求；⑥原料的要求

18工艺管道设计的依据：①工艺管道及仪表流程图；②工艺设备布置图(平面图，剖面图)；③设备安装图；④设备总装图。19热原的除去方法：高温法、酸碱法、吸附法、离子交换法、凝胶过滤法、反渗透法和超滤法、蒸馏法。

14设备计算通常分两阶段进行，第一阶段的设计内容是计算，确定计量和储存设备的容积以及决定这些容积型设备的尺寸和台数等。第一阶段设备设计完成后，即可开展工艺流程图的设计，并在工艺流程图设计的基础上完成水、电、气等能量的计算，决定反应器和单元操作所需参数，如传热面积、过滤面积等，并对相关设备进行设计或选型，对工艺流程进行修改和充实。

15工艺流程图由物料流程、图例和必要的文字说明组成。主要内容：①将设备外轮廓以一定比例画出，并标明设备位号；②画出设备的物料及水、汽、压缩空气、真空、冷冻等管线和流动方向；③画出设备和管道上的主要阀门及管路附件；④画出重要的控制点；⑤必要的文字说明，如废水、废气及半成品、副产品的去向等。

16车间工作人员主要包括生产工人、辅助生产工人、管理人员、工程技术人员和勤杂人员。

17车间工艺布置基本原则是使生产流程顺畅，工序衔接合理，尽量缩短物料的运输距离，充分考虑设备安装、操作和维护、检修的方便，以满足总图和其他专业对车间布置的要求以及GMP关于厂房与实施的有关要求。20阀门分类

根据其在管路中的作用不同，有截止阀、节流阀、止回阀、安全阀、减压阀等；根据阀的结构形式不同，有闸阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、衬里阀等；根据阀门的材料不同可分为不锈钢阀、铸钢阀、塑料阀等。21发酵过程管道连接方式三种：螺纹连接、法兰连接和焊接。

22管道及仪表流程图（PID）是用图示的方法把工艺流程和所需要的全部设备、机器、管道、阀门、管件和仪表表示出来。

23管道布置设计原则：①管道布置设计必须符合管道及仪表流程图的设计要求，并应做到安全可靠、经济合理，并满足施工、操作、维修等方面的要求；②管道布置必须遵守安全及环保的法规，以便管道布置能满足安全生产的要求；③管道布置应满足热胀冷缩的柔性要求；④管道布置应严格按照管道等级表和特殊件表选用管道组成件。

24物料衡算是根据质量守恒定律确定原料和产品间的定量关系，计算出原料和辅助材料的用量，各种中间产品、副产品、成品的产量和组成以及三废的排放量。25根据所划定的衡算体系分为三种：①过程总衡算，对一个制药过程进行物料衡算；②设备衡算，对一个生物制药设备进行物料衡算；③结点衡算，对物流的混合点或分支点进行衡算。26根据衡算的目标分为三种：①物料的总衡算，对总物料进行衡算；②组分衡算，对某组分进行衡算；③元素衡算，对某元素进行衡算。27生物药物生产车间包括发酵车间、提取车间和制剂车间。28设备选型和工艺设计原则：合理性、先进性、安全性、经济性。氨基酸生产方法有水解提取法、化学合成法、微生物发酵法以及酶转换法

29根据不同的性状和要求，药品的干燥大致可采用下述两类方法：一类是从水溶液直接喷雾干燥成为颗粒；另一类是溶液经结晶、过滤后将结晶物进行干燥，如真空干燥、气流干燥，热敏性药物常采用冷冻干燥。30喷雾干燥设备类型：压力喷雾干燥法，气流喷雾干燥法，离心喷雾干燥法

31工艺的安全性包括：①在设计条件下能够安全运转；②偏离设计条件时也能安全处理并恢复原来的生产条件；③确立安全的快速启动或停车办法。

32清洁生产的内容包括三方面：一是清洁的能源；二是清洁的生产过程；三是清洁的产品 33废渣处理技术：化学法，焚烧法，热解法，填埋法。

34植物细胞生物反应器（机械搅拌式、气升式、鼓泡式、填充床、流化床、膜反应器等）动物细胞反应器（气升式、中空纤维管、通气搅拌）固定化酶和固定化细胞生物反应器（间歇式搅拌反应器、连续流动搅拌、填充床、流化床、循环等）35工艺物料管路配管设计①培养基进料管路②移种管路③补料管路

36工艺过程阐述的内容：①产品、产品方案及设计规模②生产方法、工艺过程及流程简述③工艺物料计算④工艺能量计算⑤工艺设备选型与计算⑥车间区域和工艺设备布置⑦车间管道系统和工艺管道系统⑧存在问题及处理意见。

37施工图设计说明书设计依据①初步设计审批文件的文件号和内容，其他重要来往文件及会议记要等②对初步设计的变更、修改和补充的说明和文件③其他有关工艺专业施工图设计的技术资料来源的名称和内容。

38废水处理分三级：一级处理通常是采用物理方法或简单的化学方法除去水中的漂浮物和部分处于悬浮状态的污染物，以及调节废水pH值等。二级处理是指生物处理法，以去掉废水中大部分有机物。三级处理一般采用过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析、反渗透基生物法等，以去除二级处理中未能除去的污染物，包括不能被微生物分解的有机物、可导致水体富营养化的无机物，以及各种病毒、病菌等。

第二篇：生物制药工厂的工程设计

生物制药工厂的工程设计

生物制药工程项目的设计流程涵盖了工程项目设计的基本程序、工艺流程设计、物料衡算、能量衡算及热数据估算、工艺设备设计及材料腐蚀和防腐蚀、车间布置、管道设计、制药洁净厂房空调净化系统设计、非工艺设计(包括：建筑设计、工艺用水及其制备、供水和排水、供电、冷冻、采暖通风、劳动安全、环境保护、工程经济)。

生物制药工程设计是一门运用药学理论、工程设计与具体生物制药企业的实际来完成筹建策划设计，实现药品规模生产、质量监控等一系列理论与实践相结合的综合性学科。生物制药工程设计研究的对象就是研究制药项目如何组织、规划并实现生物药品的大规模工业化生产，最终建成一个质量优良、科技含量高、劳动生产率高、环保达标、确保安全运行的生物药品生产企业。

生物新药在实验室研制成功后，如何将其转化为可供临床应用的药物，如何将该项技术转化为生产力，如何使该项成果转化为经济效益，也就是如何进行工业化规模生产的问题。生物制药工程设计所研究的内容就可以使以上设想变为现实，即完成由实验室产品向工业化产品的转化，把新药的研究成果转化为制药企业建设的计划并付诸实施。

运用制药工程设计的理论将实验室的生物药品生产工艺逐级地由中试放大到规模化大生产的相应条件，在选择中设计出最合理、最经济的生产流程，根据产品的档次，筛选出合适的装备，设计出各级各类的参数，同时选择厂址、建造厂房、布置车间、配备各级各类的生产设备与设施，质量监控设备，检验、化验设备，自动化仪表控制设备，其他公用工程设备，最终使该制药企业得以按预定的设计期望顺利投入生产。这一过程即是生物制药工程设计的全过程。生物制药工厂工程设计大体包括以下方面：

1、工厂总图设计：在厂址确定之后，涉及厂区各区域的划分和布局、车间和其他设施的组成和布局、运输系统的布局、厂区管线(物料、水、电、汽、气等)的布局、绿化布局、远期发展 布局规划等;

2、工艺设计：涉及工艺流程、设备选购、生产能力估算、劳动定员和生产班制、车间水、电、汽(气)、冷公用工程量的估算、管道计算和设计、设计说明书的编写、概预算的编写、此外还要对其他专业提出要求;

3、其他设计还有：采暖通风、供热、供电(照明和动力)、供汽(气)、弱电、火灾报警、自控仪表、工程经济、总图运输、管道等。

此外，现代生物制药厂房设施设计策略还要考虑在线清洁CIP与在线灭菌SIP的设计策略和生物制剂厂房设施设计策略。生物制剂厂房设计策略可以运用在生物制药无菌生产过程的污染与交叉污染预防与控制、基于风险评价的工艺设备选型与确认、注射水/纯化水/纯蒸气系统使用与维护等方面。

第三篇：《材料工厂工艺设计概论》期末复习资料

绪论

1、设计工作要做到技术先进、经济合理、安全适用。

2、工艺专业是主体专业。它的主要任务是确定工艺流程、进行工艺设备的选型和布置和向其它专业提供设计依据和要求。

3、工厂设计的任务：按期提供质量优良的设计文件，使得工厂建设或技术改造得以顺利地进行，并为投入生产创造有利条件。

第一章：基本建设程序和前期工作

1、基本建设的程序一般分为三个阶段：

（一）基本建设前期工作阶段。通常包括：环境影响评价；安全与评价；可行性研究；项目申请报告；设计文件编制。

（二）施工阶段。包括内容：1．建设准备；2．组织施工。

（三）竣工投产阶段。包括内容：1．生产准备；2．竣工验收和交付使用。

2、政府对于投资项目的管理分为审批、核准和备案三种方式。对于政府投资项目，实行审批制；对于企业不使用政府性资金投资建设的项目，则区别不同情况实行核准制和备案制。

3、环境影响评价是指对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，进行跟踪监测的方法与制度。

4、实行审批制的建设项目，建设单位应当在报送可行性研究报告前完成环境影响评价文件报批手续；实行核准制的建设项目，建设单位应当在提交项目申请报告前完成环境影响评价文件报批手续；实行备案制的建设项目，建设单位应当在办理备案手续后和项目开工前完成环境影响评价文件报批手续。

5、建设单位委托持有“建设项目环境影响评价（综合）资格证书”的单位，承担环境影响评价工作，并按环保部门的要求提供环境影响报告书。

6、对环境可能造成重大影响的建设项目，其环境影响评价文件由国家环境保护总局审批。对环境可能造成轻度影响的建设项目，其环境影响评价文件由省级环境保护行政主管部门审批。

7、可行性研究：为了防止和减少投资失误、保证投资效益，企业在进行自主决策时，应编制可行性研究报告，对项目的市场前景、经济效益、资金来源、产品技术方案等内容进行分析论证，作为投资决策的重要依据。

8、项目申请报告：是企业投资建设应报政府核准的项目时，为获得项目核准机关对拟建项目的行政许可，按核准要求报送的项目论证报告。

9、项目申请报告应重点阐述项目的外部性、公共性等事项，包括维护经济安全、合理开发利用资源、保护生态环境、优化重大布局、保障公众利益、防止出现垄断等内容。

10、编写项目申请报告时，应根据政府公共管理的要求，对拟建项目从规划布局、资源利用、征地移民、生态环境、经济和社会影响等方面进行综合论证，为有关部门对企业投资项目进行核准提供依据。

11、厂址选择一般分两个阶段进行，即选择建厂的地区位置和选择建厂的具体厂址。

12、设计资料的分类：(1)设计依据资料(2)设计基础资料(3)设计技术资料。

13、设计基础资料：(一)气象(二)地质、地震(三)地形地貌(四)交通运输(五)水文和水源(六)原材料、燃料(七)动力供应(八)通讯(九)厂区附近情况(十一)概、预算(十二)技术经济(十三)改建、扩建工程(十四)协议及证明文件。

14、设计阶段分三个阶段进行：初步设计、技术设计和施工图设计。

15、施工图与初步设计图的区别？

施工图与初步设计图纸的不同之处是：施工图的平面、剖面图较完整、详细，尺寸标注详尽，必要时还应附有局部放大图。施工图有设备安装图和非标准件图，而初步设计则没有。施工图设计一般没有说明书，只在图纸上对施工和安装中的注意事项作必要的说明。但如果施工图对初步设计有比较大的修改和变动，应对变动部分、变动原因和新设计方案的确定等问题予以说明，并作出修正概算和修正设备表。

第二章：工厂总平面布置及运输设计

1、总平面布置的工作中的主要措施？1）按功能划分厂区。①主要生产区 ②辅助生产区 ③仓库、堆场区 ④动力区 ⑤厂前区。2）合理组织人流、物流。3）选择建筑形式。4）布置紧凑。5）考虑扩建与改建。6）防火卫生要求。

2、工厂的组成 ：

（一）主要生产车间(二)辅助生产车间(三)动力设施(四)仓库设施(五)行政管理和生活福利设施(六）运输设施。

3、水泥厂主要生产车间：1）石灰石破碎车间2）粘土烘干车（3）生料粉磨车间4）熟料烧成车间5）混合材烘干车间6）水泥粉磨车间7）水泥包装车间。

陶瓷厂主要生产车间：1）坯料制备车间2）成型车间3）焙烧车间4）上釉及彩饰车间（5）检查和装配车间。

玻璃厂主要生产车间：（1）原料车间（2）熔制、成型车间（3）切裁及包装车间。

4、风向玫瑰图是根据各地气象台多年对风向频率统计资料绘制的，呈多边形，以夏季主导风向为依据。表达的意义：1）所示风向由外边吹向中心；2）向心线最短的风向，表示最小频率风向。

5、厂区的建筑系数：指建筑物、构筑物和堆场的面积总和占全厂面积的百分数。反映厂内建筑的密度。工厂的建筑系数，一般在22～30%之间，工厂扩建后，一般在27～35%之间。

6、厂区的利用系数：指建筑物、构筑物、堆场、铁路、道路、地下管线的总占地面积占全厂面积的百分数。反映厂区面积有效利用的程度。

7、竖向布置设计任务？是对厂区的天然地形进行改造，使之适合企业的建设和生产经营要求;合理地确定建筑物、构筑物、铁路和道路的标高，使相互之间的关系协调，满足生产和运输技术的要求;合理地组织场地排水，确定排水措施，保证及时排出厂区的积水，不受雨水和洪水的危害。

8、竖向布置的方式：1）连续式竖向布置2）重点式竖向布置3）混合式竖向布置（区段式竖向布置）。

第三章：工艺计算及工艺设备选型

1、物料平衡计算是以生产规模、产品方案、工艺流程、工艺参数及生产班制为基础，对工厂生产过程中各工序物料量的一种近似计算方法。

2、物料平衡计算的作用（目的）？

1）计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物料量，作为确定车间生产任务、设备选型及人员编制的依据。2）计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为总图设计中确定运输量、运输设备和计算各种堆场、料仓面积的依据。3）计算水、电和劳动力的需要量，确定原材料、燃料等的单位消耗指标，作为公用设计和计算产品成本等的依据。

3、工艺设备，按照性质可分机械设备和热工设备；按照用途又可分主要设备和辅助设备。

4、工艺设备选型和计算的任务？

根据配方、生产性质、产量大小和工艺流程选择设备的型式，然后确定设备的规格大小，最后根据各工序的加工量和设备的生产能力进行计算，确定所需设备台数。设计的顺序是先选定主要设备，辅助设备的选择往往要结合工艺布置来进行。

5、主机平衡：水泥厂主机设备的选型计算称为主机平衡。主机平衡即在物料平衡计算（年平衡量或周平衡量）和选定车间工作制度的基础上，计算各车间主机要求的生产能力，为选定各车间主机的型号、规格和台数提供依据。

第四章：工艺设计及车间工艺布置

1、工艺设计的主要任务？

确定生产方法、选择生产工艺流程；确定生产设备的类型、规格、数量，选取各项工艺参数及定额指标；确定劳动定员及生产班制；进行合理的车间工艺布置。

2、工艺设计时初步设计时的步骤？

1）确定各车间生产任务。2）选择生产工艺流程及主机设备。3）确定主要工艺参数、定额指标及车间工作制度。4）物料平衡计算。5）设备选型及计算。6）车间工艺布置并绘制工艺布置草图。7）计算设备的电力安装容量以及蒸汽、压缩空气和其它动力需要量，计算人员数量和运输量。向土建等专业工种提供资料。8）根据土建设计，绘制正式工艺布置图。9）主要技术经济指标计算。10）编写工艺设计说明书。

3、确定工艺流程的依据？

1）原料的组成和性质2）产品品种及质量要求3）工厂规模及技术装备水平4）建厂地区气候条件5）半工业加工试验。

4、生产车间工艺布置的任务：确定车间的厂房布置和设备布置。

5、生产车间工艺布置的要求？

生产车间工艺布置包括厂房布置和设备布置。

（一）进行车间工艺布置设计时重点考虑的问题：1.最大限度地满足工艺生产、设备维修的要求；2.充分有效地利用本车间的建筑面积和建筑体积；3.为本车间将来的发展和厂房的扩建留有余地；4.劳动安全与工业卫生设计符合有关的规范和规定；5.与总体设计相配合，力求做到与相关车间的连接方便、布置紧凑、运输距离短；6.避免人流和物流平面交叉；7.充分注意建厂地区的气象、地质、水文等条件对车间工艺布置的特殊要求；8.征求和了解其它专业对车间工艺布置的特殊要求。

（二）厂房布置：厂房布置包括平面布置和立面布置。1.厂房的布置方式。有集中式布置和分散式布置两种形式；2.厂房的平面布置。确定厂房的面积和柱网布置（跨度和柱距）；3.厂房的立面布置。即空间布置，确定厂房的层数和高度。

（三）设备布置：把车间内的各种设备按照工艺流程要求加以定位。

6、物料的储存期：某物料的储存量所能满足工厂生产需要的天数，称为该物料的储存期。

7、物料的储存的目的？

保证工厂的连续生产，避免由于外部运输的不均衡、设备之间生产能力的不平衡，或由于前后段生产工序的工作班制不同，以及由于其它原因造成物料供应的中断或物料滞留堆积而堵塞，保证工厂生产连续均衡地进行和产品均衡出厂，以及为了满足生产过程中质量控制和产品检验的需要及均化或预均化工艺的要求。

8、确定物料储存期长短的主要影响因素？

1．物料供应点离工厂的远近及运输方式；2．物料成分波动情况；3．地区气候的影响；4．均化工艺上的要求；5．质量检验的要求。

9、物料的均化目的？

可以提高物料成分的均匀性。物料成分均匀性的提高，不仅可以提高产品质量，稳定生产工艺过程，而且可以利用劣质原料和燃料，扩大原料资源，延长矿山使用寿命等。

10、四段均化环节？

1）原料矿山按质量情况计划开采和矿石搭配使用。2）原料在堆场或储库内的预均化。3）粉磨生料过程中的配料控制与调节。4）生料入窑前在均化库内进行均化。

第五章：工艺设计所需的其它专业知识

1、水泥厂用电具有下列特点：(1)用电量较大。(2)负荷较均衡，供电要可靠。

2、回转窑水泥厂的电力负荷，大部分属二级负荷，少部分属三级负荷和一级负荷。立窑厂的电力负荷属二级负荷。

3、回转窑厂属于一级负荷的设备主要有：料浆池的搅拌机，厚浆池的转耙，满足泥料浆搅拌用的空气压缩机；回转窑的辅助传动或没有辅助传动的回转窑主传动；立波尔窑加热机、篦式冷却机、为满足泥料浆搅拌用的空气压缩机，磨机等的轴承冷却水的冷却水泵；窑减速机、窑废气排风机、磨机等的供油泵，吹送煤用的风机；篦式冷却机一室风机；窑废气排放闸板；预热窑、预分解窑窑尾厂房人用电梯；中心控制室；没有高水位水塔时的消防水泵；暂时继续工作用的事故照明。

第四篇：生物制药

名词解释

1、固定化酶：指固定在载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶。

2、生物转化：是利用细胞或酶作为催化剂进行物质转化，大规模生产化学品、医药、能源、材料的科学。

3.包涵体：是外源基因的高表达产物在原核细胞中积累，并致密地聚集在一起形成的一种水不溶性蛋白质结构。

4、胞质体：指不具有细胞核而仅有细胞质的细胞。

5、虚拟筛选：利用计算机技术对先导化合物进行筛选的方法。

6、单克隆抗体：把能分泌某种特异抗体的一个B型淋巴细胞分离出来，通过纯种培养所产生的抗体只有一种，可以特异性地和体内一种抗原结合，这种单一的特异性抗体即为单一B细胞克隆抗体，即单克隆抗体。

7、生源：是强调次级代谢产物分子的装配单位的来源。

8、酶的非水相催化：酶在非水催化介质中进行的催化作用。填空

1、HTS:高通量筛选

2、外源DNA导入受体细胞的方法：

3、药物发酵培养基通常由碳源、氮源、无机盐类、生长

因子和前体物等组成。

4、哺乳动物细胞培养中，培养基中的葡萄糖为其主要的能源物质。

5、基因调控理论中，与酶生物合成密切相关的基因有调

节基因、启动基因、操纵基因和结构基因。

6、常用于制备植物原生质体的酶有纤维素酶、果胶酶、崩溃酶、半纤维素酶、蜗牛酶。

7、组织纤溶酶原激活剂、抗HBsAg的单克隆抗体等药

物可用动物细胞培养技术生产。

8、基因工程制药中常用的克隆载体包括质粒载体、λ噬

菌体载体、黏粒载体、M13噬菌体载体、病毒载体。

9、PCR的每一循环通常包括变性、退火、延伸三个步骤。

10、发酵生产中常用的灭菌方法有化学物质灭菌、辐

射灭菌、过滤介质除菌和热灭菌（干热灭菌/湿热灭菌）。

11、用植物细胞培养生产的药物有烟草、人参、洋地

黄、黄连等。

12、目的基因的制取主要有构建基因文库法和酶促

合成法。

13、淄体药物的生物转化工艺中常用的转化方法有

一步发酵转化法，静息细胞、干细胞或孢子悬浮液法，多菌种协同转化法，固定化细胞或固定化酶转化法双水相系统转化法，有机相介质转化法。

简答/问答

1、酶法制药工艺中酶（菌体）固定化方法（P214）① 吸附法 ②包埋法：凝胶包埋法/半透膜包埋法③

结合法：离子键结合法/共价键合成法④交联法

⑤热处理固定法

2、PCR扩增原理（P68）

首先使双链DNA在反应液中热变性而分开成单链，然后在低温下与两个引物进行退火，使引物与单链DNA配对结合，再在中温下利用TaqDNA聚合酶的聚合活性及热稳定性进行聚合（延伸）反应。通过变性、退火、延伸三步骤的往复循环约30次，所扩增的特定DNA数量可增至1000000倍。

3、溶解氧、PH对发酵的影响及控制措施（P275）

溶解氧对发酵的影响：一般在发酵前期，生产菌大量繁殖导致需氧量大幅增加，如果此时需氧超过了供氧，会使溶解氧明显下降，相应的，生产菌的摄氧率及发酵液黏度同时出现高峰，说明生产菌正处于对数生长期。过了生长阶段，一般需氧量略有减少，溶解氧随之上升，次级代谢产物开始合成。发酵中后期，溶解氧的浓度明显受工艺控制手段的影响。如工艺控制的不合适，使发酵液中的溶解氧浓度低于临界氧浓度，溶解氧就会成为生产的限制性因素。对于分批发酵来说，溶解氧的浓度变化较小。

溶解氧浓度控制：从供氧方面看，凡是使Kla和Ｃ＊增加的因素均能改善发酵液供氧。方法有通入掺入纯氧的空气、提高罐压、改变通风速率、增加功率输入、搅拌，改变罐内结构等。从需氧方面看，菌体需氧量可表示为γ（摄氧速率）＝Ｑｏ２（呼吸强度）·ｘ（菌体浓度）。若氧浓度处于暂时稳定状态，则适合Kla·（Ｃ＊－Ｃ）＝Ｑｏ２

ＰＨ对发酵的影响：每一类菌都有其最适的和能耐受的ＰＨ范围，另外ＰＨ还对发酵液或代谢产物产生物理化学影响。

ＰＨ的控制：首先要考虑和试验发酵培养基的基础配方，使他们有合适的配比，也可加入缓冲剂使ＰＨ变化在合适范围内。另外，采用补料的方法，利用ＰＨ电极，通过连续测定并记录ＰＨ的变化，将信号输入ＰＨ控制器运作使发酵液ＰＨ控制在预定数值。

４、什么是细胞融合？促进细胞融合的方法有（P114）

细胞融合是指人为地使两种不同的生物细胞在同一培养器中，用无性的人工方法进行直接接触，产生能同时具有两个亲本细胞有益性状的杂交细胞技术。目前普遍采用聚乙二醇（ＰＥＧ）诱导融合。

５、提高药用酶产量的措施（P194）

①选育优良的产酶细胞 ②工艺条件的优化控制 ③高效生物反应器的设计与应用 ④添加诱导物 ⑤控制阻遏物的浓度 ⑥添加表面活性剂 ⑦添加刺激剂 ⑧添加产酶促进剂

６、杂交瘤细胞筛选原理（P147）

采用ＨＡＴ培养基，当ＨＧＰＲＴ阴性细胞在ＨＡＴ

上生长时，有序细胞合成核苷酸的主要途径被抑制，嘌呤补救途径缺失，细胞中核酸合成所需要的嘌呤核苷酸缺失，细胞不能生长。而正常细胞中由于补救途径存在，可以保证细胞生长。因此当Ｂ淋巴细胞和ＨＧＰＲＴ阴性骨髓瘤细胞在促融剂作用下融合后，在ＨＡＴ培养基中淋巴细胞在组织培养中不能生长繁殖，一般在５～７ｄ内死亡，骨髓瘤细胞由于不能利用培养基中的二次黄嘌呤导致ＤＮＡ合成受阻，只有杂交瘤细胞由于吸收了淋巴细胞中的补救途径，可在阻断核苷酸合成主要途径下仍可利用培养基中的二次黄嘌呤和胸腺嘧啶获得ＨＧＰＲＴ 和ＴＫ的产物以供ＤＮＡ合成所需，而且从骨髓瘤细胞中获得了肿瘤细胞在体外不断生长的特点，最终在ＨＡＴ培养基中选择性的存活下来。

第五篇：生物制药

生物化工的发展前沿周文昌

生物化工是生物技术与化学工程技术相互融合与交叉发展的领域，是生物技术的一个分支学科，也是化学工程的主要前沿领域之

一、其任务就是把生物技术转化为生产力。现代生物技术的发展离不开化学工程，如生物反应器以及目的产物的分离、提纯技术和设备都要靠化学工程来解决；而化学工业作为传统的基础工业，不可避免地面临着生物新技术的挑战。随着基因重组、细胞融合、酶的固定化等技术的发展，生物技术不仅可提供大量廉价的化工原料和产品，而且还将改变某些化工产品的传统工艺，甚至一些不为人所知的性能优异的化合物也将被生物催化所合成。生物化工的发展将有力地推动生物技术和化工生产技术的变革和进步，产生巨大的经济效益和社会效益。

生物化工是生物技术与化学工程技术相互融合与交叉发展的领域，是生物技术的一个分支学科，是化学工程的主要前沿领域之

一、其任务就是把生物技术转化为生产力。现代生物技术的发展离不开化学工程，如生物反应器以及目的产物的分离、提纯技术和设备都要靠化学工程来解决；而化学工业作为传统的基础工业，不可避免地面临着生物新技术的挑战。随着基因重组、细胞融合、酶的固定化等技术的发展，生物技术不仅可提供大量廉价的化工原料和产品，而且还将改变某些化工产品的传统工艺，甚至一些不为人所知的性能优异的化合物也将被生物催化所合成。生物化工的发展将有力地推动生物技术和化工生产技术的变革和进步，产生巨大的经济效益和社会效益。

一、生物技术及产业已经为中国经济和社会发展做出了重要贡献

中国政府一直十分重视生物技术及产业的发展。近20年来，在有关部门、地方政府的共同推动下，在广大科技工作者的努力下，中国生物技术及产业获得长足发展，取得了举世瞩目的成就。包括：

生命科学和生物技术基础研究不断取得重大突破，生物技术创新能力迅速提高。中国参与了国际人类基因组计划，完成了1％测序工作和人类基因组单体型图计划10％的任务。

农业生物技术及产业为保障粮食安全、增加农民收入做出了重要贡献。杂交水稻、超级稻的成功培育和推广应用，大幅度提高了粮食产量。组织培养技术、胚胎生物技术加速了动植物品种的更新换代。仅转基因抗虫棉的种植每年就为农民增收50亿多元。

医药生物技术及产品在提高人民健康水平方面发挥了重要作用。中国是世界上疫苗生产量、使用量最大的国家，生物技术产品在消灭和控制天花、鼠疫、脊髓灰质炎等重大传染病中发挥了不可替代的作用。世界上第一个基因治疗药物在中国诞生，170多个生物技术药物和疫苗等进入临床研究，这将为进一步提高人民健康水平做出新的贡献。

工业生物技术及产业不断壮大，为传统产业升级改造，提高生产效率作出了巨大贡献。中国是最早使用传统生物发酵技术的国家之一，中国食用醋、酱油、啤酒、酒精、味精等传统发酵产品产量均列世界第一位，这些产品已经成为人民日常生活中不可缺少的产品。生物能源、生物材料、生物催化将在未来工业发展中发挥更大的作用。

生物技术及产业创新体系逐步形成，创新能力正在迅速提高。据初步统计，中国拥有政府资助的生物技术重点实验室约200个；拥有研发人员3万多人。全国有现代生物技术企业约500家，从业人员超过5万人。北京、上海、广州、深圳等地已建立了20多个生物技术园区。过去5年，仅中央政府在生物技术领域的研发投入就超过120亿元。生物技术与产业不仅为经济发展、粮食安全、人民健康、环境改善作出了重大贡献，而且展示出更加广阔的发展前景。

二、生物制药的发展

从生物技术药物的制备和使用特点中可以看到，生物技术药物具有对环境友好、受资源限制少、在临床使用中毒副作用轻等优点，使生物技术药物显示出强大的生命力。近年来基因科学技术突飞猛进，生物技术已使医药工业产生了巨大的变化。生物技术不仅提供着丰富的生物工程药物，并直接形成了初具规模的生物技术制药产业，而且在新药筛选、改进现有药物的生产工艺、改良微生物药的生产菌种、药物手性合成技术等方面发挥日益重要的作用。

1．已取得的进展

基因工程是生物药物发展的重要技术，尤其是遗传工程方面，近年来有新的贡献。美国联邦政府赞助的“人类基因组计划”正试图破解人类基因组组成中十万个基因的密码。

微生物基因组的研究吸引了一些著名制药公司(如葛兰案咸康等)的介入，目前已完成了幽门螺杆菌(HP)的全基因组序列分析，这为研究它的致病机理、研制专一性新药或疫苗奠定了有力的基础。目前，已开展的微生物基因组工作计划超过40项，预计在不远的将来，这些研究成果不仅会为微生物开发开辟一个新天地，亦必将对新药研究和医药工业的发展起着有力的促进作用。

手性化合物的生物合成是手性药物生产取得突破的关键技术之一，手性药物及其中间体市场和相应技术的迅速发展促进了手性技术产业化的发展。近年来，国际上一大批手性技术公司的出现，以及一些大的跨国公司对手性技术研究开发的加大投入促使手性技术得到进一步的发展。应用酶拆分、酶消旋等生物技术手段使不少药物稍旋后经二次开发成为疗效更为确切、独特、毒副作用更小的新型手性药物。

生物制药在抗生素的研究和生产中也取得了令人瞩目的成就。目前已知的聚酮类化合物超过l0000个、其中作为治疗药用途的这类化合物全球年销售额超过100亿美元。它们包括临床应用的红霉素、四环素、利福霉素、两性霉素、阿霉素、洛伐他丁、FK506、雷铂霉素等重要抗生素，其中大多数的聚酮合成酶基因已被克隆。

在抗生素发酵过程中供氧往往是一个限制因素，且消耗大量能源。美国科学家把与氧传递有关的透明颧茵(Vitreosoilla)血红蛋白基因克隆进天蓝色链霉素(streptonyoescoeliodor)中后，使通气不足时放线紫红素的产量提高4倍，表明工程茵发酵对抗生素的合成对氧的敏感性大大降低。将血红蛋白基因克隆进行头孢菌素C产生茵顶头抱霉茵后，使该茵种在发酵中的氧耗明显降低，且有效地增加了头孢茵素C的产量。血红蛋白基因工程的研究和应用必将对抗生素工业和其他发酵工业的增产节能带来美好的前景。DNA芯片技术目前在美国已应用于生物医学、分子生物学的基础研究以及人类基因组研究和医学临床诊断等领域。Affymetrix、syntenl的、lncyte等公司在该技术上已取得明显的进展。

经过几十年的探索与发展，中国目前利用基因技术治疗恶性肿瘤的研究已跨入世界先进行列，一些基础研究项目率先在国际上获得重大突破，基因疗法、转基因技术研究和—些基因工程治癌药物开始进入临床试验或应用阶段。另外，中国还研制成功了酶法产生

D—苯甘氨酸和D—对羧苯甘氨酸技术，这对中国β—内酰胺抗生素工业生产起到了有力的促进作用。

2．应用领域和未来的发展

生物药物广泛用于治疗癌症、艾滋病、冠心病、多发性硬化症、贫血、发育不良、糖尿病、心力衰竭、血友病、囊性纤维变性和一些罕见的遗传疾病。重点是应用DNA重组技术生产蛋白、多肽、酶、激素、疫苗、细胞生长因子及单克窿抗体等，主要产品类型为疾病治疗剂、诊断试剂、预防药物等。再过10年，生物技术将使许多老年性疾病得到治疗，是新药“黄金时代”的开端。今后10年生物技术将为当代重大疾病治疗创造更多的有效药物，并在所有前沿医学形成新领域。未来生物药的发展主要涉及下列领域：

肿瘤肿瘤是世界上死亡率最高的疾病，目前仍用放疗、化疗等综合手段治疗。今后治疗肿瘤的生物药物会急剧增加，例如有一种肿瘤疫苗已进人I期临床，其工艺是从患者中取出肿瘤细胞，导人GM——CSF的基因．在患者化疗后，用此疫苗进行连续治疗。

自身免疫性疾病许多炎症由自身免疫缺陷引起．如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等．一些生物制药公司正在积极攻克这类疾病。如Genentech公司正研究一种用于治疗哮喘的人源化单克

隆抗体免疫球蛋白E，已进入Ⅱ期临床。

冠心病全球冠心病的发病率也相当高，今后几年，防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点，生物制药也正努力在该领域取得重大突破o Cento—cor’s Reopro公司应用单克窿抗体治疗冠心病的心绞痛以及恢复功能取得成功，这标志着一种新型冠心病治疗药物的诞生。Michigan医学中心应用基因疗法去阻止冠脉栓塞也很有特色。

3．我国的生物制药发展方向

生物技术药物的创新性正在进一步提高，今后对生物技术的创新与发展具有重大影响的十大关键技术如下：

组合化学、药学基因组科学、蛋白质工程、基因治疗、糖类治疗剂、前导物综合鉴定技术、核糖酶、抗体酶、药物设计与人工智能技术、功能抗原。

近年来，中国的生物化工产品生产得到了大力发展，今后我国的发展重点为：

(1)开发靶向药物，并以开发肿瘤药物作为重点。

(2)改造抗生素工艺。各类药物中，抗生素用量最大，应研究采用基因工程与细胞工程技术和传统生产技术相结合的方法，选育优良茵种，加快应用现代化生产技术生产高效低毒的抗生素。

(3)中草药及其有效活性成份的发酵生产。应用医药生物技术大规模工业化生产中草药及有效活性成份，发展具有中国特色的生物技术医药工业。

(4)大力开展疫苗与酶诊断试剂，重点是乙肝基因疫苗与单克隆抗体诊断试剂。

(5)发展氨基酸工业和开发甾体激素。应用微生物转化法发展氨基酸工业和开发甾体激素，并对传统生产工艺进行改造。

(6)开发活性蛋白质与多肽类药物。开发重点是干扰素、生长激素等。

三、国外生物化工发展趋势

目前全球已拥有年销售额超过10亿美元的生物技术产品数十种，到2001年底，全球生物化工工业产品销售额超过1500亿美元。目前国外生物化工发展趋势有以下特点：

一是生物化工成为国外著名化学公司争夺的热点。生物技术从医药领域逐渐向化工领域转移，使传统的以石油为原料的化学工业发生变化，向条件温和、以可再生资源为原料的生物加工过程转移。

二是生物催化合成已成为化学品合成的支柱之一。利用生物催化合成化学品不但具有条件温和、转化率高的优点，而且可以合成手性化合物及高分子。手性化合物是国外目前生物技术的主要生产产品。应用手性技术的最多的是制药领域，包括手性药物制剂，手性原料和手性中间体。

三是利用生物技术生产有特殊功能、性能、用途或环境友好的化工新材料，是化学工业发展的一个重要趋势。它具有原料来源广、制备简单、质量好及环境污染少等优点，特别是利用生物技术可生产一些用化学方法无法生产或生产成本高以及对环境产生不良影响的新型材料，如丙烯酰胺、壳聚糖等.四是传统的发酵工业已由基因重组菌种取代或改良。许多传统的发酵工程产品如柠檬酸、青霉素等都已开始采用基因工程手段进行改造，大大地提高了产量。在以基因工程为主导的现代生物技术产品中，医药生物技术产品占75％左右。

四、我国的生物化工

近年来，我国生物化工产业也得到了大力发展。在有机酸中，柠檬酸的产量居世界前列，工艺和技术都属世界先进水平，乳酸、苹果酸新工艺也已开发成功；在氨基酸中，赖氨酸和谷氨酸生产工艺和产量在世界上都有一定的优势；微生物法生产丙烯酰胺已实现了工业化生产，已形成几万吨级的工业化生产规模；农用抗生素已有赤霉素、井冈霉素、金核霉素以及农畜两用的7051杀虫素等；甘油发酵水平不断提高，后提取工艺也有很大进展；黄原胶生产在发酵设备、分离及产业化方面也已取得了突破性的进展；酶制剂、果葡糖浆、单细胞蛋白、纤维素酶、胡萝卜素等产品的生产开发也日益成熟。

但是，我国生物化工产业发展也存在着诸多问题，如生产上发酵周期长、分离提纯技术落后、产品收率低、产品成本和单耗高，生产厂经济效益不佳等，更重要的是对生物技术产业优缺乏足够的认识，尤其是对生物化学工程重视不够。突出问题是：产业化程度低，许多科研成果尚未转化为生产力；生物化工产品开发周期长、速度慢；生物化工技术及装备水平还有待于进一步提高；缺少一支强大的生物化工技术企业队伍；对生物化工产品的开发投资不够，且投资渠道单一，缺乏应有的经济支撑。为了推动我国生物化工产业的发展，近年来，国家在投入了大量的人力和物力重点发展的同时，也日益重视加强培养和建设生物化工技术力量。国家计委支持筹建了三个生物技术下游国家重点实验室，国家科委组建了三个国家生物化工研究开发中心。这些均为我国生物化工产业的发展提供了良好的条件。

当前，我国生物化工技术发展要加大对生物高技术医药产品、农业及天然生物工程产品、能源、燃料及溶剂产品、环境生物技术及可再生资源生物加工工艺、动植物细胞培养的工艺与工程的开发力度。而在产业化上，要利有现代生物化工技术改造现有及传统生化产品的生产工艺及设备，使其加速走向现代化；大力发展氨基酸工程、蛋白质工程等技术，为改变我国现有食品结构，解决未来粮食缺乏的局面做出应有的贡献；用微生物法代替化学法开发基础化工新产品的工业化生产技术，力争早日工业化、商品化；利用现代生物化工技术，大力开发众多的精细生物化工产品，如生物色素、甜味剂、酶制剂；深入开展生物催化剂和生物转化的酶工程研究，其反应过程比起传统的化工过程具有不可比拟的优越性；利用化学工程优势，大规模开发生物化学工程及装备等产业化支撑技术，大力开发生物反应器；开展新型生化分离方法和工程研究，包括新型高效分离设备、分离介质以及新的分离工艺和流程的研制开发。

为了有效促进我国生物化工技术及产业发展，应重视下游开发和上下游的结合，优先发展支撑技术体系；发展生物化工产品时要以市场为导向；重视技术资金投入及企业在生物化工产业发展中的作用；加强行业间的合作和技术经济信息交流；加强生物化工企业队伍建设，加速人才培养，建立高效生物化工开发体系；政府要制定促进生物化工产业顺利发展的政策和发展战略；建立合理的资金投入和融资方式及中国生物化工网络系统；企业和科研机构要积极与国外开展科技合作与交流，引进适当的先进技术，注重人才及必要仪器设备的引进，以便早日使我国生物化工产业化水平达到或超过世界先进水

五、未来15年中国生物技术及产业化的战略方向与重点

未来15年中国生物技术及产业发展将紧紧瞄准全面建设小康社会和科技自身发展的需求，切实解决制约经济和社会发展的瓶颈问题。发展的基本方向是：瞄准经济发展、粮食安全、人口健康、能源安全、环境改善、生物安全等方面的重大技术需求，解决制约经济和社会发展的瓶颈问题。未来生物技术及产业化发展的重点是：

针对自主创新能力偏弱的问题，瞄准生命科学和生物技术前沿领域，重点加强基因组、蛋白组等前沿技术的创新和突破。

针对保障粮食安全、农业增效和农民增收的目标，重点加强超级水稻、转基因动植物、生物农药、生物肥料、可降解地膜等的研发与产业化。

针对保障人民健康和医药产业升级的需求，大力发展艾滋病、肝炎、结核病等重大传染病新型诊断技术及试剂、疫苗和药物，加强肿瘤、心脑血管病、糖尿病等疾病的新型生物诊疗技术与药物开发，加速中医药的现代化。

针对我国传统工业生物技术产业升级换代的迫切需求，加强生物催化、生物材料、生物化工等方面的研发与产业化。

针对化石能源紧缺的问题，发展燃料乙醇、生物柴油、生物质气化发电等生物质能，实现对化石能源的部分替代。针对环境污染问题，大力发展水污染和固体污染治理的新型生物技术，针对生态环境脆弱的问题，大力发展生态环境生物修复技术。

建立和完善我国生物资源多样性保护体系，充分利用我国丰富的生物资源，培育新兴产业。