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製藥工藝是把藥物產品化的一個技術過程，是現代醫藥行業的關鍵技術領域。《製藥工藝學》（第二版）以製藥技術特徵和共性規律為基礎，對生物製藥、化學製藥進行整體設計，把現代製藥工藝、研發技術指導原則和藥品生產品質管制規範有機地結合起來，設計了生物製藥工藝、化學製藥工藝和共性技術三篇，共21章，對其進行了詳細全面的闡述。內容上充分突出核心知識單元，反映選修知識單元，明確知識點，包括工藝原理、工藝過程及設備、品質控制，並進行典型產品應用示範舉例。
緒論介紹製藥工藝在整個藥品生產製造流程中的地位和重要性，製藥工藝的種類、特點及所涵蓋的內容。生物製藥工藝篇，按技術類型進行內容設計，包括微生物製藥、基因工程製藥、動物細胞製藥工藝等。典型產品包括青黴素、維生素C、谷氨酸、重組人干擾素、重組人紅細胞生成素等生產工藝。化學製藥工藝篇，按反應與合成關係進行內容設計，包括製藥工藝路線設計、化學工藝及其安全性、手性製藥，典型產品包括奧美拉唑、紫杉醇、頭孢菌類抗生素等生產工藝。共性技術篇，按原料藥工藝的共性技術需求進行內容設計，包括品質源於設計與製藥工藝優化、反應器與放大設計、工藝計算、中試工藝研究與驗證、三廢處理工藝等。
《製藥工藝學》（第二版）反映了現代醫藥行業的發展方向，體現了各製藥領域的發展前沿，基礎理論知識豐富，應用參考價值高，適用範圍廣。本教材是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，適用於本科製藥工程專業可作為藥物製劑、藥學等專業本科生教材，也可作為醫藥科研、生產等相關技術人員的參考書。
元英進
天津大學副校長，製藥工程系教授，博士研究生導師。中國藥學會製藥工程副主任委員，教育部化學化工學部委員，化工學報、過程工程學報編委，國家傑出青年基金獲得者，教學名師，973首席科學家，重大863專案首席專家；國家863計畫生物和醫藥技術領域主題專家。
在教學方面，領銜天津大學製藥工藝學課程教學團隊，建設精品課程和資源分享課程製藥工藝學。進行頂層設計和整體規劃，構築了新設置的製藥工程專業人才培養體系。
第1章緒論1
1.1概述1
1.1.1製藥工藝學1
1.1.2製藥工藝的類別3
1.1.3原料藥工藝的選擇標準5
1.2化學製藥發展5
1.2.1全合成製藥6
1.2.2半合成製藥6
1.2.3手性製藥6
1.3生物製藥發展7
1.3.1微生物發酵製藥7
1.3.2酶工程製藥8
1.3.3細胞培養製藥8
1.3.4基因工程製藥8
1.4製藥工業的發展9
1.4.1世界製藥工業9
1.4.2中國製藥工業 12
1.5製藥技術展望15
1.5.1創新化學製藥技術15
1.5.2創新生物製藥技術15
1.5.3創新合成生物製藥技術16
1.5.4創新清潔生產工藝17
1.6教材的使用建議17
1.6.1教材的組織結構18
1.6.2教學方法18
1.6.3學習方法19
思考題20
參考文獻20
第1篇生物製藥工藝
第2章微生物發酵製藥工藝22
2.1概述22
2.1.1微生物發酵製藥23
2.1.2發酵製藥的基本過程24
2.2製藥微生物生長與生產的關係24
2.2.1製藥微生物發酵的基本特徵25
2.2.2製藥微生物生長與產物合成25
2.2.3製藥微生物的生長動力學26
2.2.4培養基質利用的動力學28
2.2.5生長與產物的關係模型29
2.3製藥微生物菌種的建立30
2.3.1新藥生產菌的選育30
2.3.2菌種保存34
2.3.3菌種庫建立與品質控制35
2.3.4菌種保存機構36
2.4製藥微生物培養基製備37
2.4.1微生物培養基的成分37
2.4.2微生物培養基的種類39
2.4.3影響培養基品質的因素40
2.4.4發酵培養基的配製40
2.5滅菌工藝42
2.5.1常用滅菌方法與原理42
2.5.2培養基的滅菌操作44
2.5.3空氣過濾滅菌46
2.6製藥微生物發酵培養技術48
2.6.1種子製備48
2.6.2種子品質控制50
2.6.3微生物培養技術50
2.6.4發酵培養的操作方式51
2.7發酵工藝過程的檢測與控制53
2.7.1發酵過程的主要控制參數與檢測53
2.7.2雜菌檢測與污染控制55
2.7.3菌體濃度的影響與控制57
2.7.4發酵溫度的影響與控制58
2.7.5發酵pH的影響與控制59
2.7.6溶解氧的影響與控制60
2.7.7二氧化碳的影響與控制63
2.7.8補料的作用和控制63
2.7.9泡沫的影響與控制65
2.7.10發酵終點與控制66
思考題66
參考文獻67
第3章抗生素發酵生產工藝68
3.1概述68
3.1.1抗生素的命名68
3.1.2抗生素的分類68
3.1.3抗生素的化學結構69
3.1.4抗生素生產的工藝路線70
3.2青黴素的發酵生產工藝70
3.2.1天然青黴素及其工業鹽70
3.2.2青黴素生物合成72
3.2.3青黴素生產菌種72
3.2.4青黴素的發酵工藝過程73
3.2.5青黴素的分離純化工藝過程75
3.2.6青黴素工業生產過程系統解析76
3.3頭孢菌素C的發酵生產工藝77
3.3.1頭孢菌素C的理化性質78
3.3.2頭孢菌素C的生產菌種78
3.3.3頭孢菌素的生物合成78
3.3.4頭孢菌素C發酵工藝與控制78
3.3.5頭孢菌素的分離純化工藝過程80
3.4紅黴素的發酵生產工藝81
3.4.1紅黴素的結構和理化性質81
3.4.2紅黴素的生物合成81
3.4.3紅黴素的發酵工藝過程83
3.4.4紅黴素的分離純化工藝過程84
思考題85
參考文獻85
第4章氨基酸發酵生產工藝86
4.1概述86
4.1.1氨基酸的種類與命名86
4.1.2氨基酸的物理化學性質88
4.1.3氨基酸生產工藝研究88
4.2谷氨酸的發酵生產工藝90
4.2.1谷氨酸生產菌的特性90
4.2.2谷氨酸的發酵工藝過程90
4.2.3谷氨酸的分離純化工藝過程91
4.3賴氨酸的發酵生產工藝91
4.3.1賴氨酸生產菌種的特性91
4.3.2賴氨酸的發酵工藝過程92
4.3.3賴氨酸的分離純化工藝過程92
思考題93
參考文獻93
第5章維生素發酵生產工藝94
5.1概述94
5.1.1維生素的種類94
5.1.2維生素的生理功能95
5.1.3維生素的生產工藝研究95
5.1.4維生素生產現狀96
5.2維生素C的生產工藝路線97
5.2.1維生素C的理化性質97
5.2.2維生素C的化學合成工藝路線98
5.2.3微生物兩步發酵工藝路線99
5.2.4微生物單菌一步發酵工藝路線99
5.2.5微生物混菌一步發酵工藝100
5.3兩步發酵生產維生素C的工藝過程與控制100
5.3.1維生素C生產菌種的研究100
5.3.2兩步法發酵生產維生素C工藝流程102
5.3.3D-山梨醇的化學合成工藝103
5.3.4第一步發酵工藝103
5.3.5第二步發酵工藝103
5.3.62-酮基-L-古龍酸的分離純化工藝104
5.3.7化學轉化工藝104
5.3.8維生素C的精製105
5.3.9維生素C的品質控制105
思考題105
參考文獻105
第6章基因工程製藥工藝106
6.1概述106
6.1.1基因工程製藥的創新發展106
6.1.2基因工程製藥的基本過程108
6.1.3基因工程製藥工藝的研發108
6.2基因工程製藥微生物表達系統110
6.2.1大腸桿菌系統110
6.2.2酵母系統115
6.3基因工程大腸桿菌的構建118
6.3.1工程菌構建的基本過程118
6.3.2目標基因的克隆118
6.3.3目標基因的設計125
6.3.4目標基因的組裝126
6.3.5表達質粒構建127
6.3.6工程菌的篩選鑒定130
6.3.7工程菌構建的品質控制131
6.4基因工程菌的遺傳穩定性132
6.4.1表達質粒穩定性132
6.4.2質粒穩定性的檢測132
6.4.3質粒穩定性動力學133
6.4.4工程菌發酵動力學133
6.4.5提高工程菌穩定性的策略134
6.5基因工程菌的發酵工藝建立與控制策略135
6.5.1基因工程菌發酵培養基組成135
6.5.2基因工程菌發酵的工藝控制136
6.5.3產物的表達誘導與發酵終點控制138
思考題138
參考文獻139
第7章重組人干擾素生產工藝140
7.1概述140
7.1.1干擾素的種類140
7.1.2干擾素的生產工藝路線研究143
7.2基因工程假單胞桿菌的構建143
7.2.1基因工程假單胞桿菌菌種的建立144
7.2.2基因工程菌的特性145
7.3重組人干擾素α2b的發酵工藝145
7.3.1菌種庫的建立及保存145
7.3.2工作菌種庫的建立及保存145
7.3.3重組人干擾素α2ｂ的發酵工藝過程146
7.3.4重組人干擾素α2ｂ的發酵工藝控制147
7.4重組人干擾素α2b的分離純化工藝147
7.4.1重組人干擾素α2b的分離純化工藝設計147
7.4.2重組人干擾素α2b的分離工藝過程148
7.4.3重組人干擾素α2b分離工藝控制148
7.4.4重組人干擾素α2b純化工藝過程149
7.4.5重組人干擾素α2b的純化工藝控制150
7.5重組人干擾素α2b的基因工程大腸桿菌發酵生產工藝151
7.5.1基因工程大腸桿菌的構建151
7.5.2工程菌的發酵工藝過程與控制151
7.5.3分離工藝過程與控制152
7.5.4純化工藝過程與控制152
7.5.5重組人干擾素α2b的品質控制153
7.6重組人干擾素β和重組人干擾素γ的生產工藝153
7.6.1重組人干擾素β的生產工藝153
7.6.2重組人干擾素γ生產工藝154
思考題155
參考文獻155
第8章動物細胞製藥工藝156
8.1製藥動物細胞的特徵與表達系統156
8.1.1動物細胞的特徵157
8.1.2製藥用動物細胞研發的要求160
8.1.3製藥用動物細胞的種類162
8.1.4動物細胞表達系統163
8.2基因工程動物細胞系的構建168
8.2.1表達載體設計與構建169
8.2.2轉染與培養169
8.2.3動物細胞系的篩選與鑒定170
8.3動物細胞培養基的製備172
8.3.1動物細胞培養基的成分172
8.3.2動物細胞培養基的種類173
8.3.3動物細胞培養基的品質控制175
8.4動物細胞的培養技術177
8.4.1動物細胞生長的基質依賴性177
8.4.2動物細胞實驗室培養的容器178
8.4.3動物細胞的實驗室培養技術179
8.4.4動物細胞系的建庫與保存179
8.4.5動物細胞的大規模培養技術180
8.4.6動物細胞培養的灌流操作方式182
8.5動物細胞培養的過程分析與參數控制183
8.5.1細胞系的檢測與品質控制183
8.5.2微生物污染的分析與控制184
8.5.3培養液分析與流加控制186
8.5.4剪切分析與攪拌控制186
8.5.5溶解氧和二氧化碳的分析與控制187
8.5.6溫度的分析與控制188
8.5.7pH的分析與控制189
8.5.8目標產物的分析與控制189
思考題190
參考文獻190
第9章重組人紅細胞生成素生產工藝191
9.1概述191
9.1.1天然紅細胞生成素191
9.1.2重組人紅細胞生成素193
9.1.3人紅細胞生成素的理化性質194
9.1.4重組人紅細胞生成素的工藝路線研究195
9.2重組人紅細胞生成素表達細胞系的構建196
9.2.1重組人紅細胞生成素表達載體的構建196
9.2.2重組人紅細胞生成素表達細胞系的建立196
9.3工程CHO細胞培養過程與工藝控制197
9.3.1種子細胞的製備197
9.3.2連續培養工藝過程197
9.3.3培養工藝控制要點197
9.4重組人紅細胞生成素的分離純化工藝過程與品質控制198
9.4.1重組人紅細胞生成素的分離工藝198
9.4.2重組人紅細胞生成素的純化工藝198
9.4.3重組人紅細胞生成素的活性檢測198
9.4.4重組人紅細胞生成素的製劑199
思考題199
參考文獻199
第2篇化學製藥工藝
第10章化學製藥工藝路線的設計方法201
10.1類型反應法和分子對稱法201
10.1.1類型反應法201
10.1.2分子對稱法203
10.2追溯求源法204
10.2.1追溯求源法的基本概念204
10.2.2追溯求源法的設計思路204
10.2.3官能團的定位205
10.2.4官能團的活化206
10.2.5多個官能團的引入207
10.2.6官能團的轉化207
10.2.7追溯求源法的設計實例208
10.3模擬類推法209
10.3.1模擬類推法的基本概念210
10.3.2模擬類推法的設計思路210
10.4化學製藥工藝路線的裝配210
10.4.1直線式工藝路線210
10.4.2彙聚式工藝路線211
思考題211
參考文獻211
第11章化學製藥工藝研究212
11.1反應物濃度與配料比212
11.1.1反應物濃度對化學反應的影響212
11.1.2簡單反應動力學213
11.1.3複雜反應動力學214
11.1.4反應物濃度與配料比的確定216
11.2反應溶劑和重結晶溶劑217
11.2.1常用溶劑的性質和分類218
11.2.2反應溶劑219
11.2.3重結晶溶劑221
11.2.4溶劑使用的法規221
11.3反應溫度和壓力222
11.3.1反應溫度222
11.3.2反應壓力223
11.4催化劑224
11.4.1催化劑與催化作用224
11.4.2酸堿催化劑226
11.4.3相轉移催化228
11.5化學反應的穩健性232
思考題233
參考文獻234
第12章化學製藥工藝安全性235
12.1光氣化工藝安全性235
12.1.1光氣化工藝反應物質235
12.1.2光氣化反應工藝原理236
12.1.3光氣化工藝危險性分析及控制237
12.1.4固體光氣參與的光氣化工藝原理238
12.2硝化工藝安全性239
12.2.1硝化工藝反應物料的安全性240
12.2.2硝化工藝反應原理240
12.2.3硝化工藝過程的危險性分析與控制241
12.2.4硝化工藝實例242
12.3加氫工藝安全性243
12.3.1加氫工藝的原理及特點243
12.3.2加氫工藝的危險性分析與程序控制243
12.3.3苯胺工藝危險性分析與程序控制244
12.3.4催化轉移加氫工藝安全性246
12.4重氮化工藝安全性246
12.4.1重氮化工藝反應物料的安全性246
12.4.2重氮化工藝反應原理246
12.4.3重氮化工藝危險性的分析及控制247
12.4.4使用管式反應器249
思考題250
參考文獻250
第13章手性製藥工藝251
13.1概述251
13.1.1手性概念及表示251
13.1.2手性藥物的藥理作用253
13.1.3手性藥物製備的主要方法254
13.1.4手性藥物合成工藝研究的技術指導原則255
13.2外消旋體的拆分工藝257
13.2.1結晶拆分工藝257
13.2.2化學拆分工藝257
13.2.3動力學拆分工藝259
13.3不對稱合成製藥工藝260
13.3.1手性底物控制的合成工藝260
13.3.2手性輔助劑控制的合成工藝262
13.3.3手性試劑控制的合成工藝263
13.3.4手性催化劑控制的合成工藝264
13.4生物酶催化手性製藥工藝265
13.4.1水解酶催化工藝265
13.4.2還原酶催化工藝267
13.4.3氧化酶催化工藝267
13.4.4轉氨酶催化工藝268
思考題269
參考文獻270
第14章奧美拉唑生產工藝271
14.1概述271
14.1.1奧美拉唑理化性質271
14.1.2奧美拉唑臨床應用272
14.1.3奧美拉唑研發歷史272
14.2奧美拉唑合成工藝路線的設計與選擇272
14.2.1奧美拉唑的結構拆分272
14.2.2縮合反應路線273
14.2.3環合反應路線275
14.2.4鹽反應路線275
14.2.5生產工藝路線的選擇276
14.3奧美拉唑生產工藝原理及其過程277
14.3.15-甲氧基-1H-苯並咪唑-2-硫醇的生產工藝原理及過程277
14.3.22-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶鹽酸鹽的生產工藝原理及過程279
14.3.3奧美拉唑合成工藝原理及過程283
14.3.4 三廢處理及綜合利用284
思考題284
參考文獻285
第15章紫杉醇生產工藝286
15.1概述286
15.1.1紫杉醇類藥物286
15.1.2紫杉醇的工藝路線研究287
15.2紫杉醇側鏈的合成工藝原理289
15.2.1非手性側鏈合成工藝289
15.2.2手性側鏈合成工藝290
15.2.3側鏈前體物合成工藝291
15.3紫杉醇半合成工藝過程與品質控制292
15.3.1紫杉醇半合成工藝流程292
15.3.2β-內醯胺型側鏈前體的合成與品質控制293
15.3.3母環的保護反應與品質控制296
15.3.4紫杉醇的合成與品質控制298
思考題299
參考文獻299
第16章頭孢菌類抗生素生產工藝301
16.1概述301
16.1.1頭孢菌素的研究301
16.1.2頭孢菌素類生產工藝路線304
16.27-氨基頭孢烷酸生產工藝306
16.2.17-氨基頭孢烷酸理化性質307
16.2.2化學裂解工藝307
16.2.3 一步酶催化合成工藝309
16.2.4兩步酶催化合成工藝310
16.3頭孢噻肟鈉生產工藝312
16.3.1頭孢噻肟鈉的理化性質與臨床應用312
16.3.2頭孢噻肟鈉工藝路線的選擇312
16.3.3AE活性酯法的工藝314
16.3.4頭孢噻肟鈉的合成316
思考題317
參考文獻317
第3篇共性技術
第17章品質源於設計與製藥工藝優化319
17.1概述319
17.1.1品質源於設計的概念320
17.1.2品質源於設計的基本內容320
17.1.3品質源於設計的工作流程321
17.2製藥工藝研發的工具322
17.2.1風險評估323
17.2.2過程分析技術323
17.2.3單因素實驗設計324
17.2.4正交實驗設計325
17.2.5均勻實驗設計326
17.3原料藥生產工藝優化327
17.3.1制定原料藥品質標準327
17.3.2原料藥起始物料的選擇329
17.3.3工藝參數設計空間的開發330
17.3.4原料藥生產工藝控制 333
17.3.5工藝參數的生命週期管理334
思考題335
參考文獻335
第18章反應器與放大設計336
18.1概述336
18.1.1反應器的分類336
18.1.2常見反應器337
18.2通氣攪拌反應器339
18.2.1通氣攪拌反應器的結構特徵339
18.2.2機械攪拌系統340
18.2.3通氣系統與消泡系統341
18.2.4檢測與控制系統342
18.3生物反應器設計345
18.3.1通氣攪拌反應器幾何尺寸346
18.3.2機械攪拌系統設計346
18.3.3通氣攪拌反應器設計舉例348
18.4化學反應器設計349
18.4.1立式攪拌反應器的結構349
18.4.2化學反應器設計要點352
18.5反應器的放大352
18.5.1逐級經驗放大353
18.5.2相似模擬放大353
18.5.3數學模擬放大354
18.5.4生物反應器放大策略的選擇355
18.5.5發酵罐放大設計實例356
18.5.6動物細胞培養過程的放大356
思考題358
參考文獻358
第19章製藥工藝計算359
19.1製藥工藝流程圖359
19.1.1製藥工藝流程示意圖359
19.1.2工藝控制流程圖360
19.1.3物料平衡圖361
19.1.4物料流程圖361
19.2物料衡算 363
19.2.1物料衡算的理論基礎364
19.2.2物料衡算的基準364
19.2.3物料衡算過程366
19.2.4化學製藥工藝物料衡算367
19.2.5生物製藥工藝物料衡算368
19.3能量衡算369
19.3.1能量衡算的理論基礎370
19.3.2能量衡算過程370
19.3.3化學製藥工藝中的能量衡算371
19.3.4生物製藥工藝中的能量衡算375
思考題377
參考文獻377
第20章製藥中試工藝研究與驗證378
20.1製藥中試工藝研究378
20.1.1工業化製藥對工藝的要求378
20.1.2製藥中試工藝的試驗規模379
20.1.3製藥中試工藝的試驗裝置379
20.1.4製藥中試工藝的試驗內容380
20.2生產工藝規程380
20.2.1生產工藝規程的概念381
20.2.2化學原料藥生產工藝規程381
20.2.3生物製品生產工藝規程382
20.2.4制定和修改生產工藝規程383
20.2.5標準操作規程384
20.3原料藥生產工藝驗證384
20.3.1原料藥生產新工藝的首次驗證384
20.3.2原料藥生產工藝驗證的前提條件385
20.3.3原料藥生產工藝驗證方案385
20.3.4原料藥生產工藝驗證前準備385
20.3.5原料藥生產工藝驗證過程386
思考題386
參考文獻387
第21章三廢處理工藝388
21.1概述388
21.1.1清潔生產389
21.1.2污水防治389
21.1.3大氣污染防治390
21.1.4固體廢物處置和綜合利用390
21.1.5生物安全性風險防範391
21.2廢水處理工藝391
21.2.1水質控制參數391
21.2.2廢水排放指標392
21.2.3廢水處理過程393
21.2.4廢水處理技術394
21.2.5製藥廢水的處理工藝394
21.2.6製藥廢水處理的工藝選擇395
21.3廢氣處理工藝396
21.3.1含塵廢氣處理工藝396
21.3.2含無機物廢氣處理工藝397
21.3.3含有機物廢氣處理工藝397
21.4廢渣處理工藝398
思考題399
參考文獻400
