【最新大學(xué)期末考試題庫答案】制藥工藝學(xué)期末復(fù)習(xí)題目及答案一、名詞解釋1.原子經(jīng)濟性：指在化學(xué)反應(yīng)中，目標(biāo)產(chǎn)物所包含的原子數(shù)占所有反應(yīng)物原子總數(shù)的百分比，反映了化學(xué)反應(yīng)中原子的有效利用程度，原子經(jīng)濟性越高，副產(chǎn)物越少，越符合綠色化學(xué)要求。2.清潔生產(chǎn)：指通過采用先進的工藝技術(shù)與設(shè)備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或消除對人類健康和環(huán)境的危害。3.前體：在生物合成過程中，能夠被微生物直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中，而自身結(jié)構(gòu)無顯著改變的物質(zhì)，通?？商岣弋a(chǎn)物的產(chǎn)量，如青霉素生產(chǎn)中添加的苯乙酸。4.包衣：在片劑（或其他固體劑型）表面包裹適宜材料的薄膜或糖層的操作，目的是改善片劑外觀、掩蓋不良?xì)馕?、提高穩(wěn)定性或?qū)崿F(xiàn)緩控釋等功能。5.反應(yīng)終點：指化學(xué)反應(yīng)進行到目標(biāo)產(chǎn)物提供量最大、副產(chǎn)物最少時的時間點，通常通過監(jiān)測反應(yīng)體系中原料、中間體或產(chǎn)物的濃度變化確定。6.生物轉(zhuǎn)化：利用酶或生物體（如微生物、動植物細(xì)胞）作為催化劑進行化學(xué)轉(zhuǎn)化的過程，可實現(xiàn)高選擇性、溫和條件下的復(fù)雜分子合成，如甾體化合物的羥基化。7.凍干工藝：將含有水分的物料先凍結(jié)成固體，然后在高真空條件下使冰直接升華成水蒸氣而除去，最終得到干燥產(chǎn)品的技術(shù)，常用于熱敏性生物制品的干燥（如疫苗）。8.臨界相對濕度（CRH）：水溶性藥物在相對濕度達到某一值時，表面開始吸附水分并逐漸溶解的臨界濕度，是選擇固體制劑生產(chǎn)與儲存環(huán)境濕度的重要依據(jù)。9.工藝驗證：為證明工藝在設(shè)定參數(shù)下能始終生產(chǎn)出符合預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量屬性的產(chǎn)品所進行的有文件記錄的活動，包括工藝設(shè)計、工藝確認(rèn)和持續(xù)工藝確認(rèn)三個階段。10.非水溶劑反應(yīng)：在有機溶劑或混合溶劑中進行的化學(xué)反應(yīng)，適用于反應(yīng)物或產(chǎn)物在水相中不穩(wěn)定、溶解性差或需要特定溶劑效應(yīng)（如極性、配位能力）的情況，如格氏試劑反應(yīng)。二、簡答題1.簡述藥物合成工藝路線設(shè)計的基本原則。答：①合成步驟少：盡量縮短路線，減少中間體分離純化步驟，降低成本和污染；②原子經(jīng)濟性高：優(yōu)先選擇加成、重排等原子利用率高的反應(yīng)，減少副產(chǎn)物；③原料易得：選擇來源廣泛、價格低廉的起始原料（如石油化工產(chǎn)品、天然產(chǎn)物衍生物）；④反應(yīng)條件溫和：避免高溫、高壓、強酸堿等苛刻條件，降低能耗和設(shè)備要求；⑤綠色環(huán)保：減少有毒試劑（如含重金屬催化劑、揮發(fā)性有機溶劑）使用，采用可回收溶劑或水相反應(yīng)；⑥產(chǎn)物易分離：選擇后處理簡單（如沉淀、結(jié)晶）的反應(yīng)，避免復(fù)雜色譜分離；⑦安全性高：規(guī)避易燃易爆（如疊氮化物）、劇毒（如光氣）中間體的大規(guī)模使用。2.列舉5種影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素，并說明其作用機制。答：①溫度：根據(jù)阿倫尼烏斯公式，溫度升高可增加分子活化能，提高有效碰撞頻率，通常溫度每升高10℃，反應(yīng)速率約增加24倍；②濃度：反應(yīng)物濃度增大，單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，碰撞概率增加，符合質(zhì)量作用定律（如一級反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度成正比）；③催化劑：通過降低反應(yīng)活化能（如酶催化降低生物反應(yīng)活化能）或改變反應(yīng)路徑（如金屬催化劑提供吸附位點），顯著提高反應(yīng)速率；④溶劑：極性溶劑可穩(wěn)定離子中間體（如SN1反應(yīng)中極性溶劑加速碳正離子形成），非極性溶劑可能促進自由基反應(yīng)；⑤壓力：對氣相反應(yīng)，壓力增大相當(dāng)于濃度增大（PV=nRT），可提高反應(yīng)速率；對液相反應(yīng)影響較小，但高壓可能改變?nèi)軇┟芏群头肿娱g作用力。3.生物制藥上游工藝的核心內(nèi)容包括哪些？答：上游工藝主要指從目的基因構(gòu)建到獲得高表達工程菌/細(xì)胞的過程，核心內(nèi)容包括：①宿主選擇：根據(jù)產(chǎn)物特性（如糖基化需求選擇哺乳動物細(xì)胞，胞內(nèi)表達選擇大腸桿菌）選擇適宜宿主；②載體構(gòu)建：設(shè)計含啟動子、終止子、篩選標(biāo)記的表達載體（如質(zhì)粒、病毒載體），確保目的基因高效轉(zhuǎn)錄；③基因工程菌/細(xì)胞構(gòu)建：通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染等技術(shù)將載體導(dǎo)入宿主，篩選穩(wěn)定高表達克隆；④種子培養(yǎng)：建立原始種子庫（主細(xì)胞庫）和工作種子庫，確保遺傳穩(wěn)定性；⑤發(fā)酵/細(xì)胞培養(yǎng)工藝優(yōu)化：優(yōu)化培養(yǎng)基成分（碳源、氮源、誘導(dǎo)劑）、培養(yǎng)條件（溫度、pH、溶氧），提高生物量和目標(biāo)產(chǎn)物表達量；⑥產(chǎn)物分泌或釋放：通過誘導(dǎo)分泌（如添加信號肽）或破胞（超聲破碎、酶解）釋放胞內(nèi)產(chǎn)物。4.簡述固體制劑濕法制粒的主要目的及關(guān)鍵工藝參數(shù)。答：目的：①改善流動性：顆粒比粉末堆積更緊密，減少分層和飛散；②提高可壓性：顆粒間結(jié)合力增強，片劑硬度符合要求；③防止成分偏析：混合均勻的粉末制粒后減少各成分分離；④控制崩解與溶出：通過顆粒大小和孔隙率調(diào)節(jié)釋放速率。關(guān)鍵工藝參數(shù)：①黏合劑種類與用量：影響顆粒強度（如PVP用量過多導(dǎo)致顆粒過硬，崩解延遲）；②制粒時間：過長可能導(dǎo)致顆粒過密，過短則顆粒松散；③攪拌速度與剪切力：高速剪切可形成致密顆粒，低速則顆粒疏松；④干燥溫度與時間：溫度過高可能破壞熱敏感成分（如維生素），時間不足導(dǎo)致顆粒含水量過高（影響穩(wěn)定性）；⑤顆粒粒度分布：需符合壓片要求（一般2080目），避免細(xì)粉過多（導(dǎo)致裂片）或粗顆粒過多（導(dǎo)致片重差異大）。5.無菌制劑生產(chǎn)中，“滅菌”與“無菌保證水平（SAL）”的關(guān)系是什么？常用的終端滅菌方法有哪些？答：滅菌是指通過物理或化學(xué)方法殺滅或除去所有微生物（包括細(xì)菌芽孢）的過程，無菌保證水平（SAL）是指滅菌后產(chǎn)品中微生物存活概率的對數(shù)，通常要求SAL≤10??（即100萬件產(chǎn)品中最多1件有活微生物）。兩者關(guān)系：滅菌工藝的有效性通過SAL衡量，SAL值越小，滅菌效果越可靠。常用終端滅菌方法：①濕熱滅菌：利用高壓蒸汽（121℃，1520min），適用于耐高溫、耐濕的注射劑（如氯化鈉注射液）；②干熱滅菌：高溫干熱（160℃，2h或170℃，1h），適用于玻璃器具、油類、干粉（如維生素B12粉針）；③輻射滅菌：γ射線（鈷60）或電子束，適用于不耐熱的塑料包裝制品（如一次性注射器）；④過濾滅菌：通過0.22μm微孔濾膜過濾，適用于熱敏性液體（如生物制劑、胰島素注射液），但需配合無菌灌裝環(huán)境。三、論述題1.以某一化學(xué)藥物（如阿司匹林）為例，論述其合成工藝優(yōu)化的主要步驟及關(guān)鍵技術(shù)點。答：阿司匹林（乙酰水楊酸）的傳統(tǒng)合成工藝是以水楊酸為原料，與乙酸酐在濃硫酸催化下發(fā)生乙酰化反應(yīng)，反應(yīng)式為：水楊酸+乙酸酐→乙酰水楊酸+乙酸。其工藝優(yōu)化步驟及關(guān)鍵技術(shù)點如下：（1）原料預(yù)處理：水楊酸需控制純度（≥99%）和含水量（<0.5%），避免水分導(dǎo)致乙酸酐水解（提供乙酸，降低?；瘎舛龋?；乙酸酐需新鮮配制或使用前蒸餾，減少雜質(zhì)（如乙酸）影響。（2）催化劑選擇：傳統(tǒng)濃硫酸催化存在腐蝕性強、廢酸污染大的問題。優(yōu)化方向包括：①固體酸催化劑（如酸性樹脂、分子篩），可重復(fù)使用且減少污染；②微波輔助催化，利用微波熱效應(yīng)加速反應(yīng)（縮短時間至1015min，傳統(tǒng)需3060min）；③離子液體催化，提供極性環(huán)境穩(wěn)定中間體（如水楊酸的酚羥基質(zhì)子化），提高收率（傳統(tǒng)收率約80%，優(yōu)化后可達90%以上）。（3）反應(yīng)條件優(yōu)化：①溫度：傳統(tǒng)反應(yīng)溫度8085℃，過高會導(dǎo)致水楊酸脫羧（提供苯酚）或乙酰水楊酸水解（提供水楊酸和乙酸），可通過控溫裝置（水浴或油?。┚_控制；②物料配比：水楊酸與乙酸酐摩爾比通常為1:1.21.5，過量乙酸酐可推動平衡正向移動，但需考慮成本，優(yōu)化后可通過動力學(xué)模型計算最佳配比（如1:1.3時收率最高）；③反應(yīng)時間：通過HPLC監(jiān)測反應(yīng)進程（檢測水楊酸殘留量），確定終點（通常水楊酸殘留<0.1%），避免過度反應(yīng)。（4）后處理優(yōu)化：傳統(tǒng)工藝用冰水析出結(jié)晶，需過濾、水洗至中性。優(yōu)化點包括：①溶劑選擇：改用乙醇水混合溶劑重結(jié)晶（減少水用量），提高結(jié)晶純度；②母液回收：乙酸母液經(jīng)蒸餾回收乙酸酐（加入乙酸酐脫水劑如P2O5），循環(huán)利用降低成本；③干燥工藝：采用真空干燥（4050℃）替代熱風(fēng)干燥，避免高溫分解（乙酰水楊酸熔點135℃，高溫易分解為水楊酸和乙酸）。（5）綠色化改進：①無溶劑反應(yīng)：將水楊酸與乙酸酐直接混合（無需溶劑），減少有機溶劑使用（如傳統(tǒng)工藝可能添加甲苯）；②廢酸處理：固體酸催化劑可過濾回收，廢水中乙酸通過萃取（如乙酸乙酯）回收，減少COD排放；③能量優(yōu)化：利用反應(yīng)放熱（乙酰化反應(yīng)放熱）減少外加熱量，或采用連續(xù)反應(yīng)裝置（如微通道反應(yīng)器）提高傳熱效率，縮短反應(yīng)時間。2.論述生物制藥下游工藝中“蛋白質(zhì)分離純化”的主要策略及常用技術(shù)，舉例說明（如單克隆抗體）。答：生物制藥下游工藝的核心是從發(fā)酵液或細(xì)胞培養(yǎng)液中分離純化目標(biāo)蛋白（如單克隆抗體），需兼顧純度（>95%）、活性（保持構(gòu)象）和收率（通常>50%）。主要策略及技術(shù)如下：（1）預(yù)處理與固液分離：①預(yù)處理：發(fā)酵液中含細(xì)胞、碎片、核酸等雜質(zhì)，需通過調(diào)節(jié)pH（如加酸沉淀雜蛋白）、添加絮凝劑（如硫酸鋁）或酶解（如核酸酶降解DNA）降低黏度；②固液分離：常用離心（連續(xù)流離心機，600010000g）或過濾（深層過濾，孔徑0.451μm）去除細(xì)胞和碎片，得到澄清濾液（如單克隆抗體生產(chǎn)中，CHO細(xì)胞培養(yǎng)液經(jīng)離心后得到含抗體的上清液）。（2）捕獲階段（粗純化）：目標(biāo)是快速濃縮目標(biāo)蛋白并去除大量雜質(zhì)（如宿主蛋白、核酸）。常用技術(shù)：①親和層析：利用抗體與蛋白A/G的特異性結(jié)合（如單克隆抗體Fc段與蛋白A的高親和力），洗脫后可一步純化至>90%純度；②離子交換層析（IEX）：根據(jù)蛋白電荷差異（如抗體等電點pI=69，在pH7緩沖液中帶正電，可選用陽離子交換樹脂）；③疏水相互作用層析（HIC）：利用高鹽條件下蛋白表面疏水區(qū)域與樹脂結(jié)合（如硫酸銨濃度12M），降低鹽濃度洗脫，適用于初步純化。（3）中間純化（精細(xì)純化）：進一步去除結(jié)構(gòu)類似雜質(zhì)（如抗體聚集體、降解片段）和工藝相關(guān)雜質(zhì)（如殘留蛋白A、宿主DNA）。常用技術(shù)：①離子交換層析（IEX）：更換緩沖液pH（如pH56）分離電荷差異小的雜質(zhì)（如脫酰胺抗體）；②體積排阻層析（SEC）：根據(jù)分子大小分離（抗體分子量約150kDa，聚集體>300kDa），可去除多聚體；③羥基磷灰石層析（HA）：利用磷酸鈣晶體與蛋白的電荷和鈣結(jié)合位點差異，分離糖型不同的抗體（如巖藻糖基化差異）。（4）polishing階段（精純）：去除痕量雜質(zhì)（如內(nèi)毒素、病毒），調(diào)整制劑緩沖液。常用技術(shù)：①病毒滅活/去除：低pH孵育（pH34，30min）滅活包膜病毒，納米過濾（孔徑1520nm）去除非包膜病毒（如細(xì)小病毒）；②超濾滲濾（UF/DF）：通過分子量截留膜（如30kDa）濃縮抗體并置換緩沖液（如從磷酸鹽緩沖液換為組氨酸緩沖液）；③無菌過濾：0.22μm濾膜過濾，確保最終產(chǎn)品無菌。以單克隆抗體為例，典型下游工藝路線為：細(xì)胞培養(yǎng)液→離心/深層過濾（澄清）→蛋白A親和層析（捕獲）→陽離子交換層析（中間純化，去除聚集體）→病毒滅活（低pH孵育）→陰離子交換層析（去除宿主DNA、內(nèi)毒素）→超濾滲濾（濃縮、換液）→0.22μm無菌過濾→灌裝。3.結(jié)合《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GMP）》，論述制劑工藝驗證的關(guān)鍵內(nèi)容及三個階段的具體要求。答：根據(jù)GMP要求，工藝驗證是確認(rèn)工藝能持續(xù)生產(chǎn)符合預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的過程，關(guān)鍵內(nèi)容包括工藝參數(shù)的確認(rèn)、關(guān)鍵質(zhì)量屬性（CQA）的監(jiān)控、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析及偏差的調(diào)查。工藝驗證分為三個階段：（1）第一階段：工藝設(shè)計（ProcessDesign）要求：基于研發(fā)數(shù)據(jù)和小試/中試結(jié)果，確定工藝參數(shù)范圍（如混合時間、壓片壓力）和關(guān)鍵質(zhì)量屬性（如片劑含量均勻度、溶出度）。需完成：①風(fēng)險評估（如FMEA），識別關(guān)鍵工藝參數(shù)（CPP，如滅菌溫度、干燥時間）；②建立工藝控制策略（如在線監(jiān)測溶出度，實時調(diào)整干燥溫度）；③制定驗證方案（明確取樣點、檢測方法、可接受標(biāo)準(zhǔn)）。例如，片劑生產(chǎn)中需確定制粒濕度（關(guān)鍵參數(shù)）對崩解時間（CQA）的影響范圍（如濕度3040%時崩解時間1015min）。（2）第二階段：工藝確認(rèn)（ProcessQualification）包括安裝確認(rèn)（IQ）、運行確認(rèn)（OQ）和性能確認(rèn)（PQ）：IQ（安裝確認(rèn)）：確認(rèn)設(shè)備、儀表按設(shè)計要求安裝，文件（如說明書、校準(zhǔn)證書）齊全。例如，凍干機需確認(rèn)制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)安裝正確，溫度探頭校準(zhǔn)至±0.5℃。OQ（運行確認(rèn)）：確認(rèn)設(shè)備在設(shè)定參數(shù)下能穩(wěn)定運行。如壓片機需測試不同轉(zhuǎn)速（1030轉(zhuǎn)/分鐘）下的片重差異（≤±5%）、硬度（80120N）是否符合要求。PQ（性能確認(rèn)）：使用生產(chǎn)用原料進行至少3批連續(xù)生產(chǎn)，驗證工藝重現(xiàn)性。每批需監(jiān)測CPP（如混合時間15min）和CQA（如含量均勻度RSD≤5%），數(shù)據(jù)需統(tǒng)計分析（如均值±3σ），證明工藝能力指數(shù)（CPK）≥1.33。例如，注射液灌裝需確認(rèn)裝量差異（±2%）、可見異物（≤0.1%）在3批中均符合標(biāo)準(zhǔn)。（3）第三階段：持續(xù)工藝確認(rèn)（ContinuedProcessVerification）要求：在商業(yè)化生產(chǎn)中持續(xù)監(jiān)測工