制藥工藝學教學大綱

制藥工藝學教學大綱一、教學目的本課程的教學目的是培養(yǎng)學生完整掌握藥物制造的工藝原理與流程、關鍵技術及其相應的實踐技能，并能夠靈活綜合運用所學知識進行制藥工藝的創(chuàng)新、研發(fā)和集成，同時了解制藥工藝的國內外最新進展。二、教學內容與學時本課程分為化學制藥工藝、生物制藥工藝、共性基礎三大知識模塊,教學設計內容與學時計劃如下。第一章緒論，教學2學時。主要內容包括制藥工藝的種類及所涵蓋的內容，制藥工藝學的發(fā)展歷史及其重大工藝創(chuàng)新和新技術、現(xiàn)狀及其展望。要求學生了解制藥工藝的發(fā)展，掌握制藥工藝種類、工藝研究的基本過程及其核心內容。1、化學制藥工藝模塊：包括總論和各論，第2-4章為總論，第5-9章為典型產(chǎn)品的各論。第二章化學合成藥物工藝路線的設計與選擇，教學1學時。主要內容包括藥物合成工藝路線的設計、藥物合成工藝路線的評價與選擇。要求學生了解選擇與改造工藝路線的基本思路，掌握藥物合成工藝路線的常用設計方法和評價標準，能進行化學制藥工藝設計和選擇。第三章化學合成藥物的工藝研究，教學2學時。主要內容包括反應物的濃度與配料比，反應溶劑和重結晶溶劑，反應溫度和壓力，催化劑，藥品質量管理和工藝研究中的特殊試驗。要求學生了解合成工藝研究中特殊試驗，掌握化學制藥工藝研究的主要內容以及各種反應條件對反應過程的影響，能進行化學合成工藝的實驗研究。第四章手性制藥技術，教學1學時。主要內容包括手性藥物制備的化學法和生物酶法。要求學生了解生物酶法，掌握幾種化學制備方法，包括化學拆分法、手性源的不對稱反應、手性輔助劑的不對稱反應、手性試劑的不對稱反應、不對稱催化反應、雙不對稱誘導反應。第五章氯霉素的生產(chǎn)工藝，教學3學時。主要內容包括氯霉素的合成路線及其選擇，對硝基苯乙酮的生產(chǎn)，對硝基-α-乙酰氨基-β-羥基苯丙酮的生產(chǎn)，氯霉素的生產(chǎn)。要求學生了解氯霉素生產(chǎn)中三廢治理及綜合利用，掌握氯霉素及主要中間體的生產(chǎn)工藝原理，能進行氯霉素合成路線的設計與選擇，能應用于生產(chǎn)工藝過程。第六章紫杉醇生產(chǎn)工藝，教學1學時。主要內容包括紫杉醇的結構與工藝路線研究，紫杉醇的側鏈原料制備工藝，紫杉醇的半合成工藝與質量控制。要求學生了解紫杉醇的工藝路線，掌握紫杉醇及側鏈的生產(chǎn)工藝原理，能應用于工藝條件和工藝過程控制。第七章半合成抗生素生產(chǎn)工藝，教學1學時。主要內容包括頭孢菌素類的工藝路線研究，頭孢菌素C的發(fā)酵工藝，7-氨基頭孢烷酸的生產(chǎn)，頭孢氨芐的生產(chǎn)。要求學生了解頭孢菌素類的工藝路線，掌握頭孢氨芐的生產(chǎn)工藝原理，熟悉7-氨基頭孢烷酸的生產(chǎn)工藝。第八章甾體激素生產(chǎn)工藝，教學2學時。主要內容包括甾體藥物的結構與工藝路線的研究，氫化可的松的生產(chǎn)。要求學生了解甾體類藥物的結構特征及臨床應用，掌握氫化可的松及主要中間體的生產(chǎn)工藝原理及反應條件的控制，能進行甾體類藥物的合成工藝路線的設計。第九章其他典型合成藥物生產(chǎn)工藝，教學3學時。主要內容包括加替沙星的生產(chǎn)工藝，苯磺酸氨氯地平的生產(chǎn)工藝，奧美拉唑的生產(chǎn)工藝，格列吡嗪的生產(chǎn)工藝。要求學生了解三廢處理的方法，掌握加替沙星、苯磺酸氨氯地平、奧美拉唑、格列吡嗪的生產(chǎn)工藝原理，能進行生產(chǎn)工藝的研發(fā)。2、生物制藥工藝模塊：包括三種制藥生物系統(tǒng)，即微生物發(fā)酵制藥工藝（第10-13章）、基因工程菌制藥工藝（第14-16章）、動物細胞培養(yǎng)制藥工藝（第17-20章）。按生物制藥的上下游關系設計教學內容和進程，每個制藥生物系統(tǒng)包括總論和各論兩部分，各論為典型產(chǎn)品生產(chǎn)工藝舉例。第十章微生物發(fā)酵制藥工藝，教學10學時，分5講。第1講制藥微生物生長與生產(chǎn)的關系，包括制藥微生物種類、藥物的生物合成、發(fā)酵動力學等，教學2學時。第2講制藥微生物菌種的建立，包括生產(chǎn)用菌種選育與保藏技術，教學2學時。第3講制藥微生物培養(yǎng)基制備與滅菌工藝，包括培養(yǎng)基的研發(fā)、成分與質量控制，培養(yǎng)基和空氣滅菌技術等，教學2學時。第4講制藥微生物發(fā)酵培養(yǎng)技術，包括種子制備與質量控制、固體培養(yǎng)、液體培養(yǎng)、固定化培養(yǎng)、發(fā)酵操作方式等，教學2學時。第5講發(fā)酵工藝過程的檢測與控制，包括物理、化學、生物學參數(shù)的影響、檢測方法與工藝控制，教學2學時。要求學生了解微生物制藥的種類及其產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、最新技術進展，掌握微生物發(fā)酵制藥上下游工藝原理與技術，能進行發(fā)酵工藝與過程控制的研究。第十一章抗生素發(fā)酵生產(chǎn)工藝，教學2學時。主要內容包括抗生素基礎知識和青霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝。要求學生了解抗生素生產(chǎn)的技術需求及其產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、最新技術進展，掌握抗生素發(fā)酵工藝原理與技術，能應用于青霉素發(fā)酵工藝過程的控制中。第十二章氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝，教學1學時。主要內容包括氨基酸工業(yè)和谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝。要求學生了解氨基酸生產(chǎn)的技術需求及其產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、最新技術進展，掌握氨基酸生產(chǎn)工藝原理，能應用于谷氨酸發(fā)酵工藝與過程的控制中。第十三章維生素發(fā)酵生產(chǎn)工藝，教學1學時。主要內容包括維生素生產(chǎn)基礎基礎知識、維生素C生產(chǎn)工藝。要求學生了解維生素C化學合成工藝、維生素產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、最新技術進展，掌握維生素C生產(chǎn)工藝原理，能應用于發(fā)酵工藝與過程的控制中。第十四章基因工程制藥工藝，教學5學時，分3講。第1講基因工程制藥生物表達系統(tǒng)，包括大腸桿菌系統(tǒng)、酵母系統(tǒng)、鏈霉菌系統(tǒng)等，教學2學時。第2講基因工程大腸桿菌的構建，包括目標基因克隆、表達載體構建、工程菌篩選鑒定與建庫等，教學2學時。第3講基因工程菌發(fā)酵培養(yǎng)與控制，包括培養(yǎng)基組成、溫度和pH等工藝參數(shù)及誘導表達等，教學1學時。要求學生了解基因工程生物制藥的種類、產(chǎn)品及最新制藥系統(tǒng)的進展，掌握基因工程制藥的基本原理與技術，能進行工程菌構建和發(fā)酵工藝控制研究。第十五章重組人干擾素生產(chǎn)工藝，教學2學時。主要內容包括人干擾素工藝路線研究、重組人干擾素-2b的生產(chǎn)工藝。要求學生了解重組人干擾素生產(chǎn)的其他工藝過程及最新進展，掌握基因工程制藥工藝路線選擇、發(fā)酵工藝與分離工藝原理，能進行工程假單胞菌構建、發(fā)酵和分離過程的控制。第十六章重組人胰島素和重組人生長激素生產(chǎn)工藝，教學1學時。主要內容包括重組人胰島素和生長素的結構、發(fā)酵生產(chǎn)工藝與質量控制。要求學生了解重組人胰島素和生長素的最新進展，掌握人胰島素和生長素生物合成、發(fā)酵工藝原理，能應用于基因工程大腸桿菌和酵母生產(chǎn)人胰島素、分泌型大腸桿菌生產(chǎn)人生長素的工藝控制中。第十七章動物細胞培養(yǎng)制藥工藝，教學6學時，分3講。第1講制藥動物細胞的表達系統(tǒng)與細胞系的構建，包括制藥動物細胞的種類與生化特征、工程細胞的構建技術，教學2學時。第2講動物細胞培養(yǎng)基的制備與培養(yǎng)技術，包括培養(yǎng)基成分、種類、質量控制，貼壁培養(yǎng)、微囊培養(yǎng)等，教學2學時。第3講動物細胞培養(yǎng)過程的檢測與工藝控制，包括細胞活性、污染、有害代謝物、剪切攪拌、溶解氧、溫度、pH、產(chǎn)物等，教學2學時。要求學生了解動物細胞制藥的產(chǎn)業(yè)及其最新技術進展，掌握動物細胞培養(yǎng)制藥的基本原理與培養(yǎng)技術，能應用于動物細胞制藥工藝的控制中。第十八章重組人紅細胞生成素生產(chǎn)工藝，教學2學時。主要內容包括紅細胞生成素的類型及研究歷史，工程細胞系構建、培養(yǎng)工藝與過程控制、分離純化工藝過程與產(chǎn)品質量控制。要求學生了解紅細胞生成素的其他生產(chǎn)工藝及其最新技術進展，掌握人紅細胞生成素的合成、培養(yǎng)工藝原理，能夠進行工程CHO細胞系的構建、培養(yǎng)工藝過程的控制。第十九章抗體藥物制備工藝，教學1學時。主要內容包括抗體技術發(fā)展、抗體結構、鼠源單克隆抗體、基因工程抗體制備工藝。要求學生了解小分子抗體及其最新技術進展，掌握抗體結構與制備工藝之間的關系，能進行抗體藥物的研發(fā)和制備。第二十章疫苗制備工藝，教學1學時。主要內容包括疫苗類型、細菌性疫苗和病毒性疫苗制備工藝。要求學生了解疫苗的新技術進展，掌握疫苗作用機理、滅活和減活原理與技術，能夠進行滅活和減活疫苗制備。3、共性基礎技術模塊：共4章，按生物制藥和化學制藥工藝的共性技術需求進行內容設計，由制藥工藝計算、反應器設計、中試放大和三廢處理等組成核心知識單元。第二十一章反應器，教學6學時，分2講。第1講反應器概述。包括反應器分類和結構特點，分別闡述通氣發(fā)酵罐和攪拌反應釜的結構特征與設計要點，教學2學時。第2講生物反應器設計與分析，包括間歇攪拌釜式反應器、連續(xù)操作的攪拌釜式反應器以及連續(xù)操作的管式反應器的基本操作方程，教學及課堂習題共計4學時。其中，課堂習題包括對本章主要內容的總結和反應時間計算的練習，約20分鐘。要求學生了解反應器基本結構形式及應用，理解反應器設計的基本方程式，掌握間歇操作等容過程的一級反應和二級反應的反應時間的計算，從而運用基本操作方程式進行相應的反應器設計計算。第二十二章制藥工藝計算，教學及課堂習題2學時。教學主要內容包括制藥工藝設計圖、物料衡算、能量衡算、工藝經(jīng)濟性評價。其中，課堂習題是以阿司匹林生產(chǎn)項目為例的工藝流程框圖和簡圖的畫法的講解與練習，約30分鐘。要求學生了解制藥工藝設計主要內容，掌握工藝流程框圖（或簡圖）、物料衡算圖和帶控制點工藝流程圖的畫法，能夠進行物料衡算、能量衡算以及工藝經(jīng)濟性評價。第二十三章制藥工藝放大研究，教學6學時，分2講。第1講制藥工藝放大與工藝規(guī)程，包括制藥工藝放大方法及內容，中試放大影響因素，教學2學時。第2講，通氣攪拌反應器設計與放大，包括通氣攪拌罐罐體設計及零部件的選取，經(jīng)驗放大法進行攪拌罐的放大設計，課堂教學3學時，課堂演練1學時。其中，課堂演練為年產(chǎn)800噸鏈霉素生產(chǎn)工藝計算，包括全廠的物料衡算；發(fā)酵車間的熱量衡算（即蒸汽耗量的計算）；水用量的計算；發(fā)酵車間耗冷量計算。課堂演練以學生當堂訓練為主，教師現(xiàn)場答疑為輔。要求學生了解中試放大方法、放大過程、內容及其生產(chǎn)工藝規(guī)程制定，理解不同放大方法對反應器設計結果的影響，能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝進行發(fā)酵罐（或攪拌釜）的放大設計與計算。第二十四章三廢處理工藝，教學2學時。主要內容包括制藥工業(yè)的清潔生產(chǎn)、制藥企業(yè)末端污染的治理技術，廢水、廢氣和廢渣處理工藝。要求學生了解制藥工業(yè)生產(chǎn)特點，理解清潔生產(chǎn)的必要性及途徑，掌握三廢處理工藝和方法。三、教學方法本課程力圖改革傳統(tǒng)的以教師為主的輸入式講授教學方法，轉變?yōu)橐詫W生為主的輸出式問題研討教學。以典型藥品或制藥過程技術的問題為教學切入點，采用啟發(fā)式、互動式、研究式教學方法，結合多媒體教學方式，引發(fā)同學們思考，如何根據(jù)所學知識原理，對其進行改進，從而誕生新工藝。1、加強與學生交流，激發(fā)學習的積極主動性。例如，在講授解青霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝時，由于最初工藝是固體表面發(fā)酵，產(chǎn)量極低。啟發(fā)同學們，大膽設想、科學試驗，采用液體培養(yǎng)基代替固體培養(yǎng)基一舉獲得成果。由固體到液體發(fā)酵的工藝革新使青霉素產(chǎn)量大幅度提高，也為其他發(fā)酵藥物奠定了應用基礎。2、針對制藥工藝中的多學科交叉知識點，采用互動式教學。由學生回答各個學科的知識，然后再與本課程的知識進行比較，從而達到理解學科之間的聯(lián)系和區(qū)分。例如，在講授誘導物的概念時，互動分析生物學、細胞培養(yǎng)、基因工程等學科對誘導物的定義和使用，再引出本課程的定義。給同學們指出在課外閱讀文獻時，要注意不同學科來源的、看上去文字描述完全相同的、用法不同的概念。這種互動式教學，加強了師生之間的雙向交流，提高了學生的學習積極性、思辨能力和口頭表達能力，從而提高課堂教學效果。3、針對具體產(chǎn)品的制藥工藝，采用研究式教學方法。根據(jù)藥物結構，提出反應合成機理，選擇和設計工藝路線，分析影響合成的關鍵因素，基于實驗結果，確定工藝流程中的控制參數(shù)。將理論知識具體