酶催化技術(shù)在化學(xué)制藥領(lǐng)域的應(yīng)用
2023-09-20 17:39
近年來，我國(guó)化學(xué)制藥領(lǐng)域快速發(fā)展，在保證藥物安全有效的基礎(chǔ)上，減少化學(xué)藥物研發(fā)時(shí)間和降低成本成為目前亟待解決的問題。將酶催化技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)制藥中，相比于化學(xué)合成方法更加簡(jiǎn)單有效，同時(shí)保證了化學(xué)制藥工藝水平的提升。
什么是酶？
酶是細(xì)胞原生質(zhì)合成的一類具有高催化活性的特殊蛋白質(zhì)，又稱為“生物催化劑"。酶是從細(xì)菌和霉菌等活的有機(jī)體中提取的，能夠在不消耗過多能量的情況下迅速提高化學(xué)變化的速度，并且在反應(yīng)完成后保持不變，從而被反復(fù)使用。
隨著蛋白質(zhì)工程和定向進(jìn)化技術(shù)的發(fā)展，酶法催化正在改變著制藥業(yè)的化學(xué)合成方法。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中使用的化學(xué)合成存在的痛點(diǎn)：操作過程繁瑣，對(duì)設(shè)備要求較高；工業(yè)排放量污染環(huán)境；產(chǎn)品純度低，副產(chǎn)物較多。相比之下，酶催化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。
酶催化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：
避免使用有毒催化劑，可以使反應(yīng)在溫和條件下進(jìn)行，產(chǎn)生較少的副產(chǎn)物，有效縮短合成路線，提供更高的催化效率。
能最大限度降低能耗，不需要投入過大的成本。在降低溶劑使用量的基礎(chǔ)上，保證最終產(chǎn)品純度更高
綠色環(huán)保，具備高效、高選擇性、條件溫和、環(huán)境友好等特點(diǎn)
酶的分類
國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)（I.E.C）規(guī)定，按酶促反應(yīng)的性質(zhì)，可把酶分成六大類。
1.氧化還原酶類
指催化氧化還原反應(yīng)的酶類，又可分為氧化酶和脫氫酶兩類，如乳酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、過氧化氫酶等。
2.轉(zhuǎn)移酶類
指催化化合物某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移，即將一種分子上的某一基團(tuán)轉(zhuǎn)移到另一種分子上的酶類，如轉(zhuǎn)甲基酶、轉(zhuǎn)氨酶、己糖激酶、磷酸化酶等。
3.水解酶類
指催化底物發(fā)生水解反應(yīng)的酶類，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶等。
4.裂合酶類
指催化氧化還原反應(yīng)的酶類，又可分為氧化酶和脫氫酶兩類，如乳酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、過氧化氫酶等。
5.異構(gòu)酶類
指催化各種同分異構(gòu)體之間相互轉(zhuǎn)化的酶類，如磷酸丙糖異構(gòu)酶、消旋酶等。
6.連接酶類
指催化兩分子底物合成為一分子化合物，同時(shí)還必須偶聯(lián)有ATP的磷酸鍵斷裂的酶類，如谷氨酰胺合成酶、氨基酸—tRNA 連接酶等。
酶催化在化學(xué)制藥領(lǐng)域的應(yīng)用
在化學(xué)制藥工程中，通過酶類促進(jìn)藥物的生物轉(zhuǎn)化，同時(shí)酶催化劑在化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中可以進(jìn)行一定的分子重組，這就使得制藥過程當(dāng)中可以一次生成多種產(chǎn)物， 從而為化合庫(kù)提供更多的種類，同時(shí)也有利于新藥物的開發(fā)。利用生物酶催化化學(xué)合成反應(yīng)， 不僅能夠使得高壓氫化的過程完全消失， 金屬催化劑也不再需要， 同時(shí)在合成制藥的后期也并不需要進(jìn)行手工提純。同時(shí)利用酶催化技術(shù)進(jìn)行藥物的合成，可以在很大程度上提高化學(xué)反應(yīng)的速率，同時(shí)也能節(jié)約大量的人力與設(shè)備，提高材料的利用程度。
目前酶催化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)制藥領(lǐng)域中，隨著技術(shù)的不斷完善，酶的使用必然會(huì)越來越廣泛，在整個(gè)制藥的生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)必然都會(huì)有生物催化的參與，同時(shí)酶催化技術(shù)也將成為制藥工程當(dāng)中最重要的催化技術(shù)之一。
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