酶催化技術在化學制藥領域的應用
2023-09-20 17:39
近年來，我國化學制藥領域快速發展，在保證藥物安全有效的基礎上，減少化學藥物研發時間和降低成本成為目前亟待解決的問題。將酶催化技術應用于化學制藥中，相比于化學合成方法更加簡單有效，同時保證了化學制藥工藝水平的提升。
什么是酶？
酶是細胞原生質合成的一類具有高催化活性的特殊蛋白質，又稱為“生物催化劑"。酶是從細菌和霉菌等活的有機體中提取的，能夠在不消耗過多能量的情況下迅速提高化學變化的速度，并且在反應完成后保持不變，從而被反復使用。
隨著蛋白質工程和定向進化技術的發展，酶法催化正在改變著制藥業的化學合成方法。傳統生產工藝中使用的化學合成存在的痛點：操作過程繁瑣，對設備要求較高；工業排放量污染環境；產品純度低，副產物較多。相比之下，酶催化技術的優勢更加明顯。
酶催化技術的優勢：
避免使用有毒催化劑，可以使反應在溫和條件下進行，產生較少的副產物，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上，保證最終產品純度更高
綠色環保，具備高效、高選擇性、條件溫和、環境友好等特點
酶的分類
國際酶學委員會（I.E.C）規定，按酶促反應的性質，可把酶分成六大類。
1.氧化還原酶類
指催化氧化還原反應的酶類，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、細胞色素氧化酶、過氧化氫酶等。
2.轉移酶類
指催化化合物某些基團的轉移，即將一種分子上的某一基團轉移到另一種分子上的酶類，如轉甲基酶、轉氨酶、己糖激酶、磷酸化酶等。
3.水解酶類
指催化底物發生水解反應的酶類，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、細胞色素氧化酶、過氧化氫酶等。
5.異構酶類
指催化各種同分異構體之間相互轉化的酶類，如磷酸丙糖異構酶、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，同時還必須偶聯有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。
酶催化在化學制藥領域的應用
在化學制藥工程中，通過酶類促進藥物的生物轉化，同時酶催化劑在化學反應當中可以進行一定的分子重組，這就使得制藥過程當中可以一次生成多種產物， 從而為化合庫提供更多的種類，同時也有利于新藥物的開發。利用生物酶催化化學合成反應， 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， 同時在合成制藥的后期也并不需要進行手工提純。同時利用酶催化技術進行藥物的合成，可以在很大程度上提高化學反應的速率，同時也能節約大量的人力與設備，提高材料的利用程度。
目前酶催化技術已經廣泛應用于化學制藥領域中，隨著技術的不斷完善，酶的使用必然會越來越廣泛，在整個制藥的生產各個環節必然都會有生物催化的參與，同時酶催化技術也將成為制藥工程當中最重要的催化技術之一。
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