Transcript 生物技術-10生物製劑與基因重組藥品.ppt

生物技術
教師:林維莉
第01週：緒論
第02週：生物技術範疇與發展
第03週：生物科產業常用微生物種介紹
第04週：分子生物技術原理與基本應用(一)
第05週：分子生物技術原理與基本應用(二)
第06週：生物科技於刑事科學上的應用：DNA鑑定與微量物證鑑定
第07週：生物科技於醫學上的應用：疫苗開發與製程
第08週：生物科技於醫學上的應用：病原微生物快速檢驗試劑開發與應用
第09週：期中考
第10週：生物科技於醫學上的應用：生物製劑與基因重組藥品開發與應用
第11週：生物科技於醫學上的應用：癌症及藥物治療發展
第12週：生物科技於生殖醫學上的應用：不孕症治療、臍帶血與幹細胞
第13週：生物科技於醫學美容上的應用
第14週：基因轉殖動物發展與應用
第15週：基因改造食品發展與應用
第16週：小組討論
第17週：小組討論
第18週：期末考
第10週：生物科技於醫學上的應用：生物製劑與基因
重組藥品開發與應用
生物製劑
基因重組藥品
微生物毒素的科學研究歷史
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開始於19世紀後期。人類發現的第一種細菌毒素是白
喉毒素。當時，白喉是一種嚴重危害人類健康的傳染
病，病人咽喉部長出灰白色膜， 致使呼吸困難和心
肌發炎而死亡。1883年Theodor,Klebs，1884年
Friedrich,Loeffler相繼成功分離和培養了病原菌白喉
棒桿菌，1888年Emil,Roux和Alexandre,Yersin分離出
白喉毒素。後來德國細菌學家科赫的學生
Richard,Pfeiffer 在研究霍亂弧菌感染的發病機理時，
發現該菌可產生兩種具有不同性質的毒性物質，一種
為由活菌合成並釋放出來，對熱敏感的蛋白質成分即
外毒素 （exotoxin）；另一種為對熱抵抗，並且只有
當細菌崩解後才能釋放出來的非蛋白質成分，他將後
一種毒性物質稱為內毒素（endotoxin）。
在此後的約50年中，隨著弄清細菌致病性和傳染病病
原以及對人及動物免疫預防等的研究興起，後續發現
了多種毒素，現在發現的細菌毒素有200 多種。
 第二次世界大戰時開始從分子等級研究毒素的生化作
用，發現產氣莢膜梭菌毒素是一種磷脂酶；20世紀50
年代以後，在美、英、法、日等國形成了專門從 事
細菌毒素研究的小組。發現炭疽毒素由3個不同部分
（水腫因子、保護性抗原和致死因子）組成，接著，
英、美和法國等學者對炭疽毒素開展了多方面的研究
。
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1959年證實霍亂的致病因子是不耐熱腸毒素，17年後
，分離和提純出了霍亂腸毒素（CT），證實霍亂毒
素的分子組成，從此許多對人畜致病的重要毒素相繼
分離出來；20世紀70年代以後，生物合成、免疫學、
細胞和分子生物學等方面的大量科學家被吸引到毒素
研究方面來，不僅微生物毒素研究取得了重大成就，
也 對現代生物學做出了重要貢獻。
真菌毒素
對蘑菇中毒的認識已延續了數千年，科學研究也開展得較
早，但受到特別重視，是在20世紀60年代初。當時，在英
國東南部一些農場中，有 大約10萬隻火雞不明原由地突
然死亡，一時間在人群中造成了恐慌和不安。後來經過食
品、毒理和細菌學方面專家的通力合作，終於找出了引起
火雞大批死亡的原 因：他們從喂養火雞的玉米粉中分離
出一種前所未知的由黃曲黴菌產生的毒素，命名為「黃曲
黴毒素」。從此，對真菌毒素的研究在全世界活躍地開展
起來。
 黃曲黴 毒素的毒性被列為極毒級毒素。按每公斤體重飼
小於1或等於1毫克的黃曲黴毒素，就能夠使一半的試驗動
物死亡。
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雲林縣褒忠鄉吉泰公司生產的彼特愛心成犬飼料，被
爆含過高量黃麴毒素
成品飼料、鮮草和乾草，是散養牛的三種食物。
 發霉飼料易生黴菌毒素，黴菌毒素是某些黴菌在穀物
或飼料上生長、繁殖過程中產生的有毒二次代謝物。
毒素在穀物的生長過程、飼料的製造、貯存及運輸過
程中都能產生。
 研究顯示，目前危害穀物飼料的六大毒素是：黃曲霉
毒素、嘔吐毒素、煙曲霉毒素、赭曲霉毒素、T2毒素
、玉米赤黴烯酮等。
 肉眼看見的霉變程度，黴菌毒素已經相當嚴重了。該
毒素非常耐熱，加熱到280℃都不會被破壞，所以牛奶
中只要含有，就不會被去除。紫外線只能少量破壞。
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黃麴毒素主要有四種B1、B2、G1和G2，其中B1是自然毒物中
最能致癌的，對於 最敏感的動物鱒魚而言，十億分之一（ppb
）的份量就足以造成鱒魚肝癌，由於無法以人類做毒性試驗，
只能推測黃麴毒素也是人類極端致癌的毒物。黃麴毒素限 量標
準多基於檢驗方法的極限與誤差而定，所以消基會呼籲是對的
：即使未超標，也不要食用。
「台灣氣候潮濕炎熱，氣溫達廿八到卅度，就易孳生黃麴毒素
。」臺灣氣候濕熱，食物容易發黴，不過麴黴屬（Aspergillus）
喜歡穀物，青黴屬（Penicillium）喜歡柑橘，各黴菌喜歡生長的
環境各異，黃麴菌喜歡長在花生、玉米、核果、穀物等，特別
是花生和玉米最盛行，發黴的食物可能有其他黴菌毒素，但不
是都會有黃麴毒素。所以面對發黴的食物時，態度輕重應該有
別。
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新聞上說「多吃綠色蔬菜則可有助分解體內黃麴毒素
」，這似乎太武斷 些，蔬菜的食用纖維在人類的腸
道中可以吸納一些化學物質，但僅可能是減少吸收，
而不是「分解體內黃麴毒素」。在學術的研究中，確
實有微生物能夠分解黃麴毒 素，那是研究成果，尚
不足以應用在食品中降解黃麴毒素，況且跟蔬菜無關
。人體只能靠代謝轉化黃麴毒素，無法分解掉已經進
入體內的黃麴毒素。
花生粒長出的黃麴菌
玉米粒上長出的黃麴菌 【聯合報╱記者許俊偉／台北報導】 2014.07.09 02:50 am
以黃曲霉毒素為例，每千克中含有1毫克就為極毒性
，可誘發肝癌，是目前發現的最強致癌物之一。其毒
性為氰化鉀的10倍，為砒霜的68倍。
 其毒性比人們熟知的劇毒藥氰化鉀要強10 倍；比眼
鏡蛇、金環蛇的毒汁還要毒；比劇毒的農藥1605、
1059的毒性還要強28-33倍。黃曲黴毒素的毒性主要
是對肝臟的損害，所以，屬於肝毒性毒 素。
 即使我們平常通過進食米飯所攝入毒素量很少，時間
稍長仍可引起慢性中毒。臨床表現為食慾不振，體重
下降，逐漸進入肝細胞變性、壞死，進一步生成肝腫
瘤；而大量攝入則形成急性中毒：肝功能被破壞，出
現肝昏迷並致人死亡。黃曲黴毒素除了可致肝癌外，
還可能引發前胃乳頭癌、腎小管腺瘤、淚腺癌、垂體
腺瘤和 纖維組織腫瘤等。黃曲黴毒素能使植物和動
物細胞染色體發生畸變，使細胞發生突變，因此會對
後代產生不良影響，使胎兒發生畸形。
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毒素
霍亂
細菌
腸毒素
致病
霍亂弧菌（Vibrio
機制
霍亂
cholerae）
臨床作用
瓦解正常的細胞調節 刺
激腸上皮分泌液體，引起
劇烈腹瀉
熱穩定大腸桿菌腸毒素
大腸桿菌（Escherichia 旅遊腹瀉
瓦解正常的細胞調節
類似霍亂
coli）
破傷風神經毒素
肉毒神經毒素
破傷風梭菌
破傷風
裂解神經細胞的蛋白質成 骨骼肌強直收縮（即抽筋）
（Clostridium tetani）
分，阻斷神經遞質
肉毒梭菌（Clostridium 肉毒中毒
類似破傷風
肌肉鬆弛，呼吸麻痺
白喉
抑制蛋白質合成
殺死咽喉細胞，損傷臟器
百日咳
抑制細胞中應答信號傳遞 破壞細胞調
botulinum）
白喉桿菌細胞毒素
白喉棒桿
（Corynebacterium
diphtheriae）
百日咳毒素
百日咳博德特氏菌
（Bordetella pertussis
）
的蛋白質
生物製劑
生物製劑是由動植物或微生物體內之特定物質製成。
 廣義的生物製劑包括有：疫苗、毒素、類毒素、抗毒
素，免疫血清、血液衍生物，及免疫學診斷藥品等。
 細菌毒素中，如診斷用之白喉毒素，可由培養細菌得
之。通常製成無菌溶液供利用。
 類毒素如白喉類毒素及破傷風類毒素，由培養細菌所
得之毒素，再經化學或物理方法，在不破壤其免疫效
能之情況下，將其毒力減弱至最低或全失而製得之。
幾乎以溶液製劑為主；或經附著、沈澱作用或加入添
加物，製成等滲透壓溶液或懸浮液以供使用。體內吸
收較慢，能較長時間刺激機體，使機體產生高滴度抗
體，增強免疫效果。
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細菌毒素
是指細菌產生的毒素。細菌可產生內、外毒素及侵襲
性酶，與細菌的致病性相關。可以區分為兩種：放到
菌體外的稱為菌體外毒素（exotoxin）；含在體內的
，在菌體破壞後而放出的，稱為菌體內毒素（
endotoxin）。但是在菌體外毒素中，也有通過菌體的
破壞而放出體外的，所以這種區分法並不是很嚴密的
。
 菌體外毒素大多是蛋白質，其中有的具有酶的作用。
白喉桿菌、破傷風桿菌、肉毒桿菌等的毒素均為菌體
外毒素。而菌體內毒素，其化學主體是來自細菌細胞
壁的脂多糖和蛋白質的複合體，赤痢桿菌、霍亂弧菌
及綠膿桿菌等的毒素都是這方面的例子。
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類毒素保留了有機體暴露於毒素誘發抗體形成的特性
。類毒素設計用於種痘，幫助人類形成抗體抵禦細菌
感染。需要周期性接種類毒素疫苗確保人體系統有足
夠抗體抵禦有害細菌進入身體。加熱消弱或抑制細菌
毒素。另一種方法是使用福馬林等化學品產生抑制細
菌的毒素
 Ex:國光生技生產的破傷風類毒素係由破傷風桿菌（
C. tetani，Harvard strain AT－47）的破傷風毒素，經
甲醛減毒處理及精製後，以磷酸鋁吸附所得的無菌懸
浮液。
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百日咳菌苗、精制白喉類毒素及精制破傷風類毒素以
氫氧化铝吸附制成的混合制劑。每1ml中含第Ⅰ相百
日咳桿菌90億個，白喉類毒素20個絮狀單位及破傷風
類毒素5个絮狀單位。性状本品为乳白色懸浮液，放
置後菌体易下沉，使用前需均勻摇動後。
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以下是規定強免的疫苗（2006年3月1日執行）：
出生時：B肝疫苗（第一次）、卡介苗
1月齡：B肝疫苗（第二次）
2月齡：脊髓灰質炎疫苗（第一次）
3月齡：脊髓灰質炎疫苗（第二次）、百白破（第一次）
4月齡：脊髓灰質炎疫苗（第三次）、百白破（第二次）
5月齡：百白破（第三次）
6月齡：B肝疫苗（第三次）、A群流腦疫苗（第一次）
8月齡：麻疹疫苗（第一次）、乙腦疫苗（非活第一、二次）、（減活第一次）
9月齡：A群流腦疫苗（第二次）
18月齡：百白破（第四次）、麻疹疫苗（第二次）
2歲：乙腦疫苗（非活第三次）、（減活第二次）
3歲：A群流腦疫苗（第三次）
4歲：脊髓灰質炎疫苗（第四次）
6歲：乙腦疫苗（非活第四次、減活第三次）、A群流腦疫苗（第四次）、精白破（
第一次）
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16歲：精白破（第二次）
還有一些疫苗不屬於強免範圍，如麻腮風、風疹、腮腺炎、肺炎、水痘等，
成人可注射的疫苗:
 B肝疫苗、A肝疫苗、肺炎疫苗、水痘疫苗、麻風腮
疫苗、流感疫苗、狂犬病疫苗、支氣管炎疫苗、流腦
疫苗、乙腦疫苗、傷寒疫苗、痢疾疫苗、宮頸癌疫苗
、霍亂疫苗等很多
 還有愛滋病疫苗、甲型H1N1疫苗已研製出。
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狂犬病(RABIES)
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狂犬病(rabies)即瘋狗症，因狂犬病患者怕飲水、聞
流水聲，亦稱恐水症(hydrophobia)，是一種侵害中樞
神經系統的急性病毒性傳染病。狂犬病毒存在於感染
動物的唾液內，患狂犬病的動物通過咬傷或舌舐粘膜
或新近皮膚破損處（如被抓傷傷口）等方式傳染給其
他動物或人。狂犬病毒主要在動物間傳播。狗、貓、
狐狸或蝙蝠等都可能患病並傳染。
人在被病犬咬傷後，如未經處理，則約有30%－70%
的人會被感染狂犬病並在潛伏期之後發病。
 人類狂犬病潛伏期10天至1年以上，一般為30～90天
，在潛伏期中感染者沒有任何症状。
 咬傷頭、頸、手者，潛伏期較短。狂犬病患者通常在
發病後3～10天內死亡。發病後死亡率近100%，僅在
1971年有1個痊癒的病例。被狂犬病動物咬傷後如立
即給予適當處理（清創和打疫苗等），則罕有發病者
。
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全球每年有超過5.5萬人死於狂犬病，95%以上發生
在亞洲和非洲。被疑患狂犬病動物咬傷的受害者中，
15歲以下兒童佔40%。人類狂犬病死亡病例絕大多數
由狗引起。
 狂犬病病毒進入人體後首先侵染肌細胞，在肌細胞中
渡過潛伏期，後通過肌細胞和神經細胞之間的乙醯膽
鹼受體進入神經細胞，然後沿著相同的通路進入脊髓
，進而入腦，並不延血液擴散。病毒在腦內感染海馬
區、小腦、腦幹乃至整個中樞神經系統，並在灰質大
量複製，延神經下行到達唾液腺、角膜、鼻粘膜、肺
、皮膚等部位。狂犬病病毒對宿主主要的損害來自內
基小體，即為其廢棄的蛋白質外殼在細胞內聚集形成
的嗜酸性顆粒，內基小體廣泛分布在患者的中樞神經
細胞中，也是本疾病實驗室診斷的一個指標
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動物對狂犬病病毒的敏感性如下：
 最敏感：狐狸、山狗、效狼、豺、狼、袋鼠和棉鼠。
 敏感：地鼠、臭鼬、浣熊、貓鼬、蝙蝠、貓鼬、豚鼠
、兔和其他齧齒類。
 中度敏感：狗、牛、馬、綿羊和靈長類。
 低度敏感：負鼠。
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胃潰瘍 胃內
消化系統遭病原感染時發生的全身性疾病
豬的消化系統可以把植物性
或動物性食物轉化成容易吸
收的養分。其解剖學和生理
學都和人的消化系統相似。
 胃部主要的疾病是胃粘膜發
炎，稱為胃炎，可造成嘔吐
。導致嘔吐的其它原因包括
整個機體遭病原感染時發生
的全身性疾病、細菌毒素、
以及高燒。
 胃潰瘍是生長豬多發的胃病
，病變發生在胃部連接食管
的區域（幽門區）。
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十二指腸 - 小腸的前段
盲腸
大腸起始
部位的盲
管。
迴腸 小腸的末段
大腸中呈
螺旋狀的
部分
壁粘膜潰爛，主
要出現在幽門區。
這種病很常見。
嚴重情況下會導
致胃出血和死亡

腸道分為小腸和大腸兩部分。
小腸發炎稱為腸炎（有時大腸
、小腸同時發炎也稱腸炎），
大腸發炎稱為大腸炎。腸炎很
常見，特定的病毒、細菌和寄
生蟲感染都會導致腸炎。小腸
壁的橫斷面包括很多手指狀的
細小突起，稱為小腸茸毛。小
腸茸毛的存在大大地增加了小
腸內壁吸收養分的表面積，從
而提高了消化吸收的效率。大
腸前段有盲腸，是消化粗纖維
的場所。
疾病病徵的專有名稱
腹水 - 腹腔積液。
 萎縮 - 疾病或功能障礙造成的組織缺失，會影響養分
吸收及正常生理作用
 粘膜 - 消化道的內壁。內壁細胞會分泌粘液，起到潤
滑作用，並保護腸壁免受各種病原的侵襲。
 腹膜 - 覆蓋在全部腹腔內壁以及腹腔內器官表面的一
層光滑的膜，受到病原感染或其他因素造成腹膜的炎
症稱為腹膜炎。
 膿血症 - 產膿病原侵入全身各部，有膿液形成。
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抗毒素係含有特殊效價之天然血清、血清球蛋白，或
其衍生物，而具有能中和病原微生物所產生特殊毒素
之效力的一種製品。可由健康動物經以自培養特殊微
生物所得之滅菌製品，注射免疫後，採取其血液，分
出血清以得之；例如白喉抗毒素採自馬之血清。
 如:蝮蛇抗毒素(蝮蛇抗毒血清 ,精製抗蝮蛇毒血清)，
能中和蝮蛇蛇毒，具有消除症狀快、明顯降低死亡率
的特點，早期應用效果較好。
 為預防血清過敏反應，注射前應作皮試：取本品0.1
ml，加1.9 ml生理食鹽水稀釋，在前臂掌側皮內注射
0.1 ml ，觀察15~20分鐘，周圍無紅暈及蜘蛛足者為
陰性。
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類風濕性關節炎

類風濕性關節炎就是一種免疫系統引發排山倒海效應
，慢性發炎性可能影響全身關節；據統計，30%類風
濕性關節炎病人診斷後一年內，70%診斷後兩年內關
節被嚴重破壞而腐蝕，易導致後續的肢體殘障，甚至
過度的全身性發炎反應易合併心血管疾病而短命，因
此類風濕性關節炎發病前兩年是治療的黃金期，其他
疾病應該可以以此類推；所以這些疾病的治療都是一
種「免疫介入」療法。
 非類固醇消炎止痛劑(NSAIDs)是症狀治療第一線
藥，這類藥物抑制發炎反應中的環氧化酶及免疫
系統反應中的淋巴球、嗜中性白血球、調控細胞
激素。應合併第二線的疾病修飾劑(DMARDs)或
疾病緩解劑(RIDs)或作用緩慢抗風濕藥(SARRDs)
，其中氨基甲基葉酸(MTX)使用最廣泛，這類藥
物的真正詳細免疫作用機轉並不明確，但是這類
藥物針對關節腐蝕發揮療效，減緩關節腐蝕或抑
制關節腐蝕X光呈現改善 ，可是作用緩不濟急，
病患嚴重的關節疼痛影響日常生活品質。
http://www.mmh.org.tw/MackayInfo2/article/B304/489.htm
免疫診斷-協同凝集試驗
人IgG1、IgG和IgG的
Fc段能與金黄色葡萄
球菌A蛋白
staphylociccal protein
A SPA结合。可應用
於(a)純化IgG;(b )免疫
診斷-協同凝集試驗。
免疫類抗體
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IgG為二次免疫產生的主要免疫球蛋白，在血清中含量最
高，約占75% ；半衰期為 23天；出生後第3個月開始合成
， 3-5歲接近成人標準。
1. 大多數抗菌、抗病毒、抗毒素、抗體都屬於IgG, 在免疫
防護中為主力作用。
2.活化補體：媒介溶菌、殺菌和細胞毒殺作用
3.通過胎盤： IgG可通過胎盤由母體轉移胎兒，執行自然
被動免疫； 且為胎兒血清中含量最高的免疫球蛋白，為
胎兒和新生兒抗感染的主要抗體。
4.結合細胞，媒介调理作用和細胞毒殺外來病原。
5.某些自身抗体和引起II、III型超敏反應的抗體,大都屬於
IgG。引起自身免疫病，如抗核抗體（系統性全身性紅斑
狼瘡）。
 生物製劑~抗體類：抗α腫瘤壞死因子劑
etanercept， adalimumab， infliximab，
第一介白質接受體拮抗劑四種。
Etanercept是一種α腫瘤壞死因子接受體
和免疫球蛋白的融合蛋白，infliximab是
人類老鼠混合單株抗體，adalimumab是
人類單株抗體。
生物製劑可作治療劑及預防劑。疫苗、
類毒素不能立即對病人產生保護作用，
但抗毒素、血清等注入病人體內後可立
即生效。
 疫苗之預防接種，在各國均規定為義務
，尤其是嬰兒時期，規定應接受卡介苗
、小兒麻痺、天花等疫苗接種之保護。
至於抗毒素及血清蛋白則在臨床上發揮
功效。
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 大部分生物製劑均規定貯於攝氏二至八
度的冰箱中冷藏，避免冰凍。少數例外
，如天花疫苗與黃熱病疫苗，規定貯於
攝氏零度。
 大部分的生物製劑經冷凍後，雖然不會
降低其效價，但如容器因水性媒液膨脹
而破裂，則內容物會流失。為避免污染
與變質，生物製劑應以原來容器發給病
人使用，在包裝或注射時，應於無菌狀
態下行之。
減毒疫苗
不活化疫苗
次單位疫苗
1950~1960 卡介苗
黃熱病疫苗
鼠疫疫苗
布病疫苗
炭疽疫苗
白喉百日咳破傷風
聯合疫苗
斑疹傷寒疫苗
森林腦疫苗
鉤端螺旋體疫苗
1960~1970 小兒麻痺疫苗
流感疫苗
麻疹疫苗
水痘疫苗
B型腦炎疫苗(細胞
生產)
1970~1980 腮腺炎疫苗
狂犬病疫苗(細胞生
產)
流行性腦脊髓膜
炎
多糖疫苗
1980~1990 A型肝炎疫苗
B型腦炎疫苗
風疹疫苗
腮腺炎疫苗
(細胞生產)
輪狀病毒疫苗
出血熱疫苗
B型腦炎疫苗(純化)
狂犬病疫苗(純化)
A型肝炎疫苗
流感疫苗(純化)
B型肝炎疫苗
(血液製劑)
傷寒多糖疫苗
百日咳疫苗
基因工程疫苗
B型肝炎疫苗
痢疾疫苗
霍亂疫苗
 生物製劑之製造，應遵守國家最高衛生主管
機關之有關法令之規定，每批成品應經主管
機關派員抽取檢品檢驗合格後，始准發售使
用。
 此類製品應由醫師處方後始准使用。除了口
服的小兒麻痺疫苗外，大部分的生物製劑均
採用注射方式投藥。
 注射方式投藥之生物製劑，其一般規定均與
注射劑相同。標簽極為重要，除了應遵守注
射劑之規定外，尚須註明失效期、貯藏溫度
、製造者名稱、地址、批號等。