膜分离技术在制药工业中的应用

徐作武 吕赛莲

(浙江医药股份有限公司新昌制药厂 浙江绍兴 312500)

膜分离技术应用于制药工业中,从其出现以来就验证了它广阔的应用空间,膜分离的过程,就是药物中的成分,根据滤膜孔径的大小,某些透过滤膜,而某些不能透过滤膜,从而将几种成分分离开来的过程。因此,膜分离实际上与分离粒子的大小有着紧密联系,根据这一点对膜分离进行分类,可以总结为六大类,分别是:透析、电渗析、微滤、超滤、反渗透和纳米过滤。微滤、超滤、反渗透和纳米过滤这几种膜分离,分离粒子的直径都较小,而且这几种之间存在着一定的关联,甚至某些膜分离可以归类为其中的多种类型。

1 膜分离技术在生物发酵制药工业中的应用

首先,生物发酵制药工业主要用于生产哪些药物？这种方式生产的药物有大家都非常熟悉的抗生素、维生素和氨基酸等等。使用生物发酵法生产这些药物的缺陷是,由于在发酵培养基成分较多,而且发酵过程中微生物表达的产物较多,分子大小及极性差异较大,同时部分杂质和目标产物的差异性又较小,所以提炼难度很大。这就面临一个难题,很多代谢产物,它们的物化性能和有效成分的物化性能十分靠近,而有效成分的耐高温、耐腐蚀以及不溶于有机溶剂的性能都比较弱,因此就给分离工作带来了难度。可是,我们又必须从发酵液中提取中高浓度的有效成分,这是保障药物作用的关键,所以在这种情况下,就非常适合应用膜分离技术。

膜分离技术在生物发酵制药工业中的应用,往往应用的是一级微滤或一级超滤的方法,这两种过滤方式,能够滤掉的物质,其分子的直径还是比较大的。我们用一级微滤或者一级超滤的方式,过滤掉发酵液中的大分子物质,所以我们要对透过一级微滤和一级超滤的发酵液进行二级超滤。与一级超滤不同的是,在二级超滤时,还要反复加入一定的水,称为透滤。经过了这两个步骤,我们得到的透过液虽然较之前的发酵液,目标成分的浓度已经有了显著提高,但是距离我们的目的还是愿与远远不够的。所以我们还要继续对透过液进行浓缩,当然,仅靠膜分离技术来对生物发酵液进行提取和浓缩是不够的,还需要经过层析、沉淀、结晶、溶剂萃取等其他方式,才能够得到满足要求的高浓度物质。

2 膜分离技术在中药生产中的应用

膜分离技术的另外一方面应用,主要体现于中药生产过程之中。中药是我国的国粹,自古以来就以神奇的疗效和博大精深的医理名扬四海。而中药的化学成分是比较复杂的,通常含有无机盐、生物碱、氨基酸、有机酸、酚类、酮类、皂苷、甾族和萜类化合物以及蛋白质、多糖、淀粉、纤维素等众多成分,在这些成分中,往往有效成分的分子直径都比较小,而分子直径较大的通常是胶体或者纤维素。在我国,服用中药的人有很多,而中药的质量有时候却差强人意,这主要是因为在中药生产过程中,对于有效成分的分离技术比较落后。而膜分离技术作为一项零污染的分离技术,在中药生产中可以得到很好的应用。

根据经验来看,中药中有效成分的分子质量一般都小于1 0 0 0,在膜分离技术的超滤膜这种分离方式中,能够拦截掉分子质量在5 0 0 0～5 0 0 0 0 0的物质,由此可见,使用膜分离技术对于中药生产具有一定意义。

3 膜分离技术在现代生物技术中的应用

就现在的市场情况分析,膜分离技术逐渐在现代生物技术之中应用广泛开来。这与膜分离技术的种种优势是分不开的。除了零污染以外,膜分离技术还具有操作方便、设备简单、成本和能耗低等优势。在世界范围内,对生物技术的研究成为了一个很大的热点,关系着全人类的健康工程,基因治疗、转基因蛋白和单克隆抗体的生产已经越来越多,并且随着生物水平的提高,人们生产重组D N A衍生抗体,用来抵抗某些疾病。在这种情况下,就对生物制剂的纯度和精度提出了更高的要求,也对分离技术提出了新的要求。有专家提出,可以用膜分离技术来替代传统的电泳和色谱技术。由此可见,膜分离技术将会在现代生物技术中越来越重要。

4 膜分离在生物制药下游及市政废水上的应用

生物制药由于其自身的特点,在生产过程中无疑会产生很多生产废水,今年随着膜技术的突飞猛进式的发展,在生物制药生产下游的废水治理方面得到了极大的应用,根据目前的环保要求,必须进行处理达标后才能排放,故目前对此类废水首先使用纳滤进行浓缩,透析段再经过RO或DTRO处理,得到的透析液就基本达到饮用水标准,可以符合工艺回用的要求,而浓缩液可以经过生物法进行进一步处理,大大减轻了生物法处理此类污水的硬件建设投入;目前在大型垃圾填满厂均在厌氧处理后端增加了膜处理工序,基本使用RO或DTRO,大大减少了此类废水的再次污染。

5 结语

从膜分离的实质可以看出,这是一个零污染的过程,并且通过将某些成分排除在外,还可以对药物起到浓缩的作用,选择好滤膜,这个过程就能很简单的实现。这种种的优势,都是使其应用得到快速发展的重要原因。生物技术和制药工业,关系着全人类的健康,是一项重大的工程。膜分离技术以其种种优势,在其中扮演着越来越重要的角色。

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