离子交换树脂在制药工业中的应用

2016-04-11杨栋

生物技术世界 2016年2期

关键词：制药靶向树脂

杨栋

（哈药集团生物工程有限公司黑龙江哈尔滨 150025）

离子交换树脂在制药工业中的应用

杨栋

（哈药集团生物工程有限公司黑龙江哈尔滨 150025）

本文主要对离子交换树脂概念、原理、优势与劣势、其在制药工业和药物制剂中的应用及其使用与保存进行综述，离子交换色谱在制药领域被广泛应用，应用最为普遍的是缓控释给药系统和靶向释放系统。

离子交换树脂缓控释给药系统靶向释放系统

离子交换树脂因其具有交换、选择、吸附和催化功能被广泛应用于工业高纯水的制备、医药卫生、冶金行业和生物工程等众多领域，这项技术的广泛应用及各个领域对离子交换出水纯度要求的日益提高推进了它在生产和应用中的快速发展，自上世纪50年代以来经过半个多世纪的发展，我国的常规离子交换树脂的制备和应用技术都已经较为成熟，离子交换树脂产品不断升级，技术也持续提高。

1 离子交换树脂的概念

离子交换树脂是一类带有活性集团的网状结构高分子化合物。它的一部分分子结构作为树脂的基本骨架，另一部分由固定离子和可交换离子组成的活性集团构成。根据骨架的不同可分为凝胶型和大孔型两种，外观呈干态无孔，吸水后产生微孔的为凝胶型；树脂结构无论干态、湿态、收缩、肿胀都存在更多更大的孔的为大孔型。根据分类属酸性或是碱性在名称前分别加“阳”、“阴”，例如“阳离子交换树脂”、“阴离子交换树脂”，阳离子交换树脂含有酸性功能基，能与阳离子进行交换，阴离子交换树脂带有碱性集团，能与阴离子进行交换；根据离子交换树脂功能基的性质，分为强酸、弱酸、强碱、弱碱、螯合、两性、氧化还原七类。

2 离子交换树脂的原理

这一技术的基本原理是将原水中的钙镁离子置换出去，流出的水是被滤去钙镁的被软化的水，而钙镁被树脂吸附。但是这种吸附作用并不是没有限度的，达到了一定量后就不具备吸附作用了，要想继续使用就必须对树脂进行活化，使吸附其中的钙镁离子被置换出来。

离子交换树脂的吸附左右具有选择性，它对一些离子的吸附作用很强，但是一旦吸附很难再被置换出来；对另一些离子的吸附性较弱，但是吸附后很容易被置换出来。

离子交换树脂的交换作用是可逆的过程，这种这种存在于固态树脂和溶液之间的可逆性反应使离子交换树脂可以被反复利用。

离子交换作用是指溶液中的可交换离子与交换基团上的可交换离子发生交换，离子交换树脂对价数较高及半径较小的离子选择性高。

3 离子交换树脂的优势与劣势

离子交换树脂具有优良的无机离子去除能力，且这种能力可以再生，从而达到反复利用的目的，装置结构简单等优势；劣势主要为纯化容量有一定的限制，如果超过水质会发生起伏，树脂会造成有机物的溶出，树脂表面会发生有机物的增殖，树脂的崩解碎片会造成水中微粒的增加，树脂再生过程繁琐，树脂再生是会产生药品的废液。

4 离子交换树脂在制药工业中的应用

离子交换树脂在制药企业中被广泛应用，如在药物生产中被用于药物的脱盐、吸附分离、提纯、脱色、中和及中草药有效成分的提取等。这项技术最早应用于制药业主要是用于提取分离抗生素，浓缩维生素以及提取和纯化天然药物等，随着药物传递系统的研究和开发，离子交换树脂逐步用于缓控释给药系统和靶向给药系统，主要是指在控制药物在胃肠道内的释放速度及作为载体用于靶向释放系统。缓控释其原理是利用离子交换的可逆性，药物口服进入胃肠道后与胃肠道中的生理性离子发生反向离子交换而持续释放药物，达到长久发挥作用的目的。靶向给药系统是将药物选择性的运送的特定部位，使药物作用集中，提高局部用药浓度，减少全身毒副反应。目前，此项技术被高度重视，被广泛应用于药品生产中。

离子交换树脂在制药工业中的被广泛应用，不同的情况对树脂的类型有不同的选择，首先要考虑目标成分与杂质的结构、分子量及体积；第二要考虑目标成分与树脂的亲和力及其在水中的溶解度；第三要考虑目标成分与杂质是否存在干扰关系；第四要考虑目标成分如果是蛋白类物质时，酸碱度的变化会引起蛋白质变性；最后，需要对目标溶液做初步过滤，防止阻塞树脂。

5 离子交换树脂的使用与保存

由于新树脂第一次使用前往往含有铁、铜、铅等无机杂质和一些残存的单体、低聚物等，用之前需预处理，出去其中的杂质，避免对药品生产过程造成污染；使用中尽量避免机械性、物理性及化学性损伤，保持树脂的强度和稳定性，避免一些操作对树脂的污染，任何污染都可能造成树脂结构的改变已经性能的下降，影响药品质量。一般采用树脂层灭菌，有机物的消除，铁、铝及其氧化物的去除，树脂中沉淀物的去除及油脂的去除等途径对树脂进行处理。

长期不用或新购入的树脂如果保存不当就会造成受用寿命及交换能力的下降，严重的甚至造成树脂的损坏报废。不论是新购入的树脂还是长期购入的都要注意保持树脂的含水率，避免造成树脂发霉，防止树脂受冻受热。