制药分离技术在制药工程中的分析研究

2024-05-25崔帅军

大众标准化 2024年9期

崔帅军

（河北农业大学，河北保定 071000）

众所周知，制药分离技术是药品制备过程中必不可少的一项环节，其主要目的是将药物或药物原料从混合物中分离出来，从而实现纯化、提纯和浓缩等目标。而药物在分离过程中所使用的仪器设备及分离方式都会对分离出来的产品质量有不同程度的影响。

1 关于制药工程的简要介绍

何为制药工程，从理论层面来解释，是指集化学、药学、生物学、工程学等多学科领域交叉融合的一个工程类型。制药工程的目标定位是研发新工艺、制造新药品、研究新设备、开发新品种，以及培育制药人才。目前我国制药工程领域内，其主要包含三大方面的内容，分别是生物制药、化学制药和中药制药。无论是何种制药方式，其生产工艺都要经过原材料的生产和药物的分离两个不同阶段，原材料生产是将药品成分进行混合的过程，而药物分离则是将混合物进行分离、净化和提纯的过程。

关于制药工程的特性：药品制作所涉及领域范畴非常广泛，以市场需求为导向，制药工程领域药物研发人员会根据不同的需求特性，从多角度来研究和发现药物产品自身的发生机理，进而以药物自身的机理特性来针对性解决实际问题。对于制药工程而言，技术研发一直以来都是主要方向与核心推动力量，从资金收益角度来看，如果制药研发项目得以成功，那么其将会为制药企业带来非常可观的经济收益，这也是制药企业得以可持续发展的一个重要原因所在，药物研发会建立起一个良性循环，而且制药体系质量也会随之变得越来越高。制药工程中，如果可以保证参数基准的确定性，那么药品自身的属性便有着比较强的可控性，整体研发结果也会相对理想一些，药品整体制作精度、质量和预期研发需求有着高度契合性。

2 制药分离技术的原理、要点及种类

2.1 制药分离技术原理

关于制药分离技术的原理：药品原材料中需要被分离出去的物质里面，活性成分与共存杂质之间有着诸多差异，或物理层面或化学层面或生物层面，其是要借助制药分离技术来将这些成分与杂质之间的差异有效分离出去。制药分离过程很复杂，精细度要求也很高，制药分离技术在其中扮演着至关重要的角色，也是决定药品最终质量和制药企业经济效益的关键因素，其在推动制药工程医药产品产业化发展中展现出非常强大的作用。

2.2 制药分离技术要点

首先，分离流程。一种药品的药效和属性取决于药品的主要成分，而药品在制作过程中的变异性则是决定其最终市场销售价格的关键因素。现在人们多以口服药物的方式来治疗，如果人们所服用的药品中有非水溶性物质存在，那么其对于人体消化系统而言会是非常大的负担，甚至会直接伤害到人体消化系统。所以，制药工程生产过程中必须应用科学的分离制药方式来去除非水溶性固体，并且选择使用哪一种药品分离技术都需要将工艺安全放在第一位。目前，在制药工程领域中应用比较广泛的一种分离技术当属于非临界分离技术。考虑到现实因素，很多化学物质或多或少都会有成分或者分子的存在，而这些成分和分子便会在不同程度上影响单个提取器的工作质量和效率。实践中，相关技术人员会综合考量多方因素，在保证精准充分提取药品成分，以及信息技术的基础上做出综合性比较高的选择。

2.3 制药分离技术的种类

膜分离技术。何为膜分离技术，其本质是应用指定膜效应来完成选择性分离的一种先进技术类型。膜分离技术在实际应用过程中可能随时会受到外力影响，也可能在某些因素作用下出现化学失衡的情况，如此一来便产生了化学间隙，使得各组化学药品相互分离。现阶段膜分离技术被广泛应用于社会多个生产领域和行业当中，而制药业便是从中获利最多的一个重点领域。在膜分离技术当中，最重要的部分便是膜，膜的表面分布着非常多小孔，以小孔直径大小不同可划分为不同区域，诸如过滤、通风等。与传统分离技术相比，膜分离技术展现出诸多优势。比如，应用膜分离技术不会有新污染物的产生；膜分离技术成本低，流程少；膜分离技术有着较高的选择性，可允许分子级材料分析。下图1 所示为膜分离技术原理图。

图1 膜分离技术原理图

反胶团萃取分离技术。反胶团萃取分离技术属于相对传统的一种代表性生物分离技术。反胶团萃取分离技术的特点主要集中体现为：利用表面活性剂在有机溶剂中构建反凝胶结构，实现对生物大分子的高效去除。实验结果表明，利用反凝胶体系进行蛋白质类活性成分的提取是一种十分简便、高效的方法。所以，从这一层面来看，反胶团萃取分离技术可以很好地完成分离。从现阶段反胶团萃取分离技术的应用来看，该技术仍处于研究发展阶段，距离成熟还存在着一定的距离。下图2 所示为反胶团萃取技术原理图。

图2 反胶团萃取技术原理图

固液萃取分离技术。固液萃取分离技术是将可溶性物质从固体物料中分离出来的一种技术类型，其利用的是可溶性物质易溶于相应溶剂的特点。在制药工程中，固液萃取分离技术也属于比较常见的一种应用技术。固液萃取的流程也是比较复杂的，其工艺流程可以分为如下几个方面：首先对原材料进行粉碎处理，并将其加工成细粒状或薄片状材料；其次将经过加工后的原材料放入一种特殊的溶剂内，并利用溶质易溶于溶剂的基本原理，使原材料中的有效成分能够与不溶性原材料分离开来，并将其存储在对应的溶剂中。在分离实践中，由于含有难溶解的固态原料一般都会有一些传质阻力。而通过对固态原料的破碎作用，增加了固态物料中的有效组分和对应的溶剂的接触面积，提高了分离萃取的速度。但是，在对固态原料进行破碎时，要防止过度破碎，造成萃取时滞留液的生成，这将会对固——液萃取的质量与效果造成较为明显的干扰。

双水相萃取技术。该技术是借助高聚物分子所具有的空间阻碍特点，让溶剂与溶质之间出现空间阻碍而无法呼吸渗透，以达到高效分离的效果，同时这一技术借助双高聚物双水相体系，一旦聚合物彼此之间的憎水程度出现较大差距，就会导致二相现象出现，如此便可顺利实现聚合物的有效分离。实践证明，聚合物之间的憎水程度越大，分离效果会更好。

3 制药分离技术在制药工程中的具体应用

3.1 膜分离技术在生物发酵制药工业中的应用

从现阶段来看，在生物发酵制药过程中，氨基酸和水溶性维生素的分离、浓缩及抗生素和半合成抗生素的纯化与回收都会借助膜分离技术来实现。根据阅读和了解相关膜分离技术的资料，相关研究机构已经将反渗透膜分离技术应用于青霉素裂解液的浓缩实验中，并通过降低膜通量、提高浓缩倍数等方式，将6-APA 的残留率提升至98.4%以上，并且对结晶母液中的6-AP 回收过程，浓缩率也达到97%。因此，可以说膜分离技术在制药工程中具有良好的发展前景，其不仅应用于抗生素及酸抑制剂、半合成抗生素当中，其还被广泛应用于其他抗生素的生产工艺中，并取得不错的成绩。

3.2 分子蒸馏技术在制药工程中的应用

其一，芳香油精制。伴随着社会经济的发展与人们生活水平的提升，社会许多行业和领域对于天然芳香油的需求都逐渐提升。顾名思义，芳香油就是从芳香植物中提纯出来的精油，关于芳香油的提取方式，目前可选择性是比较多的。但由于芳香油含有大量的醇、醛和酮等物质，化学成分构成较为复杂，且沸点较高，一旦受热，或者长期处在高温状态中，芳香油的稳定性会变得越来越差，如果按照传统的蒸馏法对其进行加工，芳香油内部化学成分在受热后会出现聚合、氧化或水解反应，芳香油成本也会因此遭到不同程度的破坏，芳香油气味也被影响，进而失去其特有的价值。如果采用与非芳香物质共同提取的方式，芳香油的气味和纯度也会受到影响，因此采用分子蒸馏技术能够达到更好的提纯效果。其二，鱼油中分离DHA 与EPA。现阶段鱼油在医学领域中有着非常广泛的应用，鱼油被应用于各种疾病的辅助治疗当中，比如治疗动脉硬化、老年痴呆症、肿瘤等。鱼油中DHA 和EPA 两种成分都包含不饱和双键脂肪酸，所以整体提纯难度会很大，如果遇到高温环境产生了聚合反应，其提取难度会更大。根据调查和了解，目前针对DHA 与EPA 的分离需求，比较常用的提纯方式有尿素沉淀法、分子蒸馏法、低温溶剂区分法等。目前来看，在诸多分离技术当中，分子蒸馏技术的实用性要更强一些。其三，天然维生素E 提纯。众所周知，维生素E 有着广泛的应用，特别是在医学领域，维生素E 多被应用于辅助治疗疾病。近些年伴随着医学实验研究深度的不断拓展，已经发现天然维生素E 的生物活性要比维生素E 更具安全性，而天然维生素E 主要来源于多种动植物组织当中。例如：对于大豆等油脂加工的副产物，维生素E 具有更高的沸点和更好的热敏性，且能够将分子蒸馏技术运用到非皂化材料中，从而确保其含量大于60%的E 混合液高效地进行浓缩。

3.3 双水相萃取技术在生物制药领域中的应用

其一，双水相萃取技术在抗生素制备中的应用。双水相萃取技术在抗生素领域展现出非常重要的应用价值，基本上涉及了各种类型的抗生素，换而言之，在抗生素制作领域，双水相萃取技术的身影无处不在。双水相萃取技术不同于传统的技术方法，其拥有着更显著的节能化和高效化特征。在抗生素分离制作过程中，双水相萃取技术发挥着至关重要的作用。其二，双水相萃取技术在手性药物分离中的应用。手性药物含有手性因素的分子结构，一般通过分子识别与受体分子匹配才可发挥预期的药理作用。通常情况下，手性药物多通过手性源合成法、不对称合成法，以及外消旋体拆分法来获得。在应用双水相萃取技术分离手性药物之前，各种分离方法不仅成本高，而且流程也比较繁琐，相比之下，双水相萃取技术展现出诸多优势。目前，该领域已经陆续利用双水相萃取技术拆分了扁桃酸外消旋体，也利用双水相萃取技术构建了手性识别体系等。