膜分離技術(shù)在制藥工業(yè)中的應(yīng)用

徐作武 呂賽蓮

(浙江醫(yī)藥股份有限公司新昌制藥廠 浙江紹興 312500)

膜分離技術(shù)應(yīng)用于制藥工業(yè)中,從其出現(xiàn)以來(lái)就驗(yàn)證了它廣闊的應(yīng)用空間,膜分離的過(guò)程,就是藥物中的成分,根據(jù)濾膜孔徑的大小,某些透過(guò)濾膜,而某些不能透過(guò)濾膜,從而將幾種成分分離開(kāi)來(lái)的過(guò)程。因此,膜分離實(shí)際上與分離粒子的大小有著緊密聯(lián)系,根據(jù)這一點(diǎn)對(duì)膜分離進(jìn)行分類,可以總結(jié)為六大類,分別是:透析、電滲析、微濾、超濾、反滲透和納米過(guò)濾。微濾、超濾、反滲透和納米過(guò)濾這幾種膜分離,分離粒子的直徑都較小,而且這幾種之間存在著一定的關(guān)聯(lián),甚至某些膜分離可以歸類為其中的多種類型。

1 膜分離技術(shù)在生物發(fā)酵制藥工業(yè)中的應(yīng)用

首先,生物發(fā)酵制藥工業(yè)主要用于生產(chǎn)哪些藥物？這種方式生產(chǎn)的藥物有大家都非常熟悉的抗生素、維生素和氨基酸等等。使用生物發(fā)酵法生產(chǎn)這些藥物的缺陷是,由于在發(fā)酵培養(yǎng)基成分較多,而且發(fā)酵過(guò)程中微生物表達(dá)的產(chǎn)物較多,分子大小及極性差異較大,同時(shí)部分雜質(zhì)和目標(biāo)產(chǎn)物的差異性又較小,所以提煉難度很大。這就面臨一個(gè)難題,很多代謝產(chǎn)物,它們的物化性能和有效成分的物化性能十分靠近,而有效成分的耐高溫、耐腐蝕以及不溶于有機(jī)溶劑的性能都比較弱,因此就給分離工作帶來(lái)了難度。可是,我們又必須從發(fā)酵液中提取中高濃度的有效成分,這是保障藥物作用的關(guān)鍵,所以在這種情況下,就非常適合應(yīng)用膜分離技術(shù)。

膜分離技術(shù)在生物發(fā)酵制藥工業(yè)中的應(yīng)用,往往應(yīng)用的是一級(jí)微濾或一級(jí)超濾的方法,這兩種過(guò)濾方式,能夠?yàn)V掉的物質(zhì),其分子的直徑還是比較大的。我們用一級(jí)微濾或者一級(jí)超濾的方式,過(guò)濾掉發(fā)酵液中的大分子物質(zhì),所以我們要對(duì)透過(guò)一級(jí)微濾和一級(jí)超濾的發(fā)酵液進(jìn)行二級(jí)超濾。與一級(jí)超濾不同的是,在二級(jí)超濾時(shí),還要反復(fù)加入一定的水,稱為透濾。經(jīng)過(guò)了這兩個(gè)步驟,我們得到的透過(guò)液雖然較之前的發(fā)酵液,目標(biāo)成分的濃度已經(jīng)有了顯著提高,但是距離我們的目的還是愿與遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以我們還要繼續(xù)對(duì)透過(guò)液進(jìn)行濃縮,當(dāng)然,僅靠膜分離技術(shù)來(lái)對(duì)生物發(fā)酵液進(jìn)行提取和濃縮是不夠的,還需要經(jīng)過(guò)層析、沉淀、結(jié)晶、溶劑萃取等其他方式,才能夠得到滿足要求的高濃度物質(zhì)。

2 膜分離技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用

膜分離技術(shù)的另外一方面應(yīng)用,主要體現(xiàn)于中藥生產(chǎn)過(guò)程之中。中藥是我國(guó)的國(guó)粹,自古以來(lái)就以神奇的療效和博大精深的醫(yī)理名揚(yáng)四海。而中藥的化學(xué)成分是比較復(fù)雜的,通常含有無(wú)機(jī)鹽、生物堿、氨基酸、有機(jī)酸、酚類、酮類、皂苷、甾族和萜類化合物以及蛋白質(zhì)、多糖、淀粉、纖維素等眾多成分,在這些成分中,往往有效成分的分子直徑都比較小,而分子直徑較大的通常是膠體或者纖維素。在我國(guó),服用中藥的人有很多,而中藥的質(zhì)量有時(shí)候卻差強(qiáng)人意,這主要是因?yàn)樵谥兴幧a(chǎn)過(guò)程中,對(duì)于有效成分的分離技術(shù)比較落后。而膜分離技術(shù)作為一項(xiàng)零污染的分離技術(shù),在中藥生產(chǎn)中可以得到很好的應(yīng)用。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,中藥中有效成分的分子質(zhì)量一般都小于1 0 0 0,在膜分離技術(shù)的超濾膜這種分離方式中,能夠攔截掉分子質(zhì)量在5 0 0 0～5 0 0 0 0 0的物質(zhì),由此可見(jiàn),使用膜分離技術(shù)對(duì)于中藥生產(chǎn)具有一定意義。

3 膜分離技術(shù)在現(xiàn)代生物技術(shù)中的應(yīng)用

就現(xiàn)在的市場(chǎng)情況分析,膜分離技術(shù)逐漸在現(xiàn)代生物技術(shù)之中應(yīng)用廣泛開(kāi)來(lái)。這與膜分離技術(shù)的種種優(yōu)勢(shì)是分不開(kāi)的。除了零污染以外,膜分離技術(shù)還具有操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本和能耗低等優(yōu)勢(shì)。在世界范圍內(nèi),對(duì)生物技術(shù)的研究成為了一個(gè)很大的熱點(diǎn),關(guān)系著全人類的健康工程,基因治療、轉(zhuǎn)基因蛋白和單克隆抗體的生產(chǎn)已經(jīng)越來(lái)越多,并且隨著生物水平的提高,人們生產(chǎn)重組D N A衍生抗體,用來(lái)抵抗某些疾病。在這種情況下,就對(duì)生物制劑的純度和精度提出了更高的要求,也對(duì)分離技術(shù)提出了新的要求。有專家提出,可以用膜分離技術(shù)來(lái)替代傳統(tǒng)的電泳和色譜技術(shù)。由此可見(jiàn),膜分離技術(shù)將會(huì)在現(xiàn)代生物技術(shù)中越來(lái)越重要。

4 膜分離在生物制藥下游及市政廢水上的應(yīng)用

生物制藥由于其自身的特點(diǎn),在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生很多生產(chǎn)廢水,今年隨著膜技術(shù)的突飛猛進(jìn)式的發(fā)展,在生物制藥生產(chǎn)下游的廢水治理方面得到了極大的應(yīng)用,根據(jù)目前的環(huán)保要求,必須進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后才能排放,故目前對(duì)此類廢水首先使用納濾進(jìn)行濃縮,透析段再經(jīng)過(guò)RO或DTRO處理,得到的透析液就基本達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn),可以符合工藝回用的要求,而濃縮液可以經(jīng)過(guò)生物法進(jìn)行進(jìn)一步處理,大大減輕了生物法處理此類污水的硬件建設(shè)投入;目前在大型垃圾填滿廠均在厭氧處理后端增加了膜處理工序,基本使用RO或DTRO,大大減少了此類廢水的再次污染。

5 結(jié)語(yǔ)

從膜分離的實(shí)質(zhì)可以看出,這是一個(gè)零污染的過(guò)程,并且通過(guò)將某些成分排除在外,還可以對(duì)藥物起到濃縮的作用,選擇好濾膜,這個(gè)過(guò)程就能很簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。這種種的優(yōu)勢(shì),都是使其應(yīng)用得到快速發(fā)展的重要原因。生物技術(shù)和制藥工業(yè),關(guān)系著全人類的健康,是一項(xiàng)重大的工程。膜分離技術(shù)以其種種優(yōu)勢(shì),在其中扮演著越來(lái)越重要的角色。

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