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)

膜分離技術應用于制藥工業(yè)中,從其出現(xiàn)以來就驗證了它廣闊的應用空間,膜分離的過程,就是藥物中的成分,根據(jù)濾膜孔徑的大小,某些透過濾膜,而某些不能透過濾膜,從而將幾種成分分離開來的過程。因此,膜分離實際上與分離粒子的大小有著緊密聯(lián)系,根據(jù)這一點對膜分離進行分類,可以總結為六大類,分別是:透析、電滲析、微濾、超濾、反滲透和納米過濾。微濾、超濾、反滲透和納米過濾這幾種膜分離,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 膜分離技術在生物發(fā)酵制藥工業(yè)中的應用

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)酵過程中微生物表達的產(chǎn)物較多,分子大小及極性差異較大,同時部分雜質和目標產(chǎn)物的差異性又較小,所以提煉難度很大。這就面臨一個難題,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溶劑的性能都比較弱,因此就給分離工作帶來了難度。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鍵,所以在這種情況下,就非常適合應用膜分離技術。

膜分離技術在生物發(fā)酵制藥工業(yè)中的應用,往往應用的是一級微濾或一級超濾的方法,這兩種過濾方式,能夠濾掉的物質,其分子的直徑還是比較大的。我們用一級微濾或者一級超濾的方式,過濾掉發(fā)酵液中的大分子物質,所以我們要對透過一級微濾和一級超濾的發(fā)酵液進行二級超濾。與一級超濾不同的是,在二級超濾時,還要反復加入一定的水,稱為透濾。經(jīng)過了這兩個步驟,我們得到的透過液雖然較之前的發(fā)酵液,目標成分的濃度已經(jīng)有了顯著提高,但是距離我們的目的還是愿與遠遠不夠的。所以我們還要繼續(xù)對透過液進行濃縮,當然,僅靠膜分離技術來對生物發(fā)酵液進行提取和濃縮是不夠的,還需要經(jīng)過層析、沉淀、結晶、溶劑萃取等其他方式,才能夠得到滿足要求的高濃度物質。

2 膜分離技術在中藥生產(chǎn)中的應用

膜分離技術的另外一方面應用,主要體現(xiàn)于中藥生產(chǎn)過程之中。中藥是我國的國粹,自古以來就以神奇的療效和博大精深的醫(yī)理名揚四海。而中藥的化學成分是比較復雜的,通常含有無機鹽、生物堿、氨基酸、有機酸、酚類、酮類、皂苷、甾族和萜類化合物以及蛋白質、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,服用中藥的人有很多,而中藥的質量有時候卻差強人意,這主要是因為在中藥生產(chǎn)過程中,對于有效成分的分離技術比較落后。而膜分離技術作為一項零污染的分離技術,在中藥生產(chǎn)中可以得到很好的應用。

根據(jù)經(jīng)驗來看,中藥中有效成分的分子質量一般都小于1 0 0 0,在膜分離技術的超濾膜這種分離方式中,能夠攔截掉分子質量在5 0 0 0～5 0 0 0 0 0的物質,由此可見,使用膜分離技術對于中藥生產(chǎn)具有一定意義。

3 膜分離技術在現(xiàn)代生物技術中的應用

就現(xiàn)在的市場情況分析,膜分離技術逐漸在現(xiàn)代生物技術之中應用廣泛開來。這與膜分離技術的種種優(yōu)勢是分不開的。除了零污染以外,膜分離技術還具有操作方便、設備簡單、成本和能耗低等優(yōu)勢。在世界范圍內,對生物技術的研究成為了一個很大的熱點,關系著全人類的健康工程,基因治療、轉基因蛋白和單克隆抗體的生產(chǎn)已經(jīng)越來越多,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,用來抵抗某些疾病。在這種情況下,就對生物制劑的純度和精度提出了更高的要求,也對分離技術提出了新的要求。有專家提出,可以用膜分離技術來替代傳統(tǒng)的電泳和色譜技術。由此可見,膜分離技術將會在現(xiàn)代生物技術中越來越重要。

4 膜分離在生物制藥下游及市政廢水上的應用

生物制藥由于其自身的特點,在生產(chǎn)過程中無疑會產(chǎn)生很多生產(chǎn)廢水,今年隨著膜技術的突飛猛進式的發(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用,根據(jù)目前的環(huán)保要求,必須進行處理達標后才能排放,故目前對此類廢水首先使用納濾進行濃縮,透析段再經(jīng)過RO或DTRO處理,得到的透析液就基本達到飲用水標準,可以符合工藝回用的要求,而濃縮液可以經(jīng)過生物法進行進一步處理,大大減輕了生物法處理此類污水的硬件建設投入;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 結語

從膜分離的實質可以看出,這是一個零污染的過程,并且通過將某些成分排除在外,還可以對藥物起到濃縮的作用,選擇好濾膜,這個過程就能很簡單的實現(xiàn)。這種種的優(yōu)勢,都是使其應用得到快速發(fā)展的重要原因。生物技術和制藥工業(yè),關系著全人類的健康,是一項重大的工程。膜分離技術以其種種優(yōu)勢,在其中扮演著越來越重要的角色。

[1]謝全靈,何旭敏,夏海平,藍偉光.膜分離技術在制藥工業(yè)中的應用[J].膜科學與技術,2013.

[2]羅蘭.膜分離技術在中藥制藥工業(yè)中的應用[J].海峽藥學,2011.

[3]崔茹珍.淺談膜分離技術及其在制藥工業(yè)的應用[J].醫(yī)藥工程計,1012.

[4]謝全靈,何旭敏,夏海平,藍偉光.膜分離技術在制藥工業(yè)中的應用[A].中國膜科學與技術報告會論文集[C].2013:1.