楊棟

（哈藥集團生物工程有限公司 黑龍江哈爾濱 150025）

離子交換樹脂在制藥工業(yè)中的應(yīng)用

楊棟

（哈藥集團生物工程有限公司 黑龍江哈爾濱 150025）

本文主要對離子交換樹脂概念、原理、優(yōu)勢與劣勢、其在制藥工業(yè)和藥物制劑中的應(yīng)用及其使用與保存進行綜述，離子交換色譜在制藥領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，應(yīng)用最為普遍的是緩控釋給藥系統(tǒng)和靶向釋放系統(tǒng)。

離子交換樹脂 緩控釋給藥系統(tǒng) 靶向釋放系統(tǒng)

離子交換樹脂因其具有交換、選擇、吸附和催化功能被廣泛應(yīng)用于工業(yè)高純水的制備、醫(yī)藥衛(wèi)生、冶金行業(yè)和生物工程等眾多領(lǐng)域，這項技術(shù)的廣泛應(yīng)用及各個領(lǐng)域?qū)﹄x子交換出水純度要求的日益提高推進了它在生產(chǎn)和應(yīng)用中的快速發(fā)展，自上世紀50年代以來經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，我國的常規(guī)離子交換樹脂的制備和應(yīng)用技術(shù)都已經(jīng)較為成熟，離子交換樹脂產(chǎn)品不斷升級，技術(shù)也持續(xù)提高。

1 離子交換樹脂的概念

離子交換樹脂是一類帶有活性集團的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子化合物。它的一部分分子結(jié)構(gòu)作為樹脂的基本骨架，另一部分由固定離子和可交換離子組成的活性集團構(gòu)成。 根據(jù)骨架的不同可分為凝膠型和大孔型兩種，外觀呈干態(tài)無孔，吸水后產(chǎn)生微孔的為凝膠型；樹脂結(jié)構(gòu)無論干態(tài)、濕態(tài)、收縮、腫脹都存在更多更大的孔的為大孔型。根據(jù)分類屬酸性或是堿性在名稱前分別加“陽”、“陰”，例如“陽離子交換樹脂”、“陰離子交換樹脂”，陽離子交換樹脂含有酸性功能基，能與陽離子進行交換，陰離子交換樹脂帶有堿性集團，能與陰離子進行交換；根據(jù)離子交換樹脂功能基的性質(zhì)，分為強酸、弱酸、強堿、弱堿、螯合、兩性、氧化還原七類。

2 離子交換樹脂的原理

這一技術(shù)的基本原理是將原水中的鈣鎂離子置換出去，流出的水是被濾去鈣鎂的被軟化的水，而鈣鎂被樹脂吸附。但是這種吸附作用并不是沒有限度的，達到了一定量后就不具備吸附作用了，要想繼續(xù)使用就必須對樹脂進行活化，使吸附其中的鈣鎂離子被置換出來。

離子交換樹脂的吸附左右具有選擇性，它對一些離子的吸附作用很強，但是一旦吸附很難再被置換出來；對另一些離子的吸附性較弱，但是吸附后很容易被置換出來。

離子交換樹脂的交換作用是可逆的過程，這種這種存在于固態(tài)樹脂和溶液之間的可逆性反應(yīng)使離子交換樹脂可以被反復(fù)利用。

離子交換作用是指溶液中的可交換離子與交換基團上的可交換離子發(fā)生交換，離子交換樹脂對價數(shù)較高及半徑較小的離子選擇性高。

3 離子交換樹脂的優(yōu)勢與劣勢

離子交換樹脂具有優(yōu)良的無機離子去除能力，且這種能力可以再生，從而達到反復(fù)利用的目的，裝置結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢；劣勢主要為純化容量有一定的限制，如果超過水質(zhì)會發(fā)生起伏，樹脂會造成有機物的溶出，樹脂表面會發(fā)生有機物的增殖，樹脂的崩解碎片會造成水中微粒的增加，樹脂再生過程繁瑣，樹脂再生是會產(chǎn)生藥品的廢液。

4 離子交換樹脂在制藥工業(yè)中的應(yīng)用

離子交換樹脂在制藥企業(yè)中被廣泛應(yīng)用，如在藥物生產(chǎn)中被用于藥物的脫鹽、吸附分離、提純、脫色、中和及中草藥有效成分的提取等。這項技術(shù)最早應(yīng)用于制藥業(yè)主要是用于提取分離抗生素，濃縮維生素以及提取和純化天然藥物等，隨著藥物傳遞系統(tǒng)的研究和開發(fā)，離子交換樹脂逐步用于緩控釋給藥系統(tǒng)和靶向給藥系統(tǒng)，主要是指在控制藥物在胃腸道內(nèi)的釋放速度及作為載體用于靶向釋放系統(tǒng)。緩控釋其原理是利用離子交換的可逆性，藥物口服進入胃腸道后與胃腸道中的生理性離子發(fā)生反向離子交換而持續(xù)釋放藥物，達到長久發(fā)揮作用的目的。靶向給藥系統(tǒng)是將藥物選擇性的運送的特定部位，使藥物作用集中，提高局部用藥濃度，減少全身毒副反應(yīng)。目前，此項技術(shù)被高度重視，被廣泛應(yīng)用于藥品生產(chǎn)中。

離子交換樹脂在制藥工業(yè)中的被廣泛應(yīng)用，不同的情況對樹脂的類型有不同的選擇，首先要考慮目標成分與雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)、分子量及體積；第二要考慮目標成分與樹脂的親和力及其在水中的溶解度；第三要考慮目標成分與雜質(zhì)是否存在干擾關(guān)系；第四要考慮目標成分如果是蛋白類物質(zhì)時，酸堿度的變化會引起蛋白質(zhì)變性；最后，需要對目標溶液做初步過濾，防止阻塞樹脂。

5 離子交換樹脂的使用與保存

由于新樹脂第一次使用前往往含有鐵、銅、鉛等無機雜質(zhì)和一些殘存的單體、低聚物等，用之前需預(yù)處理，出去其中的雜質(zhì)，避免對藥品生產(chǎn)過程造成污染；使用中盡量避免機械性、物理性及化學性損傷，保持樹脂的強度和穩(wěn)定性，避免一些操作對樹脂的污染，任何污染都可能造成樹脂結(jié)構(gòu)的改變已經(jīng)性能的下降，影響藥品質(zhì)量。一般采用樹脂層滅菌，有機物的消除，鐵、鋁及其氧化物的去除，樹脂中沉淀物的去除及油脂的去除等途徑對樹脂進行處理。

長期不用或新購入的樹脂如果保存不當就會造成受用壽命及交換能力的下降，嚴重的甚至造成樹脂的損壞報廢。不論是新購入的樹脂還是長期購入的都要注意保持樹脂的含水率，避免造成樹脂發(fā)霉，防止樹脂受凍受熱。

6 總結(jié)

目前離子交換樹脂技術(shù)在制藥領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，會有新型樹脂被研發(fā)，應(yīng)用范圍會更加廣泛，尤其是在國外新技術(shù)和是市場競爭的壓力下，這項技術(shù)勢必會被不斷完善。

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楊棟，哈藥集團生物工程有限公司，中級工程師。