膜分離技術(shù)在制藥中的應(yīng)用

彭俊文　朱曉偉

【摘要】 膜分離技術(shù)是本世紀(jì)最先進(jìn)的分離技術(shù)之一， 也是醫(yī)學(xué)技術(shù)革命的重要手段， 隨著醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和醫(yī)學(xué)設(shè)備的不斷改進(jìn)， 這種技術(shù)在藥物制造過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。膜分離技術(shù)在抗生素的半合成、氨基酸和維生素的生產(chǎn)中都得到廣泛應(yīng)用， 其主要包括中藥生產(chǎn)、發(fā)酵制藥和現(xiàn)代生物技術(shù)等內(nèi)容。加大對膜分離技術(shù)的深入研究， 有利于加快醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度， 從而有利于提高人類的健康水平。

【關(guān)鍵詞】 膜分離技術(shù)；中藥生產(chǎn)；發(fā)酵制藥；現(xiàn)代生物技術(shù)

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2017.06.100

藥物分離和濃縮的成本非常高， 為節(jié)約成本提高制藥利潤， 膜分離技術(shù)的應(yīng)用是必不可少的[1-3]。膜分離技術(shù)的基本原理是根據(jù)藥物成分的膜孔徑大小， 選擇最為合適的濾膜， 從而對目標(biāo)藥物進(jìn)行分離。膜分離技術(shù)對操作環(huán)境要求低， 在常溫下操作即可， 同時其能耗低， 非常適用于熱敏性物質(zhì)。正確使用膜分離技術(shù)可以代替真空過濾、離心分離、離子交換等傳統(tǒng)的分離與過濾方法， 并且可以達(dá)到更好的分離與過濾效果。在不同的制藥過程中， 膜分離技術(shù)有著不同的應(yīng)用。

1 膜分離技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用

1. 1 傳統(tǒng)中藥生產(chǎn)面臨的困境 目前， 我國生產(chǎn)的中藥普遍存在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不完善、藥方劑量過大的問題， 其主要原因是中藥的化學(xué)成分復(fù)雜并且提取和分離的技術(shù)相對落后[3-6]。中藥中一般含有氨基酸、無機鹽、蛋白質(zhì)、纖維素等多種成分， 而有效的藥物成分的相對分子質(zhì)量一般較小， 不易徹底提取和分離， 傳統(tǒng)的方法工藝復(fù)雜， 精確度不高， 對操作環(huán)境要求高， 成本較大， 需要消耗更多的人力和物力資源， 因此需要逐步淘汰， 為膜分離技術(shù)所替代。只有這樣才能提高藥物的生產(chǎn)效率， 降低制藥成本， 從而將中藥推向更大的產(chǎn)品市場， 被更多的患者認(rèn)可和使用。

1. 2 膜分離技術(shù)的具體應(yīng)用 選擇合適的濾膜是膜分離技術(shù)的關(guān)鍵， 由于中藥中有效藥物成分的相對分子質(zhì)量一般不超過1000， 而蛋白質(zhì)、淀粉等無效成分的相對分子質(zhì)量超過50000， 屬于高分子物質(zhì)， 因此選擇截留相對分子質(zhì)量范圍為5000～50000的超濾膜是最為合適的， 其可以使得中藥在保留原有特色的基礎(chǔ)上發(fā)揮最大的藥物作用。

1. 3 發(fā)展前景 目前， 超濾膜在中藥生產(chǎn)過程中的應(yīng)用包含多個方面：口服藥物的生產(chǎn)、有效成分的提取、特殊制劑的制作、熱源的隔離以及有效成分在制藥廢水中的回收等。與傳統(tǒng)的方法相比， 超濾膜的應(yīng)用有很大的優(yōu)勢， 其不僅能節(jié)約成本， 降低材料對環(huán)境的污染程度， 也能提高生產(chǎn)藥物的質(zhì)量， 具有很大的發(fā)展前景。

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

2. 1 生物發(fā)酵法的缺陷 藥物中常見的維生素、氨基酸和抗生素等大分子物質(zhì)一般都是使用生物發(fā)酵法分離合成的， 然而這種制藥方法存在很多缺陷[7， 8]。在制藥過程中會產(chǎn)生很多生物發(fā)酵的副產(chǎn)品——微生物產(chǎn)物， 其分子的大小難以確定， 極性的差別也很大， 因此很難將目標(biāo)產(chǎn)物和不需要的雜質(zhì)徹底分離。另外， 發(fā)酵培養(yǎng)基中本身含有的復(fù)雜成分也增加了分離提取的難度， 對提取藥物的純度造成了影響。因此， 尋求更好的分離方法是非常必要的。

2. 2 膜分離技術(shù)的具體應(yīng)用 膜分離技術(shù)的合理應(yīng)用可以很好的解決生物發(fā)酵法所面臨的問題， 大大降低了分離工作的難度。膜分離技術(shù)主要分為兩個部分：①利用一級微濾和一級超濾這兩種方法， 將直徑遠(yuǎn)大于目標(biāo)產(chǎn)物的大分子物質(zhì)直接過濾， 屬于粗過濾的范疇。②利用二級超濾的方法， 對第一部分操作后所產(chǎn)生的發(fā)酵液進(jìn)行過濾， 從而進(jìn)一步提高目標(biāo)藥物成分的濃度， 屬于精過濾的范疇。需要注意的是， 在第二個部分的操作中， 要不斷添加過濾所需的蒸餾水， 反復(fù)多次進(jìn)行過濾， 從而達(dá)到更好的制藥效果。當(dāng)然， 單一的膜分離技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的， 為得到高濃度的目標(biāo)藥物成分， 還需要層次沉淀、結(jié)晶、萃取等多種工序。

2. 3 發(fā)展前景 如今， 膜分離技術(shù)在生物發(fā)酵制藥工業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)日漸成熟， 越來越多的制藥公司將此種方法應(yīng)用到實際的藥物生產(chǎn)中， 主要為抗生素、氨基酸、維生素等物質(zhì)的分離、純化和回收。另外， 膜分離技術(shù)還可以被應(yīng)用于改造林可霉素、鏈霉素、萬古霉素、土霉素等抗生素的傳統(tǒng)提取方法。

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

3. 1 傳統(tǒng)生物技術(shù)運用的局限 傳統(tǒng)的生物技術(shù)主要運用的是一些物理或者化學(xué)方法， 不僅操作工序繁瑣， 也達(dá)不到最優(yōu)的分離和提取效果。在生物制藥過程中， 由于一些病毒具有耐化學(xué)、耐低溫、耐熱的特性， 導(dǎo)致常見的物理或者化學(xué)方法并不能徹底殺死或者清除這些對人體有害的物質(zhì)， 從而不能使藥物達(dá)到最好的治療效果， 而膜分離技術(shù)可以解決有效這一問題[10-12]。

3. 2 膜分離技術(shù)的具體應(yīng)用 選擇膜分離技術(shù)， 利用合適的超濾膜可以有效清除這些病毒， 超濾膜有很強的分子大小分辨能力， 可以精確地將分子大小差異較小的目標(biāo)藥物和病毒分離， 從而保障現(xiàn)代生物制品的安全性。另外， 膜分離技術(shù)在現(xiàn)代生物技術(shù)中的應(yīng)用還有很多， 如緩沖劑的純化、培養(yǎng)基的過濾和滅菌以及蛋白質(zhì)產(chǎn)物的制取都經(jīng)常運用到這一技術(shù)。

3. 3 發(fā)展前景 隨著生物技術(shù)水平的不斷提高， 藥物的分離和提取技術(shù)也面臨著新的挑戰(zhàn)。在21世紀(jì)， 很多科研項目比如轉(zhuǎn)基因糧食、基因治療、重組抗體的生產(chǎn)都需要運用合適的分離和提取技術(shù)， 從而得到濃度更高的目標(biāo)產(chǎn)物。膜分離技術(shù)作為一項已經(jīng)逐漸成熟和完善的分離技術(shù)可以滿足大多數(shù)的研究需要， 為高純度的藥物提取提供了可能。目前， 更多的科學(xué)家致力于對高選擇性和高質(zhì)量膜的研究， 從而可以在操作中更精確的分離無太大相對分子質(zhì)量差異的混合物質(zhì)。另外， 由于膜分離技術(shù)本身具有低成本、低污染的特性， 因此有希望將這項技術(shù)進(jìn)行推廣， 逐漸替代色譜技術(shù)和電泳技術(shù)。

4 小結(jié)

藥物制造工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)， 而膜分離技術(shù)是21世紀(jì)先進(jìn)的分離技術(shù)之一， 其在制藥中的應(yīng)用非常廣泛。膜分離技術(shù)不僅解決了中藥生產(chǎn)面臨的困境， 彌補了生物發(fā)酵法的缺陷， 也逐步替代了傳統(tǒng)的生物技術(shù)， 為更高濃度的藥物生產(chǎn)提供了可能。隨著研究的深入和膜設(shè)備、膜組件的不斷改進(jìn)， 其必然可以運用在更多的制藥工藝中， 在制藥工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。

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[收稿日期：2017-01-10]