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)是本世紀最先進的分離技術(shù)之一， 也是醫(yī)學技術(shù)革命的重要手段， 隨著醫(yī)學產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和醫(yī)學設(shè)備的不斷改進， 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， 從而對目標藥物進行分離。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)量標準不完善、藥方劑量過大的問題， 其主要原因是中藥的化學成分復(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， 將直徑遠大于目標產(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)酵液進行過濾， 從而進一步提高目標藥物成分的濃度， 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)多次進行過濾， 從而達到更好的制藥效果。當然， 單一的膜分離技術(shù)是遠遠不夠的， 為得到高濃度的目標藥物成分， 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方法， 不僅操作工序繁瑣， 也達不到最優(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、耐低溫、耐熱的特性， 導(dǎo)致常見的物理或者化學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， 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)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)， 而膜分離技術(shù)是21世紀先進的分離技術(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， 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。

參考文獻

[1] 陳智. 膜分離技術(shù)在生物制藥中的應(yīng)用. 科學與財富， 2015（8）： 193.

[2] 孟慶龍. 微生物制藥中膜分離技術(shù)應(yīng)用探析. 醫(yī)學美學美容（旬刊）， 2014（1）：88-89.

[3] 原銘超. 膜分離技術(shù)在中藥和生物制藥中的運用. 醫(yī)學美學美容（旬刊）， 2014（12）：161.

[4] 施東魁， 胡春梅. 膜分離技術(shù)及其在醫(yī)藥生產(chǎn)和研究中的應(yīng)用. 中國中藥雜志， 2006， 31（15）：1221-1224.

[5] 韓偉， 羅文鋒， 孫曉海. 固體膜分離技術(shù)在中藥制藥中的研究進展. 現(xiàn)代制造， 2012（11）：13-16.

[6] 馬明蘭. 膜分離技術(shù)在現(xiàn)代中藥制藥中的應(yīng)用. 化工管理， 2015（33）：97.

[7] 韓虎子， 楊紅. 膜分離技術(shù)現(xiàn)狀及其在食品行業(yè)的應(yīng)用. 食品與發(fā)酵科技， 2012（5）：23-26.

[8] 楊方威， 馮敘橋， 曹雪慧， 等. 膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用及研究進展. 食品科學， 2014， 35（11）：330-338.

[9] 宋偉杰， 王星麗， 翟亮， 等. 膜分離技術(shù)在食用菌多糖分離純化中的應(yīng)用研究進展. 食用菌， 2015， 37（6）：1-5.

[10] 曾嶸， 靳步昆， 阮濤， 等. 親和分離技術(shù)中親和配基的研究進展. 生物技術(shù)通報， 2016， 32（12）：40-46.

[11] 陳海杰， 宋朝媛.膜生物反應(yīng)器在工程中的試驗研究應(yīng)用.科技與創(chuàng)新， 2016（24）：99-100.

[12] 賈冰. 膜分離技術(shù)在微生物制藥中的應(yīng)用. 今日健康， 2014 （10）：376.

[收稿日期：2017-01-10]