膜分离技术在制药中的应用

彭俊文　朱晓伟

【摘要】 膜分离技术是本世纪最先进的分离技术之一， 也是医学技术革命的重要手段， 随着医学产业的不断发展和医学设备的不断改进， 这种技术在药物制造过程中发挥着越来越重要的作用。膜分离技术在抗生素的半合成、氨基酸和维生素的生产中都得到广泛应用， 其主要包括中药生产、发酵制药和现代生物技术等内容。加大对膜分离技术的深入研究， 有利于加快医学技术的发展速度， 从而有利于提高人类的健康水平。

【关键词】 膜分离技术；中药生产；发酵制药；现代生物技术

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

药物分离和浓缩的成本非常高， 为节约成本提高制药利润， 膜分离技术的应用是必不可少的[1-3]。膜分离技术的基本原理是根据药物成分的膜孔径大小， 选择最为合适的滤膜， 从而对目标药物进行分离。膜分离技术对操作环境要求低， 在常温下操作即可， 同时其能耗低， 非常适用于热敏性物质。正确使用膜分离技术可以代替真空过滤、离心分离、离子交换等传统的分离与过滤方法， 并且可以达到更好的分离与过滤效果。在不同的制药过程中， 膜分离技术有着不同的应用。

1 膜分离技术在中药生产中的应用

1. 1 传统中药生产面临的困境 目前， 我国生产的中药普遍存在质量标准不完善、药方剂量过大的问题， 其主要原因是中药的化学成分复杂并且提取和分离的技术相对落后[3-6]。中药中一般含有氨基酸、无机盐、蛋白质、纤维素等多种成分， 而有效的药物成分的相对分子质量一般较小， 不易彻底提取和分离， 传统的方法工艺复杂， 精确度不高， 对操作环境要求高， 成本较大， 需要消耗更多的人力和物力资源， 因此需要逐步淘汰， 为膜分离技术所替代。只有这样才能提高药物的生产效率， 降低制药成本， 从而将中药推向更大的产品市场， 被更多的患者认可和使用。

1. 2 膜分离技术的具体应用 选择合适的滤膜是膜分离技术的关键， 由于中药中有效药物成分的相对分子质量一般不超过1000， 而蛋白质、淀粉等无效成分的相对分子质量超过50000， 属于高分子物质， 因此选择截留相对分子质量范围为5000～50000的超滤膜是最为合适的， 其可以使得中药在保留原有特色的基础上发挥最大的药物作用。

1. 3 发展前景 目前， 超滤膜在中药生产过程中的应用包含多个方面：口服药物的生产、有效成分的提取、特殊制剂的制作、热源的隔离以及有效成分在制药废水中的回收等。与传统的方法相比， 超滤膜的应用有很大的优势， 其不仅能节约成本， 降低材料对环境的污染程度， 也能提高生产药物的质量， 具有很大的发展前景。

2 膜分离技术在生物发酵制药工业中的应用

2. 1 生物发酵法的缺陷 药物中常见的维生素、氨基酸和抗生素等大分子物质一般都是使用生物发酵法分离合成的， 然而这种制药方法存在很多缺陷[7， 8]。在制药过程中会产生很多生物发酵的副产品——微生物产物， 其分子的大小难以确定， 极性的差别也很大， 因此很难将目标产物和不需要的杂质彻底分离。另外， 发酵培养基中本身含有的复杂成分也增加了分离提取的难度， 对提取药物的纯度造成了影响。因此， 寻求更好的分离方法是非常必要的。

2. 2 膜分离技术的具体应用 膜分离技术的合理应用可以很好的解决生物发酵法所面临的问题， 大大降低了分离工作的难度。膜分离技术主要分为两个部分：①利用一级微滤和一级超滤这两种方法， 将直径远大于目标产物的大分子物质直接过滤， 属于粗过滤的范畴。②利用二级超滤的方法， 对第一部分操作后所产生的发酵液进行过滤， 从而进一步提高目标药物成分的浓度， 属于精过滤的范畴。需要注意的是， 在第二个部分的操作中， 要不断添加过滤所需的蒸馏水， 反复多次进行过滤， 从而达到更好的制药效果。当然， 单一的膜分离技术是远远不够的， 为得到高浓度的目标药物成分， 还需要层次沉淀、结晶、萃取等多种工序。

2. 3 发展前景 如今， 膜分离技术在生物发酵制药工业中的应用已经日渐成熟， 越来越多的制药公司将此种方法应用到实际的药物生产中， 主要为抗生素、氨基酸、维生素等物质的分离、纯化和回收。另外， 膜分离技术还可以被应用于改造林可霉素、链霉素、万古霉素、土霉素等抗生素的传统提取方法。

3 膜分离技术在现代生物技术中的应用

3. 1 传统生物技术运用的局限 传统的生物技术主要运用的是一些物理或者化学方法， 不仅操作工序繁琐， 也达不到最优的分离和提取效果。在生物制药过程中， 由于一些病毒具有耐化学、耐低温、耐热的特性， 导致常见的物理或者化学方法并不能彻底杀死或者清除这些对人体有害的物質， 从而不能使药物达到最好的治疗效果， 而膜分离技术可以解决有效这一问题[10-12]。

3. 2 膜分离技术的具体应用 选择膜分离技术， 利用合适的超滤膜可以有效清除这些病毒， 超滤膜有很强的分子大小分辨能力， 可以精确地将分子大小差异较小的目标药物和病毒分离， 从而保障现代生物制品的安全性。另外， 膜分离技术在现代生物技术中的应用还有很多， 如缓冲剂的纯化、培养基的过滤和灭菌以及蛋白质产物的制取都经常运用到这一技术。

3. 3 发展前景 随着生物技术水平的不断提高， 药物的分离和提取技术也面临着新的挑战。在21世纪， 很多科研项目比如转基因粮食、基因治疗、重组抗体的生产都需要运用合适的分离和提取技术， 从而得到浓度更高的目标产物。膜分离技术作为一项已经逐渐成熟和完善的分离技术可以满足大多数的研究需要， 为高纯度的药物提取提供了可能。目前， 更多的科学家致力于对高选择性和高质量膜的研究， 从而可以在操作中更精确的分离无太大相对分子质量差异的混合物质。另外， 由于膜分离技术本身具有低成本、低污染的特性， 因此有希望将这项技术进行推广， 逐渐替代色谱技术和电泳技术。

4 小結

药物制造工业是国民经济的重要支柱产业， 而膜分离技术是21世纪先进的分离技术之一， 其在制药中的应用非常广泛。膜分离技术不仅解决了中药生产面临的困境， 弥补了生物发酵法的缺陷， 也逐步替代了传统的生物技术， 为更高浓度的药物生产提供了可能。随着研究的深入和膜设备、膜组件的不断改进， 其必然可以运用在更多的制药工艺中， 在制药工业中发挥越来越重要的作用。

参考文献

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[收稿日期：2017-01-10]