膜分离技术在医药行业的应用 |
| 发布时间：2005-09-13 |
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生物发酵液的分离纯化
在以生物化学和生物发酵为主要生产工艺的医药产品生产中，例如：酶制剂、农用抗生素、柠檬酸、生物发酵制剂，酿造产品等，作为半成品的发酵液和成品的液体型产品中，可能存在众多可能影响生产控制和成品品质的菌体、蛋白，有机抗体和无机离子，这些物质的存在轻则影响产品的纯度，重则产生污染导致产品报废。
目前，大多数发酵液的除菌过滤仍采用板框、转鼓、离心机等分离设备，或采用絮凝沉降，加热及等电点沉淀等方法。通常这些方法只能将发酵液中的菌丝体、固体杂质等固体物予以分离，而无法将发酵液中大量存在的可溶性蛋白、大分子有机物等予以分离，而这些液态形式存在的杂质又是对后序工艺提取难度和最终成品质量与收率影响最大的因素之一。膜分离技术以其特有的分离优势，逐渐成为解决这一难题的最佳途径之一。
发酵产品中通常含有的需要去除的物质组成情况可参见表 1。通常情况下，需去除物分子量在103~106之间时，选用UF；小于103选用NF或RO；大于106选用MF。
表 1发酵产品中通常含有的需要去除的物质
生物药品和生物化学药品的常规膜分离工艺流程如下所示。在此基础上，CN公司还将会结合不同发酵产品及膜产品的自身特性，为用户选择最佳的处理工艺。
生产原液----------微滤除菌除浊---------超滤或纳滤浓缩
中药制剂的超滤纯化
中药制剂的提纯通常采用水煎醇沉法，即将煎煮液浓缩至0.5~1.0g（生药）/mL左右，加乙醇使醇浓度达到60%~70%，沉淀后除去杂质。这种方法存在着工序复杂、生产成本较高、生产周期较长等缺点。
超滤作为一种新兴的分离技术，于70年代末开始应用于中草药的纯化，近年来在整个中药制剂领域的应用逐渐展开，并呈现出良好的势头。
与通常的分离方法相比，超滤法有其明显的特点。例如，不存在相的转变，不需加热，能量消耗少，操作条件温和，有效膜面积大，分离效率高，不必添加化学试剂，不损坏热敏性物质等。对于高热敏性、保味性和对化学试剂有反应的体系更为适用。
采用超滤技术提纯中药制剂，其优势主要表现在：
（1）简化工序，缩短生产周期，节省原料（尤其是乙醇），降低成本，并有利于工厂的安全生产。
（2）能保持原配方的成分，且提高了有效成分的含量。
（3）去杂质效果好，能提高注射液和口服液的澄明度。中药提取液中的鞣质、淀粉、树脂和蛋白等，用传统的水醇法不宜去除，而选用一定截留值的超滤膜，可以除去这些杂质，达到提高澄明度的目的。长期储存，澄明度不变。
（4）除菌效果好。超滤后可得到无菌澄清药液，代替加热灭菌，避免了有些药液因受热而产生沉淀。同时还可除去部分色素。
（5）对热源有良好的去除功效。
CN公司以膜分离技术为主要技术手段，推出中草药提纯的一般工艺流程如下所示：
中草药粉碎---水解---板框压滤或离心分离---微滤净化---超滤或纳滤浓缩---真空干燥 中草药提纯工艺
注射药液除热源
注射用药液（或注射用水）除热源，使之符合药典的检测规定，是医药工业中的基本生产环节。目前，除热源的方法主要有以下三类：
（1）蒸馏法生产去热源水，作注射用水、洗涤水等，但生产成本较高。
（2）吸附法除热源。其中方式之一是表面吸附剂吸附制热性物质，而让产品物质通过。方式之二是吸附剂吸附产品，让热源流出，再把产品从吸附剂表面解析回收。用作吸附剂的物质可以是硅泥、活性炭和离子交换树脂等，禁止使用石棉作吸附剂。
（3）随着膜分离技术的迅速发展,在制药工业中应用超滤膜分离工艺除去（或降低）注射用药物（药液）中的热源含量，使之药典规定，正在日益广泛的应用。
一般认为热源是指细菌发热物质，它由革蓝氏阴性细菌的细胞外壁的外膜构成。更进一步分析其主要成分是脂多糖（LPS）及类脂A。脂多糖的相对分子量一般为1万~2.5万，在水溶液中缔和形成缔和体，相对分子量可达万50~100万，这类物质具有耐热性和化学稳定性，不易被除灭；类脂A的相对分子量大约为2000。
对于上述两类热源的去除，CN公司推出超滤+吸附的膜处理工艺，即先选用切割分子量1万~30万的超滤膜除去大分子量热质，然后选用热源吸附剂去除余下的部分。试验表明：采用聚酰胺为原料制成的超滤膜，过滤热源浓度为20ng/L 自来水，由于材质具有特异的吸附热源的特性，过滤后的水质符合药典规定，其产量高达2000L/(m2&h)。
当然，超滤膜孔径及材质的选择，需视被处理药物的相对分子量、特性，以及药品中热源的含量
而定，CN公司可为用户选择最为合适的超滤膜规格及处理工艺。
医疗用水的制备
医疗用水根据使用目的的不同大致可分为四种：
（1）普通用水（含氯，用于药剂制作会试药剂产生异味，沉淀和浑浊）
（2）精制水（可用于制剂和试液的配制）
（3）无菌精制水（可用于眼药水的配制，含热源）
（4）注射用水（除必须满足精制水的标准外，无菌实验和发热质试验还必须合格）
在医疗用水中，无菌水占重要地位。目前常用的无菌水制造方法主要有：
（1）煮沸法：能够灭菌，但不能去除细菌的尸体、发热质、有机物和盐类。
（2）蒸馏法：可获得无菌的高纯度水，但能耗高，与水共沸和近沸点物系去除率低。
（3）过滤法：将预过滤柱、活性炭吸附柱、离子交换柱、微孔过滤膜等组合，能够制得无菌的纯水。但水质不够稳定，系统再生频繁，费用高。
（4）紫外线杀菌法：用紫外线冷杀菌效率较低，当紫外线灯有水垢时，也会降低杀菌效果，同时也存在发热质的问题。
常规处理方法的不同组合可以满足不同原水水质的处理要求，但由于工艺过程复杂，流程长，不易控制，出水水质指标不够稳定，而且常规水处理设备占地面积大、设备投资高、运行费用大、劳动强度大等缺陷，已逐步被不断发展起来的新的水处理方法所取代。其主要处理技术有电渗析法、微滤法、超滤法、纳滤法和反渗透法等膜分离技术。
反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质等，因此经反渗透处理可以得到无菌的高纯度水。而微滤和超滤在医疗用水制备中则可作为有效的预处理和终端处理措施。在有效组合上述三种技术的基础上，CN公司所推出的新工艺能制备各种符合要求的医疗用水，其一般工艺流程如下：
原水---预处理---微孔过滤---反渗透---活性炭过滤---离子交换系统---终端超滤---注射用水
注射用水制备工艺 |
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