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1、. . . 膜分离技术在医药中的应用摘要：膜技术作为一门新型的高效分离、浓缩及提纯技术,新的膜分离过程不断地得到研究和应用,形成了独特的新兴高科技产业。在中西药物的提取、分离和浓缩上,膜分离技术已经取代了一些传统的技术,成为提高制药工业经济效益和减少医疗投资的重要途径。关键词：膜分离、中药、医疗、药物分离一、 膜分离技术的基本原理膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，利用膜对混合物各组分渗透性能的差异，实现分离、提纯或浓缩的新型分离技术。膜分离技术不仅可用于分离、提纯各种物质，还可以与反应过程结合起来，形成膜反应藕合技术。膜分离技术具有过程简单、操作方便、分离效率高、节能、无污染等优点。目前,
2、国外在制药和医疗上常用的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透以及气体分离等。各种膜过程具有不同的分离机理,可适用于不同的对象和要求。1)微滤:微滤膜是使用最早的膜技术,其分离机理为筛分,在分离过程中膜的物理结构起决定作用。分离过程中采用的推动力为压力差,膜孔径大小为0.0110m。在制药和医疗中,微滤多用于除菌过滤、药液的澄清、去除颗粒物和病毒、医疗用水的净化以及作为超滤和反渗透过程的预处理等。2)超滤:超滤利用膜两侧的压力差不同,可将不同分子量的溶质进行选择性的分离。它的分离机理仍为筛分,膜孔径大小为10100 nm。在制药和医疗中,超滤不但可以去除细菌、病毒和颗粒物,还能除去热源、菌丝
3、和蛋白,常用于大分子物质的分级分离和脱盐浓缩、小分子物质的纯化以及医药生化制剂的去热源等。3)纳滤:纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的膜分离过程,它填补了超滤和反渗透之间的空白。在分离过程中以压力差为推动力,分离机理为吸附-扩散,膜孔径大小为110 nm。在制药和医疗中,纳滤多用于抗生素、维生素、氨基酸等发酵液的澄清过滤、分离与纯化,半合成抗生素的脱盐浓缩;中成药、保健品口服液的澄清除菌过滤等。4)反渗透:反渗透也是一种以压力差为推动力的膜过滤过程,其分离机理为吸附-扩散,膜孔径小于1 nm。在制药和医疗中,反渗透主要用于药品的浓缩、脱盐;制剂用水、注射用水、透析水以及无菌水的制备等。5)气体分
4、离:气体分离膜根据分离物在膜中的溶解度不同而将其分离,膜类型为非对称膜和复合膜。它仍是以压力差为动力的膜分离过程,其分离机理为溶解-扩散。在制药和医疗中,气体分离膜主要用于富氧装置,人工肺等。二、膜分离技术在中药生产中的研究和应用中药是我国的民族瑰宝,它的化学成分非常复杂,通常含有无机盐、生物碱、氨基酸、糖类、有机酸、苷类、甾族和萜类化合物以及蛋白质、淀粉、纤维素等。中药生产的传统方法存在着诸多问题,例如工艺复杂、产品成本高、污染环境以及生产周期长等。膜分离技术具有许多独特的优点,在中药生产与中成药的加工中显示出了巨大的潜力。1、用于提纯中药有效成分中药有效成分的提取分离方法主要采用传统的水醇
5、法、醇水法、改良明胶法、水蒸气蒸馏法、透析法等，其中水醇法应用最普遍，但其存在生产周期长、工艺复杂、生产成本高、有效成分损失严重、成品稳定差、易产生环境污染等问题。近年来，超滤技术在中药现代研究中的应用可以部分地改善这些问题。超滤法同传统醇沉法精制效果的比较：提取金银花中的绿原酸对黄连解毒汤的纯化小檗碱的回收率除渣率超滤（1.25倍）95.37%95%48%醇沉法（70%）67.82%73%38%相对于传统分离纯化方法超滤膜分离技术应用于中药体系具有其独特的优势：分离过程无相变、能耗低特别适用于中药中热敏性成分的分离、浓缩；不使用有机溶剂，可以缩短生产周期、减少有效成分损失、利于环境保护和安全
6、生产；选择适宜的膜材料可获得较高的分离选择性，保持原方的配伍特色从而保证制剂成品的疗效；除杂效果好，能显著提高口服液、注射剂等液体制剂的澄明度，延长储存时间同时可去除细菌和热原；可实现连续化、自动化操作，工艺参数稳定可控，易与其他过程耦合，符合中药生产现代化的要求。2、 膜分离技术在精制中药口服液中的应用 中药口服液采用相应的截留分子量的膜进行超滤后，再进行灌装，则可以保证产品外观透明鲜亮、口感改善、保质期延长，简化生产工艺，为企业节约成本开支 一。长期存储澄清度不变。口服液不再有沉淀和挂壁现象。中药口服液生产传统的工艺采用水提醇沉法，不仅流程长，所得产品粘度大，还含有大量亚微粒、微粒和絮状物
7、等杂质。故成品静置后易产生沉淀，影响产品质量。其主要原因在于口服液都含有鞣质，鞣质为水溶性的多酚类化合物，相对分子量为5003 000，它能同生物碱、蛋白质和多糖作用形成分子间氢键，生成不溶于水的沉淀物，使药液浑浊。将口服液用截留分子量为7000的膜进行超滤后，产品质量大为改观，不仅澄明度有所提高，口服液中有效成分的含量也有增加。采用超滤法和水醇法分别制得麻杏止咳口服液，发现超滤制品优于水醇法制品。用超滤法和醇沉法对黄连解毒汤的水提取液进行纯化，实验结果表明，超滤法比醇沉法能更多地除去料液中的杂质，保留有效成分，同时超滤法节省了乙醇，简化了工序，缩短了生产周期。凌家俊u到等采用F6型透析柱(8
8、00015000根毛细血管样的空心纤维构成)，以聚砜膜为膜材，精制四逆汤提取液，保证了制剂的疗效和澄明度以及去除热原等优点，经高效液相色谱测定，超滤法和醇沉法的峰形基本相似，在实际生产中，超滤的流程简单，生产周期短，节约能耗，并能节省大量乙醇，从而降低了生产成本。3、膜分离技术在中药注射剂中的应用 应用膜分离技术除杂、除菌、除热原，无需高温或其他化学方法，在常温下进行，效果好，能达到药典要求。膜分离技术广泛应用于中药注射剂，可以除去杂质，保留有效成分，提高澄明度。 注射剂属于现代高效、 速效剂型，膜分离技术应用于制备中草药注射剂是值得探索的新途径。采用中空纤维超滤机UF-20型，以截留蛋白质分
9、子量2 0000的超滤膜制备丹参注射液，结果表明： 超滤法可大量节约乙醇，大大简化生产工艺，缩短生产周期，原料提取提高时效近l倍(原工艺需时12d，新工艺需时7d，降低成本，提高经济效益。紫外吸收光谱亦表明：超滤前后吸收值无显著燕异。利用V F型超滤机对哈药六厂生产的双黄连、血塞通、维脑路三种注射液进行超滤。结果表明三种注射液超滤前后pH值无明显变化，超滤后颜色均变浅，但只有双黄连注射液的指标成分含量无明显改变，其余杂质含量均明显下降。4、制备药酒膜分离技术用于药酒生产可提高药酒的澄明度。采用膜分离技术进行制备中华鹿龟神酒的工艺研究，结果表明：采用膜分离技术制备中药勾兑酒，对提高成品酒的在质量
10、、稳定性和澄明度有良好效果，提高了中药保健酒的质量、营养及功能。用超滤法处理颐寿酒后经分析表明：单宁、不溶性蛋白质、多糖和细菌等均被截留，色、香、味均优于未处理酒。用超滤纯化了虫草补酒等5种药酒，处理前后组成无明显变化：除滤菌达100%提高，且产品储存1年仍稳定；能耗降低。三、膜分离技术在西医中的应用随着国外膜技术的日臻成熟，膜分离技术为西药生产及生物制剂的提取、分离、纯化一体化量工程技术的解决提供了保证，对予提高医药生产企的整体水平奠定了基础。1、 酶制剂及蛋白质等生化产品的分离、浓缩和纯化 酶是具有催化活性的蛋白质，很多多蛋白质产品作为医药被人类利用，因此蛋白质必须高度纯化、无菌、无致热源
11、等特点。 酶制剂和蛋白质很容易变性，所以在酶制剂和蛋白质的提纯过程中应避免用强酸或强碱，并且要保证较低的温度。通过调节相应的参数，利用膜分离技术可以获得较高纯度、高质量的酶制剂和蛋白质等生化产品。如果在无菌的条件下，生产的无菌酶制剂及蛋白质可以直接用于临床医疗。2、抗生素的分离、浓缩和纯化 抗生素一般存在于液体中，从发酵液中提取抗生索的传统方法有四种：吸附法、溶媒萃取法、离子交换法和沉淀法，但这些工艺往往十分繁杂、能耗高、抗生素在提取过程中容易变性失活、废水污染严重且难以处理等。利用膜分离技术来分离和纯化抗生索可以克服以上缺点，被广泛应用。 利用不同材质和截留相分子量的超滤膜对抗生索的发酵液进
12、行预处理，主要是除去抗生素母液中的固体颗粒，同时为后续的纳滤浓缩提供较好的抗生素和无机盐滤液。在操作压力为2.0MPa的条件下，分别选用了截留分子量分别为1.5104u和1.5103u的管状瓷超滤膜和截留相对分子质量为20104u和50103u的有机超滤膜进行试验。结果表明，截留相对分子质量在15104u和50103u的超滤膜可以有效的实现发酵液的固液分离，并且在有较大的通量下还具有较好的截留率，蛋白质完全被截留。3、氨基酸的分离、浓缩和纯化 在医药生产方面，氨基酸有重要的应用，除了大量的氨基酸输液外，一些氨基酸被用于治疗疾病。例如-甲基-多巴为有用的降压药物，L一谷酰胺及衍生物用于治疗胃溃疡
13、，某些氨基酸还具有抗肿瘤的作用等。 氨基酸的分离与提纯常用的方法是沉淀法和离子交换法。沉淀法虽然操作简单但废液排放污染环境；残留沉淀剂有毒。离子交换法在分离混合氨基酸时是利用各种氨基酸之间的等电点之间的差异，对于等电点相近的混合氨基酸难以分离；且氨基酸离子在树脂中的扩散速度较慢。应用膜分离技术是氨基酸分离和纯化的一种新方法，不但对环境友好，而且分离的效率高，节省能源。4、膜分离技术在人工肾上的应用 在血液透析治疗过程中，主要依据弥散和超滤物理传输原理，把尿毒症患者体的水分排除。超滤主要是通过膜两侧的静水压来完成的，它不但可以清除部分有毒物质，还可以清除潴留的水分。人工肾膜要求血液适应性好，不会
14、发生溶血现象，有害物质透过率高，而血小板和血球等不能透过，能用射线或高压蒸气消毒等。其几何形状有中空纤维和平板膜两种。组成透析器后，膜的总体性能用清除率或透析率来衡量。 5、膜分离技术在在人工肺上的应用 根据气体交换方式的不同，人工肺一般可分为三种类型：薄膜型人工肺、气泡型人工肺和膜型人工肺，膜型人工肺与前两种类型的人工肺相比，无论从结构还是业界评论都是最接近肺脏生理的方法。膜型人工肺利用疏水性的带微孔的中空纤维膜作为血液和气体的分界面进行气体交换，血液和气体不直接接触，因此皿液的损伤小，不易产生气栓。人工肺膜的形态有非多孔膜和多孔膜两种结构。四、膜滤技术的联合应用 膜滤技术之间或膜分离与传统
15、分离技术相结合用于中草药的提取分离，可以充分发挥各自的优越性，具有降低生产成本，提高膜分离效果等优点。1、 微滤和超滤的联合应用2、 膜分离和高速离心的应用3、 膜分离和树脂的联合应用五、膜分离技术的优缺点 膜分离技术在医药工业生产中具有工序简单分离效率高、能耗低等的优势，但也存在制约其发展的一些主要问题： 目前可供选择的膜材料品种偏少，膜孔径分布宽，分离性能还不是十分理想。再则，影响分离的因素较多。选择膜材料和分离工艺时还必须对具体的分离体系作大量的实验。膜的污染问题是阻碍超滤技术从实验室研究走向工业应用阶段的最大障碍。无论是采用膜孔较大的微滤和超滤，还是纳滤、反渗透，都存在膜孔被堵塞、膜表面形成黏附层等膜污染问题。特别是对于医药工业生产中产物多种多样被分离体系物理化学性质及其复杂。在中药分离领域，许多重要提取液往往浊度高、黏度大，含有颗粒物。这些因素都极影响膜的使用周期和寿命。膜清洗是耗能、费时费力的事情，其费用占分离过程成本的比例不小。超滤技术在中药制剂领域的应用缺乏系统深入的研究，适合于中药体系超滤用的超滤设备及操作工艺，有待进一步研究和开发，不同中药提取液中有效成分不同，其所含杂质、细菌、热原的种类和
