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膜分離技術(shù)在生物制藥中的運(yùn)用論文
1 概述
生物制劑生產(chǎn)過程中的吸附法、溶劑萃取法、離子交換法和沉淀法是傳統(tǒng)的提取方法，每種方法都有其各自的特點(diǎn)，但是一般都具有工藝復(fù)雜繁瑣、所需時(shí)間長、易變性失活、浪費(fèi)大量原材料、耗能高、回收率低、廢水污染不易處理等劣勢(shì)。 而膜分離技術(shù)作為一種新型的分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)，具有操作簡便、不破壞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、節(jié)能、少污染和可在常溫下連續(xù)操作、可直接放大、可專一配膜等特點(diǎn)，且各種膜過程具有不同的分離機(jī)制，適于不同對(duì)象和要求。因其具有適于熱敏物質(zhì)的分離的特點(diǎn)，在生物制藥領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要涉及的膜分離技術(shù)主要有微濾、超濾、納濾、液膜分離和反滲透的技術(shù)。
2 膜分離技術(shù)應(yīng)用的概況
2.1 膜分離技術(shù)的發(fā)展史
膜在生物體內(nèi)廣泛存在，但是對(duì)膜的認(rèn)知、利用、研究及現(xiàn)在的人工合成卻是個(gè)漫長的發(fā)展過程 . 1958 年，我國從 研究離子交換膜開始，20 世紀(jì) 60 年代是個(gè)開創(chuàng)的時(shí)期，1965 年開始反滲透的探索，1967 年開始全國海水淡化會(huì)戰(zhàn)， 開啟了我國膜技術(shù)的初期發(fā)展。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代后，微濾、電滲析、反滲透和超濾等各種膜和組件都相繼得到開發(fā)。 20 世紀(jì) 80 年代跨入推廣階段，膜技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，同時(shí)一些新的膜技術(shù)不斷被開發(fā)利用。
2.2 膜分離技術(shù)的現(xiàn)狀
20 世紀(jì) 80 年代以來我國的膜分離技術(shù)跨入應(yīng)用階段 ,這項(xiàng)技術(shù)已從實(shí)驗(yàn)室過度到工業(yè)生產(chǎn)的大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)我國也建立了關(guān)于膜技術(shù)的國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，使得新的膜技術(shù)在不斷的被開發(fā)利用。 目前膜技術(shù)在生物制藥、食品、環(huán)保、水處理、化工等領(lǐng)域內(nèi)得到了大規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用， 這一新興的行業(yè)正在快速發(fā)展階段，為各個(gè)企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。
3 膜分離技術(shù)的應(yīng)用
3.1 膜分離技術(shù)的原理
是通過人工材料（ 膜）實(shí)現(xiàn)不同介質(zhì)分離的技術(shù)，多以壓力、濃度差、電位差等作為驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分離。
3.2 膜技術(shù)在生物制藥領(lǐng)域分離純化中的應(yīng)用
相較于傳統(tǒng)的提煉工藝，采用膜分離技術(shù)工藝可簡化為：發(fā)酵液→超濾→。納濾（ 反滲透）→脫色→干燥→產(chǎn)品。 并以簡化工藝、減少一次性投資、操作簡單、運(yùn)行費(fèi)用低、節(jié)約資源，不破壞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、分離效率高、產(chǎn)品收率和質(zhì)量高及溶劑消耗大幅簡單而減少廢水處理難度等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于生物制藥領(lǐng)域。
根據(jù)截留組分直徑的大小，將膜過程分為微濾、超濾、納濾（ 反滲透）、滲透蒸發(fā)、滲析、電滲析、氣體分離等。
微濾膜是利用分子篩的原理，用以截留直徑在 0.01- 10um 以上的粒子，主要用于細(xì)胞的收集，還可做為超濾的預(yù)處理對(duì)固液進(jìn)行分離。
超濾膜是利用高分子膜選擇滲透性，以一定的壓力和流速作為驅(qū)動(dòng)力，在常溫下使小于膜孔徑的低分子透過膜而大分子物質(zhì)被截留。 目前開發(fā)出的超濾膜可以按照截留分子的大小選擇適合孔徑的濾膜（ 孔徑一般在 2- 50nm），主要用于酶、病毒、蛋白質(zhì)和多糖等大分子物質(zhì)的截留，從而達(dá)到對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行純化的目的。
反滲透是利用溶解擴(kuò)散的原理，溶劑可通過，鹽、氨基酸等小分子物質(zhì)被截留，主要用于小分子有機(jī)物的濃縮。
納濾膜表面具有負(fù)電性，具有抗水垢污染的優(yōu)良特性，利用其對(duì)小分子有機(jī)物的較高截留性可用于對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的濃縮，一般它的孔徑為 2nm 左右。
膜分離技術(shù)在生物制藥領(lǐng)域主要用于澄清純化和濃縮提純。
a.超 / 微濾膜系統(tǒng)是主要的澄清純化 系統(tǒng) ,它可取代傳統(tǒng)工藝中的自然沉降、離心機(jī)分離、溶媒萃取、樹脂提純、活性炭脫色等工藝過程，所得產(chǎn)品為純?nèi)芤�，產(chǎn)品的穩(wěn)定性好，具有較高的分離收效率，因其純化過程不需添加化學(xué)試劑、溶媒溶劑等，所以也不會(huì)引入二次污染物。
b.納濾膜系統(tǒng)是主要的濃縮提純技術(shù) ,常被用于溶液中低分子物質(zhì)的洗脫和離子組分的調(diào)整、溶液體系的分離、精制、濃縮工藝中，取代傳統(tǒng)工藝中的冷凍干燥、薄膜蒸發(fā)、離子交換除鹽、樹脂工藝濃縮和中和等工藝過程。 具有不破壞有效成分、工藝收率高、可提高產(chǎn)品純度及可回收溶液中的酸、堿、醇等物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。
結(jié)束語
膜分離技術(shù)在生物制藥領(lǐng)域?qū)⒌牡皆絹碓綇V泛的應(yīng)用，但是它本身也存在一些問題。 例如與色譜法比較分離精度不高，同時(shí)也無法做到組分之間的分離；容易在膜上形成附著層，造成膜通量降低；膜的清潔工作也很難操作；膜的耐用性差，壽命有限。 這幾點(diǎn)都影響膜分離技術(shù)在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用，改進(jìn)和解決上面幾個(gè)問題就成為了膜技術(shù)未來發(fā)展的一大方向。
膜分離技術(shù)作為一種新型的分離技術(shù)在不斷的發(fā)展， 在未來，膜技術(shù)將在與其他學(xué)科交叉的的基礎(chǔ)上逐漸形成比較完整的體系，不斷擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)
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