膜分離技術(shù)在生物制藥中的運用論文
1 概述
生物制劑生產(chǎn)過(guò)程中的吸附法、溶劑萃取法、離子交換法和沉淀法是傳統的提取方法，每種方法都有其各自的特點(diǎn)，但是一般都具有工藝復雜繁瑣、所需時(shí)間長(cháng)、易變性失活、浪費大量原材料、耗能高、回收率低、廢水污染不易處理等劣勢。 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(jiǎn)便、不破壞產(chǎn)品結構、節能、少污染和可在常溫下連續操作、可直接放大、可專(zhuān)一配膜等特點(diǎn)，且各種膜過(guò)程具有不同的分離機制，適于不同對象和要求。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)應用的概況
2.1 膜分離技術(shù)的發(fā)展史
膜在生物體內廣泛存在，但是對膜的認知、利用、研究及現在的人工合成卻是個(gè)漫長(cháng)的發(fā)展過(guò)程 . 1958 年，我國從 研究離子交換膜開(kāi)始，20 世紀 60 年代是個(gè)開(kāi)創(chuàng )的時(shí)期，1965 年開(kāi)始反滲透的探索，1967 年開(kāi)始全國海水淡化會(huì )戰， 開(kāi)啟了我國膜技術(shù)的初期發(fā)展。 進(jìn)入 20 世紀 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(kāi)發(fā)。 20 世紀 80 年代跨入推廣階段，膜技術(shù)得以廣泛應用，同時(shí)一些新的膜技術(shù)不斷被開(kāi)發(fā)利用。
2.2 膜分離技術(shù)的現狀
20 世紀 80 年代以來(lái)我國的膜分離技術(shù)跨入應用階段 ,這項技術(shù)已從實(shí)驗室過(guò)度到工業(yè)生產(chǎn)的大規模應用，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)項目，使得新的膜技術(shù)在不斷的被開(kāi)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)域內得到了大規模的開(kāi)發(fā)和應用， 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(lái)了巨大的經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和環(huán)境效益。
3 膜分離技術(shù)的應用
3.1 膜分離技術(shù)的原理
是通過(guò)人工材料（ 膜）實(shí)現不同介質(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)域分離純化中的應用
相較于傳統的提煉工藝，采用膜分離技術(shù)工藝可簡(jiǎn)化為：發(fā)酵液→超濾→。納濾（ 反滲透）→脫色→干燥→產(chǎn)品。 并以簡(jiǎn)化工藝、減少一次性投資、操作簡(jiǎn)單、運行費用低、節約資源，不破壞產(chǎn)品結構、分離效率高、產(chǎn)品收率和質(zhì)量高及溶劑消耗大幅簡(jiǎn)單而減少廢水處理難度等優(yōu)勢被廣泛應用于生物制藥領(lǐng)域。
根據截留組分直徑的大小，將膜過(guò)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，主要用于細胞的收集，還可做為超濾的預處理對固液進(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動(dòng)力，在常溫下使小于膜孔徑的低分子透過(guò)膜而大分子物質(zhì)被截留。 目前開(kāi)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，從而達到對目標產(chǎn)物進(jìn)行純化的目的。
反滲透是利用溶解擴散的原理，溶劑可通過(guò)，鹽、氨基酸等小分子物質(zhì)被截留，主要用于小分子有機物的濃縮。
納濾膜表面具有負電性，具有抗水垢污染的優(yōu)良特性，利用其對小分子有機物的較高截留性可用于對目標產(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 / 微濾膜系統是主要的澄清純化 系統 ,它可取代傳統工藝中的自然沉降、離心機分離、溶媒萃取、樹(shù)脂提純、活性炭脫色等工藝過(guò)程，所得產(chǎn)品為純溶液，產(chǎn)品的穩定性好，具有較高的分離收效率，因其純化過(guò)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整、溶液體系的分離、精制、濃縮工藝中，取代傳統工藝中的冷凍干燥、薄膜蒸發(fā)、離子交換除鹽、樹(shù)脂工藝濃縮和中和等工藝過(guò)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)。
結束語(yǔ)
膜分離技術(shù)在生物制藥領(lǐng)域將的到越來(lái)越廣泛的應用，但是它本身也存在一些問(wèn)題。 例如與色譜法比較分離精度不高，同時(shí)也無(wú)法做到組分之間的分離；容易在膜上形成附著(zhù)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)域的應用，改進(jìn)和解決上面幾個(gè)問(wèn)題就成為了膜技術(shù)未來(lái)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(lái)，膜技術(shù)將在與其他學(xué)科交叉的的基礎上逐漸形成比較完整的體系，不斷擴大這項技術(shù)的應用領(lǐng)域。
參考文獻
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