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膜分離技術在生物制藥中的運用論文
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，但是一般都具有工藝復雜繁瑣、所需時間長、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。 而膜分離技術作為一種新型的分離、濃縮、提純及凈化技術，具有操作簡便、不破壞產(chǎn)品結構、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，且各種膜過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，在生物制藥領域得到廣泛應用，主要涉及的膜分離技術主要有微濾、超濾、納濾、液膜分離和反滲透的技術。
2 膜分離技術應用的概況
2.1 膜分離技術的發(fā)展史
膜在生物體內(nèi)廣泛存在，但是對膜的認知、利用、研究及現(xiàn)在的人工合成卻是個漫長的發(fā)展過程 . 1958 年，我國從 研究離子交換膜開始，20 世紀 60 年代是個開創(chuàng)的時期，1965 年開始反滲透的探索，1967 年開始全國海水淡化會戰(zhàn)， 開啟了我國膜技術的初期發(fā)展。 進入 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發(fā)。 20 世紀 80 年代跨入推廣階段，膜技術得以廣泛應用，同時一些新的膜技術不斷被開發(fā)利用。
2.2 膜分離技術的現(xiàn)狀
20 世紀 80 年代以來我國的膜分離技術跨入應用階段 ,這項技術已從實驗室過度到工業(yè)生產(chǎn)的大規(guī)模應用，同時我國也建立了關于膜技術的國家重點科技攻關項目，使得新的膜技術在不斷的被開發(fā)利用。 目前膜技術在生物制藥、食品、環(huán)保、水處理、化工等領域內(nèi)得到了大規(guī)模的開發(fā)和應用， 這一新興的行業(yè)正在快速發(fā)展階段，為各個企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
3 膜分離技術的應用
3.1 膜分離技術的原理
是通過人工材料（ 膜）實現(xiàn)不同介質(zhì)分離的技術，多以壓力、濃度差、電位差等作為驅(qū)動力進行分離。
3.2 膜技術在生物制藥領域分離純化中的應用
相較于傳統(tǒng)的提煉工藝，采用膜分離技術工藝可簡化為：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、運行費用低、節(jié)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，主要用于細胞的收集，還可做為超濾的預處理對固液進行分離。
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，從而達到對目標產(chǎn)物進行純化的目的。
反滲透是利用溶解擴散的原理，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。
膜分離技術在生物制藥領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)芤海a(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試劑、溶媒溶劑等，所以也不會引入二次污染物。
b.納濾膜系統(tǒng)是主要的濃縮提純技術 ,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。
結束語
膜分離技術在生物制藥領域?qū)⒌牡皆絹碓綇V泛的應用，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。 這幾點都影響膜分離技術在生物制藥領域的應用，改進和解決上面幾個問題就成為了膜技術未來發(fā)展的一大方向。
膜分離技術作為一種新型的分離技術在不斷的發(fā)展， 在未來，膜技術將在與其他學科交叉的的基礎上逐漸形成比較完整的體系，不斷擴大這項技術的應用領域。
參考文獻
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