制药分离工程的现状和发展前景
摘要制药分离过程主要是利用待分离物系中的有效活性成分与共存杂质之间在物理、
化学及生物学性质上的差异进行分离,是制药工业产品产业化的关键环节。
在大千世界中,形形色色的动植物、微生物、化合物中蕴含着非常多的药物分子。
由于药物的纯度和杂质含量与其药效、毒副作用、价格等息息相关,使得分离过程在制药行业中的地位和作用非常重要。
制药分离过程与很多医药技术产品质量的优劣、成本的高低、竞争力的大小密切相关,还与许多新产品的开发及环境保护相关。
近20年来,制药分离技术取得了长足的发展,有些技术已经在工业上得到应用,有的虽然还在研究中,但已经显示出良好的应用前景。
医药技术产业在 21 世纪是发展最快的产业之一,必将成为本世纪的支柱产业,而制药分离工程技术的研究和发展是医药技术产业实现生存进步和可持续发展的重要保证。
一、现状
制药分离加工过程既包括了已经有一百多年的若干传统的化工单元操作,如精馏、干燥、吸收等,也包括了如膜分离、亲和反应等新的单元操作。
传统的分离纯化方法主要有水提醇沉法(水醇法)、醇提水沉法(醇水法)、酸碱法、盐析法、离子交换法和结晶法等。
新的分离纯化方法主要有絮凝沉淀法、大孔树脂吸附法、超滤法、高速离心法等。
近年来,我国的医药产业虽然得到比较大的发展,但是在制药过程上并没有取得重大突破,与发达国家仍有很大的差距。
目前,在我国制药领域存在的问题:研发费用高、成本高、周期长。
很多先进的提取分离纯化技术已经得到了发展和应用,但是仍然没有成为制药过程中的主导工艺,依然是以传统落后的提取技术为主导,在制药过程中存在着提取分离技术装备简单,工艺流程单一等缺陷。
我国目前的分离提取技术还存在很多不足。
设计和开发出一个新的生产系统和设备,显得尤为迫切。
解决办法:1.加强基础理论研究:研究非理想溶液中溶质与添加物料之间的选择性机制、影响因素;研究界面的结构、动力学和传质机制以及影响因素。
2.完善老技术:正确对待“新”、“老”分离技术。
3.发明新技术:研发新型高效经济的分离技;推进各分离技术的杂交(集成);分离技术与发酵技术结合,强化化学对分离技术的影响;高效分离技术的工程化;分离技术的环保化。
近年来,我国已经在制药分离纯化技术的多个方面取得重大突破。
近5年中,大孔网状吸附剂,又称大网格聚合物吸附剂,在微生物制药分离纯化上的应用越来越多。
国外发表的新抗生素中,几乎包括了各类不同结构的化合物,都是采用大孔吸附剂作为分离活性物质的手段。
某些属于弱电解质或非离子型的抗生素,过去不能用离子交换法提取,现在可试用大孔吸附树脂,这为抗生素分离纯化提供了新的途径。
本文着重介绍了20世纪末高分子吸附剂在各类抗生素、免疫抑制剂、酶抑制剂以及蛋白质类药物等分离纯化上的应用进展。
大孔吸附树脂,又称为大孔网状吸附剂( macroreticularabsorbent )于 1957 年首次合成,作为有机吸附剂的新品种,是近年来离子交换技术领域内的重要进展之一,给吸附法提取微生物药物展示了广阔的前景。
国外发表的新抗生素中,几乎包括了各类不同结构的化合物,均有采用大孔吸附树脂作为其分离纯化技术的报道。
尤其是某些弱电解质或非离子型的抗生素,过去不能用离子交换法提取,现在可试用大孔吸附树脂,这为抗生素分离纯化提供了新的途径。
分子蒸馏( molecular distillation )又叫短程蒸馏(shortpathdistillation )是一种非平衡蒸馏,它依据不同物质分子运动平均自由程的差别在高真空压强一般小于 5Pa 下实现物质间的分离。
它具有真空度高、蒸馏温度低、受热时间短、分离程度高等特点因此
能大大降低高沸点物料的分离成本能极好地保护热敏物料的品质特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物质的分离纯化它能解决大量用常规蒸馏技术分离难于解决的问题。
此技术已经广泛应用于高纯物质的分离纯化特别适合天然物质的分离。
目前分子蒸馏技术已成功应用于石油化工、精细化工、食品、塑料、医药等行业。
近年来分子蒸馏技术己逐渐成为中药现代化生产的关键技术之一。
膜分离技术(membrane separationtechnology)以具有选择透过性的膜为分离介质当膜两侧存在某种推动力如压力差、浓度差、电位差等时物料依据滤膜孔径的大小而通过或被截留选择性地透过膜从而达到分离、提纯的目的膜分离技术与常规的离心分离、沉降、过滤、萃取等方法相比具有操作过程简单、无相变、分离系数大、节能、高效、无二次污染、可常温连续操作、无需外加其他物质等优点能够实现清洁生产可直接放大是一项高新技术在生物工程、医药等领域中得到广泛应用。
尤其值得一提的是中药分离提取与纯化新技术的进展,中医是具有悠久历史的中华文化瑰宝,是对人类繁衍昌盛的重大贡献。
中药是大自然赐予人类的治本良药和益寿膳食,中成药综合治本的基础是利用其有效的复合化学成分。
大多数中药是以动植物为药源,中成药有效成分的质量关键取决于提取、分离与纯化技术的高低,我国分离技术正努力与世界高新技术齐驱并进。
在我党提出文化强国,我国制定中医药全球化战略的大背景下,系统总结国内外制药分离与纯化新技术进展,深入研究中成药提取、分离与纯化新技术发展趋势,促进中药制剂行业紧跟世界相关高新技术创新步伐,进一步提高中药制剂质量,使传统而神秘的中药工业更加低碳环保、更加生机盎然。
中药综合治本的基础是利用其有效的复合化学成分,中药有效成分的质量关键取决于提取、分离与纯化技术的高低。
制药分离与纯化设备的创新特征是与世界相关高新技术齐驱并进,现代中药提取、分离与纯化技术主要呈现新老技术复合化、高技术超常化和新技术多样化大发展趋势。
提取、分离与纯化高新技术推广应用效果显著,使世界东方古老天然的中药在全球焕发出现代低碳与自然的青春活力,中西药各占半壁江山的时代已为期不远。
二、发展方向
我国的医药生产水平与世界先进的药物提取水平差距甚大,影响了我国医药产品在世界药品市场的地位。
中国已经加入WTO,国内医药生产企业要想在竞争中赢得主动,必须采用先进的提取分离技术,才可能使我国医药产品生产和销售在国际市场占有更多的份额,才能提高我国医药行业的竞争力。
分离纯化技术是制药过程的核心环节,为了生产高纯度、高活性的药物,研究经费的 30%需花费在分离纯化工艺过程的研究上。
利用传统的分离纯化技术,分离纯化阶段的平均生产费用约占总生产成本的 80%,分离纯化技术的优劣直接关系到制药企业的效益和市场竞争力。
因此,寻求经济、高效的新型分离纯化技术受到广泛的重视。
在发达国家,药材从投料开始,整个操作在连续封闭环境下进行,自动化程度高,经粉碎后的药材定时投入提取设备,提取液连续从提取罐中排出,药液和药渣均在封闭的管道中运行,保持了环境的整洁,提高了药材资源的利用率,其提取效率是常规的 3—4 倍。
由于自动出渣离心机分离效率高,整个生产过程采用计算机控制,避免了由于人为因素造成的产品质量不稳定的情况。
因此,我国在大力研发推广适宜于工业化应用的提取分离新技术、新设备的同时,应加强自主创新和技术集成,提高生产自动化控制水平,才能使我国中药提取技术水平和产品整体大幅度提高,增强在国际市场的竞争力,将资源优势转变成经济效益。