無機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
膜分離技術(shù)作為21世紀(jì)有發(fā)展前景的分離新技術(shù)，在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)有30多年的歷史。其在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用見于日本，日本于20世紀(jì)六七十年代將膜分離技術(shù)應(yīng)用于漢方制劑的精制。國內(nèi)膜分離技術(shù)在中藥制劑中的研究始于20世紀(jì)70年代末，由中國人民解放軍北京醫(yī)院藥局率先在這方面展開研究。1982年，超濾法制備中藥注射劑的工藝研究通過鑒定，國內(nèi)有關(guān)藥學(xué)專家認(rèn)為：超濾法制備中藥注射劑是提高中藥注射劑質(zhì)量的一個(gè)重大突破。此后，不斷有采用超濾技術(shù)制備中藥注射劑和口服液，以及分離純化中藥有效成分和精制中藥浸膏的研究報(bào)道，主要是有機(jī)高分子膜超濾過程的應(yīng)用研究。
國內(nèi)對(duì)無機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)在中藥制劑中的研究相對(duì)較少。無極陶瓷膜是一種固態(tài)膜，它是由無機(jī)材料陶瓷制成的半透膜，其主要是依據(jù)“篩分”理論，根據(jù)在一定的膜孔徑范圍內(nèi)滲透的物質(zhì)分子直徑不同則滲透率不同，利用壓力差為推動(dòng)力，使小分子物質(zhì)可以通過，而大分子物質(zhì)則被截留，從而實(shí)現(xiàn)它們之間的距離。
無機(jī)陶瓷膜因其構(gòu)成基質(zhì)主要為氧化鋯、氧化鋁等無機(jī)材料及其特殊的結(jié)構(gòu)特征而具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
（1）耐高溫，適用于處理高溫、高粘度流體。
（2）機(jī)械強(qiáng)度高，具有良好的耐磨、耐沖刷性能，可以高壓反沖使膜再生。
（3）化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿、抗微生物降解。
（4）使用壽命長(zhǎng)，一般可用3～5年，甚至8～10年。
這些優(yōu)點(diǎn)與有機(jī)高分子膜相比較，使它在許多方面有著潛在的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，成為苛刻條件下精密過濾分離的重要新技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、生物工程、環(huán)境工程、化學(xué)工業(yè)、石油化工、冶金工業(yè)等領(lǐng)域。
無機(jī)陶瓷膜尤其適合于中藥煎煮液的精制。其中孔徑為0.2μm的微濾膜可用于除去藥液中的微粒、膠團(tuán)等懸浮物，而孔徑為0.1、0.05μm及更小的超濾膜則可用于不同分子量成分的分級(jí)處理。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)中藥廠家以水煎煮為基本提取工藝，因而無機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)在我國中藥行業(yè)具有普遍的適用性。以下介紹目前國內(nèi)已有的無機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)在中藥領(lǐng)域的研究概況。
1 無機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)對(duì)中藥的精制效果研究
主要考察了無機(jī)陶瓷膜對(duì)常見中藥成分的適用性，對(duì)無機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)精制中藥水提液的效果進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。劉氏、金氏、高氏等用孔徑為0.2μm的無機(jī)陶瓷膜對(duì)甘草、當(dāng)歸、大黃、枳實(shí)、苦參等常用中藥和十味解毒顆粒、麻杏石甘湯和熱毒凈顆粒等復(fù)方的水提液進(jìn)行微濾，對(duì)水提液微濾前后性狀、總固體、指標(biāo)性成分等的變化進(jìn)行對(duì)比分析。研究發(fā)現(xiàn)中藥水提液微濾前均勻渾濁液體，微濾后成為顏色變淺的澄明液體，有效成分保留率較高，總固體中有效成分含量可提高2%～30%。董氏等考察了0.2μm孔徑Al2O3膜微濾前后黃芩等7種中藥水提液中主要指標(biāo)性成分及固含物含量的變化情況，結(jié)果各主要指標(biāo)成分微濾后保留率均在70%以上，固體去除率較高。潘氏等將無機(jī)陶瓷膜微濾技術(shù)應(yīng)用于清絡(luò)通痹顆粒的精制，考察無機(jī)陶瓷膜精制前后各樣品的總黃酮含量、總固含物量、濁度等指標(biāo)。結(jié)果無機(jī)陶瓷膜微濾技術(shù)對(duì)中藥水提液具有較好的除雜精制效果。
2 無機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)精制中藥的工藝研究
無機(jī)膜應(yīng)用過程的工藝研究主要包括膜結(jié)構(gòu)參數(shù)、應(yīng)用體系的性質(zhì)以及操作參數(shù)對(duì)分離性能的影響，尋求不同因素對(duì)分離性能的影響規(guī)律，從而進(jìn)行膜和膜過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到降低濃差極化和膜污染、提高膜過程綜合效益的目的。
趙氏等考察了某復(fù)方中藥水提液的微濾澄清工藝參數(shù)，研究了操作壓差、流速、溫度等條件對(duì)膜通量的影響，并對(duì)污染機(jī)理進(jìn)行了初步分析。敖氏等采用陶瓷膜錯(cuò)流過濾技術(shù)處理銀杏水解液，通過實(shí)驗(yàn)研究，確定了體系合適的微濾工藝參數(shù)：膜孔徑0.2μm，操作壓力0.05MPa，錯(cuò)流速度2.4m/s，溫度60℃。通過膜污染阻力的分析得知，本體系膜阻力在總阻力中所占的比例較小，而可逆阻力較大，清洗容易，此結(jié)果也證明了將陶瓷膜應(yīng)用于銀杏水解液工藝的潛在意義。郭氏等按藥材來源部位分組提取，以總黃酮含量和浸膏總重的綜合結(jié)果為考察指標(biāo)，優(yōu)選糖渴清片水提取工藝條件。實(shí)驗(yàn)證明，優(yōu)選的水提取工藝條件合理、穩(wěn)定、可行。董氏等考察了無機(jī)陶瓷膜在清絡(luò)通痹復(fù)方水提液精制過程中不同孔徑的膜對(duì)該體系的適用性，藥液溫度、流速及操作壓力等工藝參數(shù)對(duì)膜過程的影響及膜分離操作終點(diǎn)判定，進(jìn)行膜過程優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，采用0.2μm孔徑的Al2O3膜對(duì)清絡(luò)通痹水提液進(jìn)行微濾，在適當(dāng)操作條件下可取得較好精制效果，為陶瓷膜分離技術(shù)用于中藥精制領(lǐng)域的共性問題提供了依據(jù)。
由于中藥水提液體系的復(fù)雜性，不可能存在普遍適用的過程參數(shù)。對(duì)于不同體系，在使用該技術(shù)前均應(yīng)按一定的方法和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)分離過程進(jìn)行優(yōu)化，這對(duì)實(shí)際膜分離過程十分重要。
3 無機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)與其它精制技術(shù)的比較研究
金氏等考察了Al2O3陶瓷膜微濾技術(shù)對(duì)枳實(shí)和苦參水提液的澄清效果，并與傳統(tǒng)的醇沉法作對(duì)比。與70%醇沉技術(shù)比較，陶瓷膜微濾的澄清除雜效果與醇沉法基本相近，有效成分的保留率優(yōu)于醇沉法，且陶瓷膜微濾操作簡(jiǎn)單，常溫下進(jìn)行，生產(chǎn)周期短，省去了大量使用乙醇及濃縮蒸發(fā)過程，有望成為澄清中藥水提液的一種新技術(shù)。劉氏等對(duì)無機(jī)陶瓷膜微濾技術(shù)、醇沉、高速離心、絮凝澄清、大孔樹脂吸附進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)無機(jī)陶瓷膜微濾精制中藥水提液的綜合效果優(yōu)于其他方法，在除去絕大部分固體雜質(zhì)的同時(shí)，對(duì)各類可溶性有效成分損失較小而且損失率基本一致，不改變復(fù)方組成。劉氏等對(duì)陶瓷膜法和醇沉法的精制效果及相關(guān)性進(jìn)行了研究，比較了40%～80%的醇沉與不同孔徑Al2O3陶瓷膜微濾黃芪水提液的效果。結(jié)果表明，0.2μm孔徑的Al2O3膜滲透性能及澄清效果佳，其固形物的去除率基本相當(dāng)于40%～50%醇沉的效果，但指標(biāo)性成分的保留率卻遠(yuǎn)高于醇沉法。
4 污泥陶瓷膜分離與大孔吸附樹脂、超濾等技術(shù)的聯(lián)用
崔氏等采用吸附澄清-高速離心-微濾法制備葛蒲益智口服液，并與醇沉法和吸附澄清法進(jìn)行比較。結(jié)果表明，吸附澄清-高速離心-微濾法工藝能夠提高制劑的有效成分含量，具有簡(jiǎn)化工藝、縮短生產(chǎn)周期、提高制劑穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。郭氏、高氏等將微濾與大孔樹脂吸附相結(jié)合精制苦參等中藥，表明聯(lián)用技術(shù)可更有效地富集中藥有效成分，同時(shí)較大幅度地降低固形物，并防治樹脂毒化。趙氏等將膜分離技術(shù)用于中藥提取，以微濾去除提取液中的懸浮液，再以超濾去除大分子雜質(zhì)。通過對(duì)微濾、超濾過程的考察及傳統(tǒng)的醇沉工藝比較，認(rèn)為采用膜分離工藝具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。
5 無機(jī)陶瓷膜分離精制工藝對(duì)中藥復(fù)方藥效作用的影響
開展膜精制前后樣品的主要藥效學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從生物活性的角度確認(rèn)膜分離技術(shù)在中藥制劑中應(yīng)用的科學(xué)性。詹氏等就膜分離工藝對(duì)清絡(luò)通痹顆粒抑制佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠滑膜細(xì)胞分泌TNF作用的影響作了研究，通過分離、培養(yǎng)三組（治療組、模型組、陽性組）佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠膝關(guān)節(jié)滑膜細(xì)胞，檢測(cè)其培養(yǎng)上清液中腫瘤壞死因子的生物活性，從細(xì)胞分子水平研究膜分離技術(shù)對(duì)中藥復(fù)方制劑抗類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎作用的影響。研究表明，膜分離工藝制備的清絡(luò)通痹顆粒具有抑制佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠滑膜細(xì)胞分泌TNF的作用。郭氏等選擇降血糖中藥復(fù)方為研究對(duì)象，以四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖值為指標(biāo)，分別考察常規(guī)工藝及兩種膜分離工藝對(duì)制劑服用劑量及降血糖作用的影響。結(jié)果表明，3種不同工藝處理的制劑對(duì)糖尿病小鼠均有顯著的降血糖作用，相互之間無顯著差異，而兩種膜分離工藝可使制劑固含物分別減少29%與37%，可有效減少服用劑量。可見，膜分離精制工藝可有效減少糖渴清服用劑量而不影響其降血糖作用。HJY是由扶正固表經(jīng)典名方加減、經(jīng)無機(jī)陶瓷膜分離等高新技術(shù)處理的提取物。喻氏等考察了HJY對(duì)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞吞噬功能及小鼠血清溶菌酶活性的影響。結(jié)果表明，HJY能提高小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬率和吞噬指數(shù)，并能提高小鼠體內(nèi)的溶菌酶含量，對(duì)小鼠非特異性免疫功能有促進(jìn)作用。
6 無機(jī)陶瓷膜微濾技術(shù)精制中藥的膜污染與防治研究
趙氏等采用無機(jī)陶瓷膜澄清中藥復(fù)方水提液，應(yīng)用多層阻力模型對(duì)膜污染阻力進(jìn)行初步分析，得出本體系過濾時(shí)，膜阻力比例較小，而溶質(zhì)等的吸附污染阻力比例較大，并提出用酸、堿和EDTA等多種清洗劑交替清洗使膜通量得到很好的恢復(fù)。董氏等采用陶瓷膜錯(cuò)流微濾方式進(jìn)行了中藥復(fù)方水提液過濾澄清，考察操作壓力、溫度、雷諾數(shù)等工藝參數(shù)對(duì)膜污染速度的影響，并對(duì)膜污染進(jìn)行了防治研究，提出用NaOH或熱水逆向反沖洗膜是解決中藥膜污染的較好方法。
7 無機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)在中藥領(lǐng)域應(yīng)用存在的問題
綜上所述，無極陶瓷膜分離技術(shù)在中藥領(lǐng)域內(nèi)的研究與應(yīng)用日益增多，并體現(xiàn)出其對(duì)中藥水提液精制的有效性與優(yōu)越性。但到目前為止，大多還停留在實(shí)驗(yàn)室研究水平，工業(yè)化進(jìn)程相對(duì)滯后。其原因主要是：
（1）膜分離技術(shù)在中藥領(lǐng)域中的應(yīng)用缺乏系統(tǒng)的機(jī)理研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，中藥有效成分的分離及膜污染的機(jī)理至今不明，存在一些制約該技術(shù)在中藥行業(yè)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題，例如，膜通量下降對(duì)某些成分的吸附、膜污染及其清除等。
（2）中藥及其復(fù)方水提液為十分復(fù)雜的體系，其物理化學(xué)表征參數(shù)和化學(xué)組成是影響膜分離過程的主要因素。
目前，因?qū)χ兴幩嵋喝狈ι钊胂到y(tǒng)的基礎(chǔ)研究，至今難以對(duì)中藥膜技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，成為制約其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的瓶頸。
