Преимущества керамических мембран в биофармацевтике
Керамические мембраныБудучи материалом, превосходящим традиционные полимерные разделительные мембраны, они также играют значительную роль в биомедицинской фармацевтике. За более чем десятилетие развития китайская индустрия неорганических керамических мембран освоила ведущие мировые технологии и достигла определённого масштаба применения в таких областях, как биофармацевтика, пищевая промышленность и водоподготовка. В данной статье представлено базовое введение в применение керамических мембран в биофармацевтике.
Неорганические керамические мембраны представляют собой прецизионные керамические фильтрующие материалы с пористой структурой, которые спекаются при высоких температурах из неорганических материалов, таких какглинозем, оксид титана и оксид циркония. Они состоят из трёхслойной структуры: пористого опорного слоя, переходного слоя и микропористого мембранного слоя, обеспечивающего асимметричное распределение. Их точность фильтрации охватывает микрофильтрацию, ультрафильтрацию и нанофильтрацию.
Преимущества керамических мембран в биомедицинских и фармацевтических применениях
① Длительный срок службы:Испытания показали, что керамические мембраны во многих областях применения служат в 3–5 раз дольше, чем органические мембраны, сохраняя при этом стабильные характеристики разделения, что в определенной степени снижает производственные затраты.
② Узкое распределение размеров пор и высокая точность разделения:Керамические мембраны способны достигать наномасштабного уровня фильтрации, обеспечивая концентрирование с высокой кратностью. Они позволяют проводить разделение и концентрирование в закрытой среде при комнатной температуре, сохраняя при этом активность продуктов.
③ Небольшой объем промывочной воды и уменьшенный сброс сточных вод:ХПК (химическое потребление кислорода) в сточных водах значительно снижается, что значительно повышает выход продукта и позволяет извлекать мицелий. Более того, не требуются фильтрующие добавки или коагулянты, что делает керамические мембраны чрезвычайно подходящими для применения в биофармацевтической отрасли.
④ Отличная химическая стабильность, устойчивость к кислотам, щелочам и коррозии:Керамические мембраны обладают сильными антимикробными свойствами и способны в течение длительного времени противостоять эрозии различных сред, что делает их пригодными для экстракции и разделения различных фармацевтических ингредиентов в углеводородах и различных растворителях.
⑤ Отличная термостойкость и легкость очистки:Керамические мембраны очень удобны в очистке и дезинфекции, а загрязнение разделяемой системы маловероятно. Они отвечают требованиям к чистоте и стерильности производственных процессов в фармацевтической промышленности, а также подходят для высокотемпературной дезинфекции и паровой очистки в фармацевтической отрасли.
⑥ Хорошие механические свойства и высокая структурная стабильность:Керамические мембраны изготовлены из прочных материалов. После установки они не подвержены отслоению или поломке, выдерживают определённое давление без деформации, не разбухают в растворителях и устойчивы к истиранию твердыми частицами.
Применение керамических мембран в биомедицине
① Фильтрация экстрактов традиционной китайской медицины (ТКМ):Экстракты ТКМ имеют относительно сложный состав, содержащий как активные, так и неактивные ингредиенты, а также определённое количество токсичных веществ. По сравнению с традиционными методами водной экстракции и осаждения спиртом, использование неорганических керамических мембран для очистки экстрактов ТКМ позволяет максимально увеличить извлечение активных ингредиентов. Преимуществами являются отсутствие фазовых переходов, практически 100% удержание целевых веществ, простота и удобство процесса, а также низкий расход воды.
② Разделение и экстракция ферментов:Будучи чрезвычайно важным классом биокатализаторов, ферменты играют решающую роль в фармацевтическом производстве. Традиционные методы разделения и экстракции, такие как центрифугирование, осаждение, концентрирование диализом и опреснение, приводят к получению ферментных растворов с недостаточной активностью, требующей дальнейшего концентрирования. К недостаткам этих традиционных методов относятся сложность процедур, высокое энергопотребление, высокая склонность к инактивации и низкая степень извлечения. В отличие от этого, использование керамических мембран для разделения и экстракции ферментов может упростить процесс. Они характеризуются простотой оборудования, высокой эффективностью обработки и энергосбережением, что позволяет разделять и получать высококонцентрированные бактериальные клетки в короткие сроки, сохраняя при этом активность ферментов.
③ Концентрация и очистка целевых продуктов:Технология керамических мембран способна заменить другие методы концентрирования, например, концентрирование в вакууме. При переработке исходных растворов низкомолекулярные вещества (например, соли) могут проходить через мембрану вместе с водой и удаляться фильтрацией. Это предотвращает инактивацию целевых продуктов при их дальнейшем концентрировании и очистке, что значительно повышает эффективность последующих процессов очистки, экономит энергию, сокращает сроки строительства и значительно повышает качество и выход готовой продукции.