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产品应用
无机膜过滤技术在生物工程与制药工业中的应用

  生物技术的迅速发展,对与之相配套的生物产品分离纯化的技术以及生化过程的控制技术提出了更高的要求。由于膜分离技术的特点,在生化领域的应用日益扩大。无机膜作为一类重要分离膜的品种,由于耐杂菌污染、便于消毒等优点,在生化领域的应用越来越受到关注,其应用涉及生化过程下游的细胞回收、发酵液澄清、产品净化等诸多方面。 

在医药方面的应用

  主要是除菌与除微粒,应用领域有:工艺用水、注射用水、气体、蒸汽,非肠道药,眼用药液、大输液,发酵产品(包括抗生素、疫苗、蛋白质),血液制品等。

  微粒对人体是有危害的。为了保证药物内在质量,许多国家在药典中规定了微粒物质的限度。如英国药典中规定,在500毫升注射液中,每毫升药液中大于2μm的粒子不得超过1000个,大于5μm的粒子不得超过100个。要达到如此高的要求,用通常的过滤技术是难以实现的,而必须采用微孔膜过滤技术。

  对制剂的过滤包括两个方面:一方面是作为生产过程中的应用,除了对药液本身进行过滤以外,对生产中所用的工艺用水也要严格的过滤;另一方面是作为输液的终端过滤,因为药品在储存、运输、使用过程中均有可能污染,由于多种药物的配伍也会产生粒子,因此在药液进入人体之前尚应进行终端过滤。

  一般药物灭菌均采用热压法,但细菌尸体仍留在药液中。而对于热敏性药物,如胰岛素、 ATP、辅酶A、细胞色素C、人体转移因子、激素、血清蛋白、丙种球蛋白等血液制品及组织培养用的培养基等,均不能采用热压灭菌,而只能用过滤法除菌。

  采用微孔膜过滤的明显优点在于: 

  1、不改变药物的原来性质,所以特别适合于热敏性药物过滤; 

  2、细菌的尸体被膜截留; 

  3、易于使药物生产线机械化和自动化; 

  4、微孔滤膜的孔径相对均一,对大于一定孔径的生物或非生物颗粒具有绝对的阻留作用;

  5、厚度薄,孔隙滤高,因而过滤速度快而吸附损失小;

  6、其构成是惰性的纤维素材料,不分解对生物生命活动有害的成分,也不和生命物质发生化学作用;

  7、其过滤孔径可随意控制,能有选择地对不同大小地颗粒进行分级筛选;

  8、其表面具有平稳性,可以阻留颗粒成单层平面排列,便于观察和计数。

在微生物学中的应用

  主要利用过滤膜浓集细菌、酵母菌、霉菌、虫卵等,然后进行检查分析。可以直接观察形态,或直接间接地培养、观察细菌落。这里,过滤膜一方面起到了离心机的作用,另一方面又构成了微生物均匀分布的载置表面,便于进一步处理。由于分离作用,微生物可以从一切有害其生长繁殖的可溶性成分(如抗生素或其它制菌物质)中解脱出来,显著提高分离培养的效果,这是膜过滤技术的独特优点。利用过滤膜的阻留作用,也可以达到除菌的目的,从而为简便地制取无菌液体或气体提供了有力地手段。利用分级作用,可以对某些混合菌体进行纯化分离(如从水体中分离钩端螺旋体),也可以将细菌和病毒分开,取代经典的细菌滤器。 

  几乎所有能在固体或液体培养基中培养的微生物都能在滤膜上进行培养,其生长状态只决定于所提供的培养基的数量和质量。由于滤膜的结构,使微生物培养过程中产生的抑制性物质(如毒素、外毒素以及某些有害的代谢物等)不象在普通培养基上那样容易扩散,因而更有利于各种微生物的独立生长,一般在滤膜表面上培养的菌落数要比在同样面积上的固体培养基上的菌落数多。与此相关的是,利用滤膜培养微生物还可以相当容易地在培养过程中更换培养基,也可以任意将滤膜分割成数块而分别置于不同性质的增菌、选择或鉴别培养基上培养,以达到多种不同的目的。在滤膜上生长的细菌,还可以进行简单的初步生化鉴定,或直接进行荧光抗体染色鉴定,以达到快速检验的目的。

最后,值得指出的是,利用滤膜技术可以节省许多玻璃器材,便于轻装,从而特别适用于各种现场或野外的检验分析工作。

对某些常见病原体推荐使用的滤膜孔径

病原体

推荐的孔径(微米)

病原体

推荐的孔径(微米)

沙门菌

0。45

炭疽杆菌芽孢

0.65

志贺痢疾杆菌

0.45

结核杆菌

0。65~0。8

致病性大肠杆菌

0。45

钩端螺旋体

0.30

霍乱弧菌

0。45

虫卵

5.00以上

致病性葡萄球菌

0.45

在实验分析中的应用

  生物化学中很多实验操作是把一种物质和另一种物质分开,最常用的有各种离心、电泳、层析等方法,而过滤法是一种古老但仍常用的分离技术。近十多年来发展了不同孔径的微滤膜(0.1~10μm)和超滤膜(约6~36纳米),使过滤技术进入了亚细胞水平和分子水平,成为分子生物学工作者所采用的一种很简单,但又十分重要的技术。 

  微孔膜可以根据的孔径大小不同而用于收集各种不同大小粒子,在进行细胞和细胞器的研究工作中,一般称为绝对过滤。

  微孔滤膜过滤技术在生物化学方面的应用有下述优点: 

  1、方法简单,只要根据工作需要选择一种合适的微孔滤膜和采用一般的吸滤装置,不需要其它的特殊仪器。 

  2、使用方便,重复性好,全部操作(由收集样品、分离、洗涤、干燥、直到最后鉴定和定量)在同一片均匀的微孔滤膜的表面上进行,这样不存在因样品转移而引起的损失导致结果偏低,也不会由于洗涤不充分而导致结果偏高,所以重复性好。

  3、 快速收集有样品的微孔膜可以很快地充分洗涤,而用经典离心法收集沉淀和洗涤,不但操作繁琐而且花费很多时间。单个样品的收集和洗涤能在几秒内完成,适用于研究小分子快速转移的动力学研究。此外,应用多支管过滤装置可以同时进行几十个样品地过滤。

 
 

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