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產品應用
無機膜過濾技術在生物工程與制藥工業中的應用

  生物技術的迅速發展,對與之相配套的生物產品分離純化的技術以及生化過程的控制技術提出了更高的要求。由于膜分離技術的特點,在生化領域的應用日益擴大。無機膜作為一類重要分離膜的品種,由于耐雜菌污染、便于消毒等優點,在生化領域的應用越來越受到關注,其應用涉及生化過程下游的細胞回收、發酵液澄清、產品凈化等諸多方面。 

在醫藥方面的應用

  主要是除菌與除微粒,應用領域有:工藝用水、注射用水、氣體、蒸汽,非腸道藥,眼用藥液、大輸液,發酵產品(包括抗生素、疫苗、蛋白質),血液制品等。

  微粒對人體是有危害的。為了保證藥物內在質量,許多國家在藥典中規定了微粒物質的限度。如英國藥典中規定,在500毫升注射液中,每毫升藥液中大于2μm的粒子不得超過1000個,大于5μm的粒子不得超過100個。要達到如此高的要求,用通常的過濾技術是難以實現的,而必須采用微孔膜過濾技術。

  對制劑的過濾包括兩個方面:一方面是作為生產過程中的應用,除了對藥液本身進行過濾以外,對生產中所用的工藝用水也要嚴格的過濾;另一方面是作為輸液的終端過濾,因為藥品在儲存、運輸、使用過程中均有可能污染,由于多種藥物的配伍也會產生粒子,因此在藥液進入人體之前尚應進行終端過濾。

  一般藥物滅菌均采用熱壓法,但細菌尸體仍留在藥液中。而對于熱敏性藥物,如胰島素、 ATP、輔酶A、細胞色素C、人體轉移因子、激素、血清蛋白、丙種球蛋白等血液制品及組織培養用的培養基等,均不能采用熱壓滅菌,而只能用過濾法除菌。

  采用微孔膜過濾的明顯優點在于: 

  1、不改變藥物的原來性質,所以特別適合于熱敏性藥物過濾; 

  2、細菌的尸體被膜截留; 

  3、易于使藥物生產線機械化和自動化; 

  4、微孔濾膜的孔徑相對均一,對大于一定孔徑的生物或非生物顆粒具有絕對的阻留作用;

  5、厚度薄,孔隙濾高,因而過濾速度快而吸附損失小;

  6、其構成是惰性的纖維素材料,不分解對生物生命活動有害的成分,也不和生命物質發生化學作用;

  7、其過濾孔徑可隨意控制,能有選擇地對不同大小地顆粒進行分級篩選;

  8、其表面具有平穩性,可以阻留顆粒成單層平面排列,便于觀察和計數。

在微生物學中的應用

  主要利用過濾膜濃集細菌、酵母菌、霉菌、蟲卵等,然后進行檢查分析。可以直接觀察形態,或直接間接地培養、觀察細菌落。這里,過濾膜一方面起到了離心機的作用,另一方面又構成了微生物均勻分布的載置表面,便于進一步處理。由于分離作用,微生物可以從一切有害其生長繁殖的可溶性成分(如抗生素或其它制菌物質)中解脫出來,顯著提高分離培養的效果,這是膜過濾技術的獨特優點。利用過濾膜的阻留作用,也可以達到除菌的目的,從而為簡便地制取無菌液體或氣體提供了有力地手段。利用分級作用,可以對某些混合菌體進行純化分離(如從水體中分離鉤端螺旋體),也可以將細菌和病毒分開,取代經典的細菌濾器。 

  幾乎所有能在固體或液體培養基中培養的微生物都能在濾膜上進行培養,其生長狀態只決定于所提供的培養基的數量和質量。由于濾膜的結構,使微生物培養過程中產生的抑制性物質(如毒素、外毒素以及某些有害的代謝物等)不象在普通培養基上那樣容易擴散,因而更有利于各種微生物的獨立生長,一般在濾膜表面上培養的菌落數要比在同樣面積上的固體培養基上的菌落數多。與此相關的是,利用濾膜培養微生物還可以相當容易地在培養過程中更換培養基,也可以任意將濾膜分割成數塊而分別置于不同性質的增菌、選擇或鑒別培養基上培養,以達到多種不同的目的。在濾膜上生長的細菌,還可以進行簡單的初步生化鑒定,或直接進行熒光抗體染色鑒定,以達到快速檢驗的目的。

最后,值得指出的是,利用濾膜技術可以節省許多玻璃器材,便于輕裝,從而特別適用于各種現場或野外的檢驗分析工作。

對某些常見病原體推薦使用的濾膜孔徑

病原體

推薦的孔徑(微米)

病原體

推薦的孔徑(微米)

沙門菌

0.45

炭疽桿菌芽孢

0。65

志賀痢疾桿菌

0.45

結核桿菌

0。65~0。8

致病性大腸桿菌

0.45

鉤端螺旋體

0。30

霍亂弧菌

0.45

蟲卵

5.00以上

致病性葡萄球菌

0.45

在實驗分析中的應用

  生物化學中很多實驗操作是把一種物質和另一種物質分開,最常用的有各種離心、電泳、層析等方法,而過濾法是一種古老但仍常用的分離技術。近十多年來發展了不同孔徑的微濾膜(0.1~10μm)和超濾膜(約6~36納米),使過濾技術進入了亞細胞水平和分子水平,成為分子生物學工作者所采用的一種很簡單,但又十分重要的技術。 

  微孔膜可以根據的孔徑大小不同而用于收集各種不同大小粒子,在進行細胞和細胞器的研究工作中,一般稱為絕對過濾。

  微孔濾膜過濾技術在生物化學方面的應用有下述優點: 

  1、方法簡單,只要根據工作需要選擇一種合適的微孔濾膜和采用一般的吸濾裝置,不需要其它的特殊儀器。 

  2、使用方便,重復性好,全部操作(由收集樣品、分離、洗滌、干燥、直到最后鑒定和定量)在同一片均勻的微孔濾膜的表面上進行,這樣不存在因樣品轉移而引起的損失導致結果偏低,也不會由于洗滌不充分而導致結果偏高,所以重復性好。

  3、 快速收集有樣品的微孔膜可以很快地充分洗滌,而用經典離心法收集沉淀和洗滌,不但操作繁瑣而且花費很多時間。單個樣品的收集和洗滌能在幾秒內完成,適用于研究小分子快速轉移的動力學研究。此外,應用多支管過濾裝置可以同時進行幾十個樣品地過濾。

 
 

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