膜分離技術(shù)以其高效、節(jié)能、環(huán)保及分子級過濾的特性，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)。尤其在藥物分離方面，采用膜技術(shù)具有可提高產(chǎn)品收率、縮短處理時(shí)間、降低能耗、提高產(chǎn)品純度、保證產(chǎn)品活性、易于工業(yè)放大等諸多優(yōu)點(diǎn)。
一、膜技術(shù)用于藥物分離的適應(yīng)性
對于生物制藥，下游工程需處理的體系，通常具有大容量稀漿、組份復(fù)雜、批間差異大、產(chǎn)品含量很低、產(chǎn)品具有活性、易于降解等特點(diǎn)。因而對環(huán)境要求高，通常需要保證密封、無菌，操作行件易于控制，這樣才能保證產(chǎn)品純度和活性。這里包括了抗生素及基因工程藥物等藥物。
采用膜分離技術(shù)，由于主要采用篩分原理，無相變，可保持低溫操作。同時(shí)，可快速對稀漿濃縮，提高產(chǎn)品含量，從而減少了添加劑、有機(jī)溶劑的使用量，相應(yīng)提高收率。另外，適當(dāng)?shù)哪は到y(tǒng)設(shè)計(jì)，可避免生產(chǎn)泡沫，減少與空氣接觸等，從而滿足藥物生產(chǎn)的要求。
二、膜技術(shù)在藥物分離中的主要應(yīng)用
1.細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)品的處理
用于細(xì)胞抑制物的去除，保證發(fā)酵水平的穩(wěn)定性。
用于細(xì)胞濃縮，可去除細(xì)胞碎片，增加發(fā)酵產(chǎn)物。
用于細(xì)胞溶解產(chǎn)物的回收以及去除雜質(zhì)蛋白。
胞外產(chǎn)品的處理，包括整個(gè)細(xì)胞濃縮，蛋白質(zhì)的回收等。
細(xì)胞的純化（恒容過濾方式）。
2.蛋白質(zhì)的處理
1）蛋白質(zhì)的濃縮。截留率可達(dá)99％以上，最終濃度可達(dá)20-25％。
2）蛋白質(zhì)的純化。采用恒容過濾方式可在除碎片雜質(zhì)或緩沖液等。
3）采用低壓高切速進(jìn)行蛋白質(zhì)的澄清。
4）采用不同切割分子量的濾膜，對蛋白進(jìn)行分級。
3.血液分級
采用不同切割分子量的濾膜，將血液中血漿、紅血球、白蛋白、血紅蛋白進(jìn)行分級純化。小分子物質(zhì)的濃縮主要采用NF膜，對抗生素、多肽、氨基酸進(jìn)行濃縮純化。
4.藥液除熱原
通常采用切割分子量6000Dalton超濾膜，對無法熱壓滅菌的注射針劑、中草藥注射液進(jìn)行終端除熱源。
三、膜技術(shù)在藥物分離中的工程設(shè)計(jì)問題
一個(gè)經(jīng)濟(jì)適用的膜分離系統(tǒng)，首先要具備一定分離性能，它取決于所選用的膜的截流性能及恒容過濾的使用程度。其次要具備一定透量，同時(shí)必須具備一定的使用壽命和簡單方便的清洗方法。最后，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評估。膜系統(tǒng)的主要費(fèi)用來自于設(shè)備投資（膜面積大小，取決于單位透量和處理時(shí)間），操作費(fèi)（主要包括膜更換費(fèi)用、能耗和清洗費(fèi)用）以及目標(biāo)產(chǎn)品的損耗（即回收率的大小）。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程需要考慮以下問題：
1、根據(jù)分離目的的要求，選用不同種類的膜。如小分子的濃縮，通常采用NF/RO，大分子的澄清采用UF/MF膜。
2、根據(jù)待分離溶液中懸浮物含量，進(jìn)行組件結(jié)構(gòu)形式的選擇。高蛋白含量或高固體含量的處理，通常選用管式或平板。懸浮物含量低的，通常選用中空纖維或卷式。
3、通常采用的操作方式是錯(cuò)流操作，剪切流速一般在0.9-4.5m/s，若對回收率或純度的要求，多采用恒容過濾。
4、膜孔的選擇的依據(jù)，對膜孔而言，被截留分子的大小要與膜孔有1~2個(gè)數(shù)量級的差別，或者對膜的截留分子量而言，至少要小于被截留物質(zhì)分子的3~10倍，才能保證好的回收率。
5、濃縮倍數(shù)的選擇，通常在3~10倍。
6、處理時(shí)間的選擇2~4小時(shí)之間。
7、產(chǎn)品的回收率一般為95~99%。
8、操作壓力的選擇。對于MF/UF，通常為0.2~1.0MPa對于NF/RO，通常為 1.0~3.0MPa。
9、剪切流速的選擇，對于UF/MF為1~5 m/s，對于NF/RO為3~8 m/s。
10、泵的選擇，對于大規(guī)模和中低粘度流體，通常選用離心泵；對于小規(guī)?；蚋哒扯攘黧w，選用往復(fù)泵；對于低剪切少要求的液體，選用齒輪泵。
11、管道流速與管道尺寸的選擇，通常利用雷諾數(shù)R進(jìn)行選擇。若R≥4000時(shí)，為選擇的區(qū)域。
12、容積罐的選擇，應(yīng)采用圓錐形、低液位控制、熱交換、防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)等設(shè)計(jì)。適用于間歇操作的濃縮過程。
13、系統(tǒng)的主要控制包括高低壓保護(hù)、過溫保護(hù)、快速側(cè)沖、低壓低流速啟動(dòng)、自動(dòng)反洗等。
14、組件的完整性檢測，如中空纖維膜采用泡壓法，卷式膜采用氣體擴(kuò)散流的方法。
15、系統(tǒng)的最小死體積的設(shè)計(jì)。
16、膜組件的清洗、消毒及保貯的設(shè)計(jì)。
反沖法和堿洗是有效的清洗方法；熱水和酸堿是較好的消毒方式等。同時(shí)，應(yīng)采用了適合的工業(yè)放大步驟，通常采用：
第一步：測試池測試，采用平板膜片（膜面積≤40cm2），可快速，簡單了解膜的有關(guān)分離性能，但無法提供工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
第二步：應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，通常采用工業(yè)規(guī)模組件（膜面積≥0.6m2），在1-2小時(shí)內(nèi)處理20-150L厚料，可提供工程放大所需的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及膜穩(wěn)定性的判定，但無法判定膜的壽命。
第三步：工業(yè)中試，采用工業(yè)規(guī)模組件，至少運(yùn)行20~30天，可獲得長期污染及膜的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，但費(fèi)用太高。
四、實(shí)驗(yàn)應(yīng)用例子
根據(jù)以工業(yè)放大步驟及有關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)，我們已成功地在多個(gè)品種中應(yīng)用膜分離系統(tǒng)。
1.濃縮過程
氨基酸類
抗生素類，包括泰樂菌素、硫酸新霉素、鹽酸金酶素、去甲基金霉素、紅霉素和硫酸粘菌素等。
動(dòng)物提取物，硫酸軟骨素等。
植物提取物，靈芝多糖、中藥提取物等。
化學(xué)合成藥，如苯丙氨酸等。
2.澄清純化
發(fā)酵類產(chǎn)品，如氨基酸，維生素等。
生物制藥類，乙肝疫苗，干擾素，尿激酶等。
果糖類
口服液類
3.藥液除熱源
果糖二磷酸鈉，氨基酸注射液，胸腺肽，維腦絡(luò)通等。