現(xiàn)代生物技術(shù),也可稱之為生物工程,它與微電子技術(shù)、新材料技術(shù)和新能源技術(shù)并列為影響未來國計民生的四大科學(xué)技術(shù)支柱,被認(rèn)為是21世紀(jì)知識經(jīng)濟(jì)的核心。生物技術(shù)或生物工程主要是由基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵制藥工程等先進(jìn)技術(shù)所組成的新技術(shù)群。
膜分離技術(shù)也屬于21世紀(jì)新型高科技產(chǎn)業(yè)之一,隨著膜分離技術(shù)的不斷創(chuàng)新,已經(jīng)越來越多應(yīng)用到了生物技術(shù)領(lǐng)域,并取得了非常理想的效果,也推動了生物技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展,在21世紀(jì)的多數(shù)工業(yè)中,膜分離技術(shù)必將扮演著戰(zhàn)略性的角色。
因此,在現(xiàn)代化的生物領(lǐng)域科研工作中,正確掌握膜分離技術(shù)、連續(xù)移動床技術(shù)、電滲析技術(shù)等新型分離技術(shù)及在實驗室配備這些新型分離實驗裝置是必不可少的。
生物發(fā)酵制藥領(lǐng)域
膜分離技術(shù)在生物發(fā)酵制藥行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟,目前在抗生素、氨基酸、維生素等行業(yè)已有大量工程應(yīng)用。生物發(fā)酵液是一種非常復(fù)雜的溶液體系,應(yīng)用膜分離技術(shù)可以很好解決澄清、純化、分離、濃縮等目的。
發(fā)酵液的澄清過濾:可以使用無機(jī)膜技術(shù)替代傳統(tǒng)的板框、轉(zhuǎn)鼓過濾技術(shù)。
發(fā)酵產(chǎn)物的純化:可以使用超濾膜技術(shù)進(jìn)行脫色或純化,替代傳統(tǒng)工藝。
發(fā)酵產(chǎn)物的脫鹽:可以使用新型連續(xù)移動床技術(shù)或者電滲析技術(shù)進(jìn)行脫鹽;也可以通過納濾膜技術(shù)進(jìn)行鹽的脫除。
發(fā)酵產(chǎn)物的濃縮:可以使用納濾膜技術(shù)或者工業(yè)反滲透膜進(jìn)行產(chǎn)品的預(yù)濃縮,降低整體蒸發(fā)成本。
案例舉例:
抗生素:頭孢菌素C,紅霉素、青霉素、赤霉素、、土霉素、粘桿菌等。
維生素:維生素C、維生素B2、維生素B12等。
氨基酸:賴氨酸、蘇氨酸、、色氨酸、丙氨酸、亮氨酸等。
生物基因工程、細(xì)胞工程、酶工程領(lǐng)域
隨著基因工程技術(shù)的不斷發(fā)展,由發(fā)酵法生產(chǎn)的微生物藥物的分離與純化正面臨著一系列新的問題,如含量低、活性低、易失活、提取收率低等。膜分離作為一種新型的分離技術(shù),可在低溫下進(jìn)行分離、純物理分離過程,無化學(xué)變化,無相變,在現(xiàn)代生物技術(shù)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,例如:酶、活性蛋白、氨基酸、維生素、甾體、疫苗等物質(zhì)的分離純化及濃縮富集。
發(fā)酵法菌體細(xì)胞收集:通過發(fā)酵法生產(chǎn)所需要的菌體細(xì)胞,通過無機(jī)膜分離技術(shù),將細(xì)胞菌體進(jìn)行富集收集。
酶制劑純化和濃縮:采用無機(jī)微濾膜技術(shù)富集收集高濃度的活菌體,同時充分的分離出清澈度高的酶下游清液,再采用超濾膜技術(shù)進(jìn)行濃縮,在超濾膜濃縮過程中同時去掉了部分色素、雜蛋白、大部分無機(jī)鹽,很大程度上提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性,同時,超濾技術(shù)在常溫下進(jìn)行,酶活性沒有損失,收率高。
發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌過濾:可以應(yīng)用無機(jī)超濾膜技術(shù)。
蛋白質(zhì)或多肽產(chǎn)品的制備:可以應(yīng)用超濾膜分離純化蛋白,脫除多肽、糖、氨基酸及無機(jī)鹽;同時,可通過納濾膜或工業(yè)反滲透膜濃縮技術(shù)回收多肽、糖、氨基酸等;可以采用電滲析技術(shù)進(jìn)行蛋白或多肽的脫鹽。
病毒過濾去除:可以應(yīng)用微濾或者超濾膜技術(shù)有效去除病毒。病毒過濾是確保生物制品安全性常見的單元分離過程,一些病毒具有耐熱和耐化學(xué)性質(zhì),采用加熱和化學(xué)失活的方法不能完全殺死這些病毒,而選擇適當(dāng)?shù)奈V或者超濾膜則可以有效去除這些病毒。
除熱原(內(nèi)毒素):膜分離法除熱原作為一種新工藝、新技術(shù),正在制藥行業(yè)、生物技術(shù)行業(yè)推廣應(yīng)用,超濾去除熱原的原理是使用小于熱原分子量的超濾膜攔截?zé)嵩?/p>
案例舉例:
酶制劑:蛋白酶、糖化酶、植酸酶、纖維素酶等。
活性蛋白或多肽:蛋白分離濃縮、多肽分離濃縮、蛋白或多肽脫鹽等。
結(jié)束語
二十一世紀(jì)是生物技術(shù)的時代,基因治療、轉(zhuǎn)基因蛋白和單抗體的生產(chǎn),尤其要求大量生產(chǎn)DNA衍生抗體,來滿足疾病治療中長期使用及高劑量的需求。這些都對生物制品的純化和回收工藝提出了新的挑戰(zhàn),要求分離過程同時具有高產(chǎn)出和高選擇性的特點(diǎn),從而降低生物制品的成本及增加產(chǎn)量。膜分離技術(shù)是二十一世紀(jì)為先進(jìn)的分離技術(shù)之一,作為現(xiàn)代生物技術(shù)的革新的重要手段,在生物領(lǐng)域研究的實驗室中具備多種新型分離技術(shù)及配備相關(guān)實驗裝置顯得尤為重要。
據(jù)悉,目前在中國大陸地區(qū)能提供全方位新型分離技術(shù)服務(wù)和小型實驗裝置的企業(yè)當(dāng)屬國初科技(廈門)有限公司,該公司在為企業(yè)提供專業(yè)的大型工藝分離純化綜合解決方案同時,還為高校、研究所及企業(yè)的研發(fā)部門提供各種專業(yè)的膜分離實驗設(shè)備、移動床實驗設(shè)備、電滲析實驗設(shè)備等各種新型分離技術(shù),在業(yè)內(nèi)具有較高度。