Vorteile von Keramikmembranen in Biopharmazeutika
Keramikmembranen, ein Material, das herkömmlichen Polymertrennmembranen überlegen ist, spielt auch in der biomedizinischen Pharmazie eine nicht zu vernachlässigende Rolle. Nach mehr als einem Jahrzehnt der Entwicklung hat sich Chinas Industrie für anorganische Keramikmembranen weltweit führende Technologien angeeignet und ein gewisses Anwendungsspektrum in Bereichen wie Biopharmazie, Lebensmitteltechnik und Wasseraufbereitung erreicht. Dieser Artikel bietet eine grundlegende Einführung in die Anwendung von Keramikmembranen in der Biopharmazie.
Anorganische Keramikmembranen sind präzise keramische Filtermaterialien mit poröser Struktur, die bei hohen Temperaturen aus anorganischen Materialien wieAluminiumoxid, Titanoxid und Zirkoniumoxid. Sie bestehen aus einer dreischichtigen Struktur: einer porösen Trägerschicht, einer Übergangsschicht und einer mikroporösen Membranschicht mit asymmetrischer Verteilung. Ihre Filtrationspräzision umfasst Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration.
Die Vorteile von Keramikmembranen in biomedizinischen und pharmazeutischen Anwendungen
① Lange Lebensdauer:Tests haben gezeigt, dass Keramikmembranen in vielen Anwendungen eine 3- bis 5-mal längere Lebensdauer als organische Membranen haben und dabei eine stabile Trennleistung beibehalten, was die Produktionskosten bis zu einem gewissen Grad senkt.
② Enge Porengrößenverteilung und hohe Trennpräzision:Keramikmembranen erreichen eine Filtration im Nanobereich und ermöglichen so eine hohe Konzentration. Sie ermöglichen die Trennung und Konzentration in einer geschlossenen Umgebung bei Raumtemperatur, wodurch die Aktivität der Produkte erhalten bleibt.
③ Kleines Wasserwaschvolumen und reduzierter Abwasserausstoß:Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) im Abwasser wird deutlich reduziert, was die Produktausbeute deutlich verbessert und gleichzeitig die Myzelgewinnung ermöglicht. Darüber hinaus werden keine Filterhilfsmittel oder Koagulantien benötigt, wodurch sich Keramikmembranen hervorragend für Anwendungen im biopharmazeutischen Bereich eignen.
④ Ausgezeichnete chemische Stabilität, säurebeständig, alkalibeständig und korrosionsbeständig:Keramikmembranen verfügen über starke antimikrobielle Eigenschaften und können der Erosion durch verschiedene Medien lange standhalten, sodass sie sich für die Extraktion und Trennung verschiedener pharmazeutischer Inhaltsstoffe in Kohlenwasserstoffen und verschiedenen Lösungsmitteln eignen.
⑤ Hervorragende thermische Stabilität und einfache Reinigung:Keramikmembranen lassen sich sehr einfach reinigen und desinfizieren, und es ist unwahrscheinlich, dass das getrennte System kontaminiert wird. Sie erfüllen die Anforderungen an saubere und sterile Produktionsprozesse in der pharmazeutischen Herstellung und eignen sich auch für Hochtemperatur-Desinfektions- und Dampfreinigungsprozesse im pharmazeutischen Bereich.
⑥ Gute mechanische Eigenschaften und hohe strukturelle Stabilität:Keramikmembranen bestehen aus festen Materialien. Nach der Installation fallen sie nicht so leicht ab oder brechen nicht, halten einem bestimmten Druck stand, ohne sich zu verformen, quellen in keinem Lösungsmittel auf und sind abriebfest, was durch feste Partikel verursacht wird.
Anwendungen von Keramikmembranen in der Biomedizin
① Filtration von Extrakten der Traditionellen Chinesischen Medizin (TCM):TCM-Extrakte haben eine relativ komplexe Zusammensetzung und enthalten sowohl Wirkstoffe als auch inaktive Inhaltsstoffe sowie eine gewisse Menge an toxischen Bestandteilen. Im Vergleich zur herkömmlichen Wasserextraktion und Alkoholfällung kann die Verwendung anorganischer Keramikmembranen zur Reinigung von TCM-Extrakten die Extraktion der Wirkstoffe maximieren. Dies bietet Vorteile wie keinen Phasenwechsel, nahezu 100-prozentige Retention der Zielsubstanzen, eine einfache und bequeme Prozessführung sowie einen geringen Wasserverbrauch.
② Trennung und Extraktion von Enzymen:Als äußerst wichtige Klasse von Biokatalysatoren spielen Enzyme eine entscheidende Rolle in der Arzneimittelherstellung. Herkömmliche Trenn- und Extraktionsmethoden wie Zentrifugation, Fällung, Dialysekonzentration und Entsalzung liefern Enzymlösungen mit unzureichender Aktivität, die einer weiteren Konzentration bedürfen. Diese konventionellen Methoden sind zudem umständlich, energieintensiv, anfällig für Inaktivierung und weisen niedrige Rückgewinnungsraten auf. Der Einsatz der Keramikmembrantechnologie zur Enzymtrennung und -extraktion kann den Prozess hingegen vereinfachen. Sie zeichnet sich durch einfache Ausrüstung, hocheffiziente Verarbeitung und Energieeinsparung aus und ermöglicht die Trennung und Gewinnung hochkonzentrierter Bakterienzellen innerhalb kurzer Zeit bei gleichbleibender Enzymaktivität.
③ Konzentration und Reinigung der Zielprodukte:Die Keramikmembrantechnologie kann andere Konzentrationsverfahren wie die Vakuumverdampfungskonzentration ersetzen. Bei der Verarbeitung von Rohlösungen können niedermolekulare Substanzen (z. B. Salze) zusammen mit Wasser durch die Membran gelangen und durch Filtration entfernt werden. Dies verhindert die Inaktivierung der Zielprodukte und führt gleichzeitig zu ihrer weiteren Konzentration und Reinigung. Dies verbessert die Effizienz nachfolgender Reinigungsprozesse erheblich, spart Energie, verkürzt die Bauzeit und steigert Produktqualität und -ausbeute deutlich.