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高速逆流色譜技術(shù)在天然產(chǎn)物分離及中藥產(chǎn)業(yè)升級中的應用 已有1人參與
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一、 分離提純技術(shù)簡介 化學物質(zhì)分離提純的常規(guī)技術(shù)為色譜法，色譜法的分離原理是：溶于流動相中的各組分經(jīng)過固定相時，由于與固定相發(fā)生作用（吸附、分配、離子吸引、排阻、親和）的大小、強弱不同，在固定相中滯留時間不同，從而先后從固定相中流出。目前在實際工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用的色譜法一般采用固體填料作為固定相，采用液體作為流動相，因此也稱為液相色譜法。根據(jù)流動相洗脫時所用壓力大小不同，又可分為中低壓層析色譜和高壓液相色譜。高速逆流色譜方法則是采用液體作為固定相，無需固體填料，同時可以排除由于使用固體填料可能導致的樣品變性、不可逆吸附等問題。高速逆流色譜與中低壓層析色譜，高壓液相色譜在工業(yè)應用上的差別如下表所示： 二、 中藥分離提純 由于高壓液相色譜系統(tǒng)無論從初始投入成本還是系統(tǒng)使用成本來說都非常高，因此，工業(yè)生產(chǎn)級別的高壓液相系統(tǒng)在中藥生產(chǎn)行業(yè)中應用很少。目前中藥行業(yè)中的分離提純一般是采用中低壓層析色譜柱的方案。中藥材經(jīng)過粉碎研磨后通過水或有機溶劑浸提等方式得到含有大量雜質(zhì)和有效成分的浸膏。浸膏再經(jīng)過一次或多次的中低壓層析色譜柱洗脫將部分雜質(zhì)去除，得到較高純度的提取物，如果需要更高純度的提取物，則再通過重結(jié)晶手段得到。這樣的處理過程存在三方面的缺陷：有效成分的吸附損失，耗時緩慢的洗脫過程，最終產(chǎn)物的純度提升困難。 高速逆流色譜技術(shù)可以非常好的彌補中低壓層析色譜柱所存在的問題，將該技術(shù)應用于中藥的分離提純，一方面可以提高產(chǎn)出物的純度，快速去除雜質(zhì)，一方面可以降低生產(chǎn)過程中的損耗，縮短單次分離時間，提高生產(chǎn)效率。 高速逆流色譜技術(shù)還具備一個非常重要的特色就是實驗室內(nèi)的實驗方案可線性放大到工業(yè)生產(chǎn)中使用。即用小型的高速逆流色譜系統(tǒng)所摸索出來的化合物分離方案（溶劑配置方案）可直接用于大型的高速逆流色譜系統(tǒng)上，無需再做更多嘗試。 我國中草藥資源非常豐富，特別是云南、青海、西藏等高原地帶特有的多種天然產(chǎn)物都具有珍貴的醫(yī)藥價值，采用現(xiàn)有技術(shù)手段，不少有效成分要么無法實現(xiàn)高純度提純，或者是成本高昂。普及高速逆流色譜分離提純技術(shù)可以讓中藥有效成分純度更高，成本更低，改變需要支付高昂外匯從國外購買高純度原料以至很多藥材無法得以廣泛應用的現(xiàn)狀。 二、 中藥分離提純 長期以來，由于高速逆流色譜設(shè)備生產(chǎn)加工的難度較高，高速逆流色譜設(shè)備只有總?cè)莘e較小的設(shè)備，只用于實驗室作為實驗用途。國外廠商以英國dynamic extractions公司為例，其所能提供的最大高速逆流色譜設(shè)備總?cè)莘e為1升，樣品分離量僅為毫克到克級不等。英國的 brunel university大學曾經(jīng)做過18升設(shè)備的嘗試，但也僅僅停留在實驗室應用階段，并未能夠工業(yè)化生產(chǎn)應用。 江陰逆流科技有限公司從2012年開始，經(jīng)過大量的創(chuàng)新方案設(shè)計與實驗，通過在管路材質(zhì)，管路解繞方式，轉(zhuǎn)軸材質(zhì)及結(jié)構(gòu)等多方面的突破，實現(xiàn)了高速逆流色譜設(shè)備從實驗室級別到生產(chǎn)級別的突破，于2018年推出總?cè)莘e為5l的高速逆流色譜系統(tǒng)，于2020年推出容積為30l，年處理量可達到公斤級到噸級的生產(chǎn)型高速逆流色譜系統(tǒng)。 江陰逆流科技有限公司的高速逆流色譜系列產(chǎn)品具有如下特點： a) 解決了將旋轉(zhuǎn)密封技術(shù)用于管路解繞的難點，使得高速逆流設(shè)備大型化成為可能。 b) 采用獨特的材料/轉(zhuǎn)軸設(shè)計/機芯結(jié)構(gòu)設(shè)計等方案極大提高了大型高速逆流設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。 c) 通過自主研發(fā)的基于多傳感器融合，人工智能技術(shù)等的控制軟件，可實現(xiàn)高速逆流設(shè)備生產(chǎn)的無人值守。 d) 從實驗室系統(tǒng)到工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，可提供多種規(guī)格設(shè)備，可滿足用戶從實驗室實驗摸索到實際工業(yè)化生產(chǎn)需求。 四、 高速逆流色譜系統(tǒng)應用案例 4.1、制藥實驗室應用 英國某知名制藥廠美國實驗室平時需要幫助公司其它部門對新藥研發(fā)過程中的各種產(chǎn)物進行分離提純。該實驗室采用1l高速逆流色譜設(shè)備從事相關(guān)的分離提純工作。同時驗證了高速逆流從小設(shè)備到大設(shè)備的線性放大能力，相關(guān)內(nèi)容可參見論文https://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2017.01.037。 4.2、工業(yè)大麻分離提純 工業(yè)大麻作為近年來新興的產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)外得到了廣泛的關(guān)注，工業(yè)大麻提取物中含有對人體有用的多種成分如cbd，cbg，cbn等，同時也存在能夠使人成癮的thc成分。世界上大多數(shù)國家對工業(yè)大麻的產(chǎn)品的基本要求就是工業(yè)大麻提取物中的thc成分必須低于0.3%。江陰逆流科技有限公司的30l系統(tǒng)成功的用于我國部分工業(yè)大麻公司的工業(yè)大麻cbd/thc的分離提純應用。 4.3、草烏甲素提純 注射用草烏甲素對其純度要求非常高，至少需要達到99%以上，常規(guī)的提取方法采用先過中低壓柱子提純，然后再反復多次重結(jié)晶以獲得高純度的晶體。常規(guī)方案存在兩方面的弊端，一是損耗大，草烏甲素粗提物經(jīng)過中低壓柱子提純環(huán)節(jié)后至少會帶來10%左右的吸附損失，另外一個弊端在于草烏甲素的粗提物中存在幾個不容易通過結(jié)晶去除的雜質(zhì)，需要通過多次反復的進行重結(jié)晶操作，費時耗力。江陰逆流科技有限公司的30l系統(tǒng)在草烏甲素提純上顯示出了非常良好的效果，可以一次性的分離1l的草烏甲素溶液獲得純度在99%以上的草烏甲素單品。 4.3、草烏甲素提純 中科院某所是以從事青藏高原生物科學研究(包括基礎(chǔ)理論、應用基礎(chǔ)和應用開發(fā)研究)為主的公益性綜合研究所。其重點領(lǐng)域包括青藏高原生態(tài)與環(huán)境、藏藥現(xiàn)代化等。該所下屬的青藏高原特色生物資源工程技術(shù)研究中心承擔了部分藏藥標準品研發(fā)工作。該中心使用5l高速逆流色譜系統(tǒng)用于藏藥獐牙菜醇苷的標準品生產(chǎn)，可以一次性得到99.8%純度的純品。 4.5、和厚樸酚分離提純 成都某制藥公司采用厚樸酚研發(fā)新型的抗腫瘤藥物，目前即將進入二期臨床驗證過程。該客戶采用5l高速逆流色譜系統(tǒng)用于從厚樸提取物中提純和厚樸酚，取到了良好的效果。 五、 高速逆流色譜提純技術(shù)應用前景 隨著單套容積的不斷增長，高速逆流色譜系統(tǒng)已經(jīng)逐漸的從實驗室中的實驗分離階段發(fā)展到了中藥分離提純工業(yè)化生產(chǎn)應用階段。可以預見，高速逆流色譜系統(tǒng)將對中藥分離提純產(chǎn)業(yè)起到良好的促進作用。 5.1 提升現(xiàn)有中藥整體安全性水平 針對國內(nèi)存在的中藥注射制劑普遍純在的有效成分純度低，雜質(zhì)成分高所帶來的藥物安全性風險，可采用高速逆流色譜系統(tǒng)與傳統(tǒng)制藥企業(yè)中的中低壓層析色譜柱結(jié)合。先用中低壓層析色譜柱將中藥進行除雜處理，得到50-80%左右以上的有效成分的單體，然后再用高速逆流色譜系統(tǒng)將純度提到到95-99%以上，最后可以再用結(jié)晶等方法得到滿足要求的成品。 5.2 加速基于中藥有效成分的新藥開發(fā) 目前對于腫瘤的治療往往采用手術(shù)加西藥化療等方案，費用高昂，無論對于病人還是國家的醫(yī)�；饋碚f都是沉重的負擔。目前已有多種中藥的有效成分被證明對腫瘤治療有療效，但是要研發(fā)一種新藥，則必須有足夠數(shù)量的高純度的單品做長期的實驗，而這一過程如果采用諸如高壓液相色譜柱方法來進行提取一方面工藝非常復雜，一方面造價高昂，而采用高速逆流色譜系統(tǒng)來做高純度的單品提取則可以大幅度降低該過程的成本，從而促進新藥研發(fā)進程。 |
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