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江陰逆流鐵蟲(chóng) (初入文壇)
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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(jí)中的應(yīng)用 已有1人參與
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一、 分離提純技術(shù)簡(jiǎn)介 化學(xué)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(dòng)相中的各組分經(jīng)過(guò)固定相時(shí)，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(qiáng)弱不同，在固定相中滯留時(shí)間不同，從而先后從固定相中流出。目前在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)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(dòng)相，因此也稱(chēng)為液相色譜法。根據(jù)流動(dòng)相洗脫時(shí)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(wú)需固體填料，同時(shí)可以排除由于使用固體填料可能導(dǎo)致的樣品變性、不可逆吸附等問(wèn)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(yīng)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(wú)論從初始投入成本還是系統(tǒng)使用成本來(lái)說(shuō)都非常高，因此，工業(yè)生產(chǎn)級(jí)別的高壓液相系統(tǒng)在中藥生產(chǎn)行業(yè)中應(yīng)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(guò)粉碎研磨后通過(guò)水或有機(jī)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(guò)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(guò)重結(jié)晶手段得到。這樣的處理過(guò)程存在三方面的缺陷：有效成分的吸附損失，耗時(shí)緩慢的洗脫過(guò)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(bǔ)中低壓層析色譜柱所存在的問(wèn)題，將該技術(shù)應(yīng)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(guò)程中的損耗，縮短單次分離時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 高速逆流色譜技術(shù)還具備一個(gè)非常重要的特色就是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)方案可線(xiàn)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(lái)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(wú)需再做更多嘗試。 我國(guó)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(jià)值，采用現(xiàn)有技術(shù)手段，不少有效成分要么無(wú)法實(shí)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(guó)外購(gòu)買(mǎi)高純度原料以至很多藥材無(wú)法得以廣泛應(yīng)用的現(xiàn)狀。 二、 中藥分離提純 長(zhǎng)期以來(lái)，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(shí)驗(yàn)室作為實(shí)驗(yàn)用途。國(guó)外廠(chǎng)商以英國(guó)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?jī)H為毫克到克級(jí)不等。英國(guó)的 brunel university大學(xué)曾經(jīng)做過(guò)18升設(shè)備的嘗試，但也僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用階段，并未能夠工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。 江陰逆流科技有限公司從2012年開(kāi)始，經(jīng)過(guò)大量的創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，通過(guò)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(shí)現(xiàn)了高速逆流色譜設(shè)備從實(shí)驗(yàn)室級(jí)別到生產(chǎn)級(jí)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(dá)到公斤級(jí)到噸級(jí)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(diǎn)： a) 解決了將旋轉(zhuǎn)密封技術(shù)用于管路解繞的難點(diǎn)，使得高速逆流設(shè)備大型化成為可能。 b) 采用獨(dú)特的材料/轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)/機(jī)芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(guò)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(shí)現(xiàn)高速逆流設(shè)備生產(chǎn)的無(wú)人值守。 d) 從實(shí)驗(yàn)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(mǎn)足用戶(hù)從實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)摸索到實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)需求。 四、 高速逆流色譜系統(tǒng)應(yīng)用案例 4.1、制藥實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用 英國(guó)某知名制藥廠(chǎng)美國(guó)實(shí)驗(yàn)室平時(shí)需要幫助公司其它部門(mén)對(duì)新藥研發(fā)過(guò)程中的各種產(chǎn)物進(jìn)行分離提純。該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)證了高速逆流從小設(shè)備到大設(shè)備的線(xiàn)性放大能力，相關(guān)內(nèi)容可參見(jiàn)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(lái)新興的產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的關(guān)注，工業(yè)大麻提取物中含有對(duì)人體有用的多種成分如cbd，cbg，cbn等，同時(shí)也存在能夠使人成癮的thc成分。世界上大多數(shù)國(guó)家對(duì)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(guó)部分工業(yè)大麻公司的工業(yè)大麻cbd/thc的分離提純應(yīng)用。 4.3、草烏甲素提純 注射用草烏甲素對(duì)其純度要求非常高，至少需要達(dá)到99%以上，常規(guī)的提取方法采用先過(guò)中低壓柱子提純，然后再反復(fù)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(guò)中低壓柱子提純環(huán)節(jié)后至少會(huì)帶來(lái)10%左右的吸附損失，另外一個(gè)弊端在于草烏甲素的粗提物中存在幾個(gè)不容易通過(guò)結(jié)晶去除的雜質(zhì)，需要通過(guò)多次反復(fù)的進(jìn)行重結(jié)晶操作，費(fèi)時(shí)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(xué)研究(包括基礎(chǔ)理論、應(yīng)用基礎(chǔ)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究)為主的公益性綜合研究所。其重點(diǎn)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(dān)了部分藏藥標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)入二期臨床驗(yàn)證過(guò)程。該客戶(hù)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(yīng)用前景 隨著單套容積的不斷增長(zhǎng)，高速逆流色譜系統(tǒng)已經(jīng)逐漸的從實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)分離階段發(fā)展到了中藥分離提純工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用階段�？梢灶A(yù)見(jiàn)，高速逆流色譜系統(tǒng)將對(duì)中藥分離提純產(chǎn)業(yè)起到良好的促進(jìn)作用。 5.1 提升現(xiàn)有中藥整體安全性水平 針對(duì)國(guó)內(nèi)存在的中藥注射制劑普遍純?cè)诘挠行С煞旨兌鹊�，雜質(zhì)成分高所帶來(lái)的藥物安全性風(fēng)險(xiǎn)，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(jìn)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(mǎn)足要求的成品。 5.2 加速基于中藥有效成分的新藥開(kāi)發(fā) 目前對(duì)于腫瘤的治療往往采用手術(shù)加西藥化療等方案，費(fèi)用高昂，無(wú)論對(duì)于病人還是國(guó)家的醫(yī)�；饋�(lái)說(shuō)都是沉重的負(fù)擔(dān)。目前已有多種中藥的有效成分被證明對(duì)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(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)，而這一過(guò)程如果采用諸如高壓液相色譜柱方法來(lái)進(jìn)行提取一方面工藝非常復(fù)雜，一方面造價(jià)高昂，而采用高速逆流色譜系統(tǒng)來(lái)做高純度的單品提取則可以大幅度降低該過(guò)程的成本，從而促進(jìn)新藥研發(fā)進(jìn)程。 |
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