Vantaggi delle membrane ceramiche nei prodotti biofarmaceutici
Membrane ceramiche, in quanto materiale superiore alle tradizionali membrane di separazione polimeriche, svolgono un ruolo non trascurabile anche nella farmacia biomedica. Dopo oltre un decennio di sviluppo, l'industria cinese delle membrane ceramiche inorganiche ha acquisito tecnologie all'avanguardia a livello mondiale e ha raggiunto una certa scala di applicazione in settori quali la biofarmaceutica, l'ingegneria alimentare e il trattamento delle acque. Questo articolo fornisce un'introduzione di base all'applicazione delle membrane ceramiche nel campo biofarmaceutico.
Le membrane ceramiche inorganiche sono materiali di filtrazione ceramici di precisione con una struttura porosa, che vengono sinterizzati ad alte temperature da materiali inorganici comeallumina, ossido di titanio e ossido di zirconio. Sono costituiti da una struttura a tre strati: uno strato di supporto poroso, uno strato di transizione e uno strato di membrana microporosa, con una distribuzione asimmetrica. La loro precisione di filtrazione copre microfiltrazione, ultrafiltrazione e nanofiltrazione.
I vantaggi delle membrane ceramiche nelle applicazioni farmaceutiche biomediche
① Lunga durata:I test hanno dimostrato che le membrane ceramiche hanno una durata da 3 a 5 volte superiore rispetto alle membrane organiche in molte applicazioni, mantenendo al contempo prestazioni di separazione stabili, il che riduce in una certa misura i costi di produzione.
② Distribuzione ristretta delle dimensioni dei pori ed elevata precisione di separazione:Le membrane ceramiche possono raggiungere un livello di filtrazione nanometrico, consentendo concentrazioni ad alto ingrandimento. Consentono di effettuare la separazione e la concentrazione in un ambiente chiuso a temperatura ambiente, mantenendo così l'attività dei prodotti.
③ Volume di lavaggio dell'acqua ridotto e scarico ridotto delle acque reflue:La COD (domanda chimica di ossigeno) nelle acque reflue viene significativamente ridotta, migliorando notevolmente la resa del prodotto e consentendo il recupero del micelio. Inoltre, non sono necessari coadiuvanti di filtrazione o coagulanti, rendendo le membrane ceramiche altamente adatte alle applicazioni in campo biofarmaceutico.
④ Eccellente stabilità chimica, resistente agli acidi, agli alcali e alla corrosione:Le membrane ceramiche hanno forti proprietà antimicrobiche e possono resistere a lungo all'erosione di vari supporti, il che le rende adatte all'estrazione e alla separazione di vari ingredienti farmaceutici in idrocarburi e vari solventi.
⑤ Eccellente stabilità termica e facile pulizia:Le membrane ceramiche sono molto comode da pulire e disinfettare ed è improbabile che il sistema separato venga contaminato. Possono soddisfare i requisiti di processi di produzione puliti e sterili nell'industria farmaceutica e sono adatte anche per processi di disinfezione ad alta temperatura e pulizia a vapore in ambito farmaceutico.
⑥ Buone proprietà meccaniche ed elevata stabilità strutturale:Le membrane ceramiche sono realizzate con materiali solidi. Una volta installate, non si staccano o si rompono facilmente, possono resistere a una certa pressione senza deformarsi, non si gonfiano in alcun solvente e sono resistenti all'abrasione causata da particelle solide.
Applicazioni delle membrane ceramiche in biomedicina
① Filtrazione degli estratti della medicina tradizionale cinese (MTC):Gli estratti di MTC hanno composizioni relativamente complesse, contenenti sia principi attivi che inattivi, oltre a una certa quantità di ingredienti tossici. Rispetto al tradizionale processo di estrazione con acqua e precipitazione alcolica, l'uso di membrane ceramiche inorganiche per la purificazione degli estratti di MTC può massimizzare l'estrazione dei principi attivi. Presenta vantaggi quali l'assenza di cambiamento di fase, la ritenzione quasi al 100% delle sostanze target, la semplicità e la praticità del processo e il basso consumo di acqua.
2 Separazione ed estrazione degli enzimi:In quanto classe estremamente importante di biocatalizzatori, gli enzimi svolgono un ruolo cruciale nella produzione farmaceutica. I metodi tradizionali di separazione ed estrazione, come la centrifugazione, la precipitazione, la concentrazione per dialisi e la desalinizzazione, producono soluzioni enzimatiche con attività insufficiente, che richiedono ulteriore concentrazione. Questi metodi convenzionali presentano inoltre procedure complesse, elevato consumo energetico, elevata suscettibilità all'inattivazione e bassi tassi di recupero. Al contrario, l'uso della tecnologia a membrana ceramica per la separazione e l'estrazione enzimatica può semplificare il processo. Questa tecnologia è caratterizzata da apparecchiature semplici, elevata efficienza di lavorazione e risparmio energetico, consentendo la separazione e l'acquisizione di cellule batteriche ad alta concentrazione in tempi brevi, mantenendo al contempo l'attività enzimatica.
3 Concentrazione e purificazione dei prodotti target:La tecnologia a membrana ceramica può sostituire altri metodi di concentrazione, come la concentrazione per evaporazione sotto vuoto. Durante la lavorazione di soluzioni di alimentazione grezze, le sostanze a basso peso molecolare (ad esempio i sali) possono passare attraverso la membrana insieme all'acqua ed essere rimosse mediante filtrazione. Ciò impedisce l'inattivazione dei prodotti target, concentrandoli e purificandoli ulteriormente, migliorando notevolmente l'efficienza dei successivi processi di purificazione, risparmiando energia, riducendo i tempi di produzione e migliorando significativamente la qualità e la resa del prodotto.