新技术在兽药研发生产中的应用

　　据统计我国现有兽药⽣产企业2000余家，⽣产的兽药品种规格约有2000多种，年产值已超过150亿元⼈民；全国约有经营企业5万多家，年销售额约170亿元⼈民币。主要剂型仅有⽔针剂、⽚剂和针剂，原料药⼚所占⽐重不到5%。缺乏市场需要的群体疾病防治的浇泼剂、缓释剂、⽓雾剂等。数⽣产⼚的⽣产环境、设备、⼯艺简陋和落后，⽣产规模⼩。兽药研发创新能⼒弱，新药数量少，产品科技含量低。农业部已限定2005年底为兽药⽣产⼚达到GMP要求的最后期限。预⽰着兽药⽣产整体⽔平的提⾼，优胜劣汰的竞争会加激烈，有利于新技术、新⼯艺及新产品的研发和应⽤。 　　2 提取技术

　　在中药制剂⽣产中常⽤的提取⽅法主要有煎煮法、回流法、浸渍法、渗漉法等，但这些⽅法存在有效成分损失⼤、周期长、⼯序多、提取率不⾼等缺陷。在药物研发⽣产中应⽤的提取新技术主要包括： 　　2.1 超临界流体萃取技术

　　超临界流体萃取SCFE技术是⽬前国内外较⼴泛研究和应⽤的新技术。由于超临界流体的密度仅是温度和压⼒的函数，在⼀定压⼒范围内其密度与其溶解能⼒成⽐例，故可通过对温度、压⼒的控制来改变对物质的溶解度，⽽且在临界点附近温度与压⼒的微⼩变化有可能导致溶质溶解度发⽣数量级的突变。在超临界萃取体系中，处于超临界状态流体（溶剂）的性质可以通过添加其他物质（夹带剂）改进；溶剂的溶解能⼒随密度增⼤⽽增强；溶质的蒸⽓压随温度升⾼⽽指数上升；低挥发性物质在⾼压下，溶解度随温度升⾼⽽增⼤，在低压下溶解度随温度升⾼⽽降低。因此SCFE可以通过控制体系的压⼒和温度使其选择地萃取其中某组分，然后通过温度或压⼒的变化，降低超临界流体的密度，对所萃取的物质进⾏分离，并让超临界流体循环使⽤。⽬前⼴泛使⽤的是超临界萃取。

　　由于可通过调控压⼒和温度，选择性地萃取某些成分，使萃取到分离可⼀步完成，因此特别适⽤于提取分离挥发性成分、脂溶性物质、⾼热敏性物质，产品基本⽆有机溶剂残留，产品纯度亦较⾼。但它较适⽤于亲脂性、分⼦量较⼩物质的萃取，对极性⼤、分⼦量⼤的物质如苷类、多糖类，要加夹带剂（⼀般常⽤的夹带剂有⽔、⼄醇、丙酮、⼄酸⼄酯等），在夹带剂的使⽤上还缺乏⾜够的理论⽅⾯的研究，可测性差，主要靠实验摸索，操作在很⾼的压⼒下进⾏，设备属⾼压设备，⼀次性投资较⼤，运⾏成本较⾼，给⼯业化⼴泛应⽤带来了障碍。 　　2.2 超声循环提取技术

　　超声波对各种成份的提取分离的强化作⽤主要源于其空化作⽤。在空化发⽣时液体中的微⼩⽓泡核在⾼强度超声波作⽤下发⽣振荡、⽣长、收缩及崩溃等⼀系列动⼒学过程。湍流效应、微扰效应、界⾯效应和聚能效应等是空化作⽤在超声提取体系中的具体体现。超声提取早已⼴泛应⽤于实验室少量样品处理，它所具有的时间短、温度低、提取率⾼等优点已被公认，缺乏有效的⼯程放⼤⼿段是限制其⼤规模应⽤的瓶颈。虽然⽬前国内逐渐有越来越多的超声提取设备出现在市场上，但真正能够适于⼯业⼤⽣产的超声提取装备仍然很少，本⽂仅对超声循环提取技术和设备作简要介绍。

　　超声循环提取技术是在国家863和攻关项⽬的⽀持下，根据⽣化⼯程理论和⽅法，提出了物料和超声场之间“模拟移动”，根据流体流动、混合理论和给予每物料颗粒“相同机会”，限度地提⾼超声场的利⽤率，解决局部过度超声处理和超声波在介质中的快速衰减问题。通过采⽤独特的循环技术和超声场的合理设计，极⼤地增加了超声场的物料处理能⼒，⼩功率超声场即可处理⼤量物料，从⽽解决了超声提取的⼯程放⼤难题。⽬前已形成了从0.5升到8000升有效容积的实验室SY、中试HF、⽣产SC三⼤系列产品，数⼗个品种，已在北京同仁堂、北京⼤学药学院等近三⼗家研发、⽣产单位使⽤。

　　同国内外相关设备相⽐较，通过⼤量试验证明，超声循环提取技术和设备具有如下特点。效率⾼：提取时间仅为常规提取⽅法的⼏分之⼀到⼏⼗分之⼀；能耗低：⼀般均在室温下提取，单位物料处理量能耗较常规提取⽅法可降低50%；产品质量⾼：由于提取时间短、温度低，产品中杂组份含量减少，提⾼了提取产品品质；提取率⾼：有效成份得以充分释出，甚⾄有些⽤常规⽅法难于提出的组份亦能快速提取出来；适⽤范围⼴：不受溶剂性质、提取物分量⼤⼩、极性等限制，还可以⽤于提取—— 纯化的耦合、超声分散、乳液制备、缓释药物超微胶囊和纳⽶胶囊制备等；操作简便：可进⾏间歇提取或多级连续提取，有顺流和逆流两种⽅式可供选择、易于实现⾃动化，符合+,-要求；产品性. 价⽐⾼：价格⼤⼤低于超临界萃取和进⼝设备，设备占地⾯积⼩。但需要加强成套⽣产线的集成和⾃动控制的集成等⽅⾯的研发。 　　2.3 微波萃取技术

　　微波提取技术亦是⽬前研究较多的提取新技术之⼀。它是根据不同物质吸收微波能⼒的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从⽽使得被萃取物质从基体或体系

中分离，进⼊到介电常数较⼩、微波吸收能⼒相对差的萃取剂中，达到提取的⽬的。

　　微波萃取具有时间短、设备简单、适⽤范围⼴、萃取效率⾼等特点。微波萃取选择性差的问题可以通过对微波的施加功率及时间的控制或者与另⼀些优势技术相结合来改善。微波提取⼀般适⽤于热稳定性的物质，对热敏性物质，微波加热易导致它们变性或失活；要求物料有良好的吸⽔性，否则细胞难以吸收⾜够的微波能将⾃⾝击破，产物也就难以释放出来；微波提取对组分的选择性差。 　　2.4 酶法提取

　　酶法提取是利⽤酶反应较温和地将植物组织分解，从⽽可以限度从植物体内提取有效成分。纤维素酶⽤于以纤维素为主的中药材提取有效成分能提⾼有效成分的收率。酶法提取要求酶有极⾼的活性、⾼度的专⼀性和温和反应条件。在植物药⽤成份提取中酶可以作为浸提辅助剂，在动物药提取中可以作为激活剂和脱⽑剂等，可以作为提取液的澄清剂和药渣再利⽤的催化剂。酶法提取的效果主要取决于酶的种类、⽤量、酶解时间、温度、酸碱度、物料细度、搅拌等多种因素。酶法提取要拓宽其应⽤领域，还需要进⼀步深⼊探讨酶的浓度、底物的浓度、温度、酸碱度、抑制剂和激动剂等对提取物有何影响。 　　2.5 半仿⽣提取法

　　半仿⽣提取法（SBE）是从⽣物药剂学的⾓度，模拟⼝服给药及药物经胃肠道转运的原理，为经消化道给药中药剂设计的⼀种新的提取⼯艺。它应⽤于中药提取中坚持了“有成分论，不唯成分论，重在机体的药效学反应”。这种新提取法可以提取和保留更多的有效成分，能缩短⽣产周期，降低成本。但SBE的有效成分利⽤率较低。 　　3 分离纯化技术

　　传统的分离⽅法主要有沉降、过滤、离⼼，传统的纯化⽅法主要有⽔提醇沉法（⽔醇法）、醇提⽔沉法（醇⽔法）、酸碱法、盐析法、离⼦交换法和结晶法等。⽬前新的分离纯化⽅法主要有絮凝沉淀法、⼤孔树脂吸附法、超滤法、⾼速离⼼法等。

　　3.1 絮凝沉淀

　　絮凝沉降是在混悬的提取液或提取浓缩液中加⼊⼀种絮凝沉淀剂以吸附架桥和电中和⽅式与蛋⽩质果胶等发⽣分⼦间作⽤，使之沉降，除去溶液中的粗粒⼦，以达到精制和提⾼成品质量的⽬的。⽬前使⽤的絮凝剂主要有鞣质、明胶、蛋清、101果汁澄清剂、ZTC澄清剂、壳聚糖等。

　　在絮凝沉淀过程中可以加⼊交流电场或直流电场强化，即电场絮凝。电场絮凝可以⼤⼤降低絮凝剂的⽤量，增加絮凝体的⼤⼩和强度，缩短絮凝时间。电场絮凝不但可以⽤于混悬液的液固分离，亦可以代替部分⼄醇沉淀等过程。 　　3.2 超滤浓缩

　　膜分离技术是以压⼒为推动⼒，利⽤膜的选择性实现混合组份的分离。膜分离主要包括微滤、超滤、反渗透及纳滤。超滤（Yltrafiltration））是根据体系中分⼦的⼤⼩和性状，通过膜的筛分作⽤，在分⼦⽔平上进⾏分离，可分离分⼦量为1000道尔顿～1000000道尔顿的物质，起到精制、富集及浓缩的作⽤。同微滤过程相⽐，超滤过程受膜表⾯孔的化学性质的影响较⼤。影响超滤效果的主要因素包括膜的选择性、料液预处理⽅式、压⼒、流速、温度、浓度、pH值、时间、膜再⽣的⽅式等。 ⽬前超滤主要⽤于浓缩、分级、⼤分⼦溶液的净化等。应⽤时主要应考虑膜的寿命、膜⾯污染的防治、清洗及膜的再⽣⽅式。 　　3.3 ⾼速离⼼

　　通过离⼼机的⾼速运转，使离⼼加速度超过重⼒加速度的成百上千倍，从⽽使沉降速度增加，以加速药液中杂质沉淀并去除的⼀种⽅法。沉降式离⼼机分离药液具有省时、省⼒，药液回收完全，有效成分含量⾼、澄明度⾼的特点，更适于分离含难于沉降过滤的细微粒或絮状物的悬浮液。 　　3.4 分⼦蒸馏

　　分⼦蒸馏（molecular distillation）是⼀种在⾼真空度下进⾏的液—液分离操作的连续蒸馏过程，它亦是⼀种在⾼真空度条件下进⾏⾮平衡分离操作的连续蒸馏过程。它是基于在⼀定的温度和真空度下不同物质的分⼦平均⾃由程差异，液体混合物各分⼦受热后会从液⾯逸出，并在离液⾯⼩于轻分⼦平均⾃由程⽽⼤于重分⼦平均⾃由程处设置⼀个冷凝⾯，使轻分⼦不断逸出，⽽重分⼦达不到冷凝⾯，从⽽打破动态平衡⽽将混合物中的轻重分⼦分离。由于轻分⼦只⾛了很短的距离即被冷凝，所以分⼦蒸馏亦称短程蒸馏（molecular distillation）。

在分⼦蒸馏过程中，物料处于⾼真空、相对低温的环境，停留时间短，损耗极少，故分⼦蒸馏技术特别适合于⾼沸点、低热敏性物料。⽬前该技术已⼴泛应⽤于⽯油化⼯、医药、⾷品、化妆品等⾏业。对于⼀些热敏性极强的物料（如⼆⼗⼋烷醇和三⼗烷醇的分离）、天然维⽣素:等分⼦蒸馏均取得良好的分离效果。

　　⽬前有关分⼦蒸馏基础理论的研究⾮常少，还⽆法从理论上指导分⼦蒸馏器的设计，现有的分⼦蒸馏器的设计主要是依靠经验，⽽且只局限于对降膜式分⼦蒸馏器和离⼼式分⼦蒸馏器液膜内流动状态、传热、传质及汽相分⼦的运动状况的研究。对刮膜式分⼦蒸馏器设计研究很少的主要原因是很多情况下降膜式和离⼼式分⼦蒸馏器内液膜的流动状况可以看成是稳态层流，⽽刮膜式分⼦蒸馏器内的液膜流动为⾮稳态的湍流流动。

　　国内对分⼦蒸馏技术的研究起步较晚，基础较弱，现在还处于消化吸收及⼩试研究阶段。分⼦蒸馏技术⽬前⾯临的主要课题是扩⼤应⽤领域，尤其是对⼀些分离难度⼤的天然药物的应⽤。 　　3.5 ⼤孔吸附树脂

　　⼤孔吸附树脂是由有机单体加交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂聚合⽽成，是不含离⼦交换基团的由许多微观⼩球组成的多孔球状交联聚合物。

　　树脂理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶媒，不受⽆机盐类及强离⼦低分⼦化合物存在的影响。依据其表⾯性质的差异可⾮极性、极性和中性⼤孔吸附树脂。⼤孔吸附树脂是吸附性和筛选性原理相结合的分离材料。它本⾝具有的吸附性，是由于范德华⼒或产⽣氢键的结果。筛性原理是由于其本⾝多孔性结构所决定。⼤孔吸附树脂根据孔径、⽐表⾯积及构成类型被分为许多型号，⼀般根据所需分离纯化物质的分⼦⼤⼩及极性强弱，选⽤与之相适应的⼤孔吸附树脂，可收到较好的分离效果。影响⼤孔吸附树脂分离效果的主要因素包括⽐表⾯积、孔径、粒径、强度、溶胀系数、孔的三维结构等。⼀般根据所需分离纯化物质的分⼦⼤⼩及极性强弱，选⽤与之相适应的⼤孔吸附树脂。⼤孔吸附树脂可⽤于多种药⽤成份的分离，还可⽤于含量测定前样品的预分离。应⽤⼤孔吸附树脂富集药物有效成分，具有分离度好、专属性强及重现性好，⽆杂质⼲扰，灵敏度⾼等特点。在实际应⽤中，要达到满意的分离效果，必须根据化合物的结构特点并综合考虑各种影响因素，设计合适的分离条件，在必要情况下，可进⾏预试验⽽确定。