吸附分離樹脂在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用

1、大孔樹脂在醫(yī)藥研究中的應(yīng)用廣州中醫(yī)藥大學(xué)新藥開發(fā)研究中心蘇子仁 研究員實驗室：藥科樓A204 辦公室:藥科樓B225 樹脂 樹脂：樹的分泌物，松脂去油得松香 遇熱變軟，具有可塑性的高分子化合物的統(tǒng)稱，一般為無定形的粉未或半固體。 現(xiàn)代樹脂：不溶解、不熔化、形狀不可塑的高分子材料。 離子交換樹脂 吸附樹脂：多孔性、較大的表面積離子交換樹脂 離子交換劑、有機聚合物 陽離子交換劑 陰離子交換劑 純水制備 生物堿的純化枳實注射液中草藥有效成分的提取分離 溶劑萃取法 SFE-CO2萃取法 樹脂吸附分離法 有效的分離技術(shù) 最具竟爭力的分離方法中草藥提取分離用的大孔樹脂廣譜性吸附樹脂選擇性吸附樹脂脫色樹脂除

2、農(nóng)藥樹脂除重金屬樹脂色譜分離功能樹脂鮮花“頭香”的提取 把鮮花自然釋放的香成分帶引到樹脂表面 樹脂吸附 溶劑洗脫,回收 熱脫附樹脂,可用加熱洗脫 鮮花香油的香氣質(zhì)量大大提高大孔樹脂（吸附樹脂） 非離子型高分子化合物 二乙烯苯和乙烯的同系物的共聚物 加交聯(lián)劑、致孔劑、分散劑等添加劑聚合而成 無數(shù)微珠組成的多孔球體 表面積400-800m2/g，吸附與過篩性分離性能 可能存在有害殘留物。結(jié)構(gòu)與組成 結(jié)構(gòu): v微觀小球組成的宏觀小球（如一串葡萄）v微觀小球的面積和,即樹脂的（比）表面積350450m2/g 10001300（H107） 組成：v聚合單體 苯乙烯v交聯(lián)劑 二乙烯苯v致孔劑 甲苯、二甲苯

3、等樹脂類型 按骨架極性強弱分類v 非極性：苯乙烯-二乙烯苯聚合v 中等極性：具甲基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)v 極性：含硫氧、酰胺、氮氧等基團v 強極性：樹脂(醫(yī)藥用)規(guī)格現(xiàn)狀 國外 日本三菱化成公司生產(chǎn)Diaion HP-20、10、30，美國Rohm Haas公司產(chǎn)Amberlite XAD-2、7、11 國內(nèi) 生產(chǎn)廠家多、牌號無序、規(guī)格混亂樹脂(醫(yī)藥用)規(guī)格現(xiàn)狀原大生產(chǎn)廠家：天津、上海、四川 系列：D-（101）、JK-（006）、HD-（1）H-（103）、CAD-（40）等 其性能與牌號可與國外對照現(xiàn)系列牌號：LD-（605）、HPD-（100）X-（5）、NKA-（II、9）、S-（8）、CAD

4、-40、45等部分大孔樹脂基本性能1部分大孔樹脂基本性能2大孔樹脂用途：分離材料 化工、冶金、電子、電力、軍工、食品、醫(yī)藥、環(huán)保 醫(yī)藥 制藥過程中的脫色與純化材料 抗生素生產(chǎn) 藥物分析 中草藥有效成分的提取分離材料 多肽類藥物的固相合成載體 組合化學(xué)固相載體 液相合成中的固相清除樹脂 固定化酶載體 血液凈化大孔樹脂在中草藥的用途 黃酮類 皂苷類 生物堿類 蒽醌類 兒茶素類和多酚類 酸性中藥成分 其它中藥成分 復(fù)方中藥黃酮類黃酮類 銀杏黃酮類 沙棘葉黃酮 葛根異黃酮 大豆異黃酮 山楂黃酮苷 黃芩苷 淫羊藿黃酮 甜茶黃酮類 柚皮苷黃酮 獨一味黃酮 桑葉黃酮 側(cè)柏黃酮苷 紅車軸草苷皂苷類皂苷類 甜葉

5、菊苷 絞股藍皂苷 酸棗仁皂苷 黃芪皂苷 菝葜皂苷 桔梗皂苷 薯蕷皂苷 柴胡皂苷 刺楸皂苷 威靈仙皂苷 人參皂苷 三七皂苷 羅漢果皂苷 甜茶苷生物堿類生物堿類 喜樹堿 小檗堿 長春堿 麻黃堿 烏頭堿 白芥子堿 荷葉堿 延胡索生物堿 苦豆子生物堿 博落回生物堿 防已堿 利血平 三小葉翠雀花生物堿 馬錢子堿 苦參堿 紫杉醇三尖杉寧堿 川芎嗪 辛弗林蒽醌類蒽醌類 大黃 蘆薈 金絲桃素多酚類多酚類 茶多酚 原花青素類 白藜蘆醇酸性中藥成分酸性中藥成分 綠原酸 甘草酸 植酸 阿魏酸 丹參酚酸其它中藥成分其它中藥成分 穿心蓮內(nèi)酯 香豆素 梔子黃素 番茄紅素 葉綠素 雷公藤內(nèi)酯醇 木脂素類 二苯乙烯苷類 芍藥

6、苷 龍膽苦苷 桃葉珊瑚苷 苦杏仁苷 梔子苷 花色苷 紅景天苷中藥復(fù)方中藥復(fù)方 復(fù)方柴胡湯 六味地黃丸 藿香正氣膠囊氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)氨基酸、多肽、蛋白質(zhì) 單一氨基酸的分離 多肽的分離純化槲寄生多肽的分離（抗癌活性）苦瓜多肽的分離（降糖活性） 蛋白質(zhì)的分離純化人參蛋白、靈芝蛋白、家蠶抗菌蛋白糖、多糖的提取分離糖、多糖的提取分離 單糖的分離 多糖的分離純化黑木耳多糖的分離香菇多糖的分離黃芪多糖的分離山藥多糖的分離螺旋藻多糖的分離桑葉多糖的分離大蒜多糖的分離抗生素、維生素抗生素、維生素 提取 分離 純化 工藝成熟，應(yīng)用廣泛固定化酶固定化酶 將生物酶固定在固體載體上，用于溶液中的酶促反應(yīng)，反應(yīng)完成后

7、通過簡單的過濾與反應(yīng)體系分離。 反復(fù)利用，降低成本 產(chǎn)品更純 生物技術(shù)研究的重要工具血液凈化血液凈化 小分子毒物及藥物 高膽紅素血癥（肝衰） 膽酸（肝衰） 內(nèi)毒素血癥 尿毒癥毒素 類風濕因子的吸附 系統(tǒng)性紅斑狼瘡吸附劑 低密度脂蛋白吸附劑大孔樹脂吸附機理 表面現(xiàn)象表面現(xiàn)象 由物體高度分散或表面分子受作用力不均等而產(chǎn)生表面現(xiàn)象.表面現(xiàn)象之一是具吸附作用 樹脂的吸附力樹脂的吸附力 范德華力，這種分子間力包括：氫鍵力和誘導(dǎo)力 吸附原則吸附原則 遵從類似物容易吸附類似物原則 吸附容量吸附容量 主要與比表面積有關(guān) 吸附速度吸附速度 與粒徑、孔隙率有關(guān)樹脂的質(zhì)量要求 名稱、牌（型）號、結(jié)構(gòu)、外觀、 極性、

8、粒徑范圍、含水量、濕密度、干密度、比表面、平均孔徑、孔隙率、孔容等物理參數(shù) 未聚合單體、交聯(lián)劑、致孔劑等添加劑殘留量限度等參數(shù) 樹脂殘留物總量檢查，樹脂的安全性等。樹脂的質(zhì)量評價 規(guī)格標準視純化品種及目的要求而定 添加劑殘留物檢查項目及限度暫訂為: 苯 百萬分之2 甲苯百萬分 之890 二甲苯 百萬分之2170 另苯乙烯、烷烴類、二乙基苯類（二乙烯基），限量不能高于國家標準或國際通用標準 樹脂殘留物總量檢查 建議參考美聯(lián)邦條例3卷21條食品和藥品,對可用作食品處理的離子交換樹脂的規(guī)定（98年修訂） 樹脂處理食物之前，用蒸餾水、15%乙醇、5%乙酸洗脫 限度 洗脫提取出的有機物應(yīng)1ppm 方法：

9、50ml樹脂柱，流速350400ml/h棄去1L初洗液，收集2L洗液，揮干 105恒重（浸出物重），850恒重（灰分）,二者之差為殘留有機物 安全性檢查 對苯乙烯型大孔吸附樹脂，可免做動物安全性試驗,但需據(jù)樹脂殘留物可能產(chǎn)生的毒性反應(yīng)，在作藥物成品的毒理學(xué)試驗時，適當延長觀察周期，增加觀察項目與指標，如神經(jīng)系統(tǒng)、骨髓、肝腎功能等。 若采用其它類型的樹脂，一般應(yīng)制訂相應(yīng)基團或添加劑的限量檢查。 應(yīng)以定型產(chǎn)品抽樣進行安全性動物試驗，以證明自己產(chǎn)品的安全性符合藥用要求。 總之，限度的規(guī)定，應(yīng)是樹脂生產(chǎn)工藝成熟、質(zhì)量穩(wěn)定，以前處理合格樹脂為樣本，配合安全試驗，積累數(shù)據(jù)，確定適宜限度 分析和植化用的樹脂

10、,樹脂可選用各種用途的樹脂 制劑用的大孔樹脂, 必須是安全無毒的產(chǎn)品.無數(shù)據(jù)說明是安全的,須補做化學(xué)與藥理的數(shù)據(jù).樹脂吸附分離的一般技術(shù)要求 樹脂的前（預(yù)）處理 藥液的上柱吸附分離 樹脂的再生藥液藥液水水洗脫劑洗脫劑再生劑再生劑分段收集分段收集泵泵檢測器檢測器/ /過程控制器過程控制器儲儲罐罐 樹樹 脂脂 柱柱純化流程樹脂樹脂預(yù)處理預(yù)處理上樣上樣吸附吸附洗脫洗脫收集洗脫液收集洗脫液回收、濃縮回收、濃縮干燥干燥成品成品樹脂的前（預(yù)）處理 新樹脂應(yīng)按所提供的規(guī)格、標準驗收 使用前仍應(yīng)進行前（預(yù)）處理 應(yīng)提供前處理的具體方法與目的 建立處理合格與否的評價指標與方法 經(jīng)前（預(yù)）處理合格的樹脂方可使用。

11、藥液的上柱吸附分離(1) 上柱吸附: 提供預(yù)算樹脂用量與可上柱藥液量的依據(jù)；建立樹脂吸附達飽和的終點判定方法, 防止復(fù)方成分泄漏藥液上柱前應(yīng)經(jīng)濾過,以免污染堵塞樹脂應(yīng)充分考慮影響吸附純化的諸多因素提供適宜的上柱工藝條件藥液的上柱吸附分離(2) 洗脫分離：提供洗脫分離工藝的方法與目的篩選最佳洗脫溶劑并確定其用量對于復(fù)方樣品,應(yīng)證明選定的洗脫溶劑的洗脫效果避免同類化合物不同結(jié)構(gòu)物質(zhì)的漏洗樹脂的再生 提供再生工藝的方法與目的 建立評價樹脂再生是否符合要求的指標與方法 說明樹脂經(jīng)多次反復(fù)再生后純化效果的一致性 再生符合要求后方能進行下一輪純化分離 樹脂的應(yīng)用現(xiàn)狀與范圍 藥學(xué)領(lǐng)域，近年國內(nèi)公開報道相關(guān)文

12、章數(shù)十篇，抗生素生產(chǎn) 天然藥物中成分的純化(植化與單味提純)藥物解毒與分析中藥復(fù)方研究的公開報道，近年見諸刊物。 樹脂的應(yīng)用現(xiàn)狀與范圍 用于抗生素生產(chǎn)過程中的分離純化情況 日本三菱化成公司生產(chǎn)Diaion HP-20、10、30，美國Rohm Haas公司產(chǎn)AmberliteXAD-2、7、11國產(chǎn)CAD-40、45等型號樹脂用于分離：-內(nèi)酰胺、多肽、糖苷、醌、含氮雜環(huán)、多烯、核苷、蒽環(huán)、大環(huán)內(nèi)酯、安莎普等 十幾大類,數(shù)十種抗生素 樹脂的應(yīng)用現(xiàn)狀與范圍 藥物分析與解毒1968年 用XAD-2樹脂從尿中分離甾體和甾體結(jié)合物1994年 用X-5樹脂自血漿、胃液中提取21種安眠、鎮(zhèn)靜藥1998年 用

13、HA-3樹脂灌流清除兔地高辛中毒含皂甙類成分的中藥制劑分析 用DA-201樹脂吸附分離，測定含人參、三七、絞股藍制劑中皂苷成分 樹脂的應(yīng)用現(xiàn)狀與范圍 在天然藥物分離純化工藝中的應(yīng)用 1979年馮孝章等人用樹脂吸附生物堿、黃酮，天麻中天麻甙的分離。1986年李洪剛等用樹脂提取甜菊甙。1994年金繼曙等人用樹脂法分離白芍總甙 1998年彭永芳等人用大孔吸附樹脂分離密蒙花黃色素 樹脂的應(yīng)用范圍 大孔樹脂吸附分離技術(shù)應(yīng)用廣泛，在醫(yī)藥上確實具有吸附、富集、分離、純化不同母核結(jié)構(gòu)藥物的功能 可用于單一或復(fù)方中藥的分離與純化 樹脂的通用性與專一性由樹脂結(jié)構(gòu)與性能決定 但要達到復(fù)方中滿意分離效果，尚需加強基礎(chǔ)

14、與針對性研究，尤其要規(guī)范樹脂標準與分離純化工藝。中藥生產(chǎn)應(yīng)用樹脂分離純化技術(shù) 1 提供選擇該法的依據(jù) 2 規(guī)范純化工藝技術(shù) 3. 建立切實可行的評價指標與方法提供選擇該法的依據(jù) 樹脂型號 經(jīng)純化，有效部位或成分的含量（純度） 有效部位純化特性 比上柱量 比吸附量 洗脫劑解吸 影響樹脂純化效果的因素 大孔樹脂吸附穩(wěn)定性單一藥材有效部位純化特性 在同一樹脂及相同純化工藝條件下， 比上柱量計:黃酮生物堿酚性成分無機鹽 保留率計:皂甙蒽醌生物堿黃酮 水溶性酚性成分無機物 說明純化工藝需要相應(yīng)、全面的評價指標復(fù)方有效成分(部位)的純化特性 復(fù)方中小蘗堿、大黃蒽醌保留率為8085%;單味藥材幾乎達100%

15、 復(fù)方與單方中小蘗堿在LD605樹脂中的 比上柱量：復(fù)方為0.877mg/g，單方為21.12mg/g,比吸附量：復(fù)方為0.807mg/g，單方為19.66mg/g. 復(fù)方比吸附量僅為單方的1/24.說明多種成分共存時，存在競爭吸附位點的問題. 不能以單方的比吸附量或比上柱量預(yù)算 樹脂用量.復(fù)方有效成分(部位)的純化特性 在同一樹脂及相同純化工藝條件下, 50%乙醇對小蘗堿洗脫率為96.86%， 但不能將同時存在的延胡索乙素洗脫. 說明復(fù)方中含不同生物堿，宜用不同洗脫劑解吸影響樹脂純化效果的因素 藥液濃度 吸附量與藥液濃度滿足Frendlich和Langmur經(jīng)典吸附式, 濃度增加，吸附量增加

16、 溫度 室溫下幾無影響，超過50明顯下降.吸附過程為一放熱反應(yīng);50 比上柱量為 20 的 70%.應(yīng)注意上柱液溫度 鹽濃度 NaCl隨濃度增加而增加比上柱量， KCl超過15%與NaCl同，15%以下則相反大孔樹脂吸附穩(wěn)定性 LD605樹脂重復(fù)吸附40次,保留率為指標，呈波浪形.XSD=81.874.92%，RSD=6.01% X-5樹脂使用15次后，吸附率僅降低4.95% 樹脂用于單味中藥或復(fù)方的分離純化是可行的， 針對具體品種明確純化目的，充分說明選用該法的必要性 說明組合樹脂種類與組合方式、說明采用組合樹脂的必要性 中藥注射劑純化、精制用樹脂更應(yīng)慎重，以確保安全、有效. 應(yīng)選同類樹脂中

17、有機物殘留量限度最低者，或采用注射劑專用樹脂。規(guī)范純化工藝技術(shù) 為使樹脂分離技術(shù)合理用于中藥的純化，在理論與實踐上不斷完善，保證研制的中藥新藥安全、有效 據(jù)分離純化對象和樹脂分離純化工序規(guī)范樹脂純化工藝技術(shù) 樹脂前處理合格與否的評價指標指標 殘留物限度 JD-1 HPD100 甲苯 50 20.0 2.4g/g 二甲苯 50 10.0 2.6g/g 二乙基苯類 （二乙烯苯） 40 27.0 78.9g/g 烷烴類 1 0.14 0.87g/g 苯乙烯 1 未見 苯 1 未見 樹脂前處理的評價方法 測定：樹脂研成細粉，溶劑萃取, GC/MS定性，GC定量 三倍量乙醇浸出液加等量純化水不渾濁 有機

18、物限量檢查法蒸餾水、15%乙醇、5%乙酸洗脫, 限度 洗脫提取出的有機物應(yīng)1ppm UV吸收值測定 制樣可比性 有機物限量檢查法蒸餾水、15%乙醇、5%乙酸洗脫, 限度 洗脫提取出的有機物應(yīng)1ppm 方法：50ml樹脂柱，流速350400ml/h, 棄去1L初洗液，收集2L洗液，揮干 105恒重（浸出物重），850恒重（灰分）二者之差為殘留有機物樹脂再生的評價指標與方法 再生 涉及工藝問題,解吸是否完全，是否有其它污染 指標 前處理指標與方法比吸附量與洗脫量測定藥液的上柱吸附分離 樹脂純化工藝的主要工序上柱、吸附、洗脫 建立合理評價指標，吸附泄漏點（上柱終點）、洗脫起點（水洗終點）、洗脫終點判

19、定方法。防止泄漏與漏洗 提供樹脂用量，上柱、洗脫流速，洗脫劑種類與用量 提供純化工藝具體參數(shù)如柱規(guī)格、上柱溫度、藥液濃度等樹脂再生次數(shù)(使用壽命)問題 與樹脂質(zhì)量、純化對象、工藝條件有關(guān) 樹脂組成、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性 一般非極性中等極性極性強極性 經(jīng)幾百次的吸附解吸，有裂解的可能性 堿性條件下、氧化劑作用，可裂解為苯乙酮或苯二乙酮類樹脂再生次數(shù)(使用壽命)問題 建議：廠家、研制單位提出參考數(shù)據(jù),在實踐中提出定型樹脂的使用期限 用比吸附、洗脫量或吸附容量是否穩(wěn)定來衡量較適宜。 純化同一品種的樹脂，當其吸附容量下降30%以上，則應(yīng)視為不宜再使用。樹脂純化工藝合理性評價指標1沉降密度（Sedimentat

20、ion density）= W/V W:干樹脂的重量 V:水中沉降后的體積便于體積-重量換算，準確評價上柱、吸附、洗脫效果樹脂純化工藝合理性評價指標2比上柱量（Saturation ratio） S=（M上-M殘）/W M上:上柱液含量，藥液體積濃度，藥材量M殘:過柱流出液含量，流出液體積濃度 評價樹脂吸附、承載的能力 是確定樹脂用量的參數(shù)樹脂純化工藝合理性評價指標3比吸附量（Absorption ratio） A=（M上-M殘-M水洗）/W M水洗:水洗脫液含量，水洗脫液體積濃度 評價樹脂的真實吸附能力 選擇樹脂種類、評價樹脂再生效果的參數(shù)樹脂純化工藝合理性評價指標4比洗脫量（Eluatio

21、n ratio） E=M洗脫/W M洗脫:洗脫液含量，洗脫液體積濃度評價樹脂的解吸能力與洗脫溶劑的洗脫能力選擇樹脂種類及洗脫溶劑的參數(shù)樹脂純化工藝合理性評價指標5保留率（Reservation rate） R=M洗脫/M浸出100%純度（Purity） P=M成分/M總固體100%評價樹脂純化的效果、范圍、質(zhì)量、效益的參數(shù) M:成分（指標成分、有效部位）量樹脂純化工藝合理性評價指標6純化效果的質(zhì)量評價是指是否保持了上柱前藥液有效性、安全性。一般情況，僅用一個指標，一種洗脫容積是不能說明其純化效果的。應(yīng)據(jù)處方組成，盡可能以每味藥的主要有效成分為指標監(jiān)控各吸附分離過程樹脂純化工藝合理性評價指標7指

22、標的選擇：在理化指標難以保證其“質(zhì)”時，原則上應(yīng)配合主要藥效學(xué)對比試驗，以保證上柱前與洗脫后藥物的“等效性”。純化效果的“質(zhì)”還反應(yīng)在經(jīng)純化不能引入有害物質(zhì)，應(yīng)建立成品中樹脂殘留物或可能的裂解產(chǎn)物的檢測項目與方法。并制訂合理限量（二類以上僅控制原料） 大孔吸附樹脂的優(yōu)缺點大孔吸附樹脂的優(yōu)缺點1. 應(yīng)用范圍廣應(yīng)用范圍廣 大孔吸附樹脂的應(yīng)用范圍比離子交換樹脂廣，大孔吸附樹脂的應(yīng)用范圍比離子交換樹脂廣，表現(xiàn)在，其一，許多生物活性物質(zhì)對表現(xiàn)在，其一，許多生物活性物質(zhì)對pH較為敏感，較為敏感，易受酸堿作用而失去活性，限制了離子交換法的易受酸堿作用而失去活性，限制了離子交換法的應(yīng)用，而采用大孔吸附樹脂，既

23、能選擇性吸附，應(yīng)用，而采用大孔吸附樹脂，既能選擇性吸附，又便于溶劑洗脫，整個過程又便于溶劑洗脫，整個過程pH不變；其二，對于不變；其二，對于存在有大量無機鹽的發(fā)酵液，離子交換樹脂受嚴存在有大量無機鹽的發(fā)酵液，離子交換樹脂受嚴重阻礙無法使用，而大孔樹脂卻能從中分離提取重阻礙無法使用，而大孔樹脂卻能從中分離提取抗菌素等物質(zhì)。抗菌素等物質(zhì)。2 理化性質(zhì)穩(wěn)定理化性質(zhì)穩(wěn)定 大孔樹脂穩(wěn)定性高，機械強度好，經(jīng)久耐用，大孔樹脂穩(wěn)定性高，機械強度好，經(jīng)久耐用，且又避免了溶劑法對環(huán)境的污染和離子交換法對且又避免了溶劑法對環(huán)境的污染和離子交換法對設(shè)備的腐蝕等不良影響。設(shè)備的腐蝕等不良影響。3分離性能優(yōu)良分離性能優(yōu)良 大孔樹脂對有機物的選擇性良好，分離效能大孔樹脂對有機物的選擇性良好，分離效能高，且脫色能力強，效果不亞于活性炭。高，且脫色能力強，效果不亞于活性炭。4. 使用方便使用方便 大孔樹脂一般系