超滤技术在制药工业中除热原的应用（一）
超滤技术在制药工业中除热原的应用
《膜科学与技术》1999年第19卷第3期
楼福乐 毛伟钢 陆晓峰 梁国明
（中国科学院上海原子核研究所，上海 201800）
陆文达 黄梅菊
（上海福达药业有限公司，上海 201400）
摘 要 介绍了热原的本质，它的定量表示及测定方法。随着膜分离技术的快速发展，采用超滤法去除注射液中的热原已在医药行业实际应用。列举了国外多项应用实例，并介绍了中国科学院上海原子核研究所生产的卷式超滤装置在药液除热原工艺中的使用情况。
关键词 热原 超滤 卷式超滤装置
分类号 TQ028.8
随着膜分离技术的迅速发展，在制药工业中应用超滤膜分离工艺除去（或降低）注射用药物（药液）中热原含量，使之符合药典规定，正在日益广泛的应用。例如日本、美国药典允许大输液除热原采用反渗透和超滤单元。而国内也正在探索和寻求用国产超滤设备去除热原的方法和工艺。中国科学院上海原子核研究所研制、生产出多种材质和规格的超滤膜以及板框式和卷式超滤系列设备，已在许多领域应用，为了在制药工业除热原项目的推广使用，笔者在有关文献的调研基础上进行了应用试验工作，并取得成功，从而促进超滤法除药液中热原这一工艺得到应用开发。
1 热原
1．1热原的本质
M.Thmas等[1]指出，热原（Pyrogen）又称内毒素（Endotoxin）,产生于革蓝氏阴性（Gram-nagative）细菌的细胞外璧，亦即细菌尸体的碎片。它是一种脂多糖物质（Lipopoly-saccharide），简称LPS，其相对分子质量从几千到几十万不等，根据产生它的细菌种类而定。在水溶液中，其相对分子质量可为几十万到几百万不等。最近已揭示了类脂A（Lipid）也是热原物质，构成为危害人体的内毒素，相对分子质量大约为2000。
永田彦等指出[2]，发热性物质即热原有两类：一类是低相对分子质量发热物质.
收稿日期：1998-10-12；修改稿收到日期：1998-11-23
第一作者：男，56岁，高级工程师.
（Pyretice），另一类是高相对分子质量发热物质（Pyrogen），它们统称为内毒素。一般认为热原是指细菌发热物质，它由革蓝氏阴性细菌的细胞壁的外膜构成。更进一步分析其主要成份是脂多糖（LPS）及类脂A，是热原的活性部分。它们的相对分子质量一般为1万～2.5万，在水溶液中形成缔合体，相对分子质量可达50万～100万。这类物质具有耐热性和化学稳定性，不易被除灭。
表1 LPS加热失活时间
加热温度℃ | LPS失活时间/min |
250 | 30以上 |
200 | 60以上 |
180 | 120以上 |
1．2热原的定量表示
热原可以用浓度来定量标度。文献大都以每毫升克数为浓度单位，一般单位为ng/ml，即10-9g/ml，或pg/ml，即10-12g/ml。也有采用EU/ml为热原单位。我国1998年药典确定用EU/ml为热原单位。两个单位之间的换算关系比较复杂，因为来自不同种类细菌的热原毒性表现不尽一致。美国有关部门对大量试样数据采用概率统计方法提出如下结果：对EC2类细菌1ng/ml＝5EU/ml；类细菌1ng/ml＝10EU/ml。日本药检部门报告对EKT类细菌1ng/ml＝8EU/ml。
1．3热原的测定方法
热原的分析、测定方法主要有鲎试剂法和家兔法。
1．3．1鲎试剂凝胶法
该法是利用鲎试剂检测供试品中或其表面可能存在的细菌内毒素浓度的一种方法[3]。目前，各国药典收载的细菌内毒素试验法均包含凝胶法。药品细菌内毒素检查是以凝胶法为基础，通过试验证明供试品某一浓度对凝胶法不存在干扰作用后，在供试品的有效浓度范围内，根据供试品的内毒素限值进行检测的一种方法[4]。
1．3．2家兔法
该法则为各国药典中规定的标准检测方法，可简述为取3只健康家兔各注入规定量的试样，在一天内单兔体温上升不超过0.6℃，3兔总升温不超过1.4℃，即被认为试验中热原含量合格。
1．4热原对人体的危害
据文献[2]报道，将热原浓度为5ng/ml的试样注入家兔体内，总量达到50ng/kg（体重）时，家兔体温上升值达0.6℃。人体感染发热的灵敏度是家兔的3倍。如有微量热原混入药剂中注入人体血液系统，会导致严重发热，甚至引起死亡。因此，尽可能降低药液中热原的含量是十分必要的，特别当注射液（如大输液）用量较大时，对热原的浓度要求应更为严格。例如上海长征制药厂对大输液的热原合格指标控制值为0.25EU/ml。
2 超滤膜分离法去除药液中热原
注射用药液（或注射用水）除热原，使之符合药典的检测规定，是医药工业中的基本生产环节。目前，一般介绍除热原的方法有以下3类：
⑴蒸馏法生产去热原水，作注射用水、洗涤水等，但其成本较高。
⑵吸附法除热原。其中方式一是表面吸附剂吸附致热性物质，而让产品物质通过。方式二是吸附剂吸附产品物质，让热原流出，再把产品物质从吸附剂表面解析回收。用作吸附的物质可以是硅泥、活性炭和离子交换树脂等。禁止使用石棉作为吸附剂。
⑶膜分离法除热原作为一种新工艺、新技术，正在制药行业推广应用。
2．1超滤法除热原
超滤法除热原是一种物理分离方法，选用何种规格的超滤膜为宜，首先须了解药液中e热原的相对分子质量大小、性质以及浓度。
文献[1]提出，由于脂多糖的终端结构类脂A具有较小的相对分子质量，因此需选用切割相对分子质量小于5000相对分子质量的超滤膜。如果选用截留相对分子质量为1万至20万的超滤膜，除去相对分子质量为几万到几百万的热原，则应再使用热原吸附剂除去小相对分子质量的热原，包括相对分子质量约为2000的类脂A。这些不同规格滤膜的平均孔径为2nm到0.1μm
稻见良秋等报道[5]，用超滤法除热原，必须采用孔径为1nm的超滤膜，截留相对分子质量6000左右。但产量低，处理量大时，设备大型，压力要求也较高。其次，采用截留相对分子质量规格为5000或10000的超滤膜除热原，对部分含有较大相对分子质量成份的药液是不合适的。因为，在除去热原的同时会把药液中的有效成分阻留与吸附，使产品得率大受影响。因此，也有选用10万至30万截留相对分子质量的滤膜除去大部分发热性物质后（产品物质基本上通过滤膜），再采用热原吸附剂除去余下部分热原，使得产品收得率既高，去除热原效果又好。为了提高产量，采用聚酰胺（尼龙）为原料制成的微孔滤膜，过滤热原浓度为20ng/ml的自来水，由于材质具有特异的吸附热原的特性，过滤后的水质符合药典规定，其产量高达2000L/（m2·h）。
