超滤技术在制药工业中除热原的应用（二）
K.Mueeller报道[6]，除热原用超滤膜的截留相对分子质量规格是6000。
永田彦在其ZL[2]中称，一般的注射液，为除去低相对分子质量发热物质，采用截留相对分子质量1万的超滤膜。
田原修等[7]采用截留相对分子质量为1万的超滤膜，平板式装置，除去乳酸钠中的热原。
桥本雅文[8]指出，一般从低相对分子质量药液中去除热原采用截留相对分子质量为1万的滤膜，包括静脉注射液除热源。
M．M．Solin报道[9]，用尼龙66制成的带电荷微孔滤膜，孔径大小为0.1、0.2μm和0.45μm，也可用于对相对分子质量为4万的葡聚糖溶液除热原。其中0.45μm的微孔膜作预处理，0.1μm和0.2μm的微孔膜进一步作除热原处理。
综上所述，超滤膜孔径及材质的选择，需视被处理药物的相对分子质量、特性，及药品中热原的含量而定，通过工艺试验选择最为合适的超滤膜规格及处理工艺。
2．2超滤法除热原的效率
由于超滤膜的活性层很薄，用久了可能会出现针孔，降低截留率造成热原和细菌的泄漏，另外设备结构上的不合理也可能存在卫生死角而影响滤清液的质量，若再加上存在类脂A的致热物质，因此超滤除热原的效果往往达不到百分之百的清除，表2就文献报道中的有关数据予以归纳。
表2 超滤除热原效率
项目 | 热原浓度/（ng·ml-1） 原液 滤清液 | 去除率 /% | 滤膜规格 膜孔径/μm | 截留相对分子质量/万 | |
SOD药液除热原 | 约1万 | 1～10 | 99.9～99.99 | — | 10 |
HAS的精制 | 1300 | 3 | 99.8 | — | 8 |
乳酸钠除热原 | __ | __ | ＞97 | — | 1 |
制备超纯水 | 7.1 | ＜0.1 | ＞98.6 | 0.01 | — |
自来水除热原 | 20 | 合格 | ～90 | 0.2 | — |
药液 | 500 | — | ＞97 | 0.1 | — |
由表2可见，超滤膜对热原的去除率较高，变化范围较宽，高达99.99%，低为90%以上。究其原因可知，热原是一类形态和相对分子质量均不确定的物质，热原的种类、浓度随药液而异，因此热原去除率也是个多因素决定的量。
3 超滤除热原国内外应用实例[10～13]
3．1 SOD药液除热原[2]
用二级处理工艺，超滤 + 吸附法，使SOD药液的回收率、产量、重复性、可靠性和经济性方面都十分优异。
滤膜截留相对分子质量为10万，对牛血清蛋白（相对分子质量6.7万）的截留率为60～80%，二级脱热原吸附剂经筛选后确定，对药液的化学组分适当调整，有利于提高收率。超滤膜的再生采用通常的1mol/L的NaOH浸泡处理，吸附剂的再生经三步处理。SOD药液经家兔法检测，呈阴性。处理结果列于表3。
表3 超滤、吸附法除SOD药液中热原
发热性物质去除方法 | 热原浓度/（ng·ml）-1 处理前 处理后 | SOD回收率/% | |
膜过滤+去热原吸附剂处理 | 约1万 | 0.01以下 | 96 |
膜过滤 | 约1万 | 1～10 | 98 |
吸附法（比较例） | 约1万 | 10～100 | — |
3．2治疗脑血栓新药（Prourikinase）除热原[7]
本药品为治疗脑血栓的特效药，注射治疗，药品中的蛋白质相对分子质量约5万。为此而研制了截留相对分子质量规格为30万的超滤膜，用作一级超滤处理。二级处理亦用脱除热原吸附剂。处理后的主要结果见表4。
表4 超滤、吸附法除Prourikinase药液中热原
发热性物质去除方法 | 内毒素浓度/（ng·ml）-1 处理前 处理后 | 药液成分收得率 /% | |
膜过滤+去热原吸附剂处理 | 0.1～１万 | 0.01 | ＞90 |
膜过滤 | 0.1～１万 | 1～10 | 98 |
脱热原吸附柱（比较例） | 0.1～１万 | 10～100 | — |
3．3乳酸钠除热原[6]
由于质量分数为70%的乳酸钠粘度高，采用截留相对分子质量1万的滤膜过滤时通量较低。为了提高产量，采取对设备、管路夹套加热的方法，使料液升温至50～60℃，这个措施明显地提高了处理产率，如图1可见，58℃时的过滤速度为40℃时的2.5倍，而热原去除率保持在97%以上。温度超过60℃后，由于膜孔径放大，膜的截留率下降，致使除热原效果明显下降。所以说，超滤法除热台对不同的药液均有一个确定工艺条件的试验过程.
图1 超滤产量与料液温度关系
3．4制备超纯水[14]
采用超滤组件 + 离子交换 + 离子交换纤维三级处理流程，构成小型化超纯水制备装置，满足电子、医药、精密化学分析等部门的使用要求。其中离子交换纤维是ZL成果。超滤膜的分离孔径为10nm，内径250μm，膜厚30μm，过滤面积1.6m2，装填混合树脂MB-2型1.8L，纤维混合体0.2L，流速50L/h，装置体积45cm×45cm×25cm，质量20kg，一次可制纯水600L，水质指标详见表5..
表5 超纯水制备水质一览表
项目 | 比电阻 /(MΩ·cm) | 钠 /(ng·g-1) | 二氧化硅/(ng·g-1) | 细菌/(个·ml-1) | 热原/(ng·ml-1) | ＞0.2μm微粒/(个·ml-1) | 有机物/(ng·g-1) |
原水 | 0.01 | ＞600 | 980 | 0.6 | 7.1 | 1×105 | 900 |
超纯水 | 18 | 1 | ＜5 | 0.1 | ＜0.1 | 15 | 70 |
3.5“超滤＋吸附法”工艺
M．Thomas[1]经过大量试验，建立了“超滤＋吸附法”除热原新工艺。该工艺中使用的超滤膜的截留相对分子质量为1万～20万，膜的平均孔径为0.002～0.1μm，通常为3～20nm，这种膜具有较大的空隙和较高的通量，可去除相对分子质量数万至几百万的热原，然后用除热原吸附剂除去相对分子质量几万以下的热原以及相对分子质量大约为2000的类脂A物质。该工艺在超滤膜使用较长时间截留率降低后，热原也可以被吸附剂除去，并且相对分子质量为2000的类脂A也能有效去除。该工艺可以使医药的有效成分很容易地透过膜，从而提高药品的收得率。
该工艺使用的超滤膜材质有聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺等，设备形式可以为中空纤维、卷式、折叠式或板框式等。这些不同形式的设备各具有特点，其中由卷式超滤组件构成的设备膜面积大，滤膜更换方便，但对原液的预处理要求较高。中空纤维超滤组件的滤膜装填密度高，泵容量小，但不能单独换膜，对原液预处理要求高。板框式超滤设备原液预处理容易，滤膜可单张更换，单设备体积较大，预清洗有一定难度。
该工艺采用多种材质与型号的吸附剂。对原液中的热原浓度要求低于104ng/ml为宜.
该工艺的应用实例包括制备酶制剂，合成蛋白质、肽、荷尔蒙和多糖物质的药类，大输液如葡聚糖输液、果糖输液、葡萄糖输液等。柠檬酸钠注射液的生产也可采用本项工艺。
应用实例，人体血清蛋白（HSA）的精制，先用截留相对分子质量为10万的中空纤维超滤膜组件过滤，再流经装有吸附剂的吸附柱。HAS的质量分数从5%降至3.2%或3%，热原则从1300ng/ml分别降至3ng/ml和0.016ng/ml。产品的回收率为60%，超滤热原的去除率为99.8%，全工艺为99.998%.
