雙水相萃取技術在生物制藥的應用

雙水相萃取技術在生物制藥的應用

　　雙水相萃取技術在生物制藥的應用

　　摘要：雙水相萃取技術作為一項新的分離技術日益受到重視。

　　本文就雙水相萃取技術的特點進行了介紹，并對雙水相體系在生物制藥方面的應用進行了綜述，對雙水相體系的應用前景進行了展望。

　　關鍵詞：雙水相萃取技術;生物制藥;分離純化;應用

　　1 前言

　　隨著基因工程、蛋白質工程、細胞培養工程、代謝工程等高新技術研究工作的廣泛開展，各種高附加值的生化新產品不斷涌現，對生化分離技術也提出了越來越高的要求。

　　雙水相萃取是1896年由Beijerinck最早發現的，1956年瑞典Lund大學的Albertsson 第一次用來提取生物物質，1979年德國的 Kula等人將雙水相萃取用于生物產品分離純化。

　　此后，雙水相體系的研究和應用逐步展開，并取得很大進展。

　　該技術由于操作方便，分離效率高，不會導致被分離物質的破壞和失活，目前廣泛應用于生物大分子物質的分離和純化，在生物小分子物質的分離和生物無機化學等方面的應用研究也已經展開，相信隨著該技術的進一步完善，其應用將更加廣泛。

　　2 雙水相萃取技術的簡介

　　雙水相萃取技術(Aqueous two-phase extraction，ATPE)是指把兩種聚合物或一種聚合物與一種鹽的水溶液混合在一起，由于聚合物與聚合物之間或聚合物與鹽之間的不相溶性形成兩相，是近年來引人注目，極有前途的新型分離技術。

　　被分離物質進入雙水相體系后由于表面性質、電荷間作用和各種作用力(疏水鍵、氫鍵和離子鍵)等因素的影響，在兩相間的分配系數不同，導致其在上下相的濃度不同達到分離目的。

　　常見的雙水相體系主要有五類：聚合物/聚合物/水;高分子電解質/聚合物/水;高分子電解質/高分子電解質/水;聚合物/低分子量組分/水;聚合物/無機鹽。

　　目前應用最廣泛的的雙水相體系是聚乙二醇/無機鹽體系。

　　雙水相體系萃取分離技術具有其獨特的特點。

　　首先反應條件比較溫和，因此對被分離物質不會起到破壞作用，特別適合對具有生物活性的物質進行分離提純。

　　其次，雙水相萃取技術操作方便，設備簡單，并且能夠直接與后續提純工藝連接，不用進行特殊處理。

　　雙水相萃取技術的回收率也比較高，如果選擇的體系合適，能夠達到百分之八九十以上，并且分離速度也十分迅速。

　　3 雙水相萃取技術在生物制藥領域的應用

　　因為雙水相萃取技術的諸多優勢，使其在生物制藥領域有非常廣泛的應用。

　　3.1 雙水相萃取技術在分離提純蛋白質、酶中的應用

　　分離純化出高純度有生物活性的蛋白質一直是一項非常艱巨的工作。

　　由于蛋白質的市場價格非常昂貴，因此提高其回收率能夠帶來十分巨大的經濟效益。

　　雙水相萃取法分離純化蛋白質有很多優勢。

　　首先，體系含水量高達百分之八十，萃取環境和操作條件十分溫和，因此不易造成蛋白質的失活。

　　其次，雙水相體系的界面張力遠遠低于水/有機溶劑兩相體系的界面張力，有助于強化相際間的質量傳遞;最后，雙水相萃取技術還有利于按比例放大和進行連續性操作。

　　3.2 從天然物中提取有效成分

　　制藥的重要資源就是天然產物。

　　但是許多有效成分的穩定性都比較差，因此傳統的萃取方法既操作復雜，萃取率還低。

　　雙水相操作條件溫和，有利于保護活性成分，因此在天然產物中有效成分的提取中有著非常重要的地位。

　　最典型的是黃芩苷的提取。

　　黃芩苷是黃芩的主要有效成分，具有很好的抗氧化功能。

　　李偉等考查了黃芩苷在環氧乙烷環氧丙烷無規共聚物/混合磷酸鉀雙水相系統和溫度誘導相分離后的分配行為。

　　另外，通過調整雙水相體系相的組成、質量分數以及影響分配平衡各種因素，該技術還可以應用于植物精油、黃酮、皂苷和酶等不同極性、不同類型的化學成分的提取和分離。

　　3.3 雙水相萃取技術在抗生素制備中的應用

　　雙水相萃取技術在抗生素領域基本涉及了各類抗生素，與傳統方法相比，顯示出了高效化和節能化的顯著優勢。

　　潘杰等簡單闡明了雙水相萃取技術在抗生素分離中的應用情況，分析了影響雙水相系統分離抗生素的各種因素，提出了導致雙水相中抗生素非對稱分配的主要作用力為疏水作用力，同時對雙水相萃取技術應用在抗生素分離中的發展方向做了探討。

　　秦德華等用雙水相萃取技術萃取了丙酰螺旋霉素，分別用PRO-SPM溶液和發酵液，對聚乙二醇和磷酸鹽成相系統進行了研究，選出了合適的成相系統。

　　3.4 雙水相技術在手性藥物分離中的應用

　　手性藥物的獲得一般能夠通過手性源合成法、不對稱合成法和外消旋體拆分法。

　　現有的各種分離方法成本較高且繁瑣，探索新的方法具有十分重要的意義。

　　陳曉青等利用雙水相手性萃取技術拆分扁桃酸外消旋體;邢建敏利用雙水相體系為手性識別體系，研究了異丙醇/鹽和TritonX-114溫度雙水相體系中扁桃酸的分配行為，通過以L-酒石酸正戊酯和環糊精作為手性識別劑，優選出了最佳的分離體系。

　　4 結束語

　　雙相萃取技術在藥物的分離提取應用上顯示出明顯的優勢，是一種應用前景廣闊的新型生物分離技術。

　　但是實現其工業性應用還需要進行進一步的研究改進。

　　隨著科學技術的進一步發展，雙相萃取技術同其他技術相結合的提取分離新工藝將是提取分離行業的發展方向。

　　雙相萃取技術的日益成熟，必將使雙相萃取技術擁有更廣泛的應用范圍。

　　參考文獻

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