集成膜技术在中药制药工业中的应用研究进展

传统中药提取、分离技术步骤复杂、能耗高、污染大,已成为中药工业生产面临的主要问题。膜分离技术因具有无需有机溶剂、分离效率高、操作温度低、适用范围广等优点,符合制药行业绿色环保和智能制造的理念,近年来在中药领域得到了推广应用。笔者对膜技术的分类,特点及原理进行介绍,对膜分离技术在中药有效成分提取分离中的应用进行综述,对膜分离技术存在的问题进行分析,并对其发展前景进行展望。     

基于膜科技创新中药制药分离工程原理的“低碳流程再造”

膜分离技术对中药制药工艺的创新来源于多学科交叉研究。中药膜分离科技是材料化学工程学科先进的分离科学技术与中药制药学跨学科结合的产物,其技术原理是对传统中药制药分离各主要操作单元技术原理的创新。逐一论述了中药制药分离过程各主要操作单元的本质特征、技术原理及膜科学技术对中药制药分离过程工程原理的创新作用。并指出基于膜“绿色制造”技术的中药制药分离过程“低碳流程再造”的工程原理与工艺基础实现了膜科学技术的多尺度效应、“膜一体化”系统与中药制药分离工艺流程的全面兼容;而中药行业膜技术标准零的突破则为该“低碳流程再造”的规模应用及可复制提供了坚实的基础,展示出巨大的市场应用前景。     

基于膜科学技术的中药废弃物资源化原理及其应用实践

中药废弃物的资源化是中药行业形成现代、环保、集约新产业的必然选择。在分析中药废弃物来源与主要化学组成的基础上,针对膜科学技术应用于制药工业的技术优势,特别是近年来膜分离技术已作为应用于中药制药行业传统提取、分离工艺改良的技术储备,提出膜科学技术是中药废弃物资源化过程工艺设计的重要选择之一。中药废弃物为组成与性质十分复杂的物质体系,"分离"过程的科学、有效是其再利用领域的技术关键,而过程集成有助于提高目标产物的收率或提高分离过程产品的纯度,可以解决许多传统的分离技术难以完成的任务。鉴于集成分离技术具有简化流程、降低消耗等优点,符合现代制药工业的发展趋势,而膜分离技术可为过程集成提供宽阔的平台,膜分离及其集成技术在实现中药废弃物的资源化和产业化过程中有着广阔的应用前景。该文通过探讨膜分离及其集成技术用于中药废弃物有效组分资源化的原理、方法与应用实践,描述了膜技术在中药废弃物的提取、分离、浓缩、纯化工程集成技术中的应用前景,比较系统地论述了膜技术在中药资源产业化过程中的适宜性和可行性。     

以“材料化学工程”理念构建“基于膜过程的中药绿色制造工程理论、技术体系”的探索

中药膜科技具有重大国家科技战略需求,是我国中药制药工业亟需推广的高新技术。中药制药技术主要来源于化学工程领域,其分离技术的提升与产业的升级主要依赖于化学工程的发展。在紧密围绕膜技术在中药制药工业的产业化应用所开展的中药绿色制造关键技术研究工作基础上,结合成功申报"中医药现代化研究"重点专项2019年度项目的若干认知,引入新兴的"材料化学工程"理念,提出"基于膜过程的中药绿色制造工程设计"的理论框架:针对实际应用体系的性质和需求,以实现高通量和高分离因子的统一为目标,根据中药物料复杂体系的化学多元性和药效物质整体观,建立中药水提液"溶液环境"检测技术,基于安全性、有效性对膜技术进行系统考察,开展膜过程优化、工艺集成等工艺设计。在多尺度范围内,特别是在介观尺度揭示中药物料与膜分离介质的"结构、性能与制备"的关系,并对过程设计、生产加工的流程进行模拟,构建中药绿色制造工程的理论基础。致力解决制约我国中药制药工业可持续发展的能源、资源和环境等瓶颈问题,构建中药制药学与材料化学工程交叉研究的学科新生长点。     

中药制造领域近红外光谱技术的专利技术进展和趋势

中药逐渐获得了国际市场的认可,但还存在一些质量检测方面的问题,阻碍了中药的进一步发展。近红外光谱技术是随着计算机技术的发展而推广出来的一种新分析技术,在中药制造领域中越来越受到重视,被广泛用于制药领域的过程分析和鉴定。从申请量趋势、专利技术构成、申请人类型、当前法律状态、转让情况等角度分析了近红外光谱技术在中药制造领域的发明专利申请情况,梳理了近红外光谱技术在在线检测和质量控制、中药鉴定中的研究与应用,以及近红外检测装置的申请状况,为国内创新主体的专利布局提供借鉴。     

膜分离技术在中药制剂中的应用

目前我国在中药制药领域中膜分离技术的应用处于起步阶段,主要应用于制备注射用水、中药注射液,从中药中提取活性物质及中药口服液的制备等。膜分离技术促进了中药传统分离技术的发展和革新,在中药生产科研领域有广阔应用空间。本文就该技术在工业应用中的问题进行了分析讨论。     

膜分离技术在中药制剂中的应用

目前我国在中药制药领域中膜分离技术的应用处于起步阶段，主要应用于制备注射用水、中药注射液，从中药中提取活性物质及中药口服液的制备等。膜分离技术促进了中药传统分离技术的发展和革新，在中药生产科研领域有广阔应用空间。本文就该技术在工业应用中的问题进行了分析讨论。     

现代中药制药生产中的膜分离技术及其装备

本文就近年来膜分离技术在中药制药中相关应用研究进行了综述,简要介绍了微滤、超滤、纳滤与反渗透的特点以及在中药制药中的应用情况,并结合两个具体实例,具体介绍了就膜分离技术在中药制药中的具体应用。根据目前的应用研究情况,总结了膜分离技术在中药应用中的优缺点,就有关膜设备改进方面提出建议。     

现代中药制药生产中的膜分离技术及其装备

本文就近年来膜分离技术在中药制药中相关应用研究进行了综述,简要介绍了微滤、超滤、纳滤与反渗透的特点以及在中药制药中的应用情况,并结合两个具体实例,具体介绍了就膜分离技术在中药制药中的具体应用.根据目前的应用研究情况,总结了膜分离技术在中药应用中的优缺点,就有关膜设备改进方面提出建议.     

基于膜材料性质的中药化学成分透膜规律研究进展

膜分离技术是21世纪快速发展的高新技术之一,在物质分离中具有高效、节能、环保的特点,已广泛应用于废水处理、食品净化、生物技术、环境保护与优化等工业领域。中药(含复方)来源丰富、化学组成多元化,作为一类特殊的物料,分离操作贯穿整个工艺流程,并且是整个生产过程的主体部分。20世纪90年代起,我国中药制药行业逐渐将新型分离材料及其相关技术,如膜分离技术、大孔吸附树脂技术等用于工业生产。基于膜分离技术的基本原理对近10年来该技术在中药(含复方)分离中的应用进行综述,以期为膜分离技术深入应用于中药(含复方)的高效分离提供参考。     

FDA连续制造对中药智能制造的借鉴和思考

通过了解美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration,FDA）的《连续制造的质量考虑指导原则》,结合片剂连续制造、中药智能制造的研究进展以及智能制造相关的方法进展,探索中药智能制造的分级研究思路。建议中药智能制造从3个层次进行研究：（1）中药智能制造的总体研究,从中药智能制造的全过程质量控制角度考虑其质量控制的注意事项。如生产过程的关注点、控制策略、工艺验证、扩大生产规模（如适用）、将已有生产工艺桥接到智能制造（如适用）。（2）中药智能制造的共性技术方法研究,如过程分析技术研究、数字化研究、建模研究、基于模型的实时反馈研究、自适应控制研究。（3）中药固体口服制剂智能制造的研究。     

中药膜技术的“绿色制造”特征、国家战略需求及其关键科学问题与应对策略

中医药是我国具有原创优势的科技领域,中医药继承创新研究已被提升为国家科技战略。膜技术适应中药药效物质整体、多元特征的优势,可充分实现中药资源的核心价值;并具高效、节能、无污染等特点。中医药膜科技具有重大国家科技战略需求,是我国中药制药工业亟需推广的高新技术。紧密围绕膜技术在中药制药工业的产业化应用,对所开展的中药绿色制造关键技术研究——"基于膜过程的中药制药分离工程技术体系与应用"进行概述,针对中药工业生产中制剂前处理环节存在的生产效率低、药材利用率低、能耗大、污染高、灭菌效率低等共性问题,基于中成药生产过程特点、工程原理和规律,以膜科学技术为核心,通过构建"中药溶液环境"科学假说,引进复杂系统科学原理,建立基于计算机化学方法的中药膜传质过程研究方法;针对中药膜技术工程化应用瓶颈,构建面向中药物料的"膜过程优化"技术集成等策略,开展中成药生产中节能、降耗、减排、工艺优化等关键技术与装备的研发,形成基于膜过程的具有自主知识产权的中药绿色制造系列关键共性技术,建立符合中药特点的环境友好生产线,实现了中药工业生产中制剂前处理"提取、精制、浓缩"等环节的高效、环保、稳定与智能控制。中药膜技术以水为基本溶剂,可保留中医传统用药特色,所研制的膜技术及其成套设备已推广至全国29个省市,产生了显著的社会和经济效益。膜技术完全符合建设资源节约型和环境友好型社会,以及循环经济的发展思路,是名副其实的中药绿色制造关键技术,对推动我国中药制药行业的技术进步,提升劳动生产率和资源利用率具有重要作用,具有广阔的推广应用前景。     

中药制药过程中超滤膜完整性评价手段的研究进展

综述中药制药过程中超滤膜完整性评价手段,整理超滤膜完整性评价手段的文献,并结合中药制药过程中超滤技术应用特点进行发展趋势分析。直接、间接完整性检测法均具有一定的实用性,但是应用范围有待进一步评价,其中常用的气泡点法和扩散流法可对膜完整性进行快速评价,但无法在使用过程中进行检测;替代挑战实验法多采用外源性探针,灵敏度高却存在污染。现有的膜完整性检测方法无法满足中药制药过程中无外源性添加污染、指标灵敏、在线监控的要求,经分析发现间接检查法是未来膜完整性评价方法的研究方向,寻找内源性探针对提升膜完整性的检测水平具有重要意义。     

中药有效成分和有效部位分离用膜

膜分离技术以其高效、绿色的特点在中药有效成分和有效部位的分离纯化中得到了越来越广泛的研究和应用。作者介绍了膜分离技术的基本原理,分析了其在中药有效成分和有效部位的分离纯化的适用性和技术优势;对中药有效成分和有效部位分离纯化用的常见膜材料如聚砜、醋酸纤维素、聚丙烯腈等高分子材料以及无机材料等进行性能比较,并列举了应用实例;提出了选择膜的一些主要考虑膜的物理化学稳定性、膜的通量和选择性、膜污染、膜面预处理等,为正确选膜提供参考。     

细胞膜色谱及质谱联用技术在中药活性成分筛选中的应用

由于中药作用的整体性、成分和作用机制的复杂性,化学成分(群)作为中药及其复方制剂发挥治疗作用的物质基础,因此,采用多种方法分离分析中药及其复方中的化学成分一直是中药治病防病研究中一个有待解决的关键重要问题。传统方法存在操作繁琐、耗时耗事、浪费溶剂和样品的不可逆吸附等缺陷,并且分离过程中无法给出药理参数的基本信息,因而无法对活性成分进行高效准确定位。近年来从细胞层次研究药物成分与受体的结合为中药活性成分的筛选研究提供了一种新的途径。目前研究二者相互作用的方法之一—细胞膜色谱法(CMC),将现有色谱及质谱技术、细胞生物学与受体药理学结合起来,能够正确反映活性部位、活性成分与细胞膜及膜受体的相互作用,对复杂中药体系中有效部位筛选、活性成分的分离和高通量筛选具有独特优势。该文综述了CMC的原理、特点、中药活性成分筛选领域中的细胞膜模型及其与气相色谱-质谱(GC-MS)及液相色谱-质谱(LC-MS)联用的研究现状,并对其今后研究方法和未来的开发前景进行了探讨,为CMC在中医药领域的深入研究和开发利用提供理论依据和实践指导。     

基于数据科学的中药膜过程研究的思考与实践

"数据科学"是关于数据的科学,其宗旨为探索数据界奥秘的理论、方法和技术。鉴于中药膜分离过程是一个非线性系统,其工艺数据具有多变量、非线性、强噪声、自变量相关、非正态分布、非均匀分布等全部或部分特征,"数据科学"已成为中药膜过程复杂系统探索、技术创新的重要武器。"数据科学"引入中药膜科技领域的技术关键:(1)可精准表征中药膜过程传质的特征技术体系的建立;(2)"分子模拟"技术对膜传质过程的动态描述;(3)计算流体力学在膜领域的应用;(4)强大、先进的数据处理技术。并以课题组多年开展的基于数据科学的中药膜过程研究为实例进行阐述。     

中药制药工业对膜科学技术的重大需求与关键问题

论述了中药制药工业在获取中药整体药效物质、改造传统工艺、降低能耗、保障产品安全、污水处理、技术创新等方面对膜科学技术的重大需求.分析了制约中药膜分离技术产业化进程的关键问题,并提出相应对策.当前高分子科学和分析技术的进展以及环境友好战略的实施使膜技术步入了快速发展的新阶段,从而为中药生产的提取、分离、浓缩、纯化一体化工程技术的解决提供了保证.同时膜分离技术在与中药体系特性接近的生物大分子的分离、浓缩和纯化上所得到的广泛应用,也从一个侧面说明膜技术如果用于中药生产,应当同样会获得较高的效益.     

2005—2020年中药复方新药临床试验申请未获批准品种的回顾分析

中药复方新药是中药新药研究和申报的主要类别。以2005—2020年申请临床试验（investigational new drug,IND）未获批准的中药复方新药为研究对象,对其适应症、处方来源、剂型、生产工艺等进行回顾分析;对涉及药理毒理、临床、药学及综合方面的主要缺陷进行分类梳理。结果显示：（1）据不完全统计,2005—2020年申请IND的中药复方新药总数为895个,不批准369个,不批准率为41.23%。（2）不同适应症、处方来源、剂型、生产工艺的中药复方新药,在IND不批准率方面有一定差异。（3）从研究的主要缺陷分析,IND未获批准中药复方新药品种中,75.88%涉及药理毒理专业,34.08%涉及临床专业,22.19%涉及药学专业,32.80%涉及综合方面缺陷。（4）涉及药理毒理缺陷的品种,以药效实验项目及模型、毒理实验质量控制、毒理实验项目选择等方面的问题较多;涉及临床缺陷的,以临床定位、方药与病症不对应等问题较多;涉及药学缺陷的,以提取纯化工艺等方面的问题较多。对IND未获批准新药的回顾分析可为今后中药复方新药研究提供有益借鉴。     

大型超临界CO2流体萃取装置的设计与开发

超临界CO2流体萃取技术已广泛应用于天然产物的提取,成为中药现代化的关键技术之一,在中药新药的开发及中药生产中获得了成功的应用,并取得了良好的效果。本文主要报道了大型中药超临界CO2流体萃取装置的设计与开发,着重讨论了超临界CO2流体萃取装置中关键设备提取、分离容器的设计要点以及工业化装置开发应用过程中要解决的问题。设计与开发的大型超临界CO2萃取装置已广泛应用于天然产物的提取及中药生产中。