離子交換樹(shù)脂在制藥工業(yè)中的應(yīng)用

楊棟

（哈藥集團(tuán)生物工程有限公司 黑龍江哈爾濱 150025）

離子交換樹(shù)脂在制藥工業(yè)中的應(yīng)用

楊棟

（哈藥集團(tuán)生物工程有限公司 黑龍江哈爾濱 150025）

本文主要對(duì)離子交換樹(shù)脂概念、原理、優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)、其在制藥工業(yè)和藥物制劑中的應(yīng)用及其使用與保存進(jìn)行綜述，離子交換色譜在制藥領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，應(yīng)用最為普遍的是緩控釋給藥系統(tǒng)和靶向釋放系統(tǒng)。

離子交換樹(shù)脂 緩控釋給藥系統(tǒng) 靶向釋放系統(tǒng)

離子交換樹(shù)脂因其具有交換、選擇、吸附和催化功能被廣泛應(yīng)用于工業(yè)高純水的制備、醫(yī)藥衛(wèi)生、冶金行業(yè)和生物工程等眾多領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用及各個(gè)領(lǐng)域?qū)﹄x子交換出水純度要求的日益提高推進(jìn)了它在生產(chǎn)和應(yīng)用中的快速發(fā)展，自上世紀(jì)50年代以來(lái)經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)的常規(guī)離子交換樹(shù)脂的制備和應(yīng)用技術(shù)都已經(jīng)較為成熟，離子交換樹(shù)脂產(chǎn)品不斷升級(jí)，技術(shù)也持續(xù)提高。

1 離子交換樹(shù)脂的概念

離子交換樹(shù)脂是一類帶有活性集團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子化合物。它的一部分分子結(jié)構(gòu)作為樹(shù)脂的基本骨架，另一部分由固定離子和可交換離子組成的活性集團(tuán)構(gòu)成。 根據(jù)骨架的不同可分為凝膠型和大孔型兩種，外觀呈干態(tài)無(wú)孔，吸水后產(chǎn)生微孔的為凝膠型；樹(shù)脂結(jié)構(gòu)無(wú)論干態(tài)、濕態(tài)、收縮、腫脹都存在更多更大的孔的為大孔型。根據(jù)分類屬酸性或是堿性在名稱前分別加“陽(yáng)”、“陰”，例如“陽(yáng)離子交換樹(shù)脂”、“陰離子交換樹(shù)脂”，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂含有酸性功能基，能與陽(yáng)離子進(jìn)行交換，陰離子交換樹(shù)脂帶有堿性集團(tuán)，能與陰離子進(jìn)行交換；根據(jù)離子交換樹(shù)脂功能基的性質(zhì)，分為強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿、弱堿、螯合、兩性、氧化還原七類。

2 離子交換樹(shù)脂的原理

這一技術(shù)的基本原理是將原水中的鈣鎂離子置換出去，流出的水是被濾去鈣鎂的被軟化的水，而鈣鎂被樹(shù)脂吸附。但是這種吸附作用并不是沒(méi)有限度的，達(dá)到了一定量后就不具備吸附作用了，要想繼續(xù)使用就必須對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行活化，使吸附其中的鈣鎂離子被置換出來(lái)。

離子交換樹(shù)脂的吸附左右具有選擇性，它對(duì)一些離子的吸附作用很強(qiáng)，但是一旦吸附很難再被置換出來(lái)；對(duì)另一些離子的吸附性較弱，但是吸附后很容易被置換出來(lái)。

離子交換樹(shù)脂的交換作用是可逆的過(guò)程，這種這種存在于固態(tài)樹(shù)脂和溶液之間的可逆性反應(yīng)使離子交換樹(shù)脂可以被反復(fù)利用。

離子交換作用是指溶液中的可交換離子與交換基團(tuán)上的可交換離子發(fā)生交換，離子交換樹(shù)脂對(duì)價(jià)數(shù)較高及半徑較小的離子選擇性高。

3 離子交換樹(shù)脂的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

離子交換樹(shù)脂具有優(yōu)良的無(wú)機(jī)離子去除能力，且這種能力可以再生，從而達(dá)到反復(fù)利用的目的，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)；劣勢(shì)主要為純化容量有一定的限制，如果超過(guò)水質(zhì)會(huì)發(fā)生起伏，樹(shù)脂會(huì)造成有機(jī)物的溶出，樹(shù)脂表面會(huì)發(fā)生有機(jī)物的增殖，樹(shù)脂的崩解碎片會(huì)造成水中微粒的增加，樹(shù)脂再生過(guò)程繁瑣，樹(shù)脂再生是會(huì)產(chǎn)生藥品的廢液。

4 離子交換樹(shù)脂在制藥工業(yè)中的應(yīng)用

離子交換樹(shù)脂在制藥企業(yè)中被廣泛應(yīng)用，如在藥物生產(chǎn)中被用于藥物的脫鹽、吸附分離、提純、脫色、中和及中草藥有效成分的提取等。這項(xiàng)技術(shù)最早應(yīng)用于制藥業(yè)主要是用于提取分離抗生素，濃縮維生素以及提取和純化天然藥物等，隨著藥物傳遞系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)，離子交換樹(shù)脂逐步用于緩控釋給藥系統(tǒng)和靶向給藥系統(tǒng)，主要是指在控制藥物在胃腸道內(nèi)的釋放速度及作為載體用于靶向釋放系統(tǒng)。緩控釋其原理是利用離子交換的可逆性，藥物口服進(jìn)入胃腸道后與胃腸道中的生理性離子發(fā)生反向離子交換而持續(xù)釋放藥物，達(dá)到長(zhǎng)久發(fā)揮作用的目的。靶向給藥系統(tǒng)是將藥物選擇性的運(yùn)送的特定部位，使藥物作用集中，提高局部用藥濃度，減少全身毒副反應(yīng)。目前，此項(xiàng)技術(shù)被高度重視，被廣泛應(yīng)用于藥品生產(chǎn)中。

離子交換樹(shù)脂在制藥工業(yè)中的被廣泛應(yīng)用，不同的情況對(duì)樹(shù)脂的類型有不同的選擇，首先要考慮目標(biāo)成分與雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)、分子量及體積；第二要考慮目標(biāo)成分與樹(shù)脂的親和力及其在水中的溶解度；第三要考慮目標(biāo)成分與雜質(zhì)是否存在干擾關(guān)系；第四要考慮目標(biāo)成分如果是蛋白類物質(zhì)時(shí)，酸堿度的變化會(huì)引起蛋白質(zhì)變性；最后，需要對(duì)目標(biāo)溶液做初步過(guò)濾，防止阻塞樹(shù)脂。

5 離子交換樹(shù)脂的使用與保存

由于新樹(shù)脂第一次使用前往往含有鐵、銅、鉛等無(wú)機(jī)雜質(zhì)和一些殘存的單體、低聚物等，用之前需預(yù)處理，出去其中的雜質(zhì)，避免對(duì)藥品生產(chǎn)過(guò)程造成污染；使用中盡量避免機(jī)械性、物理性及化學(xué)性損傷，保持樹(shù)脂的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，避免一些操作對(duì)樹(shù)脂的污染，任何污染都可能造成樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的改變已經(jīng)性能的下降，影響藥品質(zhì)量。一般采用樹(shù)脂層滅菌，有機(jī)物的消除，鐵、鋁及其氧化物的去除，樹(shù)脂中沉淀物的去除及油脂的去除等途徑對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行處理。

長(zhǎng)期不用或新購(gòu)入的樹(shù)脂如果保存不當(dāng)就會(huì)造成受用壽命及交換能力的下降，嚴(yán)重的甚至造成樹(shù)脂的損壞報(bào)廢。不論是新購(gòu)入的樹(shù)脂還是長(zhǎng)期購(gòu)入的都要注意保持樹(shù)脂的含水率，避免造成樹(shù)脂發(fā)霉，防止樹(shù)脂受凍受熱。

6 總結(jié)

目前離子交換樹(shù)脂技術(shù)在制藥領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)有新型樹(shù)脂被研發(fā)，應(yīng)用范圍會(huì)更加廣泛，尤其是在國(guó)外新技術(shù)和是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力下，這項(xiàng)技術(shù)勢(shì)必會(huì)被不斷完善。

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1674-2060（2016）02-0184-01

楊棟，哈藥集團(tuán)生物工程有限公司，中級(jí)工程師。