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生物实验室都应具备的新型分离技术

时间:2017-07-17 16:31:46  来源:  作者:

 现代生物技术,也可称之为生物工程,它与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱,被认为是21世纪世界知识经济的核心。生物技术或生物工程主要是由基因工程、细胞工程、酶工程、发酵制药工程等先进技术所组成的新技术群。
膜分离技术也属于21世纪新型高科技产业之一,随着膜分离技术的不断创新,已经越来越多应用到了生物技术领域,并取得了非常理想的效果,也推动了生物技术的不断创新发展,在21世纪的多数工业中,膜分离技术必将扮演着战略性的角色。
因此,在现代化的生物领域科研工作中,正确掌握膜分离技术、连续移动床技术、电渗析技术等新型分离技术及在实验室配备这些新型分离实验装置是必不可少的。
生物发酵制药领域
膜分离技术在生物发酵制药行业的应用已经非常成熟,目前在抗生素、氨基酸、维生素等行业已有大量工程应用。生物发酵液是一种非常复杂的溶液体系,应用膜分离技术可以很好解决澄清、纯化、分离、浓缩等目的。
发酵液的澄清过滤:可以使用无机膜技术替代传统的板框、转鼓过滤技术。
发酵产物的纯化:可以使用超滤膜技术进行脱色或纯化,替代传统活性炭工艺。
发酵产物的脱盐:可以使用新型连续移动床技术或者电渗析技术进行脱盐;也可以通过纳滤膜技术进行盐的脱除。
发酵产物的浓缩:可以使用纳滤膜技术或者工业反渗透膜进行产品的预浓缩,降低整体蒸发成本。
案例举例:
抗生素:头孢菌素C,红霉素、青霉素、赤霉素、链霉素、土霉素、硫酸粘杆菌等。
维生素:维生素C、维生素B2、维生素B12等。
氨基酸:赖氨酸、苏氨酸、谷氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸等。
生物基因工程、细胞工程、酶工程领域
随着基因工程技术的不断发展,由发酵法生产的微生物药物的分离与纯化正面临着一系列新的问题,如含量低、活性低、易失活、提取收率低等。膜分离作为一种新型的分离技术,可在低温下进行分离、纯物理分离过程,无化学变化,无相变,在现代生物技术中已经得到广泛的应用,例如:酶、活性蛋白、氨基酸、维生素、甾体、疫苗等物质的分离纯化及浓缩富集。
发酵法菌体细胞收集:通过发酵法生产所需要的菌体细胞,通过无机膜分离技术,将细胞菌体进行富集收集。
酶制剂纯化和浓缩:采用无机微滤膜技术富集收集高浓度的活菌体,同时充分的分离出清澈度高的酶下游清液,再采用超滤膜技术进行浓缩,在超滤膜浓缩过程中同时去掉了部分色素、杂蛋白、大部分无机盐,很大程度上提高了产品的质量和稳定性,同时,超滤技术在常温下进行,酶活性没有损失,收率高。
发酵培养基的灭菌过滤:可以应用无机超滤膜技术。
蛋白质或多肽产品的制备:可以应用超滤膜分离纯化蛋白,脱除多肽、糖、氨基酸及无机盐;同时,可通过纳滤膜或工业反渗透膜浓缩技术回收多肽、糖、氨基酸等;可以采用电渗析技术进行蛋白或多肽的脱盐。
病毒过滤去除:可以应用微滤或者超滤膜技术有效去除病毒。病毒过滤是确保生物制品安全性最常见的单元分离过程,一些病毒具有耐热和耐化学性质,采用加热和化学失活的方法不能完全杀死这些病毒,而选择适当的微滤或者超滤膜则可以有效去除这些病毒。
除热原(内毒素):膜分离法除热原作为一种新工艺、新技术,正在制药行业、生物技术行业推广应用,超滤去除热原的原理是使用小于热原分子量的超滤膜拦截热原。
案例举例:
酶制剂:蛋白酶、糖化酶、植酸酶、纤维素酶等。
活性蛋白或多肽:蛋白分离浓缩、多肽分离浓缩、蛋白或多肽脱盐等。
结束语
二十一世纪是生物技术的时代,基因治疗、转基因蛋白和单克隆抗体的生产,尤其要求大量生产DNA衍生抗体,来满足疾病治疗中长期使用及高剂量的需求。这些都对生物制品的纯化和回收工艺提出了新的挑战,要求分离过程同时具有高产出和高选择性的特点,从而降低生物制品的成本及增加产量。膜分离技术是二十一世纪最为先进的分离技术之一,作为现代生物技术的革新的重要手段,在生物领域研究的实验室中具备多种新型分离技术及配备相关实验装置显得尤为重要。
据悉,目前在中国大陆地区能提供全方位新型分离技术服务和小型实验装置的企业当属国初科技(厦门)有限公司,该公司在为企业提供专业的大型工艺分离纯化综合解决方案同时,还为高校、研究所及企业的研发部门提供各种专业的膜分离实验设备、移动床实验设备、电渗析实验设备等各种新型分离技术,在业内具有较高知名度。

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