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雙水相萃取技術(shù)在生物制藥的應(yīng)用
雙水相萃取技術(shù)在生物制藥的應(yīng)用
摘要：雙水相萃取技術(shù)作為一項(xiàng)新的分離技術(shù)日益受到重視。
本文就雙水相萃取技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并對(duì)雙水相體系在生物制藥方面的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，對(duì)雙水相體系的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：雙水相萃取技術(shù);生物制藥;分離純化;應(yīng)用
1 前言
隨著基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞培養(yǎng)工程、代謝工程等高新技術(shù)研究工作的廣泛開(kāi)展，各種高附加值的生化新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，對(duì)生化分離技術(shù)也提出了越來(lái)越高的要求。
雙水相萃取是1896年由Beijerinck最早發(fā)現(xiàn)的，1956年瑞典Lund大學(xué)的Albertsson 第一次用來(lái)提取生物物質(zhì)，1979年德國(guó)的 Kula等人將雙水相萃取用于生物產(chǎn)品分離純化。
此后，雙水相體系的研究和應(yīng)用逐步展開(kāi)，并取得很大進(jìn)展。
該技術(shù)由于操作方便，分離效率高，不會(huì)導(dǎo)致被分離物質(zhì)的破壞和失活，目前廣泛應(yīng)用于生物大分子物質(zhì)的分離和純化，在生物小分子物質(zhì)的分離和生物無(wú)機(jī)化學(xué)等方面的應(yīng)用研究也已經(jīng)展開(kāi)，相信隨著該技術(shù)的進(jìn)一步完善，其應(yīng)用將更加廣泛。
2 雙水相萃取技術(shù)的簡(jiǎn)介
雙水相萃取技術(shù)(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(lái)引人注目，極有前途的新型分離技術(shù)。
被分離物質(zhì)進(jìn)入雙水相體系后由于表面性質(zhì)、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(shù)不同，導(dǎo)致其在上下相的濃度不同達(dá)到分離目的。
常見(jiàn)的雙水相體系主要有五類(lèi)：聚合物/聚合物/水;高分子電解質(zhì)/聚合物/水;高分子電解質(zhì)/高分子電解質(zhì)/水;聚合物/低分子量組分/水;聚合物/無(wú)機(jī)鹽。
目前應(yīng)用最廣泛的的雙水相體系是聚乙二醇/無(wú)機(jī)鹽體系。
雙水相體系萃取分離技術(shù)具有其獨(dú)特的特點(diǎn)。
首先反應(yīng)條件比較溫和，因此對(duì)被分離物質(zhì)不會(huì)起到破壞作用，特別適合對(duì)具有生物活性的物質(zhì)進(jìn)行分離提純。
其次，雙水相萃取技術(shù)操作方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，并且能夠直接與后續(xù)提純工藝連接，不用進(jìn)行特殊處理。
雙水相萃取技術(shù)的回收率也比較高，如果選擇的體系合適，能夠達(dá)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(shù)在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用
因?yàn)殡p水相萃取技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)，使其在生物制藥領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。
3.1 雙水相萃取技術(shù)在分離提純蛋白質(zhì)、酶中的應(yīng)用
分離純化出高純度有生物活性的蛋白質(zhì)一直是一項(xiàng)非常艱巨的工作。
由于蛋白質(zhì)的市場(chǎng)價(jià)格非常昂貴，因此提高其回收率能夠帶來(lái)十分巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
雙水相萃取法分離純化蛋白質(zhì)有很多優(yōu)勢(shì)。
首先，體系含水量高達(dá)百分之八十，萃取環(huán)境和操作條件十分溫和，因此不易造成蛋白質(zhì)的失活。
其次，雙水相體系的界面張力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水/有機(jī)溶劑兩相體系的界面張力，有助于強(qiáng)化相際間的質(zhì)量傳遞;最后，雙水相萃取技術(shù)還有利于按比例放大和進(jìn)行連續(xù)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(chǎn)物。
但是許多有效成分的穩(wěn)定性都比較差，因此傳統(tǒng)的萃取方法既操作復(fù)雜，萃取率還低。
雙水相操作條件溫和，有利于保護(hù)活性成分，因此在天然產(chǎn)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(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷無(wú)規(guī)共聚物/混合磷酸鉀雙水相系統(tǒng)和溫度誘導(dǎo)相分離后的分配行為。
另外，通過(guò)調(diào)整雙水相體系相的組成、質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及影響分配平衡各種因素，該技術(shù)還可以應(yīng)用于植物精油、黃酮、皂苷和酶等不同極性、不同類(lèi)型的化學(xué)成分的提取和分離。
3.3 雙水相萃取技術(shù)在抗生素制備中的應(yīng)用
雙水相萃取技術(shù)在抗生素領(lǐng)域基本涉及了各類(lèi)抗生素，與傳統(tǒng)方法相比，顯示出了高效化和節(jié)能化的顯著優(yōu)勢(shì)。
潘杰等簡(jiǎn)單闡明了雙水相萃取技術(shù)在抗生素分離中的應(yīng)用情況，分析了影響雙水相系統(tǒng)分離抗生素的各種因素，提出了導(dǎo)致雙水相中抗生素非對(duì)稱(chēng)分配的主要作用力為疏水作用力，同時(shí)對(duì)雙水相萃取技術(shù)應(yīng)用在抗生素分離中的發(fā)展方向做了探討。
秦德華等用雙水相萃取技術(shù)萃取了丙酰螺旋霉素，分別用PRO-SPM溶液和發(fā)酵液，對(duì)聚乙二醇和磷酸鹽成相系統(tǒng)進(jìn)行了研究，選出了合適的成相系統(tǒng)。
3.4 雙水相技術(shù)在手性藥物分離中的應(yīng)用
手性藥物的獲得一般能夠通過(guò)手性源合成法、不對(duì)稱(chēng)合成法和外消旋體拆分法。
現(xiàn)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(shù)拆分扁桃酸外消旋體;邢建敏利用雙水相體系為手性識(shí)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(guò)以L(fǎng)-酒石酸正戊酯和環(huán)糊精作為手性識(shí)別劑，優(yōu)選出了最佳的分離體系。
4 結(jié)束語(yǔ)
雙相萃取技術(shù)在藥物的分離提取應(yīng)用上顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)，是一種應(yīng)用前景廣闊的新型生物分離技術(shù)。
但是實(shí)現(xiàn)其工業(yè)性應(yīng)用還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究改進(jìn)。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，雙相萃取技術(shù)同其他技術(shù)相結(jié)合的提取分離新工藝將是提取分離行業(yè)的發(fā)展方向。
雙相萃取技術(shù)的日益成熟，必將使雙相萃取技術(shù)擁有更廣泛的應(yīng)用范圍。
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