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膜分离技术在现代生物技术中的应用
  膜已经成为生物技术工程中不可缺少的一部分。发酵培养基的灭菌过滤、缓冲剂的纯化和蛋白质产品的制备都经常应用膜分离技术。其中,病毒过滤是确保生物制品安全性最常见的单元分离过程。一些病毒具有强的耐热和耐化学性质,采用加热和化学失活的方法不能完全杀死这些病毒,而选择适当微滤或超滤膜则可以有效去除这些病毒。因此,膜分离技术已成为确保现代生物制品纯度、安全和效用的基本技术。
  
  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,尤其要求大量生产重组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。膜分离技术具有满足这些要求的潜力。目前国外的研发热点是生产同时具有高通量和高选择性的膜。
  
  由于膜分离技术具有成本和能耗低的优势,因此有望将膜技术代替电泳和色谱技术来分离手性药物。比如,合成具有手性聚抗衡离子(如聚谷酸氨或葡聚糖磺酸)的聚吡咯膜,利用手性抗衡离子作为分子识别试剂来分离对映体。
  
  高效剪切流过滤(HPTFF)是一种纯化蛋白质和核苷酸的新技术。传统的剪切流过滤只能分离尺寸相差10倍以上的物质(如,分离细胞与蛋白质、病毒与蛋白质、蛋白质与缓冲剂)。高效剪切流过滤是充分利用了生物分子间尺寸和电荷差异的二维纯化技术。因此高效剪切流过滤可以分离相同分子量的生物分子,甚至可能截留分子量小的生物分子,而让分子量大的生物分子透过膜。当前工艺经常应用离子交换、色谱法、超滤及体积排阻色谱法的多步分离操作来实现纯化、浓缩和缓冲剂交换,而采用高效剪切流过滤,则可在单个单元操作中就实现这些分离目的,从而降低成本。由于高效剪切流过滤是建立在超滤技术基础之上,所以高效剪切流过滤在强调高选择性的同时,也保留了传统超滤高通量、高收率的特点。目前,高效剪切流过滤已经用于一些生物技术(如,IgG和单克隆抗体)的实际生产中。

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