透析技术与超滤技术在生物制品中去除杂质的优缺点对比

透析技术与超滤技术在生物制品中去除杂质的优缺点对比
透析技术与超滤技术在生物制品中去除杂质的优缺点对比

透析技术与超滤技术在生物制品中去除杂质的优缺点对比
透析和超滤基本原理差不多,都是利用半透膜分离大小不同的分子.但是也有一些区别,主要是应用范围不同.具体介绍如下：
透析
自Thomas Graham 1861年发明透析方法至今已有一百多年.透析已成为生物化学实验室最简便最常用的分离纯化技术之一.在生物大分子的制备过程中,除盐、除少量有机溶剂、除去生物小分子杂质和浓缩样品等都要用到透析的技术.
透析只需要使用专用的半透膜即可完成.通常是将半透膜制成袋状,将生物大分子样品溶液置入袋内,将此透析袋浸入水或缓冲液中,样品溶液中的大分子量的生物大分子被截留在袋内,而盐和小分子物质不断扩散透析到袋外,直到袋内外两边的浓度达到平衡为止.保留在透析袋内未透析出的样品溶液称为"保留液",袋（膜）外的溶液称为"渗出液"或"透析液".
透析的动力是扩散压,扩散压是由横跨膜两边的浓度梯度形成的.透析的速度反比于膜的厚度,正比于欲透析的小分子溶质在膜内外两边的浓度梯度,还正比于膜的面积和温度,通常是4℃透析,升高温度可加快透析速度.
透析膜可用动物膜和玻璃纸等,但用的最多的还是用纤维素制成的透析膜,目前常用的是美国Union Carbide （联合碳化物公司）和美国光谱医学公司生产的各种尺寸的透析管,截留分子量MwCO（即留在透析袋内的生物大分子的最小分子量,缩写为MwCO）通常为1万左右.商品透析袋制成管状,其扁平宽度为23 mm～50 mm不等.为防干裂,出厂时都用10％的甘油处理过,并含有极微量的硫化物、重金属和一些具有紫外吸收的杂质,它们对蛋白质和其它生物活物质有害,用前必须除去.可先用50％乙醇煮沸1小时,再依次用50％乙醇、0.01 mol/L碳酸氢钠和0.001 mol/L EDTA溶液洗涤,最后用蒸馏水冲洗即可使用.实验证明,50％乙醇处理对除去具有紫外吸收的杂质特别有效.使用后的透析袋洗净后可存于4℃蒸馏水中,若长时间不用,可加少量NaN2,以防长菌.洗净凉干的透析袋弯折时易裂口,用时必须仔细检查,不漏时方可重复使用.
新透析袋如不作如上地殊处理,则可用沸水煮五至十分钟,再用蒸馏水洗净,即可使用.使用时,一端用橡皮筋或线绳扎紧,也可以使用特制的透析袋夹夹紧,由另一端灌满水,用手指稍加压,检查不漏,方可装入待透析液,通常要留三分之一至一半的空间,以防透析过程中,透析的小分子量较大时,袋外的水和缓冲液过量进入袋内将袋涨破.含盐量很高的蛋白质溶液透析过夜时,体积增加50％是正常的.为了加快透析速度,除多次更换透析液外,还可使用磁子搅拌.透析的容器要大一些,可以使用大烧杯、大量筒和塑料桶.小量体积溶液的透析,可在袋内放一截两头烧园的玻璃棒或两端封口的玻璃管,以使透析袋沉入液面以下.
检查透析效果的方法是：用1％ BaCl2检查(NH4)2SO4,用1％ AgNO3 检查NaCl、KCl等.
为了提高透析效率,还可以使用各种透析装置.使用者也可以自行设计与制作各种简易的透析装置.美国生物医学公司（Biomed Instruments Inc.）生产的各种型号的Zeineh 透析器,由于使用对流透析的原理,使透析速度和效率大大提高.
超滤
超过滤即超滤,自20年代问世后,直至60年代以来发展迅速,很快由实验室规模的分离手段发展成重要的工业单元操作技术.超滤现已成为一种重要的生化实验技术,广泛用于含有各种小分子溶质的各种生物大分子（如蛋白质、酶、核酸等）的浓缩、分离和纯化.
超滤是一种加压膜分离技术,即在一定的压力下,使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径地制的薄膜,而使大分子溶质不能透过,留在膜的一边,从而使大分子物质得到了部分的纯化.超滤根据所加的操作压力和所用膜的平均孔径的不同,可分为微孔过滤、超滤和反渗透三种.微孔过滤所用的操作压通常小于4×104 Pa,膜的平均孔径为500埃～14微米（1微米＝104埃）,用于分离较大的微粒、细菌和污染物等.超滤所用操作压为4×104 Pa～7×105 Pa,膜的平均孔径为10-100埃,用于分离大分子溶质.反渗透所用的操作压比超滤更大,常达到35×105 Pa～140×105 Pa,膜的平均孔径最小,一般为10埃以下,用于分离小分子溶质,如海水脱盐,制高纯水等.
超滤技术的优点是操作简便,成本低廉,不需增加任何化学试剂,尤其是超滤技术的实验条件温和,与蒸发、冰冻干燥相比没有相的变化,而且不引起温度、pH的变化,因而可以防止生物大分子的变、失活和自溶.
在生物大分子的制备技术中,超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等.
超滤法也有一定的局限,它不能直接得到干粉制剂.对于蛋白质溶液,一般只能得到10～50％的浓度.
超滤技术的关键是膜.膜有各种不同的类型和规格,可根据工作的需要来选用.早期的膜是各向同的均匀膜,即现在常用的微孔薄膜,其孔径通常是0.05mm 和0.025mm.近几年来生产了一些各向异的不对称超滤膜,其中一种各向异扩散膜是由一层非常薄的、具有一定孔径的多孔"皮肤层"（厚约0.1mm ～1.0mm ）,和一层相对厚得多的（约1mm ）更易通渗的、作为支撑用的"海绵层"组成.皮肤层决定了膜的选择,而海绵层增加了机械强度.由于皮肤层非常薄,因此高效、通透好、流量大,且不易被溶质阻塞而导致流速下降.常用的膜一般是由乙酸纤维或硝酸纤维或此二者的混合物制成.近年来为适应制药和食品工业上灭菌的需要,发展了非纤维型的各向异膜,例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等.这种膜在pH 1～14都是稳定的,且能在90℃下正常工作.超滤膜通常是比较稳定的,若使用恰当,能连续用1～2年.暂时不用,可浸在1％甲醛溶液或0.2％ 叠氮化钠NaN3中保存.
超滤膜的基本能指标主要有：水通量（cm3/(cm2·h)）；截留率（以百分率％表示）；化学物理稳定（包括机械强度）等.
超滤装置一般由若干超滤组件构成.通常可分为板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式四种主要类型.由于超滤法处理的液体多数是含有水溶生物大分子、有机胶体、多糖及微生物等.这些物质极易粘附和沉积于膜表面上,造成严重的浓差极化和堵塞,这是超滤法最关键的问题,要克服浓差极化,通常可加大液体流量,加强湍流和加强搅拌.
国外生产超滤膜和超滤装置最有名的厂家是美国的Milipore公司和德国的Sartorius公司.国内主要的研究机构和生产厂家是：中科院生态环境研究中心、杭州淡化和水处理开发中心、兰州膜科学技术研究所、无锡化工研究所、上海医药工业研究所、天津膜分离工程研究所、北京化工厂、常熟膜分离实验厂、无锡市超滤设备厂、无锡纯水设备厂、天津超滤设备厂、湖北沙市水处理设备厂等.从膜的品种,以及从某些研究工作的深度方面看,我国与世畀先进国家的差距不很大,但在膜的质量能及商品化方面尚有较大差距.
在生物制品中应用超滤法有很高的经济效益,例如供静脉注射的25％人胎盘血白蛋白（即胎白）通常是用硫酸铵盐析法、透析脱盐、真空浓缩等工艺制备的,该工艺流程硫酸铵耗量大,能源消耗多,操诈时间长,透析过程易产生污染.改用超滤工艺后,平均回收率可达97.18％；吸附损失为1.69％；透过损失为1.23％；截留率为98.77％.大幅度提高了白蛋白的产量和质量,每年可节省硫酸铵6.2吨,自来水16000吨.
超滤技术的应用有很好的前景,应引起足够的重视.