导图社区 药物分离纯化技术
本文是为大家整理的药物分离纯化技术的思维导图课堂笔记,内容较多,有液液萃取、浸取分离、超临界流体萃取、双水相萃取、反胶团萃取、制备色谱分离、大孔吸附树脂分离、固相析出、离子交换分离、分子印迹、分子蒸馏、膜分离、干燥等技术。
编辑于2023-02-13 21:46:15 安徽《被讨厌的勇气》是一本引人深思的哲学著作,通过阿德勒的心理学观点,鼓励读者拥有被讨厌的勇气,从而获得幸福和自由。这本书的核心思想在于,人们的幸福和自由不是通过避免被讨厌来实现的,而是通过接受可能会被他人讨厌的事实,勇敢地面对自己和他人的不同意见,从而获得真正的内心自由和满足。
医疗安全核心制度是指在诊疗活动中对保障医疗质量和患者安全发挥重要的基础性作用的一系列制度。根据《医疗质量管理办法》,医疗质量安全核心制度共有18项。这些制度旨在确保医疗机构及其医务人员在诊疗活动中严格遵守相关规定,保障患者的医疗质量和安全。医疗机构应定期对医务人员进行相关制度的培训和考核,确保制度得到有效执行。
《华为工作法》是一本为现代企业和个人提供高效工作方法的实用指南。华为作为全球知名的科技巨头,其成功商业模式和管理实践一直备受瞩目。在这本书中,华为分享了其成功的工作方法和管理理念,这些方法可以帮助您在竞争激烈的市场中取得成功。本书将为您揭示华为在项目管理、团队协作、决策制定、创新推动等方面的经验和智慧。您将学习如何提高工作效率、优化资源配置、发挥团队协同效应,以及如何培养创新意识和执行力。无论您是企业家、管理者,还是职业人士,本书都将为您提供实用的工作法,助您在职业生涯中取得更多成就。
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《被讨厌的勇气》是一本引人深思的哲学著作,通过阿德勒的心理学观点,鼓励读者拥有被讨厌的勇气,从而获得幸福和自由。这本书的核心思想在于,人们的幸福和自由不是通过避免被讨厌来实现的,而是通过接受可能会被他人讨厌的事实,勇敢地面对自己和他人的不同意见,从而获得真正的内心自由和满足。
医疗安全核心制度是指在诊疗活动中对保障医疗质量和患者安全发挥重要的基础性作用的一系列制度。根据《医疗质量管理办法》,医疗质量安全核心制度共有18项。这些制度旨在确保医疗机构及其医务人员在诊疗活动中严格遵守相关规定,保障患者的医疗质量和安全。医疗机构应定期对医务人员进行相关制度的培训和考核,确保制度得到有效执行。
《华为工作法》是一本为现代企业和个人提供高效工作方法的实用指南。华为作为全球知名的科技巨头,其成功商业模式和管理实践一直备受瞩目。在这本书中,华为分享了其成功的工作方法和管理理念,这些方法可以帮助您在竞争激烈的市场中取得成功。本书将为您揭示华为在项目管理、团队协作、决策制定、创新推动等方面的经验和智慧。您将学习如何提高工作效率、优化资源配置、发挥团队协同效应,以及如何培养创新意识和执行力。无论您是企业家、管理者,还是职业人士,本书都将为您提供实用的工作法,助您在职业生涯中取得更多成就。
药物分离纯化技术
绪论
产物分离方法
机械分离
相间无物质传递
传质分离
相间有物质传递
分离技术单元操作
不溶物去除
预处理
固液分离 细胞破碎
产物分离
萃取 吸附
提纯
色谱 电泳
精制
结晶 干燥
发酵液预处理
目的
改变发酵液物理性质,降低黏度
纯化,去除杂质
将产物转入后处理的相中
方法
凝聚和絮凝
将化学药剂预先加入悬浮液,破坏胶体稳定性使其聚集成大体积混合物
凝聚——胶体脱稳 絮凝——使用絮凝剂架桥作用 混凝——凝聚加絮凝
胶体脱稳机理
* 中和粒子表面电荷 * 消除双电层结构 * 破坏水化膜
架桥作用机理
* 絮凝剂将胶体分子交联成网
加热法
降低液体黏度
蛋白质变性凝固
调节pH
一定pH下胶体物质趋于絮凝
pH调节至等电点去除蛋白质,大幅度调节pH使蛋白质变形凝固
调节pH改变膜过滤中易吸附分子的电荷性质,减少膜堵塞和污染
去除杂蛋白
沉淀法
等电点沉淀
酸碱调节,蛋白质与离子形成沉淀
变性法
加热
大幅度调节pH
加入酒精等有机溶剂或表面活性剂
吸附法
加入吸附剂或沉淀剂
去除高价无机离子
二价钙离子——加入草酸、草酸钠——形成草酸钙沉淀
二价锰离子——加入三聚磷酸钠——形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物
三价铁离子——加入黄血盐——形成普鲁士兰沉淀
加入助滤剂和反应剂
助滤剂
作为胶体粒子载体使其均匀分布,降低滤饼的可压缩性,减少过滤阻力
反应剂
消除杂质,形成沉淀
细胞破碎
机理
通过外力破坏细胞膜和细胞壁,将胞内产物释放出来
不同类型细胞产物位置
动物细胞
无细胞壁,产物多分泌在培养液中(胞外)
植物细胞
有细胞壁,产物多为胞内产物
微生物
大多数小分子代谢产物分泌在胞外
大多数大分子产物在胞内
细胞壁破碎难度
动物细胞
无细胞壁——易破碎
革兰氏阴性菌
2-3nm厚的肽聚糖层——难度小
革兰氏阳性菌
20-80nm厚的肽聚糖层——难度大
酵母
70-300nm葡聚糖层以及甘露聚糖形成的网状结构——破碎难度大于原核生物
霉菌
细胞壁含几丁质或纤维素——破碎难度大于细菌和酵母菌
植物细胞
含果胶和纤维素——极难破碎
细胞破碎技术分类
机械法
固体剪切作用
珠磨法
挤压法
液体剪切作用
高压匀浆法
超声破碎法
非机械法
溶胞作用
酶溶法
物理法
* 渗透压冲击法 * 冻融法
化学法
* 表面活性物剂 * 有机溶剂 * 酸碱溶液
膜失水作用
干燥法
固液分离
影响因素
悬浮粒子大小
液体黏度
目的
收集胞内产物的细胞或菌体,分离去除液相
收集含生化物质的液相,去除固体悬浮物
方法
过滤
机理
借助过滤介质,在一定压力差作用下,使液体通过截留固体物质
离心
机理
固体颗粒和液体密度存在差异,在离心立场中分层
特点
优点
* 分离速度快 * 分离效率高 * 液相澄清度高
缺点
* 设备贵 * 能耗高
方法
差速离心法
* 机理 * 控制不同的离心力和离心时间,使沉降速度不同的颗粒分离 * 操作 * 先选择一定的离心力和离心时间,分离出较大颗粒,取上清液 * 再加大离心力,分离出较小颗粒,取上清液 * 重复
速率区带离心法 密度梯度离心法
* 机理 * 在调配好密度梯度溶液顶部加入待处理样品,使得沉降系数接近的物质分离
等密度离心法
* 机理 * 在离心力作用下,不同密度颗粒向上或向下运动,直到形成密度梯度区带
膜分离
双水相萃取
液液萃取技术
萃取对象
非极性、弱极性化合物
萃取机理
溶解度不同
乳化与破乳
乳化
杂质会在相间凝聚形成胶体,难以分离
破乳
乳化前
对发酵液过滤或絮凝沉淀,去除大部分蛋白质和固体杂志
乳化后
加入表面活性剂
电解质中和法
吸附法
加热
稀释
机械法
过滤离心 适用于不严重时
调节水相酸度
浸取分离技术
萃取对象
目标产物(有效成分)与不溶性固体的混合物
有效成分
中药材中起主要药效的单体物质
有效部位
含有效成分的群体物质
无效成分
无明显生物活性的成分
有害成分
影响疗效和制剂安全性的物质
特点
优点
具有药材各浸出成分的综合作用,有利于发挥某些成分的多效性
作用缓和持久,毒性低
提高有效成分浓度,减少剂量
缺点
成分复杂易变质,影响制剂质量和药效
浸取方法
浸渍法
不适用贵重中药、毒性中药
渗漉法
适用贵重中药,毒性中药
煎煮法
回流提取法
不适用对热敏感中药成分
连续回流提取法
索氏提取法
影响浸取因素
溶质溶解度
两相浓度差
超临界流体萃取技术
萃取对象
极性化合物
非极性化合物
效果一般
萃取机理
超临界流体的特性
处于临界温度和临界压力以上的流体
密度大
近似流体
萃取能力强
扩散能力强
近似气体
传质性好
提纯方法
降压
常用等温变压法
升温
影响萃取因素
萃取压力
效率和压力成正比
萃取温度
萃取时间
超临界流体流量
原料粒度
双水相萃取技术
萃取对象
极性化合物
萃取机理
溶质在两相间选择性分配
双水相体系
高聚物/高聚物体系
聚乙二醇PEG/葡聚糖Dex
高聚物/无机盐体系
聚乙二醇/磷酸盐或硫酸盐
反胶团萃取
萃取对象
生物大分子
萃取机理
表面活性剂在非极性有机溶剂中形成一种聚集体
表面活性剂含亲水基团和疏水基团
聚集体
微团
在水中,亲水头朝外,疏水尾朝内
* 疏水内核——增溶
反微团/反胶团
在有机溶剂中,疏水尾朝外,亲水头朝内
* 极性水核——增溶
优点
极性水核具有较强的溶解能力
生物大分子有较强的极性能溶解在极性水核中,防止与外界有机溶剂接触变性
制备色谱分离技术
色谱分离机理
物理化学性质差异
吸附力
分子形状、大小
分子亲和力
分配系数
色谱分离机理分类
吸附色谱法
主要机理
分子间作用力
范德华力
色散力
诱导力
定向力
氢键
分配色谱法
主要机理
分配系数
载体
惰性材料,吸附固定相液体
色谱分类
正相色谱
流动相为非极性
固定相为极性
反相色谱
RPC
流动相为极性
固定相为非极性
70%
离子交换色谱法
IEC
主要机理
离子交换亲和力
电荷差异
结构
固定相
离子交换树脂
流动相
合适的溶剂
影响因素
电荷差异
离子强度
pH
主要操作
高盐吸附
低盐洗脱
疏水作用色谱
HIC
主要机理
蛋白质与非极性物质相互作用
结构
固定相
比反向色谱固定相表面的疏水性弱,有机聚合物键合相或者大孔硅胶键合相
流动相
pH6-8盐水溶液
主要操作
高盐吸附
低盐洗脱
特点
高盐浓度疏水作用强,用于蛋白质分离
根据需要调节配基链长和密度调节吸附力
与离子交换色谱互补分离难分离的蛋白质
疏水性吸附剂种类多选择多价格低
凝胶色谱法
GF
主要机理
分子大小
结构
固定相
一定孔径凝胶
特点
优点
操作简单
分离效果好,重复性高,回收率高
分离条件温和
不足
选择性小
* 仅依靠分子大小
目标产物被稀释
* 只能用于浓缩后
常用途径
蛋白质脱盐
亲和色谱法
AC
主要机理
生物分子间专一的亲和力
大孔吸附树脂分离技术
吸附
吸附都是放热过程 物理吸附中低温有助于吸附,升温脱附 化学吸附需要活化能较大,升温有助于吸附 同一物质低温发生物理吸附高温发生化学吸附,也就是说物理吸附发生在化学吸附之前
机理
吸附剂对液体或气体中某组分选择性吸附能力,去除杂质或提取目标产物,使其富集在吸附剂表面
分类
物理吸附
选择性低 不稳定
分子间作用力
化学吸附
选择性高
化学键
离子交换吸附
分类
有机吸附剂
活性炭
分类
粉末活性炭
颗粒活性炭
绵纶活性炭
吸附力自上而下由强减弱
解吸难度自上而下由弱增强
吸附规律
活性炭是非极性吸附剂,在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力
对极性基团多的化合物的吸附能力大于极性基团少的化合物
对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物
对相对分子量大的化合物的吸附能力大于相对分子质量小的化合物
pH
* 碱性 * 中性吸附
酸型洗脱
* 酸性 * 中性吸附
碱性洗脱
温度
* 未平衡前,温度升高,吸附能力增加
大孔吸附树脂
分类
非极性大孔吸附树脂
中等极性大孔吸附树脂
极性大孔吸附树脂
强极性大孔吸附树脂
吸附规律
非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质
极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性溶质
中等极性吸附剂兼有以上两种能力
无机吸附剂
硅胶
硅藻土
影响因素
大孔吸附树脂性质
被分离物质性质
上样溶剂性质
穿透点
出口浓度达到入口浓度的5-10%
吸附剂已经饱和应停止吸附
固相析出技术
主要机理
将溶质以固体形式从溶液中析出
固体为无定形物质
沉淀法
沉淀是不规则的物质
固体为晶体
结晶法
晶体的原子、离子或分子的排列规则
分类
沉淀法
主要机理
利用沉淀剂使目标i产物或杂质在溶液中的溶解度降低而形成无定形固体沉淀
特点
优点
操作简单
浓缩倍数高
经济
缺点
复杂体系中分离度不高,选择性不强
杂质含量高
主要分类
盐析
盐析与盐溶
* 盐析 * 高浓度中性盐下,使蛋白质在水中溶解度下降
高浓度中性盐常用硫酸铵 1.溶解度大 2.对温度不敏感 3.分级效果好 对蛋白有稳定作用,价低,废流肥田
* 盐溶 * 低浓度中性盐下,使蛋白质在水中溶解度上升
蛋白质的胶体特性
* 较大的表面积 * 表面水化层 * 蛋白质亲水基团与水形成水化膜的程度 * 分子间静电 * 带电荷的情况 * 蛋白质在水中溶解度的决定因素
降低蛋白质在水中溶解度的方法
* 破坏水水化层 * 改变带电性(使其带相反电荷)
盐析原理
* 盐离子中和蛋白质分子表面电荷,静电斥力减弱 * 盐亲水性大于蛋白质亲水性,破化水化膜 * 不同蛋白质结构不同溶解度不同,所需盐浓度也不同,可以分级沉淀
影响盐析因素
* 蛋白质浓度 * 0.2-2% * 离子强度 * 离子强度越大,蛋白质溶解度越低,越容易盐析 * 离子半径小且价数高的离子,对盐析影响较强 * pH值 * 所带净电荷越多,溶解度越大 * 净电荷为0,溶解度最低 * 一般将pH值调节至蛋白质等电点附近 * 温度 * 0-4℃ * 时间 * 加盐时间在2小时左右
有机溶剂沉淀
概念
* 在含溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂,降低溶质的溶解度,使其沉淀析出
主要机理
* 降低溶质的介电常数,使溶质间静电增加而聚集 * 有机溶剂的水合作用,降低蛋白质的亲水性,破坏水化膜 * 有机溶剂使蛋白质分子的空间结构变化,内部疏水基团外露,与有机溶剂的疏水基团形成沉淀
特点
* 优点 * 分离能力大于盐析法 * 沉淀不用脱盐,过滤比较简单 * 缺点 * 生物活性大分子易变性失活,一般在低温进行 * 分离效果差,共沉淀作用大
影响有机溶剂沉淀的因素
* 温度——预冷 * 低温有利于防止溶质变性——有机溶剂溶于水放热 * 有利于提高收率——溶解度下降 * 搅拌速度——散热 * pH值 * 蛋白质与杂质带有相同电荷,等电点附近,稳定性好 * 离子强度 * 离子强度低有利于沉淀,0.01-0.01mol/L * 样品浓度 * 稀溶液 * 溶剂用量大,收率低,共沉淀作用小 * 浓溶液 * 溶剂用量小,共沉淀作用强,分离率低
等电点沉淀
概念
* 调节pH值,使两性电解质的溶解度下降
主要机理
* 蛋白质是两性电解质,当溶液pH值处于蛋白质等电点时分子表面净电荷为0,双电层和水化膜被破坏,使蛋白质聚集沉淀
结晶法
特点
只有同类分子或离子才能排列成结晶,具有良好的选择性,纯度高
成本低、设备简单、操作方便
结晶过程
溶质浓度大于饱和溶液浓度,溶质在过饱和溶液中才能结晶析出
形成过饱和溶液
形成晶核
* 达到一定的过饱和度以后,晶核才能稳定存在
晶体形成
* 形成新相(固定相)需要一定的表面自由能,只有在过饱和溶液中才能析出
饱和溶液
溶液中溶质浓度等于溶质在同等条件下饱和溶解度
过饱和溶液
溶质浓度超过饱和溶解度
* 过饱和状态是结晶的前提,也是结晶的推动力
过饱和溶液的形成方法
热饱和溶液冷却——等溶剂结晶
适用于溶解度随温度降低而减小的体系
部分溶剂蒸发法——等温结晶法
适用于溶解度随温度降低变化不大的体系
真空蒸发冷却法
真空下迅速蒸发,并绝热冷却,结合以上两种方法
化学反应结晶法
利用化学反应产生一个更低可溶性的新物质,从而形成过饱和溶液
盐析法
加入中性盐,使溶质溶解度降低
工业起晶方法
自然起晶法
溶剂蒸发进入不稳定区形成晶核,再稀释至亚稳定区,溶质在晶核表面生长
刺激起晶法
溶液蒸发进入亚稳定区,冷却进入不稳定区,形成晶核并进入亚稳定区养晶
晶种起晶法
溶液蒸发后冷却至亚稳定区的较低浓度,加入一定量和一定大小的晶种,使溶质在晶种表面生长
* 易控制,常用工业起晶法
提高晶体质量的方法
影响晶体大小的因素
过饱和度
* 高,成核速度大于晶体生长速度——细小 * 低,成核速度小于晶体生长速度——粗大
冷却速度
* 快速冷却,达到较高饱和度——细小 * 缓慢冷却,达到较低的饱和度——细大
搅拌
* 加快扩散,提高晶体生长速度
溶液温度
* 温度高,成核速度小于晶体生长速度——粗大 * 温度低,成核速度大于晶体生长速度——细小
影响晶体形状的因素
过饱和度
溶剂体系
杂质
影响晶体纯度的因素
母液中杂质
结晶速度
晶体大小和分布
重结晶
一次结晶含有一定量杂质,利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下溶解度不同,将晶体再次结晶
离子交换分离技术
主要机理
电荷差异
利用离子交换树脂作为吸附剂,将溶液中目的组分,依据电荷差异,依靠库仑力吸附在树脂上,再用合适的洗脱剂将目的组分从树脂上洗脱下来
离子交换树脂结构
特殊网状结构的高分子化合物
连接带有活性基团
带有可交换离子
离子交换树脂按所带电荷分类
阳离子交换树脂
含酸性基团,交换正电
强碱型
带季铵基团
弱碱型
带伯胺、仲胺、叔胺基团
阴离子交换树脂
含碱性基团,交换负电
强酸型
带磺酸基团
弱酸型
带羧酸基团
离子交换速度
控制步骤
扩散
影响因素
树脂粒度
搅拌速度
树脂交联度
离子化合价
离子大小
温度
离子浓度
离子交换的选择性
离子化合价
离子水合半径
离子强度
溶液pH
交联度、膨胀度、分子筛
离子交换操作
过程
树脂预处理
离子交换吸附
洗脱
树脂预处理
物理处理
水洗、过筛、去杂
化学处理
转型
阴离子树脂
* 酸-碱-酸洗 * 氯型
阳离子树脂
* 碱-酸-碱洗 * 钠型
最后去离子水或缓冲溶液冲洗
离子交换吸附操作方式
静态
固定床
动态
移动床
洗脱方式
改变溶液pH值——改变溶质的带电性或活性基团的解离程度
改变溶液离子强度——加入竞争性离子
树脂再生
酸型阳离子树脂
酸-碱-酸-缓冲溶液淋洗
碱性阴离子树脂
碱-酸-碱-缓冲溶液淋洗
分子印迹技术
分子蒸馏技术
主要机理
不同物质分子运动平均自由程不同
分子自由程大于蒸发面-冷凝面距离的分子,在冷凝面上凝聚
反之,则不能到达冷凝面
影响自由程因素
压强
温度
被蒸馏物质性质
蒸发液膜的覆盖面积、薄厚、均匀度
进料速度
携带剂的使用
特点
操作温度低
蒸馏压强低,真空度高
受热时间短
分离程度高
不可逆过程
膜分离技术
特点
常温操作
物理过程
没有发生相变化——耗能小
选择性高
浓缩和纯化一起进行
易批量生产
常见膜分离类型
渗析/透析
D
浓度差
无液体流动,溶质以扩散形式运动
微滤
MF
压力差
超滤
UF
压力差
纳滤
NF
压力差
反渗透
RO
压力差
电渗析
ED
电位差
特点
相同点
以压力差为推动力
按体积大小分离
不同点
膜孔径不同
分离粒子不同
微滤——固体粒子 超滤、纳滤、反渗透——分子级分离
分离机理不同
微滤、超滤、纳滤——截留机制用于筛分 反渗透——渗透的逆过程
浓差极化
膜分离过程中,溶剂和小分子溶质大量透过膜,大分子溶质被截留在膜表面积累,当浓度高于主体料液浓度时溶质从膜上向主体料液反向扩散
影响膜过滤的因素
压力
浓度
温度
流速
pH
膜污染
沉淀污染
吸附污染
生物污染
膜清洗
化学清洗
NaOH
酸
表面活性剂
氧化剂
酶
有机溶剂
物理清洗
海绵擦洗
热水
冲洗
干燥技术
主要机理
除湿
通过气化使物料中的水分或其他溶剂去除
干燥目的
提高原料和制剂的稳定性,利于保管和贮藏
有利于控制原料和制剂达到一定的数量和规格
便于下一步加工
根据除湿原理分类
机械法
适用液体含量较高的物料
沉降
过滤
离心
物理化学法
适用于实验室小规模低湿固体物料
加入干燥剂
加热干燥法
适用于大规模工业化生产
供热蒸发
按操作压强
常压干燥
加压干燥
真空干燥
按操作方式
连续干燥
间歇干燥
按热量供给方式
传导干燥
对流干燥
辐射干燥
介电加热干燥
名词概念
物料水分
1
* 自由水
可去除
* 非结合水 * 部分结合水 * 平衡水
不可去除
2
* 结合水 * 平衡水 * 部分自由水 * 非结合水 * 自由水
湿度
水蒸气与干空气之比
相对湿度
一定条件下,水蒸气分压与该条件下水的饱和蒸汽压之比
露点温度
冷却出现第一滴液滴时,刚达到饱和状态的温度
湿球温度
一定状态下的湿空气稳定流过时达到平衡的温度(温度不再下降)
冷冻干燥法
适用热敏性药物生化药物
冷冻,利用真空使冻结的冰升华
特点
低温、低压有利于热敏性药物等变质或损失
有利于长期保存