中药分子结构与膜材料制备的相关性
导读:本文天津津腾实验设备有限公司探讨中药“非药效共性高分子物质”分子结构与膜材料设计、制备的相关性。
来源：未知
发布日期：2019-08-09 09:48【大 中 小】
天津津腾实验设备有限公司在本文探讨了中药分子结构与膜材料的设计制备的相关性研究。以供参考。
1中药“非药效共性高分子物质”分子结构与膜材料设计、制备的相关性
1.1影响膜过程去除“非药效共性高分子物质”的关键科学问题及其内涵
大多数中药“非药效共性高分子物质”的化学本质为“高分子碳水化合物”。因此，为实现通过膜技术精准清除“非药效共性高分子物质”，所面临的关键科学问题是：“高分子碳水化合物”的相对分子质量分布、化学性质、空间结构及其在不同“溶液环境”膜过程中的表现与膜材质、膜孔径的关系。
1.1.1“非药效共性高分子物质”的分子空间结构对膜分离过程的影响
中药“非药效共性高分子物质”的分子空间结构对膜分离过程具有重要影响。中药水提液中高分子物质的形状和尺寸不仅与其本身的结构有关，还与溶剂性质、溶液浓度以及实验温度等“溶液环境”诸因素有关，由此导致高分子空间形态的变化直接影响膜分离性能。而商品分离膜孔径一般是以不同相对分子质量的球蛋白来检测的，分子呈球形分布使分子的体积比较小，分离膜的截留相对分子质量概念与中药成分的相对分子质量存在明显差异。高分子空间形态的变化以及商品分离膜孔径与中药成分相对分子质量的不兼容必然会影响分离效果，因此“非药效共性高分子物质”的分子空间结构对分离膜分离性能影响较大。此外，在某些“溶液环境”下，“非药效共性高分子物质”可发生向线性直链形结构的转变，导致易于透过膜，进而影响分离效果。
1.1.2“非药效共性高分子物质”对小分子中药成分的作用影响
中药水提液本质上可视为主要由生物碱、黄酮、皂苷等活性小分子（相对分子质量小于1000）与淀粉、果胶、蛋白质、鞣质等高分子两大类物质组成的化学体系。中药提取、纯化过程实际上就是借助外部能量（热能、机械能、电离能等）影响水分子与小分子药效物质、共性高分子物质之间的相互作用，从而实现分离的过程。采用分离膜精制的方法是为了去除高分子成分，保留小分子药效成分，但在实际应用过程中，由于“非药效共性高分子物质”与小分子物质之间的相互作用导致二者之间可能发生包裹、缠结、吸附等效应。中药体系化学组成复杂，“非药效共性高分子物质”与小分子有效成分之间的相互作用以及外部环境体系的影响机制有待进一步完善，国内外对此方面的研究鲜见报道。
1.1.3膜污染对“非药效共性高分子物质”去除过程的影响
中药提取过程中高分子化合物所导致的膜污染，可在一定程度上影响小分子药效成分的透过率。膜污染是由于被过滤料液中的微粒、胶体离子或溶质分子与膜存在物理化学作用而引起的各种粒子在膜表面或膜孔内吸附或沉积，进而造成膜孔堵塞或变小，对膜的透过流量与分离特性造成影响。中药提取液黏度大，大分子杂质含量高，极易在膜表面形成黏附层，堵塞膜孔造成膜通量锐减，极大地影响膜的清洗周期和使用寿命。蛋白质处于局部瞬时高浓度或高密度条件下，容易发生聚集现象而造成膜污染。尽管膜孔径或截留相对分子质量的选择主要是依据被分离物质的相对分子质量，但分子的水力学尺寸不仅与其构型和聚集态有关，还与药液的浓度有关。因此，鉴于中药体系的高黏度、高膜污染特性，选择膜的截留相对分子质量时应适当增大。
2基于中药“非药效共性高分子物质”分子结构解析的膜材料设计与膜过程优化机制
为解决膜分离过程不能有效去除中药“非药效共性高分子物质”的问题，我们提出如下思路与途径：基于“高分子碳水化合物”的相对分子质量分布、化学性质、空间结构及其在不同“溶液环境”膜过程中的表现，可通过
①膜材料的设计与改性；
②膜孔径结构的微观调控；
③膜过程“溶液环境”的优化，探索膜过程、成膜材料与中药水提液中高分子物质分子结构的相关性，攻克清除“非药效共性高分子”膜对抗物质的技术瓶颈。
2.1膜材料的设计与改性对提高“非药效共性高分子物质”去除率的作用及其机制
2.1.1膜表面的亲疏水性
膜表面的亲疏水性对膜污染具有重要影响，各种膜材料具有不同的表面亲疏水性，常用的膜材料有聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜类、纤维素类等。在水处理领域，为了适应曝气和消毒工艺的需要，尽管PVDF、PVC、PES等材料的亲水性能不理想，由于材料本身具有良好的机械强度和抗氧化性能，且在膜制备工艺中可以对材料进行一定程度地亲水改性，所以被广泛使用。然而，在中药膜分离技术领域，膜污染是须首要考虑解决的问题，与其对疏水性较强的膜材料进行亲水改性，不如直接选择亲水性能优异的膜材料，这样可以有效缓解膜污染的问题。尤其是蛋白类物质吸附在膜表面而造成的不可逆膜污染，进而提高对“非药效共性高分子物质”的去除效果。
2.1.2膜表面的荷电改性
由于等电点的不同，各种中药成分在溶液中所带的电荷性质不同。如果对膜进行荷电改性，可以利用膜表面与中药成分之间的静电斥力对“非药效共性高分子物质”进行选择性地去除。而且，荷电基团的引入使膜的亲水性也得到加强，膜的透水量相应增加。由于荷电膜与溶液间的静电相互作用，溶液的渗透压降低，所以荷电膜适合在低压操作。此外，由于同种电荷相互排斥的静电作用力，膜的抗污染性也得到增强。所以，荷电膜在提升截留率、加强膜的抗污染性以及选择透过性等方面都有中性膜所不具备的优势和用途。
2.1.3膜表面的接枝改性
膜表面的接枝改性是在膜表面形成自由基的活性中心，然后在活性中心进行接枝反应，引入功能基团与侧链，在表面形成疏松型的复合层。它的特点是改性只发生在膜表面层，改性不影响材料本体的性质，同时被接枝的高分子链与膜表面之间是牢固结合的化学键，改性效果较为持久。
