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天空彩与你同行在制药工业中的应用

天空彩与你同行在制药工业中的应用

编辑:天空彩票手机开奖 发布日期:2018-07-21 11:04

天空彩与你同行在制药工业中的应用

活性炭在制药工业的应用相当广泛,无论是化学合成药、生物制剂、维生素、激素还是针剂、大输液等都可找到它的存在,而且活性炭还渗透到医疗制品或直接用于医疗药品。

化学合成药典型的例子是乙酰氨基苯酚(商品药名扑热息痛),这种药在我国产量很大,每年药消耗几千吨粉状活性炭。合成扑热息痛是从对硝基苯酚开始,经还原成对氨基苯酚,以乙酸酰化成乙酸氨基苯酚。合成生成的扑热息痛粗品是暗灰色的,必须再溶于水经活性炭脱色后重结晶。脱色时要加粗品质量5%-10%的活性炭,大多数液相脱色时,活性炭加量一般都不超过3%。

化学合成药的种类很多,脱色功能也不尽相同:有的是合成最终产物的粗品精制,有的是合成原料单体的精制,无论何种情况,活性炭的使用条件都应根据实际情况在实验室确定。若脱色对象的有效成分价格昂贵,则更应考虑有效成分被炭吸附带走,因此,炭的选择更显重要,因为质优适用的炭可减少投炭量,这不但降低精制成本,更可减少有效成分因吸留而流失。

一、维生素

1.维生素A

利用活性炭能吸附胡萝卜素的性质,可将维生素A从胡萝卜素中分离出来,也可利用活性炭将维生素A和维生素D分离,将从鱼肝油制得的浓缩物溶解在庚烷里,并通过活性炭吸附柱过滤,然后,以新鲜庚烷洗提吸附物,则维生素D首先被洗脱,其次为维生素A。

维生素A

2.维生素C

维生素C即抗坏血酸,易被氧化成为去氢抗坏血酸,是一种强还原剂。

维生素C

工业上由山梨醇为原料制造,但粗品要经活性炭脱色后再结晶。维生素C粗液的脱色是一个很重要的程序,说它重要是因为维生素C太容易被氧化转化成去氢抗坏血酸,降低成品的品质。这一转化程度往往与炭的类型关系密切,所以对炭的选择就显得特别关键,因活性炭本身是促使转化的催化剂,例如含氮元素的炭具有很强的氧化能力,而只有含氧官能团的炭才具有还原性。另外,脱色时介质的氛围也很关键,在溶液中脱色时充氮或某些还原剂为硫化钠、硫代硫酸钠浸渍活性炭也可减弱抗坏血酸的氧化,也有将活性炭制成湿炭使用,因活性炭浸水后可以将炭孔隙中的空气排走,但最好还是选择一种称为“抗氧化活性炭”的制品。除了炭的性能外,炭中含的杂质也很关键,特别是含铁要很低,最好是100mg/kg以下。近年在开发使用颗粒活性炭装填吸附塔进行连续脱色。

3.维生素D

利用活性炭将维生素D从自溶酵母中吸附出来,然后再用乙酸将维生素D洗涤清除。

维生素D

4.维生素G(核黄素)

应用吸附剂从乳清中制备维生素G的浓缩物。乳清中的维生素,先在低温下用白土吸附,然后用热水洗涤出来。洗涤液中的维生素用活性炭吸附聚集,然后用乙醇-苯混合液解吸,最后蒸去乙醇和苯而得到维生素G。

5.维生素H

利用活性炭从米糠中获得增浓60-90倍的维生素H(后来证明其为维生素B6和维生素B5的混合物)。这个过程之所以获得成功,是依赖于预先的几个步骤。经酸化的米糠提取液用白土来吸附维生素B1,滤液经中和后加以蒸干,进而用无水乙醇来萃取此固体干物质,萃取物利用水稀释后使用活性炭来吸附其中的维生素H。最后再用正丁醇或其他适当的溶剂将活性炭上的维生素H洗涤出来。

6.维生素B1(硫胺素)

对维持人体正常的糖代谢具有重要的作用,也是抗神经炎的因素。将酵母用水抽提,加入中性乙酸铅使一些杂质沉淀,经过滤后滤液用氢氧化钡处理使胶质沉淀出来,过量的氢氧化钡用硫酸除去,溶液中的其他杂质用硫酸汞除去,并将活性炭加入滤液吸附硫胺素,最后用0.lmol/L盐酸的50%乙醇溶液来洗涤硫胺素。近年来也合成了结构和维生素B1相似的呋喃硫胺,又称“新B1”。

二、抗菌素

1.青霉素

提取青霉素的方法早期是用活性炭吸附,再用有机溶剂洗涤。后来也用各种溶剂直接提取。采用活性炭吸附法,当时曾是很重要的方法,但后来被其他方法所代替,这里不妨加以叙述,以便明白各自的技巧。

青霉素

将青霉素菌种接种在灭菌的适当肉汁培养基内,在无菌条件下经70-80h的发酵,当发酵完成后,将肉汁过滤,此肉汁中含青霉素30×10-6左右,冷却到可操作的最低温度,以防止青霉素被破坏。然后加入足量的活性炭来吸附青霉素。此混合料搅拌10min后过滤,炭滤饼用适当的溶剂洗涤青霉素。洗涤时,应先将炭滤饼从滤机上取下,然后与溶剂混合搅拌20min过滤,这样效果更好。可用真空蒸馏法将丙酮分离,所得之青霉素浓缩液冷却至0℃并酸化至pH为2,再溶于某些有机溶剂,例如乙酸乙酯、醇、醚、戊酸乙酯、环己烷、三氯甲烷等。将含有青霉素的有机溶剂与稀碳酸氢钠溶液相混合,形成的青霉素钠盐溶于水相,经与有机溶剂分离后,在冷冻和高真空下去水。

2.链霉素

链霉素

1944年瓦克斯曼( Waksman)从链霉菌的培养液中提取了抗生素,称为链霉素。使用活性炭吸附和离子交换方法可获得粗制品。将纯净的淡灰链霉菌( stre ptomyces griseus)菌种接种在无菌的培养基上,在无菌情况下与空气接触,于25-30℃发酵数天。将此培养肉汁过滤,滤液调节酸度至pH=7(因只有在此pH下,活性炭才能吸附链霉素),然后加入活性炭。活性炭添加量应严格控制,加入量不够,则吸附不完全,但过量则又会降低洗涤产量。过滤将炭与溶液分离,用乙醇洗涤炭饼,以除去吸留于炭上的杂质,然后用己经酸化过的甲醇将链霉素从炭上洗涤下来(酸性环境中活性炭无法吸附链霉素)。将此洗涤液中和后严格控制条件,采用真空蒸发得到纯度为25%-30%的粗品。最后利用活性炭在pH=2时不吸附链霉素而可吸附杂质的特性来精制,在利用活性炭在pH=7时可吸附链霉素的特性,将它分离出来,炭上的链霉素用酸度调节到pH=2.5的稀丙酮洗涤出来,经浓缩析出纯品。

三、去致热原

凡不经人和动物肠胃吸取而采用静脉滴注或皮下注射的药物,其水溶液的消毒灭菌显然是极其重要的。药液中虽然不存在微生物,但仍不能用作注射液,这是由于在消毒时溶液中的细菌形成了某种副产物,某些细菌还产生耐热性的物质,这些物质总称为热原( pyrogen)。当注射液(针剂或大输液)中含有热原时,注射到动物体内在15~480min内即发生一系列生理反应,其特征是发热、发抖,又伴随着体温降低,还可能发生恶心、呕吐、头痛和蛋白尿等。大多数病人(包括动物)根据剂量的不同,会处于不同的危险境地。

普通蒸馏水中可能存在大量的致热原,如采用蒸馏法去除致热原,则需要特殊设计的蒸馏装置。但只要在水中加入很少的粉状活性炭(如0.1%),接触数分钟就可除去致热原。滤去活性炭要有专门的滤器,既要保证固态物完全滤去,又要有灭菌要求。

当加入右旋糖等药物于经过专门制备的水中时,还能导入致热原。因此不能采用蒸馏法净化而必须应用活性炭吸附。然而有些药物会被活性炭吸附而使有效成分降低,因此要考虑这一因素而适当加大投药量,以抵消被吸附的药物量。颗粒活性炭是无效的,只有粉状活性炭才适用。对此类活性炭,除了吸附性能外,很重要的是炭的杂质要求很高,也就是在炭的生产过程对炭本身的精制很重要,否则会将杂质带入注射液中。再者,此类炭应选择木质材料为原料,经炭化和高温水蒸气活化制取,并经仔细酸洗除杂质而成。化学法活化的活性炭产品,一者是残留的化学试剂不易洗净,再者由于活化温度较低,炭中残留有未完全炭化的有机高聚物,一旦药物偏碱性,则该类成分溶解的可能性加大,应以慎用为佳。

四、激素

1.胰岛素

已经初步净化的胰岛素溶液用盐酸调节酸度至pH为2.5,加入活性炭,经12h的接触后,将溶液过滤,以水洗涤炭滤饼,然后用含5%醋酸的60%乙醇溶液处理,使某些杂质洗脱,但对胰岛素无影响。经过这些手续处理过的炭滤饼,于室温下用含12%苯甲酸的60%乙醇溶液浸提数小时,以洗提其中被吸附的胰岛素。过滤的滤液中的乙醇用蒸发方法除去,再以乙醚萃取浓缩液中的苯甲酸,而溶液中尚留有的少量乙醚以蒸发除去,最后获得胰岛素结晶体。

2.肾上腺皮质激素

制备此激素的方法是用丙酮提取肾上腺,然后在35-40℃及真空中用蒸馏法除去丙酮,将余下的浓缩液过滤,并用氢氧化钠调节滤液的酸碱度至pH为7.0,加入活性炭共同振荡以吸附激素。为了去除吸留在炭上的一些杂质,可分别用稀碱液和乙醇洗涤。稀碱液可除去含酚基的杂质,乙醇可溶解某些类脂化合物,最后用盐酸洗提肾上腺激素。据报道,当动物切除了肾上腺,然后喂以吸附腺皮质激素的活性炭时,激素会在动物的胃肠中被体液洗提下来,以此保持动物的正常健康状况。

3.垂体后叶催产激素

富集此种激素的方法是将垂体后叶粉的酸性提取液调节酸碱度至pH为11,先用白土处理去除杂质,再用活性炭吸附留在溶液中的活性成分,然后用冰醋酸提取此激素。

五、活性炭直接用于医疗

1.外用

将粉状活性炭封入布袋内就可作为一种绷带,用于溃疡、化脓或坏疽的伤口和其他有恶臭分泌物的伤口。虽然主要为了除去臭味,但也有防腐作用。在伤口上应用石膏绷带及石膏模型常常会发生臭脓,如在石膏中掺入5%-12%的活性炭就能消除所产生的臭味。所使用的活性炭应不含盐分,因盐会改变石膏的凝固性质。

目前将粉状活性炭与不影响吸附性能的胶料涂在布上成为活性炭布的技术已很成熟,所以,利用这活性炭布包在石膏模料外面就可以防止令人厌恶的臭味。也可以将活性炭布作成各种适合人体形态的外套,将伤口化脓正在治疗的部位像穿衣裤一样完全套起来,则效果更佳。外科病房中在发出恶臭病员的周围,也可采用抽风机将周围臭气吸出并通过一个颗粒活性炭缸,臭味即被活性炭吸附,出风无臭。尤其是现今病房往往启用空调,无法开窗的情况下更显其重要性。

2.内服

我国早在明代就已利用木炭治疗胃肠道疾病。从20世纪开始,就以活性炭代替木炭作为药用,药典对质量都有明确规定。活性炭能有效地遏制肠道内的气体,不是炭能吸附气体,而是吸附那些能产生气体的物质,如细菌或毒素等。

活性炭除了可治疗胃肠道疾病,还可作为解毒药使用。当人有意吞服或误服有毒物品,医院的首选治疗方案就是洗胃或服用催吐剂,该方法一方面是病员难受和不安全,另一方面也不一定安全有效。利用活性炭作为解毒剂,具有简单、便利、便宜、见效快等优点,尤其是没搞清楚是何种毒物中毒时,活性炭解毒法是其他药物所无法代替的。但活性炭对于胃肠道内的某些有毒、有害的无机盐、酸、碱等是无效果的。

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