Membranas cerâmicasAs membranas cerâmicas inorgânicas, por serem um material superior às membranas de separação poliméricas tradicionais, também desempenham um papel significativo na indústria biofarmacêutica. Após mais de uma década de desenvolvimento, a indústria chinesa de membranas cerâmicas inorgânicas adquiriu tecnologias de ponta e alcançou uma escala considerável de aplicação em áreas como biofarmacêutica, engenharia de alimentos e tratamento de água. Este artigo apresenta uma introdução básica à aplicação de membranas cerâmicas no campo biofarmacêutico.
As membranas cerâmicas inorgânicas são materiais de filtração cerâmica de precisão com estrutura porosa, sinterizados a altas temperaturas a partir de materiais inorgânicos como...alumina, óxido de titânio e óxido de zircônio. Consistem em uma estrutura de três camadas: uma camada de suporte porosa, uma camada de transição e uma camada de membrana microporosa, apresentando uma distribuição assimétrica. Sua precisão de filtração abrange microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração.
Vantagens das membranas cerâmicas em aplicações biomédicas e farmacêuticas
① Longa vida útil:Testes demonstraram que as membranas cerâmicas têm uma vida útil de 3 a 5 vezes maior do que as membranas orgânicas em muitas aplicações, mantendo um desempenho de separação estável, o que reduz os custos de produção até certo ponto.
② Distribuição estreita do tamanho dos poros e alta precisão de separação:As membranas cerâmicas podem atingir um nível de filtração em nanoescala, permitindo concentrações de alta resolução. Elas possibilitam que a separação e a concentração sejam realizadas em um ambiente fechado à temperatura ambiente, preservando assim a atividade dos produtos.
③ Pequeno volume de água para lavagem e redução do descarte de efluentes:A demanda química de oxigênio (DQO) nas águas residuais é significativamente reduzida, o que melhora consideravelmente o rendimento do produto e permite a recuperação do micélio. Além disso, não são necessários auxiliares de filtração ou coagulantes, tornando as membranas cerâmicas altamente adequadas para aplicações na área biofarmacêutica.
④ Excelente estabilidade química, resistente a ácidos, álcalis e corrosão:As membranas cerâmicas possuem fortes propriedades antimicrobianas e podem resistir à erosão de diversos meios por um longo período, tornando-as adequadas para a extração e separação de vários ingredientes farmacêuticos em hidrocarbonetos e diversos solventes.
⑤ Excelente estabilidade térmica e fácil limpeza:As membranas cerâmicas são muito fáceis de limpar e desinfetar, e é improvável que o sistema isolado seja contaminado. Elas atendem aos requisitos de processos de produção limpos e estéreis na indústria farmacêutica, sendo também adequadas para processos de desinfecção em alta temperatura e limpeza a vapor nesse setor.
⑥ Boas propriedades mecânicas e alta estabilidade estrutural:As membranas cerâmicas são feitas de materiais sólidos. Uma vez instaladas, não se soltam ou quebram facilmente, suportam certa pressão sem deformar, não incham em nenhum solvente e resistem à abrasão causada por partículas sólidas.
Aplicações de membranas cerâmicas na biomedicina
① Filtração de extratos da Medicina Tradicional Chinesa (MTC):Os extratos da Medicina Tradicional Chinesa (MTC) possuem composições relativamente complexas, contendo tanto ingredientes ativos quanto inativos, além de uma certa quantidade de substâncias tóxicas. Comparado aos processos tradicionais de extração aquosa e precipitação alcoólica, o uso de membranas cerâmicas inorgânicas para purificar esses extratos maximiza a extração dos ingredientes ativos. Esse método apresenta vantagens como ausência de mudança de fase, retenção de quase 100% das substâncias-alvo, operação simples e prática e baixo consumo de água.
② Separação e Extração de Enzimas:Como uma classe extremamente importante de biocatalisadores, as enzimas desempenham um papel crucial na fabricação farmacêutica. Os métodos tradicionais de separação e extração, como centrifugação, precipitação, concentração por diálise e dessalinização, produzem soluções enzimáticas com atividade insuficiente, que requerem concentração adicional. Esses métodos convencionais também apresentam procedimentos complexos, alto consumo de energia, alta suscetibilidade à inativação e baixas taxas de recuperação. Em contrapartida, o uso da tecnologia de membrana cerâmica para separação e extração de enzimas pode simplificar o processo. Ela se caracteriza por equipamentos simples, processamento de alta eficiência e conservação de energia, permitindo a separação e obtenção de células bacterianas em alta concentração em um curto período de tempo, mantendo a atividade enzimática.
③ Concentração e purificação dos produtos-alvo:A tecnologia de membrana cerâmica pode substituir outros métodos de concentração, como a evaporação a vácuo. No processamento de soluções brutas, substâncias de baixo peso molecular (por exemplo, sais) podem atravessar a membrana juntamente com a água e serem removidas por filtração. Isso evita a inativação dos produtos desejados, ao mesmo tempo que os concentra e purifica, o que melhora significativamente a eficiência dos processos de purificação subsequentes, economiza energia, reduz o tempo de construção e aumenta consideravelmente a qualidade e o rendimento do produto.
