バイオ医薬品におけるセラミック膜の利点
セラミック膜従来のポリマー分離膜を凌駕する材料として、無機セラミック膜はバイオメディカル製薬においても無視できない役割を果たしています。中国の無機セラミック膜産業は10年以上の発展を経て、世界をリードする技術を獲得し、バイオ医薬品、食品工学、水処理などの分野で一定規模の応用を達成しました。本稿では、バイオ医薬品分野におけるセラミック膜の応用について基本的な概要を説明します。
無機セラミック膜は、多孔質構造を有する精密セラミック濾過材であり、例えば、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウムを主成分とするこれらのフィルターは、多孔質支持層、遷移層、微多孔膜層の3層構造で構成され、非対称な分布を呈しています。ろ過精度は、精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過を網羅しています。
バイオメディカル医薬品用途におけるセラミック膜の利点
① 長寿命：テストの結果、セラミック膜は多くの用途において有機膜よりも3～5倍長い耐用年数を持ち、安定した分離性能を維持するため、ある程度生産コストを削減できることが実証されています。
② 狭い細孔径分布と高い分離精度：セラミック膜はナノスケールのろ過レベルに達し、高倍率の濃縮を可能にします。室温での密閉環境下で分離・濃縮が可能で、製品の活性を維持します。
③洗浄水量が少なく、排水量が少ない：廃水中のCOD（化学的酸素要求量）が大幅に低減されるため、製品収率が大幅に向上し、菌糸体の回収も可能になります。さらに、ろ過助剤や凝集剤を必要としないため、セラミック膜はバイオ医薬品分野での用途に非常に適しています。
④ 化学的安定性に優れ、耐酸性、耐アルカリ性、耐腐食性に優れている：セラミック膜は強力な抗菌性を持ち、さまざまな媒体の侵食に長期間耐えることができるため、炭化水素やさまざまな溶媒中のさまざまな医薬品成分の抽出と分離に適しています。
⑤ 優れた熱安定性と容易な洗浄：セラミック膜は洗浄・消毒が非常に容易で、分離システムが汚染される可能性も低いため、医薬品製造におけるクリーンで無菌的な生産プロセスの要件を満たすことができ、医薬品分野における高温消毒や蒸気洗浄プロセスにも適しています。
⑥ 優れた機械的特性と高い構造安定性：セラミックメンブレンは固体材料で作られており、一度設置すると剥がれたり破損したりしにくく、一定の圧力に耐えても変形せず、いかなる溶媒でも膨潤せず、固体粒子による摩耗にも耐えます。
バイオメディカルにおけるセラミック膜の応用
① 伝統中国医学（中医学）エキスのろ過：漢方エキスは比較的複雑な組成を持ち、有効成分と不活性成分、そして一定量の毒性成分を含んでいます。従来の水抽出・アルコール沈殿法と比較して、無機セラミック膜を用いた漢方エキスの精製は、有効成分の抽出を最大限に高めることができます。相変化がなく、目的物質をほぼ100%保持し、プロセス操作が簡単で便利であり、水の消費量が少ないなどの利点があります。
②酵素の分離・抽出：酵素は極めて重要な生体触媒であり、医薬品製造において重要な役割を果たしています。従来の分離抽出法、例えば遠心分離、沈殿、透析濃縮、脱塩法では、酵素溶液の活性が不十分で、更なる濃縮が必要となります。また、これらの従来法は、煩雑な手順、高いエネルギー消費量、不活性化しやすいこと、回収率が低いなどの問題を抱えています。一方、セラミック膜技術を用いた酵素分離抽出は、プロセスを簡素化します。シンプルな設備、高効率処理、省エネルギーを特徴とし、酵素活性を維持しながら、短時間で高濃度の菌体を分離・取得することが可能です。
③ 目的生成物の濃縮・精製：セラミック膜技術は、真空蒸発濃縮などの他の濃縮方法に代わるものです。粗原料溶液を処理する際、低分子量物質（例えば塩類）は水とともに膜を通過し、ろ過によって除去されます。これにより、対象製品の不活性化を防ぎながら、さらに濃縮・精製することができます。これにより、後続の精製工程の効率が大幅に向上し、エネルギーを節約し、建設期間を短縮し、製品の品質と収率を大幅に向上させることができます。