材料是人類用來制造機器、構件、器件和其他產(chǎn)品的物質。人類社會的發(fā)展歷程是以材料為主要標志的。2011年中國政府公布的促進經(jīng)濟轉型的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中就包括新材料，而其他6項中的4項——新能源、節(jié)能環(huán)保、新能源汽車、新一代信息技術，也都與材料密切相關。《學術引領系列?國家科學思想庫?未來10年中國學科發(fā)展戰(zhàn)略：材料科學》指出^[1]：“毋庸置疑，材料科學已經(jīng)成為現(xiàn)代科學技術賴以發(fā)展與深化的實質性環(huán)節(jié)，對科學技術的發(fā)展起著基礎和先導作用”。材料科學理論的每一次跨越都會促進材料技術、材料工程的革新，一種關鍵材料技術的突破可以推動其他若干科學技術領域的發(fā)展，一類新材料的出現(xiàn)還可以帶動一個產(chǎn)業(yè)領域的誕生。

過程工業(yè)給人類帶來了豐富的物質基礎，但其對資源、能源的過度消耗和對環(huán)境的污染也已經(jīng)成為制約人類社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題，而化學工程一直是實現(xiàn)物質高效轉化和能量有效利用的重要手段。化學工程在20世紀經(jīng)歷了“單元操作”和“傳遞原理和反應工程”2個階段，進入21世紀，化學工程的目標已轉化為^[2]：依托性能優(yōu)越、環(huán)境友好和功能齊備的新型結構功能材料發(fā)展新的過程工業(yè)技術，形成新的工藝流程和集成技術，以達到高效、低耗、無污染的目的。

膜技術是典型的以材料為基礎的過程工程單元技術，膜的制備屬于材料學科，膜的應用涉及過程工業(yè)。2010年出臺的《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》將高性能膜材料列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。2012年科技部發(fā)布了《高性能膜材料科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》，提出“十二五”期間膜材料的發(fā)展目標，即實現(xiàn)5～8種關鍵膜材料國產(chǎn)化，建成膜生產(chǎn)線3～6條，到2015年形成千億元產(chǎn)業(yè)。

1  膜材料與技術在中醫(yī)藥行業(yè)的應用概況

千百年來，以水煎服為主的中藥湯劑，是中醫(yī)臨床用藥的主要方式，充分顯示了自中藥水提液中獲取藥效物質的安全性與有效性。中藥水提液是創(chuàng)新藥物研究的重要載體，通過對中藥水提液的高效分離得到小劑量中間體是創(chuàng)制藥物研究的關鍵環(huán)節(jié)，而中藥膜技術以水為基本溶劑，可保留中醫(yī)傳統(tǒng)用藥的優(yōu)勢和特色。研究表明^[3]，微濾（microfiltration，MF）技術可部分取代傳統(tǒng)的乙醇沉淀工藝，MF-超濾（ultrafiltratio，UF）等雙膜法集成工藝可實現(xiàn)中藥水提液中有效部位的富集，如《中國藥典》2015年版記載的宮血寧膠囊的生產(chǎn)工藝，即通過MF技術實現(xiàn)有效部分的富集。可見，膜分離及其集成技術有望成為創(chuàng)新藥物研究的共性關鍵分離技術。

目前，國內外絕大多數(shù)中藥生產(chǎn)廠家仍以由水煎煮而成的中藥水提液作為生產(chǎn)過程的基本物料，采用膜材料與裝備可以在不改變傳統(tǒng)生產(chǎn)流程的基礎上實現(xiàn)生產(chǎn)過程的有效控制，采用MF-UF-納濾（nanofiltration，NF）等膜集成工藝進行中藥提取物生產(chǎn)的某企業(yè)車間見圖1。膜材料與裝備的工程化應用還可顯著提升生產(chǎn)效率，如某企業(yè)對比了水提醇沉工藝與膜濾工藝的生產(chǎn)流程，同一產(chǎn)品單元生產(chǎn)周期可由7～12 d縮短為0.5～2.0 d，能耗降低10%～25%，資源利用率提高15%～50%，勞動生產(chǎn)率提高30%～70%。

1.1  膜材料與技術在國外醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的應用現(xiàn)狀分析

膜技術是當今分離科學中*重要的新型分離技術之一，但在國外醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的應用現(xiàn)狀未見系統(tǒng)報道。以NF技術為例，根據(jù)SCI數(shù)據(jù)顯示，在1994—2011年，有68個國家發(fā)表了2 195篇與NF膜技術相關的文獻^[4]；美國的論文發(fā)表數(shù)量*多，有428篇，排名前10的國家中有5個來自“七國集團”，而只有2個是新興國家。美國研究NF膜技術的學科集中在工程、高分子科學、環(huán)境科學和生態(tài)學、水資源、化學、材料科學等領域。中國、美國和日本共占全球NF膜技術專利總量的78%，在水處理和分離技術方面具有強大的技術優(yōu)勢^[5]。在2007—2017年，有1 902篇關于NF研究的文獻在Science Direct上發(fā)表。在近5年中，關于有機溶劑納濾，制藥和生物應用，膜過程的設計、經(jīng)濟學核算的文獻發(fā)表數(shù)量顯著增長^[6]。由此看出，全球膜技術的基礎性研究正逐漸受到關注。對技術的應用源自于基礎研究水平的保障，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，美國等發(fā)達國家對NF膜技術研究學科分布廣泛，科技成果轉化能力強。

膜分離技術也是*有前景的清潔水生產(chǎn)技術之一^[7-9]，如膜技術有效并廣泛用于去除油脂。國外膜技術制造商致力于開發(fā)新型膜技術并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。如位于阿德萊德的燒結金屬過濾器制造商Advanced Material Solutions（AMS）已經(jīng)商業(yè)化推出了一種使用鈦膜的過濾系統(tǒng)。鈦的強度使得膜不受鹽或化學物質（如氯）的影響，可以通過調節(jié)篩選出特定的材料。美國陶瓷制造商Coors Tek近年推出了2種新型工業(yè)陶瓷膜過濾技術，專門用于水溶液中微粒、超濾分子和顆粒。

在現(xiàn)有膜技術的基礎上，國外膜技術研究領域不斷實現(xiàn)關鍵技術突破。如膜生物反應器（MBR）工藝采用傳統(tǒng)的活性污泥工藝和膜過濾，在減少有機物質、懸浮固體和病原體方面提供更高的處理效率。中藥生產(chǎn)工藝過程需要使用大量的乙醇及其他有機溶劑，如丙酮、異丙醇、甲醇、醋酸乙酯等，因而制藥過程產(chǎn)生的廢水、廢氣中常常存在低濃度有機物（volatile organic compounds, VOCs）而引起污染問題，采用分子篩膜技術可以有效對上述廢液、廢氣進行回收利用^[10]，這對于減少VOCs對人和動物的危害具有重要意義。

國外膜技術工程化應用是基于科學領域的研究和商業(yè)發(fā)展的需要^[11-12]。1960年，洛布（Loeb）和索里拉金（Sourirajan）研制出第一張高通量和高脫鹽率的醋酸纖維素反滲透膜，膜分離技術自此進入了裝置研制階段；1967年，DuPont公司研制成功了以尼龍-66為主要組分的中空纖維反滲透膜組件。上述20世紀60年代在膜分離方面的2項突破標志著膜技術真正實現(xiàn)了工業(yè)化。目前已經(jīng)成熟和不斷研發(fā)出來的MF、UF、反滲透（RO）、NF、電滲析（ED）、氣體分離（GS）、滲透汽化（PV）、無機膜等技術逐漸實現(xiàn)設備與工藝過程優(yōu)化，并隨著信息技術的應用和計算流體力學的發(fā)展逐漸傾向于與工程有關的復雜流動進行模擬，進而實現(xiàn)高選擇性與高滲透性相統(tǒng)一的高效分離。

2012年全球膜產(chǎn)品銷售額已超過120億美元，并以每年8%～10%的增長率擴大，其中，用于制水和污水處理的MF、UF和RO占膜分離技術市場總額的40%左右。日本的漢方藥在國際中藥市場中所占份額超過80%，其主要原因之一是日本早在20世紀80年代將膜技術成功應用于中藥生產(chǎn)。如在20世紀80年代，日本在黃連解毒湯粉針劑的生產(chǎn)中就可以超濾去除相對分子質量大于50 000的雜質；其規(guī)模*大的漢方制劑生產(chǎn)企業(yè)津村順天堂也采用UF技術去除提取液中的高分子雜質，由此可將葛根湯片的劑量由每付18片減少至4片，其產(chǎn)品完全符合聯(lián)合國WHO關于傳統(tǒng)藥物“安全、有效、穩(wěn)定、經(jīng)濟”的原則，深受市場歡迎。

由此可見，通過高性能膜材料的研制與裝備的應用，膜技術在國外醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的作用逐漸顯現(xiàn)，為高效、清潔地利用能源和資源生產(chǎn)醫(yī)藥產(chǎn)品提供了可能。

1.2  膜材料與技術在我國中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的應用現(xiàn)狀分析

近10年來，材料科學的快速發(fā)展及環(huán)境友好戰(zhàn)略的實施使膜技術步入了新階段，膜技術在我國中藥行業(yè)的應用也初步實現(xiàn)工業(yè)化，云南白藥、揚子江海陵藥業(yè)、敖東藥業(yè)等一批大中型中醫(yī)藥企業(yè)在中藥分離、純化等流程采用膜分離技術取得了重要成果。

根據(jù)南京中醫(yī)藥大學圖書館情報中心檢索數(shù)據(jù)顯示，在1970—2017年，以“膜技術（過濾、微濾、超濾、納濾、反滲透）”“中藥”“中醫(yī)”“資源利用”為關鍵詞發(fā)表的中文文獻共有1 760篇，主要應用于中藥復方注射液的UF工藝研究，如芪紅脈通注射劑、熱毒寧注射液、活血通絡注射液等UF工藝優(yōu)化；中藥（含復方）水提液的除雜工藝研究，如黃芪顆粒的陶瓷膜微濾技術精制、銀黃方口服液的超濾和納濾組合式膜分離精制、黃芪等4種藥材提取液的無機陶瓷膜精制等。少量文獻報道UF、NF等膜技術應用于總黃酮、多糖等部位的分離以及膜濃縮技術用于復方制劑水提液的濃縮工藝研究。然而，上述研究大多處于實驗室工藝篩選和優(yōu)化階段。20世紀90年代，徐南平院士^[13]率先將陶瓷膜微濾技術引入我國中藥制藥過程，取代傳統(tǒng)的醇沉工藝，顯著提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。目前，膜技術在中醫(yī)藥行業(yè)中的規(guī)模化應用主要體現(xiàn)在2個方面：中藥制藥生產(chǎn)過程、中藥制藥過程保障。在中藥制藥生產(chǎn)過程領域，可采用MF、UF、RO及NF等技術用于中藥提取液精制與濃縮，膜工藝與大孔樹脂工藝的比較分析見表1。在中藥制藥過程保障領域，RO技術已作為制藥用水生產(chǎn)關鍵技術列入《中國藥典》，如“RO＋連續(xù)電除鹽系統(tǒng)（EDI）”技術已在制藥企業(yè)得到大規(guī)模推廣應用。

隨著中藥現(xiàn)代化進程的深入開展，膜分離技術的戰(zhàn)略轉型升級作用日益彰顯，越來越多的研究者嘗試將膜技術應用于制藥過程的各個環(huán)節(jié)。在工業(yè)化大生產(chǎn)中，湖南康麓生物、云南天士力帝泊洱等企業(yè)采用滲透汽化技術回收乙醇；在膜材料與裝備的研發(fā)中，筆者項目組也嘗試采用UF技術和滲透汽化技術用于中藥揮發(fā)油分離富集^[14]、采用膜乳化術制備新型納米乳劑^[15]、采用MBR技術和分子篩技術處理中藥廢水/氣^[16]等。上述研究為中藥特種膜材料的研發(fā)與膜裝備的創(chuàng)制提供了廣闊的前景^[17-19]。

為進一步了解膜技術在我國中藥企業(yè)中的應用情況，對來自25個省市的73家中藥制藥企業(yè)進行了問卷調研。調研結果顯示，從膜技術的認知與使用情況來看，目前，膜技術知識的普及度已經(jīng)超過80%，并且已經(jīng)有超過50%的客戶在生產(chǎn)中應用了膜技術，客戶對于國產(chǎn)化膜技術應用于新產(chǎn)品開發(fā)是大力支持的，但是由于政策壁壘、成本高的原因，有接近70%的客戶對于膜技術的普及表示擔憂。如何準確找到政策切入口，高效兼容中藥工藝開發(fā)與應用成為了膜行業(yè)在中藥領域發(fā)展的關鍵點。在已使用膜進行中藥生產(chǎn)的相關企業(yè)中，所用的大多為UF、UF及RO膜技術，而NF膜占極少部分。其中，大部分企業(yè)所使用的為進口膜，普遍對國產(chǎn)膜信心不足。

由此可見，膜技術由于“節(jié)能、降耗、減排”等特征，特別適用于解決中藥產(chǎn)業(yè)中面臨的生產(chǎn)效率低、能耗大、污染高等共性問題。但目前，運行成本較高仍成為制約膜技術在中藥產(chǎn)業(yè)推廣應用的制約因素。如何依據(jù)中藥生產(chǎn)特性及應用需求開發(fā)專用膜產(chǎn)品是解決膜技術應用問題的關鍵，也是中藥工業(yè)綠色生產(chǎn)的重要手段之一。

2  面向中藥產(chǎn)業(yè)應用過程的特種膜材料與裝備設計、集成策略

分離技術是中藥生產(chǎn)過程的共性關鍵技術，也是決定中藥工業(yè)醫(yī)藥資源利用率及生產(chǎn)工藝能耗的關鍵環(huán)節(jié)之一，其高效與否直接關系著中藥生產(chǎn)水平。2016年11月，國家工信部、國家發(fā)改委、國家科技部、商務部、國家衛(wèi)生計生委和國家食品藥品監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)布了《醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃指南》，重點部署了“十三五”期間醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展目標，旨在加快醫(yī)藥工業(yè)由大變強的轉變，并提出：“推動綠色改造升級作為‘十三五’時期醫(yī)藥工業(yè)的主要任務之一；要提升行業(yè)清潔生產(chǎn)水平，建設綠色工廠和綠色園區(qū)，提升全行業(yè)‘環(huán)境、職業(yè)健康和安全’（EHS）管理水平”。

膜材料是膜分離技術的關鍵。在國際上，膜材料的應用開發(fā)起步較早，技術較為成熟，已實現(xiàn)多種膜材料的系統(tǒng)化大規(guī)模生產(chǎn)及工程應用。我國膜材料的研究與開發(fā)起步較晚，主要膜材料長期依賴進口。筆者項目組在20年來的基礎研究與應用開發(fā)中亦發(fā)現(xiàn)，由于中藥水提液組成極其復雜，與膜系統(tǒng)的兼容性是困擾膜技術推廣應用的主要問題之一。中藥特種分離膜（針對特殊“中藥溶液環(huán)境”^[20]而設計，能夠在高溫、溶劑和化學反應等苛刻環(huán)境下實現(xiàn)物質分離的薄膜材料）的缺失，使得膜技術應用多年來仍然停留在以“試錯法”為主的中藥提取液澄清、除雜、除熱源等低效分離，遠未發(fā)揮其獨特的技術性和經(jīng)濟性優(yōu)勢，高效拆分、超濾分離、膜蒸餾、催化反應等高性能分離的應用鮮見報道。

面向中藥產(chǎn)業(yè)應用過程的產(chǎn)業(yè)升級與綠色發(fā)展，筆者項目組提出：將材料化學工程理論與方法引入中醫(yī)藥領域，開展具有自主知識產(chǎn)權的原創(chuàng)研究，構建以膜分離技術為核心的新型分離過程、分離流程及其專屬裝備，實現(xiàn)中藥生產(chǎn)過程的節(jié)能減排。材料化學工程是材料科學和化學工程的交叉學科，要實現(xiàn)用化學工程的原理指導“做”材料和“用”材料，核心在于建立材料結構、性能（應用）與制備（生產(chǎn)）三者的關系。材料化學工程強調依托新材料（如新型分離材料、新型催化材料等）發(fā)展新的化工技術和理論，特別是新的過程工程技術形成新的流程工藝和集成技術，以達到高效率、低能耗和環(huán)境友好的目的。

膜技術應用實踐證明，膜過程的傳遞特性調控與強化是高性能膜設計的關鍵和依據(jù)，也是膜運行成本控制的核心和依據(jù)。針對中藥體系應用過程中存在的問題，筆者項目組率先提出“中藥溶液環(huán)境”學術思想，并通過現(xiàn)代分離理論推導，從218種中藥單、復方獲得的數(shù)萬膜分離工藝參數(shù)組成的數(shù)據(jù)庫中，篩選出可客觀反映中藥水提液膜分離過程的理化參數(shù)集，創(chuàng)建與分離性能相吻合的“中藥溶液環(huán)境”評價系統(tǒng)；旨在解析膜濾過程的動態(tài)變化，創(chuàng)建解析中藥藥效物質膜分離過程共性規(guī)律的研究方法，以精確、易測的“中藥溶液環(huán)境”參數(shù)動態(tài)評判膜傳質過程，解決膜污染、膜潤濕等運行過程中存在的共性關鍵技術問題，針對性進行中藥特種膜材料設計與裝備選擇性組裝，實現(xiàn)中藥物料膜分離過程的“量體裁衣”。

面向中藥行業(yè)新型分離過程的特種膜材料與裝備設計、集成研究，筆者項目組提出：應圍繞科學問題的闡釋和關鍵技術的突破，建立基于應用過程的膜材料的設計理論與方法，研究思路見圖2。基礎研究重在闡明中藥多組分分子結構與膜材料微結構的相互作用機制，詮釋膜材料微結構與分離性能的構效關系。應用過程研究應基于化學工程基本原理和流場特性的膜成套裝備設計與制造技術，以及膜法組合工藝與現(xiàn)有中藥生產(chǎn)工藝的耦合集成技術。通過上述研究，實現(xiàn)技術集成與設備創(chuàng)制，建立符合中藥特點的環(huán)境友好生產(chǎn)線，實現(xiàn)中藥工業(yè)生產(chǎn)中制劑前處理“提取、精制、濃縮”等環(huán)節(jié)的高效、環(huán)保、穩(wěn)定與智能控制。

3  面向中藥行業(yè)應用過程的特種膜分離材料與裝備應用實踐

膜分離及其集成技術的核心是膜的性能，膜性能又與膜材料的性質密切相關。筆者項目組自1997年以來，以中藥經(jīng)典復方、臨床有效驗方為實驗體系，圍繞其水提液的高效分離與有效性、安全性評價，不斷嘗試將材料化學工程理論與方法引入中醫(yī)藥領域，開展具有自主知識產(chǎn)權的原創(chuàng)研究，構建以膜分離技術為核心的綠色分離技術及其專屬裝備。

3.1  中藥復方水提液為“前體化學組成”的創(chuàng)新藥物研究模式形成與應用

“中藥溶液環(huán)境”研究中需要解決的核心問題是面向中藥復雜體系的特種膜材料微結構與分離性能的構效關系。

中藥水提液成分極其復雜，除了生物堿、黃酮、有機酸、苷類等小分子有效成分外還含有淀粉、果膠、蛋白質、多糖等高分子物質，其相對分子質量從幾十到幾百萬。其中待分離物質的膜透過效率主要受兩方面的影響：（1）膜孔徑的機械篩除作用，主要與待分離物質的相對分子質量、體積和幾何形態(tài)有關；（2）膜與待分離物質間的相互作用，主要與膜及待分離物質的電性有關。而上述兩方面的作用都與待分離物質的結構參數(shù)有很大關系。中藥水提液中成分的物理性質和化學性質，如溶液黏度、濃度、離子強度、電解質成分、粒子或溶質大小、分子結構、形態(tài)、分散狀態(tài)、表面張力等直接影響到與之接觸的膜的表面性質，同時溶液性質的變化還會改變其中所含待分離的顆粒或大分子溶質的性質，進而造成了膜與溶劑、顆粒溶質等之間的作用發(fā)生變化，從而影響或改變膜的分離性能。

上述問題的本質是膜材料作為先進材料，一個鮮明特點是具有介觀尺度的結構（MF、UF、NF等膜材料孔徑處于微米至納米之間），從而展現(xiàn)出違反常規(guī)的物質運動特性^[21]。材料化學工程研究表明^[2]，傳統(tǒng)的化學工程以宏觀流體為對象，用宏觀流體的熱力學基礎物性數(shù)據(jù)和模型實現(xiàn)了化學工程模擬，進而推動了過程的放大和強化；但是隨著先進材料的應用，需要對傳統(tǒng)的熱力學方法和傳遞理論進行延拓，才能深入認識納米尺度下流體的微結構和介觀尺度下界面處的流體傳遞行為。筆者項目組以經(jīng)典復方黃連解毒湯為模型藥物，該方由黃連、黃柏、黃芩和梔子4味中藥組成，主要藥效成分包括生物堿、黃酮、環(huán)烯醚萜、苷類等類成分，對于中藥藥效成分具有一定代表性，研究發(fā)現(xiàn)^[22-25]：（1）膜過濾過程，小分子藥效物質的透過行為受到膜表面吸附和溶液中共性高分子物質的共同作用，其作用強度與高分子物質的種類、濃度密切相關；（2）計算機仿真技術分析表明，蛋白質、淀粉、果膠等共性高分子物質與小檗堿、巴馬汀、黃芩苷、梔子苷等小分子物質共存時的“溶液結構”具有顯著差異，且與膜表面作用差異較大。上述實驗結果在宏觀上表現(xiàn)為：（1）中藥水溶液中共性高分子物質（蛋白質、多糖、果膠等）是中藥膜過程的主要污染物質；（2）經(jīng)典的化學工程中的傳質模型與中藥體系不兼容，無法準確預測一定截留相對分子質量的膜與中藥成分之間的透過率。

在“中藥溶液環(huán)境”評價系統(tǒng)建立的基礎上，筆者項目組初步建立以膜分離為核心的新型中藥精制技術，對傳統(tǒng)“水醇法”形成突破，逐步形成新型分離過程、分離流程與工藝：根據(jù)不同物料“中藥溶液環(huán)境”所具有的相對分子質量分布特征，可選擇一定孔徑的MF/UF膜，替代水提醇沉工藝除去高分子雜質以對中藥進行精制，并系統(tǒng)開展了膜適用性、膜設備選型、膜工藝過程優(yōu)化等產(chǎn)業(yè)化關鍵環(huán)節(jié)的研究。針對膜污染、運行成本高等嚴重制約膜技術在中藥生產(chǎn)過程中大規(guī)模推廣應用的瓶頸問題，創(chuàng)建技術應用^[3,26]：構建面向中藥的“膜過程優(yōu)化”系列共性關鍵技術——基于溶液環(huán)境優(yōu)化機制的物料預處理技術；中藥膜污染預報、防治技術；“超聲-膜分離”耦合技術；創(chuàng)新節(jié)能高效膜組件制備，從膜過程前、中、后3環(huán)節(jié)入手，通過系統(tǒng)集成創(chuàng)新，實現(xiàn)高通量和高分離因子的統(tǒng)一，為膜技術用于中藥生產(chǎn)提供可靠保障。

在上述基礎研究的基礎上，還進行了以下應用實踐：（1）根據(jù)國家中藥新藥注冊技術規(guī)范，將產(chǎn)品指標（主要指標成分與得膏率、HPLC特征圖譜、主要藥效學指標等）與傳統(tǒng)水醇精制法進行比較，并系統(tǒng)評估產(chǎn)品的臨床安全性、有效性。（2）將膜分離與樹脂吸附等分離技術集成，形成中藥精制的一種基本方法。所得產(chǎn)物純度高（有效部位或指標成分質量分數(shù)70%左右）、臨床服用量小（得膏率6%左右），便于制成現(xiàn)代給藥劑型。將該技術用于中藥新藥“糖渴清”和“銀香顆粒”的研制，并已分別獲得新藥臨床批件與新藥證書。其中，“銀香顆粒”經(jīng)過II、III期各232例、437例的臨床安全性與有效性（隨機雙盲、陽性藥、平行對照、多中心臨床研究總結）的評價。

3.2  新型膜分離材料、裝備設計與集成的應用實踐

基于“中藥溶液環(huán)境”的分離技術應用體系的形成與應用，創(chuàng)建以膜技術為核心的中藥“清潔生產(chǎn)”應用流程，實現(xiàn)節(jié)能減排。

筆者項目組利用膜篩分機制精制中藥水提液，以“MF-UF-NF”一體化膜技術建立新型中藥提取分離“固液分離、純化、濃縮”流程，并創(chuàng)制“一體化特種膜裝備”，形成了以膜集成技術為核心的中藥“清潔生產(chǎn)”應用流程，實現(xiàn)中藥提取分離的高效、環(huán)保與智能控制。引入過程分析技術（process analytical technology，PAT），以密度、pH、溫度等物理化學參數(shù)評判生產(chǎn)過程物料的一致性，如勁酒集團中藥提取生產(chǎn)線，以0.05 μm Al₂O₃陶瓷膜處理中藥，以1×10⁴～5×10⁴有機膜截留處理多糖、總黃酮等成分，以NF濃縮處理提取液，生產(chǎn)周期由12d縮短為2 d，能耗降低10%，資源利用率提高15%，勞動生產(chǎn)率提高30%，其在線檢測點384個、質量控制點1 800個，實現(xiàn)中藥物料提取分離過程的節(jié)能減排。

創(chuàng)建中藥揮發(fā)油膜富集流程與裝置，替代溶劑萃取法，解決水蒸氣蒸餾工藝收油率低、環(huán)境污染問題。根據(jù)揮發(fā)油在水中形成顆粒的“中藥溶液環(huán)境”特征，利用膜分離技術截留微小油粒，從常規(guī)水蒸氣提取揮發(fā)油生產(chǎn)工藝所產(chǎn)生的“油水混合”廢水中回收揮發(fā)油^[27-30]：（1）以12個科50種常用中藥及其含油水體為實驗樣本，系統(tǒng)考察膜種類、油水混合體系理化性質、操作工況和操作環(huán)境對油水分離過程的影響，建立了油水分離過程工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫和數(shù)學模型，成功研制了膜富集揮發(fā)油裝置。（2）通過系統(tǒng)研究揮發(fā)油對膜的污染機制與防治方法，研制出專用膜清洗劑，建立了膜富集揮發(fā)油應用流程與集成技術。該研究成功替代“揮發(fā)油溶劑萃取法”，解決工業(yè)生產(chǎn)中水蒸氣蒸餾工藝收油率低、環(huán)境污染問題，屬國內外首創(chuàng)的基于膜分離技術的中藥揮發(fā)油工業(yè)生產(chǎn)模式。（3）采用水蒸氣滲透膜技術系統(tǒng)采集了27種中藥溶解態(tài)揮發(fā)油，收油率生產(chǎn)周期由12 h縮短為6 h，收油率提高50%，從而為設計創(chuàng)制中藥揮發(fā)油整體、無損、快速分離的特種分離膜奠定基礎。

3.3  膜技術在中藥資源循環(huán)利用中的應用實踐

近年來，隨著中藥資源循環(huán)經(jīng)濟模式的建立，筆者項目組采用膜分離及其集成技術對中藥脈絡寧注射液生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢棄物進行資源化利用^[31-32]。中藥脈絡寧注射液由牛膝、玄參、石斛、銀花4味中藥組成，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢棄物主要有水提取后4味藥的混合藥渣、乙醇沉淀物、醋酸乙酯萃取后剩余物，及制藥過程產(chǎn)生的大量廢水。在前期研究中已發(fā)現(xiàn)：（1）混合藥渣富含上述4味投料藥材中的藥效成分，如石斛因質地堅硬，水提取后剩余石斛堿、多糖等有效物質；（2）混合藥渣可用作飼料、菌類培養(yǎng)基、生物質能源、造紙原料等；（3）廢水中殘留水溶性藥效成分，如不進行資源化利用，不僅造成浪費，作為廢水排放還會造成二次污染。在研究中首次采用不同孔徑超濾膜對廢棄乙醇沉淀物進行多糖部位的分離^[33]；提出中藥廢水零排放的膜處理工藝，采用PVDF超濾膜自制藥廢水中富集青皮揮發(fā)油，提取率達67.5%^[34]；采用“MF-UF”膜集成技術富集脈絡寧注射液廢水中相對分子質量＜1 000的小分子藥效組分的同時，以陶瓷膜反應器實現(xiàn)“二級處理-三級處理”的中水回用^[35]。上述探索性研究為中藥特種分離膜的精準構筑奠定了實驗基礎。

4  結語

膜技術以先進分離材料為載體，可在溫和、低成本條件下實現(xiàn)物質分子水平的分離，特別適合現(xiàn)代工業(yè)對節(jié)能、低品位原材料再利用和消除環(huán)境污染的需要，已成為當代解決人類面臨的能源、水資源、環(huán)境等領域重大問題的共性關鍵技術，受到各國政府高度重視。膜分離過程為物理分離過程，膜過程與其他分離過程如與吸附樹脂技術、萃取技術、蒸餾技術等的集成，均是以提高目的產(chǎn)物的分離選擇性系數(shù)并簡化工藝流程為目標。因此，膜技術與現(xiàn)有分離技術的集成可以顯著降低能耗、縮短生產(chǎn)周期和提高資源利用率。

中藥綠色制造的技術關鍵是提高中藥藥效物質的分離效率。但目前由于藥效物質分離效率不高，導致分離能耗高、藥材利用率低、污染大等問題，制約了中藥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。筆者項目組20年來在中藥及其復方水提液體系、油水混合體系等復雜體系分離過程產(chǎn)業(yè)化基礎研究探索與工程化應用實踐中，不斷探索構建基于特種膜材料的“理論研究-關鍵集成技術及裝備制造-應用示范”中藥綠色制造技術創(chuàng)新鏈，為建立以特種膜技術為核心的中藥新型分離過程的設計、集成與應用提供理論基礎與應用示范。

參考文獻（略） 

來  源：朱華旭，唐志書，潘林梅，李  博，郭立瑋，付廷明，張啟春，潘永蘭，段金廒，劉紅波，邢衛(wèi)紅，高從堦. 面向中藥產(chǎn)業(yè)新型分離過程的特種膜材料與裝備設計、集成及應用 [J]. 中草藥, 2019, 50(8):1776-1784.