苦参是一种常用的大宗药材，而生物碱类成分是苦参主要的活性成分，其中氧化苦参碱含量最高且活性显著，具有抗炎、抗免疫、抗肝损伤、抗心律失常、抗肿瘤等药理活性，在临床中主要用于治疗白细胞减少症、病毒性肝炎、肿瘤等。因此，有必要对苦参中的氧化苦参碱进行选择性分离纯化。然而，传统分离方法如酸水萃取、树脂吸附洗脱等大都具有有机试剂消耗大、工艺过程繁琐、能耗高等不足。因此，如何从苦参中精准分离氧化苦参碱仍然是一个挑战。

图1 膜堆构型示意图

近日，制药膜分离组针对苦参活性成分氧化苦参碱的分离纯化工艺的开发取得新进展。通过超滤膜辅助电渗析，克服了传统电渗析过程在中药活性成分生物碱分离纯化中的难点，为中药活性成分生物碱的分离纯化提供了新思路。

图2 CEM的浓度极化示意图

课题组首先对比了阳离子交换膜与不同孔径超滤膜的分离效果。结果发现，使用阳离子交换膜时，膜堆电压迅速升高，导致实验难以继续运行。这是由于阳离子交换膜孔径较小（2.2-2.8 Å），而氧化苦参碱离子分子量较大（3.94 Å），如图2所示，氧化苦参碱离子难以通过阳离子交换膜，其吸附在膜表面形成双电层，钠离子迁移受阻，造成了严重的浓差极化，从而使实验难以持续运行。对于不同孔径超滤膜（1000、3500、5000 Da），如图3所示，由于孔径筛分作用，3500和5000 Da的超滤膜分离得到更多的氧化苦参碱，但相应也有更多的脯氨酸扩散，使氧化苦参碱纯度降低。因此，孔径较小的超滤膜更适合用于氧化苦参碱的分离。

图3 不同离子UFM迁移示意图

随后课题组系统研究了电流密度和进料溶液浓度对氧化苦参碱回收率、电流效率和整体能耗等的影响。然而，即使是在优选工艺条件下，氧化苦参碱的回收率也只达到了50.6%，并且由于产物室含有氯化钠，使回收得到的氧化苦参碱纯度也较低。因此，课题组设计了超滤膜电渗析连续批次实验将氧化苦参碱的回收率提高至97.0%，并通过常规电渗析脱盐将氧化苦参碱的纯度提高到98.7%。由此可见，电膜工艺在苦参活性成分氧化苦参碱的分离纯化方面具有较大的潜力。

图4 EDUF-ED分离纯化氧化苦参碱示意图

研究成果以“Electrodialysis with ultrafiltration membrane for efficient isolation of oxymatrine from simulated eluent of traditional Chinese medicine”为题发表于国际工程技术顶刊 《Desalination》（中科院1区Top，IF=8.3）。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.desal.2024.118058