Procédés membranaires à application pharmaceutique et biotechnologique

RésuméLes procédés membranaires sont utilisés pour de nombreuses applications dans les industries pharmaceutiques et biotechnologiques, comme les procédés bien établis d'ultrafiltration et de microfiltration ou des procédés émergeants, tels que les réacteurs membranaires, la chromatographie sur membrane et les contacteurs à membrane pour la préparation d'émulsions et de particules. Les systèmes membranaires offrent les avantages suivants : sélectivité, surface importante par rapport à leur volume, et possibilité de mettre en contact et/ou de mélanger deux phases. Cet article de synthèse bibliographique présente ces différents procédés en s'intéressant plus particulièrement au matériau membranaire, à la conception du module, aux paramètres opératoires et aux domaines d'applications de ces procédés. L'ultrafiltration et la microfiltration sont des procédés membranaires bien connus, par exemple pour l'élimination d'un solvant, la filtration de virus, et la production d'antibiotiques. Les bioréacteurs à membrane se présentent comme une alternative aux méthodes classiques d'immobilisation des biocatalyseurs, par exemple pour la production d'acides aminés, d'antibiotiques et d'anti-inflammatoires. Les membranes comme support de chromatographie peuvent remplacer de façon intéressante les colonnes classiques de chromatographie sur résine, puisqu'elles n'ont pas les longs temps de diffusion de la chromatographie sur colonne. Enfin, les contacteurs à membrane mettent en jeu une pression pour forcer une phase dispersée à passer à travers les pores d'une membrane dans une phase continue, et permettre ainsi la préparation d'émulsions et de différents types de particules.

Membrane processes are increasingly reported for various applications in both upstream and downstream technology, such as the established ultrafiltration and microfiltration, and emerging processes such as membrane bioreactors, membrane chromatography, and membrane contactors for the preparation of emulsions and particles. Membrane systems are taking advantages of their selectivity, high surface area per unit volume, and their potential for controlling the level of contact and/or mixing between two phases. This review presents these various membrane processes by focusing more precisely on membrane materials, module design, operating parameters and the large range of possible applications. Ultrafiltration and microfiltration are well-known membrane separation processes, used i.e. for solvent removal, virus filtration, and antibiotics production. Membrane bioreactors are alternative approaches to classical methods of immobilizing biocatalysts, i.e. for the production of aminoacids, antibiotics, and anti-inflammatories. Chromatographic membranes may replace advantageously conventional resin-based chromatography columns, having the benefit of the absence of the long diffusion times that often occur in resin-based chromatography. Finally, membrane contactors involve using a pressure to force a dispersed phase to permeate through a membrane into a continuous phase, for the preparation of emulsions and various types of particles.