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多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质，涉及激素、神经、细胞生长和生殖等各个领域。多肽在医药中的应用已涉及疫苗、抗肿瘤、抗病毒、心血管疾病等在内的24类临床适应症。大量的研究表明，几乎所有的病毒性疾病和许多疑难疾病都可以用多肽来预防和治疗。多肽药物巨大的市场前景，刺激了全球各大制药公司竞相加入多肽药物的研究行列。据不完全统计，上市的多肽药物及批准临床的多肽药物达到了前所未有的720种。快速发展的多肽药物市场，必然要求多肽制造产业满足对多肽药物的大量需求。
多肽的规模制造技术包括规模合成与分离技术。国内的多肽规模合成技术，由于近来年的快速发展，已接近和达到世界先进的技术水平；但相应的多肽规模分离技术主要依赖国外的分离技术与设备。目前，多肽规模分离主要依赖制备型反相高效液相色谱，由于其分离介质昂贵、设备投资大、分离手段单一以及不易规模分离等问题，使规模分离成为多肽药物高生产成本的主要原因之一，进而造成昂贵的药品售价，限制了多肽药物的广泛应用。
本文旨在探索合成小分子多肽分离过程的应用基础研究，由于合成小分子多肽的分子量远小于蛋白质等生物大分子的分子量，从几百到几千，而蛋白质的分子量往往大到几万以上，相差几个数量级。其次，由于合成小分子多肽不存在类似生物大分子复杂的空间结构以维持其活性，基本以线性的形式存在。再次，合成小分子多肽在理化性质上，与生物小分子物质(如氨基酸、核苷酸等)相似，可采用类似氨基酸或核苷酸等的生物小分子分离方法分离合成小分子多肽。因此，基于生物小分子分离的思想，构建离子交换吸附－纳滤－结晶的合成小分子多肽新分离过程。
本文以胸腺五肽(TP5)作为合成小分子多肽的代表，从方法学的角度，研究合成小分子多肽新分离过程的共性关键技术，其主要研究结果如下：
1.从pH对TP5及共存组分所带电荷的影响、TP5等电点、疏水性质以及稳定性等方面入手，研究TP5基本理化性质。根据Henderson-Hasselbalch方程，计算pH对TP5电荷的影响，当pH小于5时，胸腺五肽含有3个正电荷；当pH大于11时，胸腺五肽含有3个负电荷；TP5的计算等电点为8.64，实测等电点为8.93，疏水性质logP值为－1.25。TP5在pH值为2.0～7.0范围，24小时内，均保持较好的稳定性。利用量子化学的计算方法，采用MM2与PM3对TP5构型初步优化，对TP5的分子体积、表面积、分子长度、平均半径等几何参数进行分析。结果表明，从理论上可以采用凝胶型阳离子交换树脂实现对TP5吸附分离，同时为阳离子交换树脂的制备提供设计参数。
2.基于葡聚糖凝胶分离介质的TP5常规分离方法。离子交换色谱的分离条件为：葡聚糖凝胶树脂为SP sepharose FF，缓冲溶液为醋酸缓冲溶液(pH4.4)，洗脱梯度为：0-40％B，10 mL；40％B，10 mL；40％－100％B，10 mL。低压反相色谱的分离条件为：色谱填料为MKF-RP；流动相：A相为1.2％HAc溶液，B相为乙醇；洗脱流速为1mL/min；洗脱梯度为5％-20％B in30min。TP5的总回收率可达80％以上，纯度可达98％以上。
3.基于聚苯乙烯-二乙烯苯分离介质的TP5离子交换吸附研究，静态筛选出NH-1树脂较适合于分离TP5，常温条件下，最大吸附容量可达228.83mgTP5/g湿树脂。TP5与NH-1树脂之间的离子交换过程符合Langmuir等温吸附过程，该过程吸附自由能变△G<0，是热力学有利的过程。TP5与NH-1树脂之间的离子交换过程受颗粒扩散控制，应用Nernst-Planck和Fick动力学模型，得到TP5的颗粒内扩散系数和有效扩散系数，并可用Fick动力学模型描述TP5在NH-1树脂内的扩散行为。对离子交换动态柱行为的研究，确定了优化的吸附、洗脱与洗杂条件：溶液pH为2.0左右，浓度为10mg/mL，流速为0.1mL/min，高径比为8:1，0.05mol/L氨水溶液为洗脱溶液，0.1mol/L氯化铵溶液和0.3mol/L氯化钠溶液为洗杂条件。TP5的回收率可达90.5％，纯度为96.6％。对TP5的离子交换柱行为进行数学模拟，考虑了颗粒扩散、轴向返混、Langmuir非线性平衡以及液膜扩散的影响，该柱行为数学模型较好地描述了TP5在NH-1树脂上的动态柱行为。
4.TP5纳滤的研究，选择SPT-100-150纳滤膜可完全截留TP5，较适合于TP5洗脱液的浓缩脱盐过程，采用浓缩-稀释-浓缩的间歇纳滤操作方式，可实现TP5洗脱液中小分子氨的去除率达到96％以上，TP5浓缩3.2倍；并对该间歇纳滤过程进行了数学模拟。
5.TP5结晶的研究，探索了醇析与盐析协同作用的低温结晶体系，实现了TP5的结晶。结晶热力学研究了不同温度下TP5在该结晶体系的溶解度，并用λh方程回归了溶解度数据，并构建立了模型参数λ和h与乙醇质量分数之间的经验关联式；同时，测定了该体系在不同温度下的介稳区。根据TP5结晶状况，选择了粒度无关生长模型来描述TP5结晶过程，TP5晶体的生长动力学方程为G=3.0×10-3△C4.08，其生长过程是螺旋错位生长；TP5晶体成核动力学方程为B0=0.155△C3.12。对TP5结晶工艺进行优化，确定了结晶条件为：TP5溶液的pH值为9.0；乙醇加入量为90％(v/v)；TP5的浓度为40mg/mL；氯化钠的盐浓度为0.5 mol/L；结晶控制温度为4℃。
6.新分离过程与常规分离方法的对比，采用新分离过程，TP5总回收率达到70％左右；经真空干燥后，TP5呈现针状晶体，纯度达到99％。新分离过程的优势之处在于大幅度降低合成多肽的分离成本及设备投资，每克TP5的分离运行成本由原来152元/克降至现在的11元/克。