ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ СУБСТАНЦИЯ, СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ЛЕКАРСТВЕННОЕ СРЕДСТВО
PHARMACEUTICAL SUBSTANCE, ITS PRODUCTION METHOD AND MEDICATION

Изобретение относится к химии и касается субстанций на основе гидроксиэтилированного крахмала. Изобретение может найти применение в химии и медицине.
Гидроксиэтилированный крахмал - высокомолекулярное соединение, состоящее из полимеризованных остатков глюкозы, в которых свободные гидроксильные группы глюкозы частично замещены гидроксиэтильными группами, что способствует уменьшению скорости гидролиза амилопектина сывороточной амилазой и увеличению длительности его пребывания в крови. Сходство со структурой гликогена объясняет высокий уровень переносимости этих средств.
Плазмозамещающие растворы на основе гидроксиэтилированного крахмала находят применение в основном как средства волемического действия, в том числе при геморрагическом, травматическом, ожоговом и септическом шоке, при проведении изоволемической гемоделюции, используются при массивных кровопотерях и т.п.
Особое значение в этих растворах имеет средняя молекулярная масса, степень замещения гидроксильных групп - степень гидроксиэтилирования, и распределение замещенных групп, которые обусловливают эффективность действия.
Исследователями в данной области продолжается поиск более эффективных средств, способных длительное время находиться в кровеносном русле, обеспечивая противошоковое и антитоксическое действие.
2
6
Из области техники известен гидроксиэтилированный крахмал для использования в качестве заменителя плазмы крови со средней молекулярной массой 60-600 кДа, с соотношением замещенных гидроксиэтилированных групп атомов С/С от 8 до 20 со степенью замещения от 0,15 до 0,5 (US 5218108, 08.06.1993 - реферат, п.п.1-7 формулы изобретения).
2
6
Наиболее близким техническим решением (прототипом) являетс субстанция - высушенный амилопектиновый гидроксиэтилированный крахмал, который растворим в воде с соотношением замещенных гидроксиэтилированных групп атомов C/C от 4 до 6 и значением средней молекулярной массы Mw в пределах 120-480 кДа при степени замещения 0,35-0,7 и лекарственное средство на его основе (RU 2245714, 10.02.2005 - реферат, примеры 1-5, формула изобретения).
Задачей данного изобретения является разработка новой фармацевтической субстанции волемического действия, быстро восстанавливающей давление в кровяном русле больного, потерявшего много крови, имеющей меньше побочных эффектов, а также оптимизация способа получения указанной фармацевтической субстанции, позволяющей регулировать степень замещения в нужном интервале и получить благоприятное соотношение замещенных гидроксиэтильных групп.
2
6
Задача решается путем получения новой фармацевтической субстанции гидроксиэтилированного крахмала, представляющей собой растворимый в воде порошок амилопектинового гидроксиэтилированного крахмала с соотношением замещенных гидроксиэтилированных групп атомов C/C от 6,1 до 20 и значением средней молекулярной массы Mw в пределах 100-450 кДа, при степени замещения 0,25-0,75. Преимущественно, что порошок амилопектинового гидроксиэтилированного крахмала имеет белый или желтоватый цвет (не более эталона B9 или BY6), среднее значение 10% высокомолекулярной фракции не более 2000 кДа, среднее значение 10% низкомолекулярной фракции не менее 10 кДа, общую микробиологическую чистоту не более 100 КВЕ/г, микробиологическую чистоту по грибам не более 10, влагу не более 8%, может содержать этиленгликоль не более 875 ppm, этиленоксид не более 1 ppm, хлорэтанол не более 5 ppm, бактериальные эндотоксины не более 10 ЕдЭ/г.
Наиболее близким техническим решением к предложенному способу является способ получения субстанции гидроксиэтилированного крахмала, в котором используют в качестве сырья кукурузный или картофельный крахмал с содержанием амилопектина не менее 95%, который подвергают кислотному гидролизу до заданной степени замещения, растворяют гидролизованный крахмал в воде при 85-90°C, образовавшийся клейстер гидроксиэтилируют в атмосфере инертного газа с использованием алкилирующего агента и катализатора, реакционную массу нейтрализуют, полученный раствор очищают от низкомолекулярных фракций гидроксиэтилированного крахмала и примесей методом ультрафильтрации, стерильно фильтруют и сушат (RU 2245714, 10.02.2005 - примеры 1-5).
Предложенный способ характеризуется тем, что фармацевтическую субстанцию гидроксиэтилированного крахмала получают путем кислотного гидролиза, гидроксиэтилирования, ультрафильтрации, очистки и сушки, при этом в качестве сырья для получения фармацевтической субстанции гидроксиэтилированного крахмала используют крахмал с содержанием амилопектина 60-98%, который гидролизуют в суспензии кислотой до значения характеристической вязкости [η]=0,10-0,25, растворяют гидролизованный крахмал в воде при T=70-105°C, при содержании в крахмале амилопектина менее 95% крахмал подвергают очистке от амилозы с использованием комплексообразующего агента, гидроксиэтилируют в атмосфере инертного газа с использованием алкилирующего агента и катализатора до степени замещения 0,25-0,75, реакционную массу нейтрализуют, полученный раствор очищают от низкомолекулярных фракций гидроксиэтилированного крахмала и примесей методом ультрафильтрации, стерильно фильтруют и сушат. Преимущественно, что в качестве сырья используют кукурузный или картофельный крахмал. Преимущественно, что гидролиз крахмала проводят в водной или спиртовой суспензии с содержанием крахмала 20-40%, при концентрации кислоты, преимущественно хлористоводородной, 0,2-1,0 М, при T=40-60°C в течение 0,5-6,0 часов. Преимущественно, что в качестве катализатора для гидролиза используют фермент α-амилазу. Преимущественно, что очистка от амилозы включает в себя обработку раствора крахмала комплексообразующим агентом в количестве 0,5-10% от массы крахмала при температуре 95-105°C в течение 0,5-1,5 часов, кристаллизацией амилозного комплекса при медленном охлаждении до T=10-25°C и последующим удалением образовавшегося амилозного комплекса путем центрифугирования при 1,5-3,5 тыс об/мин. Преимущественно, что в качестве комплексообразующего агента используют алифатические или алициклические спирты с C>4, предпочтительно циклогексанол. Преимущественно, что в качестве алкилирующего агента используют этиленоксид или 2-хлорэтанол (этиленхлоргидрин), при этом при использовании в качестве алкилирующего агента этиленоксида или 2-хлорэтанола (этиленхлоргидрина), в качестве катализатора могут использоваться соли или гидроксиды щелочных металлов, преимущественно хлорид или гидроксид натрия. Преимущественно, что при возникновении после гидроксиэтилирования тонкой взвеси реакционную массу разбавляют до концентрации гидроксиэтилированного крахмала 1-15% и пропускают через слой адсорбента, при этом в качестве адсорбента используют силикагель или перлит. Преимущественно, что для получения гидроксиэтилированного крахмала со средневесовой молекулярной массой ниже 150 кДа после ультрафильтрации проводят дополнительный кислотный гидролиз до требуемого значения молекулярной массы, удаляют высокомолекулярные фракции гидроксиэтилированного крахмала мембранной фильтрацией и освобождают от остатков солей обработкой ионитами. Преимущественно, что ультрафильтрацию проводят на полых волокнах с пределом отсечения 10 кДа. Преимущественно, что для сушки субстанции используют распылительную сушилку, предпочтительно, с предварительным концентрированием раствора гидроксиэтилированного крахмала на вакуумно-выпарной установке или для сушки субстанции используют низкотемпературную распылительную сушилку.
Фармацевтическая композиция для получения лекарственного средства волемического действия включает в себя фармацевтическую субстанцию, полученную вышеуказанным способом. Преимущественно, что фармацевтическая композиция представляет собой водный раствор или коллоидный водный раствор, при этом водный раствор прозрачен (<RSIII), имеет характеристическую вязкость [η]=0,10-0,25 дл/г, удельное вращение +182ч+202° и водородный показатель pH 4,5-7,0.
Фармацевтическая композиция позволяет получить лекарственное средство, способное быстро восстановить давление в кровяном русле больного, потерявшего много крови.
Заявленное изобретение:
- позволяет использовать кукурузный или картофельный крахмал;
- позволяет, при использовании в процессе гидроксиэтилирования в качестве катализатора гидроксидов щелочных металлов, получить слабоокрашенный продукт с высокой селективностью по основному продукту и высокой степенью превращения;
- позволяет использовать одну стадию гидролиза;
- при использовании обычных сортов крахмала с содержанием амилопектина менее 95%, в результате предварительного гидролиза до требуемой величины молекулярной массы и последующего отделения амилозной фракции, позволяет освободиться как от низкомолекулярных, так и от высокомолекулярных фракций крахмала и получить продукт с узким диапазоном ММР;
- использование в качестве алкилирующего агента 2-хлорэтанола (этиленхлоргидрина) позволяет значительно обезопасить технологический процесс;
- пропускание нейтрализованного раствора ГЭК через слой сорбента позволяет понизить цветность раствора и отделить труднофильтруемый осадок.
Примеры реализации способа
Пример 1
В трехгорлую круглодонную колбу емкостью 3 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают смесь 1411 мл воды и 174 мл концентрированной (36,5%) соляной кислоты. При постоянном перемешивании порциями прибавляют 424 г воздушно-сухого кукурузного крахмала (содержание амилопектина более 70%). Суспензию нагревают до 50°C и выдерживают при этой температуре 3,5 час. После окончания выдержки суспензию охлаждают до температуры 20±5°C и нейтрализуют прибавлением 40% раствора NaOH. Гидролиз в суспензии кислотой идет до значения характеристической вязкости [η]=0,201. Нейтрализованную суспензию отфильтровывают и 313 г гидролизованного крахмала при постоянном перемешивании порционно добавляют в трехгорлую круглодонную колбу емкостью 4 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, в которую предварительно загружают 3218 мл воды. К суспензии крахмала приливают 90 мл изоамилового спирта и нагревают ее до температуры 97°C. Образовавшийся крахмальный клейстер выдерживают при перемешивании при этой температуре в течение 1 часа, выключают нагрев и медленно охлаждают до температуры 20-25°C. Закристаллизовавшийся комплекс амилозы удаляют центрифугированием при скорости вращения 2,5-3,5 тыс об/мин.
К 2760 г маточного раствора, полученного при центрифугировании, добавляют 730 мл ацетона. Выпадающий осадок снова центрифугируют при скорости вращения 2,5-3,5 тыс об/мин.
К полученному маточному раствору добавляют 800 мл ацетона, охлаждают смесь до 5-15°C, после чего отделяют амилопектин (130 г, в пересчете на сухое вещество) декантированием надосадочной жидкости.
Осадок амилопектина растворяют в 600 мл воды, содержащей 13,1 г NaCl при нагревании до 70-80°C, и фильтруют через полипропиленовый фильтр для удаления механических примесей.
Раствор амилопектина переносят в аппарат из нержавеющей стали, снабженный якорной мешалкой, термопарой, манометром и барбатером. Аппарат продувают азотом, нагревают с помощью термостата до 70°C и начинают капельно подавать жидкий этиленоксид. Подачу этиленоксида регулируют таким образом, чтобы давление в аппарате не превышало 2 атм. Суммарное количество этиленоксида составляет 47 г. После загрузки необходимого количества этиленоксида реакционную массу выдерживают при 70°C в течение 1 часа.
По окончании выдержки реакционную массу охлаждают до 40-45°C и продувают аппарат азотом. После продувки смесь разбавляют добавлением 1,6 л дистиллированной воды и охлаждают при перемешивании до температуры 20-25°C. Реакционную массу нейтрализуют 2М HCl до pH 6,5-7,0 и фильтруют через слой оксида алюминия для удаления нерастворимых в воде продуктов и механических примесей.
Далее раствор подвергают очистке от низкомолекулярных соединений путем ультрафильтрации на полых волокнах с пределом отсечения 10 кДа против воды, очищенной до достижения концентрации хлоридов 0,05-0,07%. При достижении требуемой степени очистки проводят концентрирование ГЭК до концентрации 5,5-6,5%.
2
6
Концентрат ГЭК сушат на установке распылительной сушки при температуре 170°C. Получают 130 г высушенного ГЭК со следующими характеристиками: соотношение C/C 7,9; Mw=210000 Да; Mn=67740 Да; Mw/Mn=3,10; [η]=0,201; СЗ=0,51.
Пример 2
В трехгорлую круглодонную колбу емкостью 3 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают смесь 1575 мл воды и 194 мл концентрированной (36,5%) соляной кислоты. При постоянном перемешивании порциями прибавляют 473 г воздушно-сухого кукурузного крахмала (содержание амилопектина более 60%). Суспензию нагревают до 50°C и выдерживают при этой температуре 3,5 час. После окончания выдержки суспензию охлаждают до температуры 20±5°C и нейтрализуют прибавлением 40% раствора NaOH. Гидролиз в суспензии кислотой идет до значения характеристической вязкости [η]=0,185. Нейтрализованную суспензию отфильтровывают и 350 г гидролизованного крахмала при постоянном перемешивании порционно добавляют в трехгорлую круглодонную колбу емкостью 4 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, в которую предварительно загружают 1534 мл воды. К суспензии крахмала приливают 50 мл изоамилового спирта и нагревают ее до температуры 97°C. Образовавшийся крахмальный клейстер выдерживают при перемешивании при этой температуре в течение 1 часа, выключают нагрев и медленно охлаждают до температуры 20-25°C. Закристаллизовавшийся комплекс амилозы удаляют центрифугированием при скорости вращения 2,5-3,5 тыс об/мин.
В 1245 мл маточного раствора, полученного при центрифугировании, растворяют 18,6 г NaCl. Полученный раствор фильтруют через слой оксида алюминия и переносят в аппарат из нержавеющей стали, снабженный якорной мешалкой, термопарой, манометром и барбатером для гидроксиэтилирования.
Аппарат продувают азотом, нагревают с помощью термостата до 50°C и начинают капельно подавать жидкий этиленоксид. Подачу этиленоксида регулируют таким образом, чтобы давление в аппарате не превышало 2 атм. Суммарное количество этиленоксида составляет 62 г. После загрузки необходимого количества этиленоксида реакционную массу выдерживают при 50°C в течение 3-х часов. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают до 30-40°C и продувают аппарат азотом.
После продувки смесь разбавляют добавлением 2 л дистиллированной воды и охлаждают при перемешивании до температуры 20-25°C.
Реакционную массу нейтрализуют 2М HCl до pH 6,5-7,0 и фильтруют через слой оксида алюминия для удаления нерастворимых в воде продуктов и механических примесей.
Далее раствор подвергают очистке от низкомолекулярных соединений путем ультрафильтрации на полых волокнах с пределом отсечения 10 кДа против воды, очищенной до достижения концентрации хлоридов 0,05-0,07%. При достижении требуемой степени очистки проводят концентрирование ГЭК до концентрации 5,5-6,5%.
Концентрат ГЭК сушат на установке распылительной сушки при температуре 170°C.
2
6
Получают 162 г ГЭК со следующими характеристиками: соотношение C/C 11,0; Mw=190000 Да; Mn=65520 Да; Mw/Mn=2,90; [η]=0,185; СЗ=0,5.
Пример 3
В трехгорлую круглодонную колбу емкостью 2 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают смесь 1068 мл воды и 132 мл концентрированной (36,5%) соляной кислоты. При постоянном перемешивании порциями прибавляют 382 г сухого амилопектинового крахмала. Суспензию нагревают до 50°C и выдерживают при этой температуре 4,5 часа. После окончания выдержки суспензию охлаждают до температуры 25±5°C и нейтрализуют прибавлением 40% раствора NaOH. Гидролиз в суспензии кислотой идет до значения характристической вязкости [η]=0,162. Нейтрализованную суспензию отфильтровывают и 275 г полученного крахмала порционно переносят в трехгорлую круглодонную колбу емкостью 4 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, в которую предварительно загружают 1534 мл воды.
Суспензию нагревают до 85-90°C и выдерживают при этой температуре 20-25 минут. Образовавшийся клейстер охлаждают при перемешивании до температуры 20-25°C и прибавляют 50 мл 40% раствора NaOH. Щелочной раствор гидролизованного амилопектинового крахмала переносят в аппарат из нержавеющей стали, снабженный якорной мешалкой, термопарой, манометром и барбатером.
Аппарат продувают азотом, нагревают с помощью термостата до 40°C и начинают капельно подавать жидкий этиленоксид. Подачу этиленоксида регулируют таким образом, чтобы давление в аппарате не превышало 2 атм. Суммарное количество этиленоксида составляет 47 г. После загрузки необходимого количества этиленоксида реакционную массу выдерживают при 40°C в течение 2-х часов. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают до 20-25°C и продувают аппарат азотом.
После продувки смесь разбавляют добавлением 3 л дистиллированной воды, и нейтрализуют 2М HCl до pH 6,5-7,0, и фильтруют через слой силикагеля для удаления нерастворимых в воде продуктов и механических примесей.
Далее раствор подвергают очистке от низкомолекулярных соединений путем ультрафильтрации на полых волокнах с пределом отсечения 10 кДа против воды, очищенной до достижения концентрации хлоридов 0,05-0,07%. При достижении требуемой степени очистки проводят концентрирование ГЭК до концентрации 5,5-6,5%.
2
6
Концентрат ГЭК сушат на установке распылительной сушки при температуре 170°C. Получают 130 г ГЭК со следующими характеристиками: соотношение C/C 6,1; Mw=180000 Да; СЗ=0,51; [η]=0,162.
Пример 4
В трехгорлую круглодонную колбу емкостью 2 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают смесь 1134 мл н-бутанола и 66 мл концентрированной (36,5%) соляной кислоты. При постоянном перемешивании порциями прибавляют 350 г сухого амилопектинового крахмала. Суспензию нагревают до 50°C и выдерживают при этой температуре 1 час. После окончания выдержки охлаждают до 25±5°C, отфильтровывают гидролизованный крахмал. Осадок размешивают в 1200 мл дистиллированной воды и нейтрализуют прибавлением 40% раствора NaOH до pH 6,9-7,1. Гидролиз в суспензии кислотой идет до значения характеристической вязкости [η]=0,150. Нейтрализованную суспензию отфильтровывают и 269 г гидролизованного крахмала при постоянном перемешивании порционно добавляют в трехгорлую круглодонную колбу емкостью 2 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, в которую предварительно загружают 1000 мл дистиллированной воды. Суспензию нагревают до 85-90°C и выдерживают при этой температуре 20-25 минут. Образовавшийся клейстер охлаждают при перемешивании до температуры 20-25°C и прибавляют 32 мл 40% раствора NaOH. Щелочной раствор гидролизованного амилопектинового крахмала переносят в аппарат из нержавеющей стали, снабженный якорной мешалкой, термопарой, манометром и барбатером.
Аппарат продувают азотом, нагревают с помощью термостата до 30°C и начинают капельно подавать жидкий этиленоксид. Подачу этиленоксида регулируют таким образом, чтобы давление в аппарате не превышало 2 атм. Суммарное количество этиленоксида составляет 48 г. После загрузки необходимого количества этиленоксида реакционную массу выдерживают при температуре 30°C в течение 6 часов. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают до 20-25°C и продувают аппарат азотом.
После продувки реакционную массу разбавляют добавлением 3 л дистиллированной воды, и нейтрализуют 2М HCl до pH 6,5-7,0, и фильтруют через слой оксида алюминия для удаления нерастворимых в воде продуктов и механических примесей.
Далее раствор подвергают очистке от низкомолекулярных соединений путем ультрафильтрации на полых волокнах с пределом отсечения 10 кДа против воды, очищенной до достижения концентрации хлоридов 0,05-0,07%. При достижении требуемой степени очистки проводят концентрирование ГЭК до концентрации 5,5-6,5%.
Концентрат ГЭК сушат на установке распылительной сушки при температуре 170°C.
2
6
Получают 127 г ГЭК со следующими характеристиками: соотношение C/C 6,3; Mw=172000 Да; СЗ=0,52; [η]=0,150.
Пример 5
В трехгорлую круглодонную колбу емкостью 2 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают смесь 1068 мл воды и 132 мл концентрированной (36,5%) соляной кислоты. При постоянном перемешивании порциями прибавляют 384 г воздушно-сухого амилопектинового крахмала. Суспензию нагревают до 50°C и выдерживают при этой температуре 4,5 часа. После окончания выдержки суспензию охлаждают до температуры 25±5°C и нейтрализуют прибавлением 40% раствора NaOH. Гидролиз в суспензии кислотой идет до значения характеристической вязкости [η]=0,159. Нейтрализованную суспензию отфильтровывают и 275 г гидролизованного крахмала при постоянном перемешивании порционно добавляют в трехгорлую круглодонную колбу емкостью 2 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, в которую предварительно загружают 925 мл дистиллированной воды.
Суспензию нагревают до 85-90°C и выдерживают при этой температуре 20-25 минут. Образовавшийся клейстер охлаждают при перемешивании до температуры 20-25°C и прибавляют 275 мл 40% раствора NaOH.
Щелочной раствор гидролизованного амилопектинового крахмала переносят в аппарат из нержавеющей стали, снабженный якорной мешалкой, термопарой, манометром и барбатером.
Аппарат продувают азотом, нагревают с помощью термостата до 60°C и начинают капельно подавать 2-хлорэтанол. Подачу 2-хлорэтанола регулируют таким образом, чтобы давление в аппарате не превышало 2 атм. Суммарное количество 2-хлорэтанола составляет 160 г. После загрузки необходимого количества 2-хлорэтанола реакционную массу выдерживают при температуре 60°C в течение 1 часа. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают до 20-25°C и продувают аппарат азотом.
После продувки реакционную массу разбавляют добавлением 3 л дистиллированной воды, и нейтрализуют 2М HCl до pH 6,5-7,0, и фильтруют через слой оксида алюминия для удаления нерастворимых в воде продуктов и механических примесей.
Далее раствор подвергают очистке от низкомолекулярных соединений путем ультрафильтрации на полых волокнах с пределом отсечения 10 кДа против воды, очищенной до достижения концентрации хлоридов 0,05-0,07%. При достижении требуемой степени очистки проводят концентрирование ГЭК до концентрации 5,5-6,5%.
Концентрат ГЭК сушат на установке распылительной сушки при температуре 170°C.
2
6
Получают 125 г ГЭК со следующими характеристиками: соотношение C/C 14,2; Mw=185000 Да; СЗ=0,45; [η]=0,159.
Предлагаемые фармацевтическая субстанция и включающая ее фармацевтическая композиция позволяют получить лекарственное средство, которое быстро восстанавливают давление в кровяном русле больного, потерявшего много крови, а способ позволяет регулировать степень замещения в нужном интервале и получать благоприятное соотношение замещенных гидроксиэтильных групп.