СПОСОБ ОЧИСТКИ ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF DIHYDROQUERCETINE PURIFICATION AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к медицине, а именно к химико-фармацевтической промышленности, и касается способа очистки сырца дигидрокверцетина (ДГК) после его выделения из древесины лиственницы. Дигидрокверцетин проявляет каппиляропротекторное, антиоксидантное, противовоспалительное и антигистаминное действие.
Известен способ выделения дигидрокверцетина из древесины лиственницы (RU 2034559 C1), в котором экстракцию обезжиренного сырья проводят этилацетатом.
Известен также способ очистки дигидрокверцетина и дигидрокемпферола из экстрактов биофлавоноидов, полученных в процессе переработки древесины (RU № 2258525 C1, A61K 31/353), заключающийся в том, что дигидрокверцетин выделяют из экстракта древесины лиственницы органическим растворителем - этилацетоном и водой, растворяют лиофильно высушенный экстракт, далее полученный раствор наносят на колонку, заполненную сорбентом - мочевиной, предварительно уравновешенной этилацетатом; колонку элюируют сложным эфиром и/или кетоном с температурой кипения ниже 120°C или этилацетатом и ацетоном; полученный элюант собирают, упаривают до начала кристаллизации и охлаждают, выпавшие кристаллы промывают и высушивают.
Недостатки этих способов заключаются в том, что получаемый продукт представляет собой не чистый дигидрокверцетин, а смесь дигидрокверцетина, дигидрокемпферола и других биофлавоноидов, содержащую также следовые количества этилацетата, этилацетона и сложных эфиров, остающихся после технологического процесса и неприемлемых в составе продукта для использования в медицинских целях.
Наиболее близким к предлагаемому являются способ и устройство выделения биофлавоноидов из углеводородно-эфирного раствора (RU 2228943 C1, прототип). Способ и устройство состоят в том, что этот раствор абсорбируют этиловым спиртом при температуре от -70 до 40°C в потоке инертного газа с последующей сепарацией, и последовательно осуществляют баромембранную фильтрацию спиртоэфирной фазы при температуре от 0 до 40°C через пористые фильтры с капиллярными отверстиями диаметром не менее 0,005 мкм, очистку фильтрата на углеродсорбционном пористом слое, вакуумную отгонку спиртоэфирной фазы при температуре не более 40°C после добавления воды, а оставшуюся водно-спиртовую фазу подвергают фильтрации через угольную сорбционную колонну и далее кристаллизуют в кристаллизаторе в интервале температур от -70 до 40°C, после чего полученный сухой экстракт биофлавоноидов растворяют в 96% растворе этилового спирта, раствор пропускают через колонну с электрохимическим потенциалом и разбавляют водой, после чего осуществляют перекристаллизацию с получением нативного кристаллогидрата биофлавоноидов дигидрокверцетина, дигидрокемпферола и нарингенина.
Недостатком прототипа является низкое содержание ДГК в получаемом продукте, а сам препарат находится в смеси с другими биофлавоноидами и содержит следовые количества эфиров и этилацетата, недопустимые в препарате, используемом в медицинских целях, а также имеет низкую биологическую и антиоксидантную активности.
Задачей способа и устройства согласно предлагаемому изобретению является повышение содержания дигидрокверцетина в получаемом продукте и устранение наличия неприемлемых для медицинского применения примесей.
Поставленная задача достигается тем, что при способе очистки дигидрокверцетина, заключающемся в том, что этиловый раствор дигидрокверцетина, состоящий из смеси биофлавоноидов, предварительно подогревают до температуры не выше 40°C, пропускают через баромембранный фильтр и через угольный абсорбционный слой с электрохимическим потенциалом, разбавляют водой и осуществляют перекристаллизацию, после разбавления водой фильтрат охлаждают до +10°C÷12°C и пропускают его через магнитное поле, создаваемое одноименными полюсами постоянных магнитов, при этом при пропускании раствора через баромембранный фильтр на него воздействуют поляризационным полем, а при пропускании через угольный абсорбционный слой на него воздействуют электрическим полем постоянного тока низкого напряжения и малой силы тока, при этом разбавление фильтрата выполняют деионизированной водой в соотношении 1:2, а кристаллизацию продукта выполняют под вакуумом при температуре ниже -20°C.
Поставленная задача также достигается тем, что в устройстве для очистки дигидрокверцетина, включающем в себя насос подачи и нагреватель этилового раствора дигидрокверцетина, баромембранный фильтр, угольный абсорбционный слой, средства подвода воды и кристаллизатор, указанные баромембранный фильтр и угольный абсорбционный слой размещены с зазором между собой в вертикально установленном герметичном корпусе фильтратора, имеющем вход для подачи подогретого раствора от насоса и нижний выход, герметично сообщающийся со входом охлаждаемого магнетизатора, в котором установлены с зазором между собой постоянные магниты, обращенные друг к другу одноименными полюсами, при этом выходной штуцер магнетизатора герметично сообщается с охлаждаемой приемной емкостью кристаллизатора, в которой поддерживается вакуум, при этом баромембранный фильтр выполнен в виде пористой мембраны из диэлектрического материала, а угольный абсорбционный слой выполнен в виде мембраны из пористого электропроводного материала, подвод деионизированной воды выполнен в корпусе между нижней электропроводной мембраной и нижней крышкой корпуса, при этом мембрана из диэлектрического материала подключена к потенциостату для ее зарядки статическим электричеством, а мембрана из электропроводного материала подключена к источнику постоянного тока низкого напряжения и малой силы тока для создания в ней направленного электрического поля.
Целесообразно при осуществлении способа очистки дигидрокверцетина, после завершения цикла очистки и отделения дигидрокверцетина, предусмотреть цикл регенерации фильтрующих мембран путем их промывки этанолом и деионизированной водой.
Целесообразно также предусмотреть в устройстве для осуществления способа штуцеры для подвода этанола и деионизированной воды, а в нижней крышке корпуса фильтратора предусмотреть штуцеры для их отвода, вместе с соответствующими перекачивающими средствами, обеспечивающими промывку фильтрующих мембран.
Для проведения технологического процесса согласно предлагаемому изобретению в качестве исходного материала использовали биофлавоноидный комплекс «Флавит», свидетельство государственной регистрации 77.99.23.3У.835.2.07 ТУ 9197-030 02699613-2007, полученный по технологии Института биологического приборостроения РАН, представляющий собой концентрированный раствор дигидрокверцетина (чистотой 90% с примесями биофлавоноидов и других веществ на уровне 10%) в этиловом спирте «Экстра» ГОСТ Р 51652-2000.
Устройство для осуществления способа представлено на чертеже и состоит из подающего насоса 1, нагревателя 2, фильтратора 3 для очистки и выделения монокристаллов, источника питания 4, потенциостата 5, магнетизатора 6 с охлаждающей рубашкой 7 и емкости 8 для приема фильтрата с кристаллами ДГК, подключенной к вакууму и установленной в холодильном ларе. Вышеназванные узлы сообщаются между собой с обеспечением герметичности.
2
2
Фильтратор 3 в свою очередь состоит из входного патрубка 11, верхней крышки 12, нижней крышки 13, фильтрующей мембраны 14 из диэлектрического материала (покупное трековое фторопластовое полотно, прошитое быстролетящими частицами, с размерами пор 20-200 мкм), токопроводящей фильтрующей мембраны 15 из углеродного графитизированного материала, прижимных обойм 16, на наружной поверхности которых расположены входные и выходные патрубки 17. В крышке 12 коаксиально входному патрубку 11 расположены патрубки 18 для подвода растворителя (спирта) и деионизированной воды HO. На нижней крышке 13 расположен выходной патрубок 6, а коаксиально ему - патрубки 19 для отвода растворителя (спирта) и промывочной деионизированной воды (HO).
Фильтрующая мембрана 14 подключена к потенциостату 5, а мембрана 15 к источнику 4 постоянного тока.
Блок фильтрующих мембран 14 и 15 совместно с прижимными обоймами 16, в свою очередь, расположен в герметичном корпусе 20, закрытом крышками 12 и 13.
Способ осуществляют следующим образом. Этиловый раствор смеси дигидрокверцетина, дигидрокемпферола и нарингенина подают насосом 1 через нагреватель 2 во входной патрубок 11 на фильтрующую мембрану 14 из диэлектрика, находящуюся в поле поляризации (в данном примере использованы две находящихся одна над другой мембраны для обеспечения лучшей фильтрации), т.е. под электрическим поляризационным зарядом, ориентирующим собственное поле вращения ядер молекул ДГК, в результате чего включается механизм их переноса, который способствует протеканию диффузионных процессов, увеличивая скорость фильтрации в мембранах. В силу разных энергетических состояний молекул, находящихся в растворе, они по-разному взаимодействуют с приложенным полем. Часть молекул теряет свой заряд, а часть молекул его усиливает. Молекула ДГК имеет вытянутую форму, и поля ориентируют ее вертикально, ускоряя прохождение ДГК в растворе через ячейки мембран. Пройдя через мембраны, находящиеся в статическом поляризационном поле, этиловый раствор протекает затем на мембрану 15 (в данном примере использованы две находящихся одна над другой мембраны для обеспечения лучшей фильтрации), находящуюся под воздействием поля постоянного тока низкого напряжения (24 мВ, 40 мА), где собственные магнитные поля вращения ядер молекул окончательно ориентируются по приложенному полю. В растворе, проходящем через мембраны 15, включается механизм потери приобретенных зарядов и процесс возникновения зародышей кристаллов и оседания разрядившихся атомов в кристаллическую решетку. В связи с различным движением заряженных молекул различных биофлавоноидов включается механизм трибоэлектронной сепарации, связанный также с явлениями поляризационного притяжения, которое способствует процессу формирования кластеров и центров кристаллизации, а также оседанию молекул примесей с более высоким энергетическим состоянием, чем у ДГК, на поверхности фильтрующих мембран 15 из графитизированного углеродного материала, которые потом удаляются при режиме регенерации.
В результате комплексного воздействия фильтров и различных видов электрических полей на раствор дигидрокверцетина, дигидрокемпферола и нарингенина присутствие нежелательных примесей, нарингенина и дигидрокемпферола в конечном продукте снижается практически до нуля.
Далее раствор дигидрокверцетина через выходной патрубок 6 попадает в магнетизатор 7, где он охлаждается, например, водопроводной водой до температуры +10÷+12°C и где под воздействием магнитного поля, образованного обращенными друг к другу одноименными полюсами постоянных магнитов 10, происходит стабилизация собственных полей вращения ядер молекул ДГК. За счет приобретенной намагниченности и благодаря пониженной температуре, создаваемой в охлаждающей рубашке 9, молекулы образуют устойчивые кластеры, а потом центры кристаллизации.
2
Процесс кристаллизации продолжается в приемной емкости 8, в которой обеспечивается температура не выше -20°C с использованием стандартных морозильных устройств и оптимальный вакуум -09 кгс/см.
Для целей ускорения кинетики (скорости) кристаллизации ДГК в обойму 16 с фильтрующими мембранами 15, расположенную на днище 13 фильтратора 3 в этиловый раствор дигидрокверцетина добавляется деионизированная вода в соотношении 1 к 2, для снижения растворимости ДГК в спирте, что также способствует образованию центров кристаллизации. Этим же целям служит и охлаждающая рубашка 9, расположенная на магнетизаторе 7, так как при понижении температуры растворимость ДГК падает. Образовавшийся осадок кристаллов ДГК в емкости 8 после завершения цикла очистки выделяется из фильтрата либо декантацией с последующей сушкой кристаллов, либо на осадительно-фильтрующей центрифуге. Кристаллы ДГК сушатся в среде инертного газа при температуре не выше +40°C. В нашем случае сушка производилась в стандартной камере для климатологических испытаний приборов, заполненной баллонным азотом. Система патрубков 18 на крышке 12, патрубков 17 на обоймах 16 и выходных патрубков 12 на нижней крышке 13 служит для регенерации фильтрующих мембран 14 и 15. Образующиеся на них осадки примесей периодически смываются либо спиртом, либо деионизированной водой, а чаще поочередно - сначала спиртом, а потом водой.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют:
- проводить одностадийный процесс очистки дигидрокверцетина от имеющихся в экстракте иных биофлавоноидов и следов других примесей;
- значительно удешевить процесс получения монокристаллической формы дигидрокверцетина за счет исключения неприемлемых для медицинских целей растворителей и сорбента (в качестве сорбента используется покупное фильтрующее полотно многоразового применения из графитизированного углеродного материала);
- повысить содержание конечного дигидрокверцетина. Его чистота: 98÷99% в монокристаллогидрате, а биологическая активность по ORAG в пределах 135.000÷150.000 ед./г, антиоксидантная активность 48 мкМ, что в 17 раз эффективнее, чем α-токоферол (согласно протоколу исследований, проведенных в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН, таблица).
Все вышеописанное позволяет сделать вывод о практической применимости способа и устройства согласно изобретению в промышленных условиях.
Сравнение показателей качества производимого дигидрокверцетина различными способами производства.
п/п
Наименование продукта и показателя назначения.
Показатели назначения
Способ анализа и производства.
Известные
Предлагаемые
Содержание монокристаллогидрата дигидрокверцетина (ДГК) (микрокалориметр ДАСМ - 10 М, жидкостной хроматограф
1.
RU 2034559 C1
95,6%
2.
RU 2258525 C1
нет данных
96÷99%
3.
RU 2228943 C1, «Флавит» ТУ 9197- 030-026 99613-2007. Свидетельство госрегистрации Россия 77.99.23.3У.835.2.07. Производство ИБП РАН г.Пущино
не менее 90%
Антиоксидантная активность (кинетический метод регистрации перекисного окисления липидов в мембранах митохондрий печени крыс и в фосфолипидных липосомах)
4.
RU 2258525 C1.
нет данных
5.
α-токоферол (данные ИТЭБ РАН г.Пущино
825 мкМ
48 мкМ
6.
«Флавит», производство ИБП РАН
50÷100 мкМ
Биологическая активность по ORAC
7.
RU 2258525
нет данных
8.
«Taxifolin», производство США
85×10<sup>3</sup>÷125×10<sup>3</sup> ед./г
150×10<sup>3</sup> ед./г
9.
«Флавит», производство ИБП РАН
95×10<sup>3</sup>÷135×10<sup>3</sup> ед./г