СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD FOR COMBINED DEHYDRATION OF DISPERSE BIOLOGICALLY ACTIVE MATERIALS

Изобретение относится к медицине и фармацевтической промышленности и касается способа получения сухих биологически активных материалов путем комбинированного обезвоживания.
Известен способ сушки биологических материалов, в соответствии с которым обезвоживание осуществляют в два этапа: на первом этапе частичное обезвоживание материала осуществляют за счет смешивания его с безводной лактозой, при этом лактоза превращается в кристаллогидрат, что в последующем облегчает процесс удаления влаги до требуемой остаточной влажности материала (от 2 до 4%); на втором этапе осуществляется досушивание материала вакуумным испарением влаги при разрежении, исключающем самозамораживание, при подогреве не выше 25°C (RU, заявка 93027480 A, F26B 5/16, 27.10.1996).
Основным недостатком известного аналога является невозможность его использования для обезвоживания высокодисперсных материалов.
Одним из близких по технической сущности к заявляемому является способ получения сухих бактериальных препаратов, в соответствии с которым суспензию микроорганизмов смешивают с сорбентом - сухим высокодисперсным гидрофильным порошком диоксида кремния, в соотношении 2:1, сушку ведут в термостате при 27-32°C или на воздухе и полученную смесь диспергируют до тонкодисперсного состояния (RU, патент 2104299 C1, C12N 1/04, 10.02.1998).
По сути известный способ предполагает комбинированное обезвоживание суспензии микроорганизмов: на первом этапе удаление части влаги сорбентом - порошком диоксида кремния, на втором - удаление оставшейся влаги из материала (и сорбента) в термостате при 27-32°C или на воздухе.
Основным его недостатком является большая потеря активности действующих веществ в процессе обезвоживания биологически активных материалов.
Классическое комбинированное обезвоживание высокодисперсных биологически активных материалов как таковое описано в патенте (RU, патент 2440099 C2, А61К 9/14 и др. 20.01.2012) и является прототипом. Данный способ обезвоживания высокодисперсных материалов, содержащих действующие вещества в жидкой фазе в микрокапельном состоянии, стабилизированном гидрофобным аэросилом в соотношении 1:3-1:22, предполагает первоначальное обезвоживание при атмосферном давлении, а затем смешивание с влагоемким сорбентом с остаточной влажностью менее 1% и при необходимости досушивание.
Единственным, но самым существенным недостатком этого способа является значительное разбавление продукта гидрофобным аэросилом, что приводит к существенной потере биологической активности продукта, особенно на стадии его хранения.
В основу заявляемого изобретения положена задача повышения сохраняемости действующих веществ высокодисперсных биологически активных материалов в процессе их хранения.
Задача решена тем, что первоначально обезвоженную фазу высокодисперсных биологически активных материалов смешивают с влагоемким сорбентом с остаточной влажностью менее 1% в соотношении 1:3-1:22 и при необходимости досушивают.
2
3
В результате проведенных исследований нами впервые показано, что преимущество обезвоживания жидкостей, содержащих биологически активные вещества, из микрокапельного состояния, стабилизированного сухим высокодисперсным гидрофобным аэросилом, заключается в том, что такое состояние формирует развернутую поверхность жидкости в порошке, составляющую по нашим данным 0,04-0,09 м в 1 см порошка, что обеспечивает большую площадь испарения влаги, и соответственно, небольшую продолжительность удаления основной массы свободной влаги в окружающее пространство, поскольку процесс осуществляется из всего объема высушиваемого порошка. Указанное позволило на первом этапе высушивания применить атмосферное (при атмосферном давлении) обезвоживание материалов до их влажности 20-25%, еще не оказывающей негативного влияния на активность действующих веществ, содержащихся в материалах.
Поскольку удаление оставшейся влаги из материалов при таких условиях (атмосферное высушивание) практически неосуществимо без существенной потери активности биокомпонента, то на втором этапе нами применен метод сорбционно-контактного обезвоживания влагоемкими сорбентами, который является не только самым эффективным для удаления связанной воды, но и позволяет изменением количества используемого сорбента регулировать остаточную влажность в высушиваемых материалах, а следовательно, и их биологическую активность, и, тем самым влиять на сохраняемость действующих веществ в продукте.
Высокая скорость поглощения влаги сорбентами позволяет быстро проходить отрезок относительной влажности микрокапельного порошка в смеси в диапазоне «критической влажности» 7-8%, соответствующей 22-28% относительной влажности биологически активных веществ (например, микроорганизмов) и обусловливающей их массовую инактивацию [Monk G.W., McCaffrey Р.Α., Davies M.S. Studies on the mechanism of sorbed water killing of bacteria // J. Bacteriol. - 1957. - V. 73. - P. 661-672], что приводит к повышению активности действующих веществ в процессе обезвоживания лабильных биологически активных материалов.
Согласно изобретению повышение сохраняемости действующих веществ в процессе хранения продукта обеспечивается тем, что первоначально обезвоженную фазу смешивают с влагоемким сорбентом с остаточной влажностью менее 1% в соотношении 1:3-1:22 и при необходимости досушивают.
Заявляемый способ комбинированного обезвоживания высокодисперсных биологически активных материалов является новым и в литературе не описан.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение сохраняемости действующих веществ в процессе хранения продукта.
Сущность изобретения поясняется на следующих примерах, показывающих повышение сохраняемости действующих веществ в процессе хранения продукта при реализации способа.
Стерилизацию сорбентов с одновременным обезвоживанием проводили в сухожаровом шкафу SUP-4 при температуре 120°С с выдержкой в установившемся тепловом режиме не менее 2 часов.
Микрокапельные порошки (объект обезвоживания) получали высокоскоростным смешением биологических жидкостей с высокодисперсным гидрофобным диоксидом кремния в стандартных для таких препаратов соотношениях (RU, патент 2440105 С2, А61К 9/66, А61К 35/74, А61К 49/16, А61К 47/04, F26B 5/16, 20.01.2012).
В качестве сорбентов использовали охлажденные при отрицательных температурах катионитную смолу КБ-4П-2 или дисперсную окись алюминия.
Хранение готовых продуктов осуществляли в герметичных металлических емкостях при температуре 2-8°С в течение 12 месяцев.
Содержание в препаратах жизнеспособных аэробных микроорганизмов Serrada marcescens определяли методом Пастера-Коха на твердых питательных средах. Содержание жизнеспособных анаэробных микроорганизмов Bifidobacterium bifidum определяли в жидких питательных средах методом предельных разведений. Биологическую активность препаратов иммуноглобулинов характеризовали противосальмонеллезной активностью (в титрах РИГА) [ФС 42-3347-97]. Сохраняемость действующих веществ определяли: 1) в бактериальных препаратах как отношение количества живых микроорганизмов в препарате после хранения к таковой до начала хранения, т.е. после приготовления препарата, и выражали в %; 2) в препаратах иммуноглобулинов как отношение специфической активности антител после хранения к таковой до начала хранения, и выражали в % (RU, патент 2454459 С2, C12N 1/04, A23L 3/00, 27.06.2012).
Примеры осуществления способа изобретения.
9
Пример 1. Объект обезвоживания готовили смешением суспензии микроорганизмов Serrada marcescens шт.ВКМ-851 с лактозной защитной средой в соотношении 2:1 и переводили его в микрокапельное состояние в электромагнитном диспергаторе. Микрокапельный порошок тест-культуры для проверки фильтров очистки воздуха с жидкой фазой в микрокапельном состоянии, стабилизированном сухим высокодисперсным гидрофобным аэросилом, с концентрацией жизнеспособных микроорганизмов 56×10 КОЕ/г первоначально высушивали при атмосферном давлении при комнатной температуре до влажности 60%, а затем смешивали с сорбентом КБ-4П-2 с остаточной влажностью менее 1% и температурой минус 10-15°C в течение 5 мин при соотношении жидкой фазы и сорбента 1:3 в шнековом смесителе. Смесь перегружали в металлические пеналы и помещали на досушивание при температуре 2-8°C в течение 6-12 часов.
Сохраняемость действующих веществ в сухом продукте тест-культуры для проверки фильтров очистки воздуха представлена в таблице.
Пример 2. Реализацию способа обезвоживания суспензии микроорганизмов Serratia marcescens шт. ВКМ-851 с лактозной защитной средой осуществляли, как описано в примере 1, но до промежуточной влажности 20% и при соотношении жидкой фазы к сорбенту 1:22.
Сохраняемость действующих веществ в сухом продукте тест-культуры для проверки фильтров очистки воздуха, состоящем из сухих частиц (бактериальных клеток с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным аэросилом, и сорбента, представлена в таблице.
Пример 3. Реализацию способа обезвоживания суспензии микроорганизмов Serrada marcescens шт. ВКМ-851 с лактозной защитной средой осуществляли, как описано в примере 1, но до промежуточной влажности 35% и при соотношении жидкой фазы к сорбенту 1:10.
Сохраняемость действующих веществ в сухом продукте тест-культуры для проверки фильтров очистки воздуха, состоящего из сухих частиц (бактериальных клеток с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным аэросилом, и сорбента, представлена в таблице.
9
Пример 4. Объект обезвоживания готовили смешением суспензии микроорганизмов Bifidobacterium bifidum шт.1С с сахарозо-молочной защитной средой в соотношении 2:1 и переводили его в микрокапельное состояние в дисковом диспергаторе. Микрокапельный порошок пробиотического препарата с жидкой фазой в микрокапельном состоянии, стабилизированном сухим высокодисперсным гидрофобным аэросилом, с концентрацией жизнеспособных микроорганизмов 3,2×10 КОЕ/г первоначально высушивали при атмосферном давлении при комнатной температуре до влажности 60%, а затем смешивали с сорбентом - дисперсной окисью алюминия с остаточной влажностью менее 1% и температурой минус 10-15°C в течение 5 мин при соотношении жидкой фазы и сорбента 1:3 в барабанном смесителе. Смесь перегружали в металлические пеналы и помещали на досушивание при температуре 2-8°C в течение 6-12 часов.
Сохраняемость действующих веществ в сухом продукте представлена в таблице.
Пример 5. Реализацию способа обезвоживания суспензии микроорганизмов Bifidobacterium bifidum осуществляли, как описано в примере 4, но до промежуточной влажности 20% и при соотношении жидкой фазы к сорбенту 1:22.
Сохраняемость действующих веществ в сухом продукте, состоящем из сухих частиц (бактериальных клеток с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным аэросилом, и сорбента, представлена в таблице.
Пример 6. Реализацию способа обезвоживания суспензии микроорганизмов Bifidobacterium bifidum осуществляли, как описано в примере 4, но до промежуточной влажности 35% и при соотношении жидкой фазы к сорбенту 1:10.
Сохраняемость действующих веществ в сухом продукте, состоящем из сухих частиц (бактериальных клеток с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным аэросилом, и сорбента, представлена в таблице.
Пример 7. Объект обезвоживания готовили смешением раствора иммуноглобулинов IgG, IgA, IgM с глицином (2%) в качестве защитной среды и переводили его в микрокапельное состояние в дисковом диспергаторе. Микрокапельный порошок иммунобиологического препарата с жидкой фазой в микрокапельном состоянии, стабилизированном сухим высокодисперсным гидрофобным аэросилом, с противосальмонеллезной активностью 1:640 в титрах РПГА первоначально высушивали при атмосферном давлении при комнатной температуре до влажности 60%, а затем смешивали с сорбентом окисью алюминия с остаточной влажностью менее 1% и температурой минус 15-20°C в течение 5 мин при соотношении жидкой фазы и сорбента 1:3 в барабанном смесителе. Смесь перегружали в металлические пеналы и помещали на досушивание при температуре 2-8°C в течение 6-12 часов.
Сохраняемость действующих веществ в сухом продукте представлена в таблице.
Пример 8. Реализацию способа обезвоживания раствора иммуноглобулинов IgG, IgA, IgM осуществляли, как описано в примере 7, но до промежуточной влажности 20% и при соотношении жидкой фазы к сорбенту 1:22.
Сохраняемость действующих веществ в сухом продукте, состоящем из сухих частиц (смеси иммуноглобулинов с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным аэросилом, и сорбента, представлена в таблице.
Пример 9. Реализацию способа обезвоживания раствора иммуноглобулинов IgG, IgA, IgM осуществляли, как описано в примере 7, но до промежуточной влажности 35% и при соотношении жидкой фазы к сорбенту 1:10.
Сохраняемость действующих веществ в сухом продукте, состоящем из сухих частиц (смеси иммуноглобулинов с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным аэросилом, и сорбента, представлена в таблице.
Как следует из анализа данных, представленных в таблице, продукты, полученные при реализации заявленного способа обезвоживания, обладают большей сохраняемостью действующих веществ в процессе хранения по сравнению с препаратами, приготовленными в соответствии с прототипом, что обеспечивается не только комбинацией методов атмосферного и сорбционного обезвоживания, но и смешением предварительно обезвоженного материал с влагоемким сорбентом в соотношении 1:3-1:22.