СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF COMBINATION DEHYDRATATION OF HIGH-DISPERSE BIOLOGICALLY ACTIVE MATERIALS

Изобретение относится к медицине и фармацевтической промышленности и касается способа получения сухих биологически активных материалов обезвоживанием комбинацией методов.
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°С (RU, заявка 93027480 A, F26B 5/16, 27.10.1996).
Основным недостатком известного аналога является невозможность его использования для обезвоживания высокодисперсных материалов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения сухих бактериальных препаратов, в соответствии с которым суспензию микроорганизмов смешивают с сорбентом - сухим высокодисперсным порошком диоксида кремния, в соотношении 2:1, сушку ведут в термостате при 27-32°С 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°С или на воздухе.
Основным недостатком прототипа является большая потеря активности действующих веществ в процессе обезвоживания биологически активных материалов.
В основу заявляемого изобретения положена задача повышения активности действующих веществ в процессе обезвоживания биологически активных материалов.
Задача решена тем, что жидкую фазу последовательно обезвоживают из микрокапельного состояния, стабилизированного сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем с наноразмерами частиц, первоначально при атмосферном давлении и затем смешивают с влагоемким сорбентом при соотношении 1:3-1:22.
2
3
В результате проведенных исследований нами впервые показано, что преимущество обезвоживания жидкостей, содержащих биологически активные вещества, из микрокапельного состояния, стабилизированного сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем с наноразмерами частиц, 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. Это 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 не осуществимо 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.
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 P.A., 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 активности действующих веществ в процессе обезвоживания биологически активных материалов обеспечивается тем, что жидкую фазу последовательно обезвоживают из микрокапельного состояния, стабилизированного сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем с наноразмерами частиц, первоначально при атмосферном давлении и затем смешивают с влагоемким сорбентом при соотношении 1:3-1:22.
Заявляемый способ комбинированного обезвоживания высокодисперсных биологически активных материалов является новым и в литературе не описан.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение активности действующих веществ в процессе обезвоживания биологически активных материалов.
Сущность изобретения поясняется на следующих примерах, показывающих повышение активности действующих веществ в процессе обезвоживания биологически активных материалов при реализации способа.
Содержание в препаратах жизнеспособных аэробных микроорганизмов Serratia 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 РПГА) [ФС 42-3347-97]. Стерилизацию сорбентов с одновременным обезвоживанием проводили в сухо-жаровом шкафу SUP-4 при температуре 120°С с выдержкой в установившемся тепловом режиме не менее 2 часов.
9
Пример 1. Объект обезвоживания готовили смешением суспензии микроорганизмов Serratia 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 разобщителем с наноразмерами частиц, 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°С 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°С в течение 6-12 часов.
Биологическая активность готового сухого препарата тест-культуры для проверки фильтров очистки воздуха и его влагосодержание представлены 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.
Влагосодержание и биологическая активность готового сухого препарата тест-культуры для проверки фильтров очистки воздуха, состоящего из сухих частиц (бактериальных клеток с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем с наноразмерами частиц, и сорбента, представлены в таблице.
Пример 3. Реализацию способа обезвоживания суспензии микроорганизмов Serratia 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.
Влагосодержание и биологическая активность готового сухого препарата тест-культуры для проверки фильтров очистки воздуха, состоящего из сухих частиц (бактериальных клеток с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем с наноразмерами частиц, и сорбента, представлены в таблице.
9
Пример 4. Объект обезвоживания готовили смешением суспензии микроорганизмов Bifidobacterium bifidum шт. 1C 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 разобщителем с наноразмерами частиц, 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°С 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°С в течение 6-12 часов.
Биологическая активность готового сухого пробиотического препарата и его влагосодержание представлены 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.
Влагосодержание и биологическая активность готового сухого пробиотического препарата, состоящего из сухих частиц (бактериальных клеток с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем с наноразмерами частиц, и сорбента, представлены 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.
Влагосодержание и биологическая активность готового сухого пробиотического препарата, состоящего из сухих частиц (бактериальных клеток с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем с наноразмерами частиц, и сорбента, представлены 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 разобщителем с наноразмерами частиц, 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°С 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°С в течение 6-12 часов.
Биологическая активность готового сухого иммунобиологического препарата и его влагосодержание представлены 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.
Влагосодержание и биологическая активность готового сухого иммунобиологического препарата, состоящего из сухих частиц (смеси иммуноглобулинов с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем с наноразмерами частиц, и сорбента, представлены 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.
Влагосодержание и биологическая активность готового сухого иммунобиологического препарата, состоящего из сухих частиц (смеси иммуноглобулинов с компонентами защитной среды), стабилизированных сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем с наноразмерами частиц, и сорбента, представлены в таблице.
Сухой препарат на основе
Соотношение жидкой фазы к сорбенту
Биологическая активность препарата
Влагосодер-жание, %
до обезвоживания
после обезвоживания
Serratia marcescens
по прототипу
1:12
73×10<sup>9</sup> КОЕ/г
6,7×10<sup>9</sup> КОЕ/г
13,0
заявляемый
1:3
56×10<sup>9</sup> КОЕ/г
19,6×10<sup>9</sup> КОЕ/г
17,0
1:10
56×10<sup>9</sup> КОЕ/г
24,0×10<sup>9</sup> КОЕ/г
6,5
1:22
56×10<sup>9</sup> КОЕ/г
20,3×10<sup>9</sup> КОЕ/г
3,5
Bifidobacterium bifidum
по прототипу
1:10
4,2×10<sup>9</sup> КОЕ/г
5,7×10<sup>8</sup> КОЕ/г
10,8
заявляемый
1:3
3,2×10<sup>9</sup> КОЕ/г
9,7×10<sup>8</sup> КОЕ/г
16,6
1:10
3,2×10<sup>9</sup> КОЕ/г
8,4×10<sup>8</sup> КОЕ/г
7,0
1:22
3,2×10<sup>9</sup> КОЕ/г
7,3×10<sup>8</sup> КОЕ/г
4,0
иммуноглобулинов IgG, IgA, IgM
по прототипу
1:12
1:640
1:160
12,2
заявляемый
1:3
1:640
1:320
15,8
1:10
1:640
1:320
6,2
1:22
1:640
1:320
4,1
Как следует из анализа данных, представленных в таблице, материалы, полученные при реализации заявленного способа обезвоживания, при одинаковом влагосодержании обладают в 1,3-3,5 раза большей активностью по сравнению с препаратами, приготовленными в соответствии с прототипом, что обеспечивается обезвоживаем жидкой фазы из микрокапельного состояния, стабилизированного сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем с наноразмерами частиц, и комбинацией методов атмосферного и сорбционного обезвоживания.