СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ДЕКСТРАНА Российский патент 1995 года по МПК C08B37/02 

Изобретение относится к области химии полимеров, в частности к химии полисахаридов.

Полисахариды широко используют в пищевой и фармакологической промышленности. К числу таких полисахаридов относится декстран, представляющий собой α-1,6-глюкан, получаемый микробиологическим синтезом из сахарозы. Продукт микробиологического синтеза нативный декстран является высокомолекулярным полимером глюкозы с молекулярной массой М_W (25-30) ˙10⁶, имеет широкое молекулярно-массовое распределение (ММР) полидисперсность М_W/M_N достигает значений 100 и более.

Водные растворы нативного декстрана представляют собой высоковязкие жидкости, значения характеристической вязкости составляет 1,4-2,3 дл/г. Поэтому использование нативного декстрана без предварительной деструкции в фармакологических препаратах, в частности в плазмозаменителях крови, не представляется возможным.

В производстве плазмозаменителей крови используют низкомолекулярный декстран (НМД) с М_W 30000-70000. Для этого нативный декстран подвергают какому-либо виду деструкции: кислотному или щелочному гидролизу, ультразвуковой или термической деструкции. Низкомолекулярный декстран, используемый при производстве плазмозаменителей крови, должен соответствовать ряду требований:
мол.м. 30000-70000;
узкое молекулярно-массовое распределение, чтобы исключить содержание нежелательных низкомолекулярных и высокомолекулярных фракций;
характеристическая вязкость водного раствора не должна превышать значения 0,28-0,30.

Известен способ получения низкомолекулярного декстрана путем кислотного гидролиза нативного декстрана [1]
По известному способу деструкция нативного декстрана осуществляется путем расщепления молекул соляной или серой кислотой при нагревании раствора, после чего для выделения целевого продукта, имеющего необходимое ММР, низкомолекулярный декстран подвергают фракционированию спиртовым осаждением для удаления нежелательных высоко- и низкомолекулярных фракций полисахарида. При этом теряется около 30% декстрана, т.е. выход конечного продукта составляет примерно 70% Установлено, что полидисперсность целевого продукта, например, при производстве плазмозаменителя полиглюкин имеет значение М_W/M_N 2,3.

При этом способе не происходит модификация декстрана, не образуются новые функциональные группы в гликозидных звеньях низкомолекулярного декстрана.

Наиболее близким техническим решением является способ получения низкомолекулярного декстрана путем облучения сухого нативного декстрана электронами высоких энергий [2] По указанному способу раствор нативного декстрана предварительно высушивают, а затем порошок в присутствии щелочи облучают электронами высоких энергий.

Отсутствие полной гомогенности декстрана и щелочи приводит к неравномерности процесса деструкции, а это приводит к тому, что конечный продукт низкомолекулярный декстран имеет очень широкое молекулярно-массовое распределение, полидисперсность M_W/M_N превышает 10. Вследствие этого облученный ускоренными электронами декстран подвергают спиртовому фракционированию. При этом теряется около 30-40% декстрана, т.е. выход продукта, пригодного для получения плазмозаменителя крови составляет 60-70% Отсутствуют сведения о модификации низкомолекулярного декстрана. Продукту, получаемому по этому способу, присуща интенсивная желто-коричневая окраска, которую снижают путем дополнительной обработки раствора низкомолекулярного декстрана на сорбентах при нагревании. По указанному способу для получения низкомолекулярного декстрана с мол.м. 50000 используют дозу облучения 800 кГр.

Изобретение решает следующие задачи:
снижение интегральной дозы облучения, необходимой для достижения мол.м. декстрана 30000-70000, в 3,5-4,5 раза (в пересчете на сухой декстран);
получение низкомолекулярного декстрана с молекулярно-массовым распределением, соответствующим требованиям, предъявляемым к плазмозаменителям крови, без дополнительного фракционирования, т.е. имеющим полидисперсность M_W/M_N не более 2,0;
увеличение выхода конечного продукта до 100%
улучшение качества конечного продукта за счет модификации декстрана путем включения в ходе радиационно-инициируемой деструкции в молекулы низкомолекулярного декстрана новых функциональных групп (С О, СООН) с относительным содержанием модифицированных гликозидных звеньев 4,2-8,4%
улучшение качества конечного продукта за счет исключения его окрашенности (цветности);
обеспечение стерильности конечного продукта водного раствора низкомолекулярного декстрана, что является важным аспектом при производстве плазмозаменителей крови.

Поставленные задачи решают тем, что в способе получения деструктурированного декстрана путем воздействия на высокомолекулярный декстран ионизирующим излучением, воздействию подвергают водный раствор, содержащий 5-11 г/дл нативного высокомолекулярного декстрана и 0,02-0,22 мас. перекиси водорода, имеющий рН 9-12, и воздействие осуществляют γ-лучами дозой 7,6-28,2 кГр при 10-50^оС.

Граничные значения содержания перекиси водорода в облучаемых растворах выбраны такими, чтобы процесс радиационной деструкции можно было реализовать при минимальной дозе гамма-облучения, причем в ходе облучения вся перекись водорода полностью вступала в реакцию и в конечном продукте отсутствовала. Нижний предел концентрации Н₂О₂ выбран равным 0,05 мас. поскольку при более низких концентрациях Н₂О₂ эффект снижения дозы сравним с экспериментальной погрешностью определения молекулярных масс и дозы облучения. Верхний предел концентрации Н₂О₂ выбран равным 0,22 мас. поскольку дополнительное увеличение концентрации перекиси водорода в облучаемых водных растворах декстрана не приводит к дальнейшему снижению дозы облучения.

Растворы низкомолекулярного декстрана (НМД), получаемые по предлагаемому способу, не требуют последующей очистки и могут непосредственно использоваться как основа плазмозаменителя крови.

Температурный интервал процесса (10-50^оС) выбран таким образом, чтобы, с одной стороны, вязкость раствора нативного декстрана была не слишком высока, с другой стороны, не происходило резкого термического разложения перекиси водорода.

Интервал рН 9-12 выбран таким, чтобы после радиолиза растворы имели физиологически приемлемый рН 4,0-7,0, который должны иметь плазмозаменители крови.

Приведенные в примерах НМД имеют молекулярные массы, лежащие в интервале M_W 30000-70000, а концентрации в интервале 5-11 г/дл, что обусловлено требованиями к плазмозаменителям крови гемодинамического и реологического действия (полиглюкин, макродекс, реополиглюкин, реомакродекс).

При воздействии γ-излучения на водные растворы нативного декстрана превалирует косвенное действие радиации, т.е. происходит радиолиз воды с выходом частиц, наиболее реакционноспособными из которых являются ОН-радикал, гидратированный электрон , Н-радикал. Гидратированный электрон практически не взаимодействует с декстраном, но с большой вероятностью вступает в реакцию с Н₂О₂, приводя к резкому увеличению выхода ОН-радикалов, тем самым, к увеличению скорости деструкции декстрана.

П р и м е р 1. В аппарат помещают 1000 л раствора нативного высокомолекулярного декстрана концентрации 6 г/л при 25^оС, добавлением 3 л 2 н.NaOH доводят рН до 10,8-11,2, добавляют 3 л 34 мас. перекиси водорода до концентрации Н₂О₂ 0,12 мас. раствор перемешивают и направляют на облучение в γ-установку змеевикового типа. Мощность дозы γ-облучателя составляет 3,0 Гр/c. Раствор облучают интегральной дозой 9,5 кГр.

После облучения получают бесцветный раствор низкомолекулярного декстрана концентрации 5,98 г/дл с мол.м. 68200, относительной вязкостью 2,78, характеристической вязкостью 0,181 дл/г, рН 4,6, остаточная перекись водорода в растворе отсутствует. Полидисперсность, характеризующая ММР, низкомолекулярного декстрана, составляет 1,92, что позволяет использовать раствор низкомолекулярного декстрана без дополнительного фракционирования, т.е. выход конечного продукта составляет 100%
Низкомолекулярный декстран модифицирован, его молекулы имеют следующую химическую структуру

где k 426, l 6, m 12.

Относительное содержание гликозидных звеньев с карбонильными С 0-группами, составляет 1,36% а гликозидных звеньев с карбоксильными СООН-группами 2,72% т.е. общее содержание модифицированных гликозидных звеньев составляет 4,08%
П р и м е р ы 2-16 выполняют аналогично примеру 1 при других параметрах. Результаты представлены в таблице.

Все растворы низкомолекулярного декстрана, полученные в примерах 1-16, были стерильны и не имели цветности.

Использование: в медицине и фармации для получения плазмозаменителей крови. Сущность: водный раствор, содержащий 5-11 г/дл нативного высокомолекулярного декстрана и 0,05 0,22 мас. перекиси водорода, имеющий pH 9 12, подвергают воздействию γ-лучей дозой 7,6 28,2 кГр при 10-50°С. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ДЕКСТРАНА путем воздействия на высокомолекулярный декстран ионизирующим излучением, отличающийся тем, что воздействию подвергают водный раствор, содержащий 5 11 г/дл нативного высокомолекулярного декстрана и 0,05 0,22 мас. перекиси водорода, имеющий исходный pH 9 12, и воздействие осуществляют γ -лучами дозой 7,6 - 28,2 кГр при 10 50^oС.