АДСОРБЕНТ ФОСФАТА НА ОСНОВЕ СУЛЬФАТА ЖЕЛЕЗА Российский патент 2009 года по МПК C01G49/06 B01J20/06 

Настоящее изобретение касается способа для получения новой композиции и применения данной композиции в качестве адсорбента фосфата, в частности для введения человеку или животным.

Из ЕР 0868125 известен адсорбент фосфата из водной среды, содержащий полиядерный β-гидроксид железа, стабилизированный углеводами и/или гуминовой кислотой. Названный продукт получается в результате реакции раствора хлорида железа (III) с основанием (в частности, с раствором соды) и добавления углевода или гуминовой кислоты до того, как полученная гидроокись железа начнет стареть. Использование раствора хлорида железа (III) для осаждения является необходимым, поскольку присутствие ионов хлора является обязательным для формирования β-гидроксида железа (акаганеита). Предполагается, что добавление углевода или гуминовой кислоты стабилизирует свежеполученный β-гидроксид железа, в результате чего полученный материал проявляет прекрасную способность к адсорбции фосфата по сравнению со смесью β-гидроксида железа с углеводами или гуминовой кислотой после старения.

Однако при использовании хлорида железа (III) в качестве исходного материала для получения адсорбента фосфата согласно ЕР 0868125 возникает несколько проблем. Например, использование хлорида железа (III) приводит к проблемам, связанным с коррозией оборудования из-за присутствия ионов хлора. Кроме того, стоимость хлорида железа (III) относительно высока.

Таким образом, было бы желательно получать адсорбент фосфата, который бы не имел перечисленных выше недостатков, связанных с использованием в качестве исходного материала хлорида железа (III). В то же время, адсорбент фосфата должен обладать такой же адсорбционной способностью к фосфату, как и материал, описанный в ЕР 0868125.

В настоящем изобретении неожиданно обнаружено, что при использовании в качестве исходного материала соединений сульфата железа и/или нитрата железа можно получить (без использования хлорида железа (III)) гидроксид железа, который так же легко стабилизируется, например, углеводами или гуминовыми кислотами и фосфат-адсорбирующая способность которого в целом соответствует адсорбирующей способности материала, описанного в ЕР 0868125. Этот факт был положен в основу настоящей заявки на патент.

Настоящее изобретение создает способ для получения композиции, включающий следующие стадии:

a) добавление, по меньшей мере, одного основания к водному раствору, содержащему раствор соли сульфата и/или нитрата железа (III) для получения осадка гидроксида железа,

b) необязательная промывка полученного осадка один или более раз водой для получения водной суспензии гидроксида железа,

c) добавление к полученной водной суспензии, по меньшей мере, одного дополнительного компонента, который ингибирует старение осадка гидроксида железа, полученного на стадии b),

d) высушивание композиции, полученной на стадии с).

На стадии а) водный раствор, содержащий раствор соли сульфата или нитрата железа (III), реагирует, по меньшей мере, с одним основанием для получения осадка гидроксида железа.

Водный раствор, содержащий раствор соли сульфата железа (III), может в частности быть раствором соли сульфата железа (III) (Fe₂(SO₄)₃) (включая его гидраты) в воде. Однако также возможно использование других водных растворов, содержащих растворы соли сульфата железа (III), такие как растворы железных квасцов, таких как KFe(SO₄)₂ или NH₄Fe(SO₄)₂. Также возможно, согласно настоящему изобретению использовать содержащие серную кислоту растворы сульфата железа (II), которое подвергается окислению, например, азотной кислотой.

Предпочтительно используется водный раствор, содержащий раствор соли сульфата железа (III), который должен иметь концентрацию примерно от 3 до 16 мас.% железа.

Водный раствор, содержащий раствор соли нитрата железа (III), может быть, в частности, раствором нитрата железа (III) (Fe(NO₃)₃) (включая его гидраты) в воде.

Предпочтительно используется водный раствор, содержащий раствор соли нитрата железа (III), который должен иметь концентрацию примерно от 3 до 16 мас.% железа.

Было установлено, что количество основания, добавляемого на стадии а), целесообразно подбирать таким образом, чтобы значение рН составляло, по меньшей мере, 3, предпочтительно, по меньшей мере, 6. С экономической точки зрения целесообразно использовать такое количество основания, чтобы железо осаждалось из раствора настолько полно, насколько это возможно. Таким образом, в целом осаждение можно проводить при значениях рН не выше, чем примерно 10. Более высокие значения рН не являются целесообразными с экономической точки зрения. Таким образом, значение рН на стадии а) устанавливается, предпочтительно, примерно от 3 до 10, более предпочтительно, примерно от 5 до 8.

В качестве основания на стадии а) предпочтительно использовать соединения щелочных и/или щелочноземельных металлов. В частности, такие соединения представляют собой, предпочтительно, гидроксиды или карбонаты щелочных или щелочноземельных металлов. Наиболее предпочтительными являются карбонаты щелочных металлов, бикарбонаты щелочных металлов и гидроксиды щелочных металлов, особенно натрия. Такие основания целесообразно и предпочтительно использовать в виде водных растворов, предпочтительно с молярностью примерно от 0,01 до 2 моль/л. Однако возможно добавлять основания и в твердом виде к солевому раствору, содержащему соль сульфата или нитрата железа (III).

Наиболее предпочтительно использовать на стадии а) в качестве основания гидроксид натрия, карбонат натрия и/или бикарбонат натрия, предпочтительно в виде их водных растворов.

Реакцию с основанием предпочтительно проводить не при повышенной температуре, поскольку это может привести к ускоренному старению образующегося гидроксида. Температуру в реакционной смеси предпочтительно поддерживают в диапазоне от 10 до 40°С, более предпочтительно от 20 до 30°С, даже более предпочтительно проводить реакцию при комнатной температуре (25°С). Целесообразно оставить суспензию на короткое время после выпадения осадка. На практике, суспензию можно оставить стоять, например, в течение от 1 до 5 часов при комнатной температуре или более низкой температуре. В течение этого времени суспензию можно перемешивать.

Полученный осадок затем промывают предпочтительно один, более предпочтительно, несколько раз водой, воду удаляют после каждой операции промывки/суспендирования, предпочтительно, путем декантирования, фильтрования, центрифугирования и/или путем обратного осмоса, например, с использованием мембранной фильтрации. Полученный влажный продукт не высушивают. Влажный продукт суспендируют в воде. Количество воды не является критическим, предпочтительно, чтобы в результате этой процедуры содержание железа в полученной суспензии (в расчете на Fe) составляло до 10 мас.%, наиболее предпочтительно, от 2 до 8 мас.%.

Полученная водная суспензия гидроксида железа предпочтительно должна иметь значение рН в приблизительно нейтральной области, примерно от 6,5 до 7,5, перед добавлением следующего компонента. Более низкие значения рН будут приводить к частичному переходу гидроксида железа обратно в раствор. Более высокие значения рН являются нежелательными, поскольку это приводит к образованию комплекса на стадии с).

Способ согласно настоящему изобретению особенно предпочтительно проводить таким образом, чтобы по существу не происходило старения гидроксида железа до внесения дополнительного компонента на стадии с). При старении осадка часто происходит перегруппировка молекул, изначально расположенных случайным образом, с образованием более или менее регулярной кристаллической решетки. Старение осадка в большинстве случаев включает не только кристаллизацию, но и увеличение размера частиц в результате созревания Оствальда.

На стадии с) к полученной выше суспензии добавляют, по меньшей мере, один дополнительный компонент, который ингибирует описанное выше старение осадка гидроксида железа, полученного на стадии b). Этот компонент, ингибирующий старение гидроксида железа, может предпочтительно быть выбран из группы, состоящей из углеводов, производных углеводов и гуминовой кислоты. Компонент предпочтительно добавляют в твердом виде, но добавление в виде водного раствора также в принципе является возможным.

Согласно настоящему изобретению особенно предпочтительно использовать в качестве дополнительных компонентов, ингибирующих старение, углеводы, такие как различные углеводы и сахара, например агарозу, декстран, декстрин, мальтодекстрин, производные декстрина, производные декстрана, крахмал, целлюлозу, такую как мелкокристаллическая целлюлоза и производные целлюлозы, сахарозу, мальтозу, лактозу или маннитол.

Наибольшее предпочтение отдается крахмалу, сахарозе, декстрину и/или их смеси. Крахмал, сахароза или их смесь являются наиболее предпочтительными. Смесь сахарозы и еще, по меньшей мере, одного компонента, выбираемого в частности из крахмала, мальтодекстрина и целлюлозы, особенно микрокристаллической целлюлозы, является очень предпочтительной. Функция дополнительного компонента безотносительно к какой-либо теории заключается, вероятно, в том, что он стабилизирует свежеобразованный осадок гидроксида железа, предотвращая, таким образом, процесс старения осадка гидроксида железа.

Предпочтительно выбирать количество углеводов или гуминовой кислоты таким образом, чтобы на 1 г железа (в расчете на Fe) было добавлено, по меньшей мере, 0,5 г, предпочтительно, по меньшей мере, 1 г дополнительного компонента, ингибирующего старение гидроксида железа, такого как углевод и/или гуминовая кислота. Предпочтительно, чтобы содержание железа в полученной композиции было не более чем 50 мас.%, более предпочтительно, не более чем 50 мас.%. Содержание железа в полученной композиции должно предпочтительно составлять, по меньшей мере, 20 мас.%.

Максимальное содержание дополнительного компонента, ингибирующего старение гидроксида железа, такого как углеводы и/или гуминовая кислота, не имеет каких-либо ограничений и определяется в первую очередь экономическими соображениями. Названное содержание составляет предпочтительно, примерно от 5 до 60 мас.%, более предпочтительно, примерно от 20 до 60 мас.%.

После добавления на стадии с) компонента, ингибирующего старение гидроксида железа, полученную водную суспензию высушивают любым известным способом. Высушивание может проводиться, например, путем концентрирования под вакуумом или путем распылительной сушки.

В предпочтительном воплощении способа согласно настоящему изобретению добавляют, по меньшей мере, одну соль кальция до или после того, как полученная согласно настоящему изобретению композиция будет высушена. Подходящими солями кальция являются, например, соли неорганических или органических кислот, в частности, ацетат кальция. Добавление соли кальция увеличивает фосфат-адсорбирующую способность, особенно при более высоких значениях рН. Наибольшие преимущества имеет использование таких адсорбентов с солями кальция при значениях рН выше, чем 5, поскольку даже тогда они сохраняют полную фосфат-адсорбирующую способность. Было показано, что добавление от 400 мг до 2 г, например, около 1 г, соли кальция, особенно ацетата кальция, на 1 г железа, является особенно предпочтительным.

Полученный согласно настоящему изобретению материал представляет собой по существу физическую смесь гидроксида железа и компонента, ингибирующего старение гидроксида железа, такого как углеводы или гуминовая кислота. Как уже упоминалось выше, предполагается, что последний компонент входит в контакт со свежеобразованным гидроксидом железа и приводит к стабилизации гидроксида железа, так, что не происходит старения материала, которое снижает его фосфат-адсорбирующую способность. Образования комплекса, как это описано в DE 4239442, в условиях добавления водной суспензии, выбранных согласно настоящему изобретению, не происходит, поскольку образование комплекса требует сильнощелочных условий при добавлении, например, углеводов к гидроксиду железа.

Композиции, полученные по способу согласно настоящему изобретению, предпочтительно применяют в производстве адсорбента фосфата из водных растворов. Предпочтительно, из композиций, полученных по способу согласно настоящему изобретению, готовят лекарственные формы для перорального и/или парентерального введения человеку или животным. В частности, композиции, полученные согласно настоящему изобретению, применяют в производстве препаратов для профилактики и/или лечения гиперфосфатемического состояния. Особенно предпочтительно, композиции, полученные согласно настоящему изобретению, применяют для производства препаратов для профилактики и/или лечения пациентов, нуждающихся в диализе.

Для этого композиции, полученные согласно настоящему изобретению, применяют для изготовления известных специалистам фармацевтических дозированных форм, таких как, например, форма для перорального введения. Такие формы могут быть составлены как только из самих композиций, так и с добавлением стандартных фармацевтических добавок, таких как обычные носители или вспомогательные добавки. Например, композиция может быть заключена в капсулы, для этого можно использовать обычные при изготовлении капсул вещества и материалы, используемые в фармацевтике, такие как твердые или мягкие капсулы из желатина. Также возможно микрокапсулирование композиций, полученных согласно настоящему изобретению. Также возможно получать адсорбенты, не обязательно вместе с вспомогательными веществами и добавками, в виде гранул, таблеток, драже, наполненных пакетиков, в виде геля или в виде стиксов. Дневная доза композиций, полученных согласно настоящему изобретению, составляет, например, от 1 до 3 г, предпочтительно 1,5 г в расчете на железо.

Композиции, полученные согласно настоящему изобретению, также могут применяться для адсорбции фосфата, содержащегося в продуктах питания, для этой цели они могут подмешиваться, например, в продукты питания. Для этой цели могут быть изготовлены разные формы, например, как это описано в случае медикаментов.

Композиции, полученные согласно настоящему изобретению, являются подходящими для применения, в частности, как адсорбент особенно для неорганического и находящегося в продуктах питания фосфата из жидкостей организма, химуса и продуктов питания. Они обладают фосфат-адсорбирующей способностью, подобной способности для агентов, полученных согласно ЕР 0868125, и могут производиться достаточно просто и недорого.

Настоящее изобретение касается также адсорбента, полученного по способу согласно настоящему изобретению.

При использовании сульфата и/или нитрата железа в качестве исходного материала согласно настоящему изобретению можно получить композицию, имеющую очень низкое содержание хлорида, который присутствует в композиции только в следовых количествах. Такое содержание хлорида существенно ниже, чем содержание хлорида, обычное для акаганеита. Таким образом, настоящее изобретение касается также композиции, содержащей гидроксид железа (III) и, по меньшей мере, один компонент, выбираемый из группы, состоящей из углеводов и гуминовой кислоты, где композиция содержит менее чем 0,05 мас.%, предпочтительно менее чем 0,03 мас.%, более предпочтительно, менее чем 0,01 мас.% хлорида.

Далее настоящее изобретение раскрывается более детально с помощью следующих примеров:

Пример 1

Раствор сульфата железа (III) (444 г, 11,3 мас.% Fe) по каплям добавляют в течение 20-30 мин с перемешиванием (на механической лопастной мешалке) к 1160 г раствора соды (d²⁰=1,185 г/мл). Суспензию перемешивают в течение еще одного часа. После этого к суспензии при перемешивании добавляют 2 литра воды, смесь оставляют отстаиваться, после чего супернатант декантируют. Эту процедуру повторяют пять раз. В результате получается 1238 г суспензии, имеющей содержание железа 4,0 мас.% (определено комплексометрически). К 1238 г названной выше суспензии добавляют по 73,9 г каждого из сахарозы и крахмала. Полученную суспензию затем концентрируют на роторном испарителе при 60°С и высушивают под глубоким вакуумом при 50°С. В результате получается 223 г порошка с содержанием железа 21,5 мас.%.

Определение фосфат-адсорбирующей способности: 10 мл раствора фосфата натрия (13,68 г/л Na₃PO₄×12Н₂О) добавляют к 233 мг материала, полученного в описанном выше Примере (соответствует 0,9 ммоль железа) (молярное отношение Fe:P=1:0,4). После установления значения рН суспензию оставляют для протекания реакции при 37°С в течение 2 часов. Затем суспензию центрифугируют, супернатант декантируют, его объем доводят дистиллированной водой до 25 мл и в нем определяют содержание фосфора. Поглощение фосфата полученным согласно данному Примеру материалом, определенное ионной хроматографией, составило 0,20 мг Р/мг Fe при рН 3,0 и 0,16 мг Р/мг Fe при рН 5,5.

Пример 2

Раствор сульфата железа (III) (439 г, 11,5 мас.% Fe) по каплям добавляют в течение 20-30 мин с перемешиванием (на механической лопастной мешалке) к 1014 мл раствора гидроксида натрия (9,6 мас.%). Суспензию перемешивают в течение еще одного часа. После этого к суспензии при перемешивании добавляют 2 литра воды, смесь оставляют отстаиваться, после чего супернатант декантируют. Эту процедуру повторяют до тех пор, пока декантируемый супернатант не очистится от сульфата (контроль с хлоридом бария). В результате получается 1606 г суспензии с содержанием железа 2,74 мас.% (определено комплексометрически). К 1606 г указанной выше суспензии добавляют по 66,0 г каждого из сахарозы и крахмала. Полученную суспензию затем концентрируют на роторном испарителе при 60°С и сушат под глубоким вакуумом при 50°С. В результате получается 190 г порошка с содержанием железа 22,2 мас.%.

Определение фосфат-адсорбционной способности: 10 мл раствора фосфата натрия (13,68 г/л Na₂PO₄×12Н₂О) добавляют к 226 мг материала, полученного в описанном выше Примере (соответствует 0,9 ммоль железа) (молярное отношение Fe:P=1:0,4). После установления значения рН суспензию оставляют реагировать при 37°С в течение 2 часов. Затем суспензию центрифугируют, супернатант декантируют, его объем доводят дистиллированной водой до 25 мл и в нем определяют содержание фосфора.

Поглощение фосфата полученным согласно Примеру 2 материалом, определенное ионной хроматографией, составило 0,19 мг Р/мг Fe при рН 3,0 и 0,15 мг Р/мг Fe при рН 5.5.

Пример 3

Раствор нитрата железа (III) (535 г, 9,7 мас.% Fe) по каплям добавляют в течение 20-30 мин с перемешиванием (на механической лопастной мешалке) к 1200 г раствора соды (d²⁰=1,185 г/мл). Суспензию перемешивают в течение еще одного часа. После этого суспензию переносят в мешочный фильтр и промывают непрерывно в течение 3 часов проточной водой (проводимость промывочной воды через 3 часа составляет примерно 300 мкСм/см). В результате получается 923 г суспензии с содержанием железа 4,3 мас.% (определено комплексометрически). К 923 г указанной выше суспензии добавляют по 60,1 г каждого из сахарозы и крахмала. Полученную суспензию затем концентрируют на роторном испарителе при 60°С и высушивают под глубоким вакуумом при 50°С. В результате получается 172 г порошка с содержанием железа 22,3 мас.%.

Определение фосфат-адсорбционной способности: 10 мл раствора фосфата натрия (13,68 г/л Na₃PO₄×12Н₂О) добавляют к 225 мг материала, полученного согласно описанному выше Примеру (соответствует 0,9 ммоль железа) (молярное отношение Fe:P=1:0,4). После установления значения рН суспензию оставляют реагировать при 37°С в течение 2 часов. Затем суспензию центрифугируют, супернатант декантируют, его объем доводят дистиллированной водой до 25 мл и в нем определяют содержание фосфора. Поглощение фосфата полученным согласно данному Примеру материалом, определенное ионной хроматографией, составило 0,21 мг Р/мг Fe при рН 3,0 и 0,17 мг Р/мг Fe при рН 5,5.

Пример 4

Раствор сульфата железа (III) (234 г, 11,4 мас.% Fe) по каплям добавляют в течение 20-30 мин с перемешиванием (на механической лопастной мешалке) к 615 г раствора соды (d²⁰=1,185 г/мл). Суспензию перемешивают в течение еще одного часа. После этого суспензию переносят в мешочный фильтр и промывают непрерывно в течение примерно 3 часов проточной водой (тест на отсутствие сульфата проводят с хлоридом бария). В результате получается 470 г суспензии с содержанием железа 6,0 мас.%) (определено комплексометрически). К 470 г указанной выше суспензии добавляют по 21,1 г каждого из сахарозы и мальтодекстрина. Полученную суспензию затем концентрируют на роторном испарителе при 60°С и высушивают под глубоким вакуумом при 50°С. В результате получается 66 г порошка с содержанием железа 20,3 мас.%.

Определение фосфат-адсорбционной способности: 10 мл раствора фосфата натрия (13,68 г/л Na₃PO₄×12H₂O) добавляют к 247 мг материала, полученного согласно описанному выше Примеру (соответствует 0,9 ммоль железа) (молярное отношение Fe:P=1:0,4). После установления значения рН суспензию оставляют реагировать при 37°С в течение 2 часов. Затем суспензию центрифугируют, супернатант декантируют, его объем доводят дистиллированной водой до 25 мл, и в нем определяют содержание фосфора. Поглощение фосфата полученным согласно данному Примеру материалом, определенное ионной хроматографией, составило 0,21 мг Р/мг Fe при рН 3,0 и 0,17 мг Р/мг Fe при рН 5,5.

Пример 5

Раствор сульфата железа (III) (233 г, 11,3 мас.% Fe) по каплям добавляют в течение 20-30 мин с перемешиванием (на механической лопастной мешалке) к 585 г раствора соды (d²⁰=1,185 г/мл)). Суспензию перемешивают в течение еще одного часа. После этого суспензию переносят в мешочный фильтр и промывают непрерывно в течение примерно 3 часов проточной водой (тест на отсутствие сульфата проводят с хлоридом бария). В результате получается 447 г суспензии с содержанием железа 6,0 мас.% (определено комплексометрически). К 447 г указанной выше суспензии добавляют по 20,6 г каждого из сахарозы и кристаллической целлюлозы. Полученную суспензию затем концентрируют на роторном испарителе при 60°С и высушивают под глубоким вакуумом при 50°С. В результате получается 65 г порошка с содержанием железа 20,6 мас.%.

Определение фосфат-адсорбирующей способности: 10 мл раствора фосфата натрия (13,68 г/л Na₃PO₄×12H₂O) добавляют к 244 мг материала, полученного согласно описанному выше Примеру (соответствует 0,9 ммоль железа) (молярное отношение Fe:P=1:0,4). После установления значения рН суспензию оставляют реагировать при 37°С в течение 2 часов. Затем суспензию центрифугируют, супернатант декантируют, его объем доводят дистиллированной водой до 25 мл и в нем определяют содержание фосфора. Поглощение фосфата полученным согласно данному Примеру материалом, определенное ионной хроматографией, составило 0,20 мг Р/мг Fe при рН 3,0 и 0,17 мг Р/мг Fe при рН 5,5.

Настоящее изобретение касается получения сорбентов и их применения. Предложен способ приготовления композиции для адсорбции фосфата, включающий следующие стадии: а) добавление основания к водному раствору, содержащему раствор соли сульфата и/или нитрата железа (III) для получения осадка гидроксида железа, b) необязательная промывка полученного осадка водой для получения водной суспензии гидроксида железа, с) добавление к полученной водной суспензии компонента, который ингибирует старение осадка гидроксида железа, полученного на стадии b), d) высушивание композиции, полученной на стадии с). Способ позволяет обеспечить получение адсорбента фосфата с пониженным содержанием хлора для производства препаратов для перорального или парентерального введения человеку или животным. 7 н. и 16 з.п. ф-лы.

1. Способ приготовления композиции для адсорбции фосфата, включающий следующие стадии:

a) добавление, по меньшей мере, одного основания к водному раствору, содержащему раствор соли сульфата и/или нитрата железа (III) для получения осадка гидроксида железа,

b) необязательная промывка полученного осадка один или более раз водой для получения водной суспензии гидроксида железа,

c) добавление к полученной водной суспензии, по меньшей мере, одного дополнительного компонента, который ингибирует старение осадка гидроксида железа, полученного на стадии b),

d) высушивание композиции, полученной на стадии с).