Твердофазный способ получения биоактивной композиции на основе хелатных комплексов цинка, магния, марганца, меди и хрома с гиалуроновой кислотой Российский патент 2022 года по МПК C08B37/08 A61K31/728 

Изобретение относится к твердофазному способу получения биоактивных композиций, представляющих собой хелатные комплексы (ассоциаты) гиалуроновой кислоты с жизненно важными микроэлементами цинком, магнием, марганцем, медью и хромом по отдельности, используемых в качестве исходных компонентов для производства более сложных гидрогелевых систем на основе гиалуроновой кислоты, используемых в антивозрастной терапии, мезотерапии для устранения кожных дисфункций. Использование полностью совместимых с гелями гиалуроновой кислоты хелатов Zn, Mg, Mn, Cu и Cr способствует повышению биодоступности этих микроэлементов.

Хелатные соединения металлов и минералов сейчас широко используются при производстве пищевых добавок для обогащения напитков, готовой еды, молочных продуктов, кондитерских изделий; производстве спортивного питания, в косметологии и в производстве лекарственных средств. Когда комплексообразователь -лиганд присоединяется к иону металла таким образом, что образует кольцо, то обнаруживается, что соединение металл-лиганд является более стабильной. Это известно, как хелатный эффект. В то время как минералы, содержащие микроэлементы - металлы, имеют низкую биодоступность и ускоряют разложение продуктов, хелатные формы показали, что они не влияют на окисление и дают минимальный вкус (отличные органолептические свойства). Хелатные формы усваиваются на 90-98%, в отличие от других форм, усваивающихся на 5-40%. http://winner-russia.com/produktsiva/khelatnye-formy-mineralov/.

В известных технических решениях для создания хелатов с ионом переходного металла (в том числе Zn, Mg, Mn, Cu и Cr), чаще используют полидентатные лиганды (комплексоны), обладающие двумя и более атомами-донорами, способные образовывать высокоустойчивые хелаты т.е. создавать цикл посредством нескольких координационных связей различной природы (донорной и акцепторной), образуя несколько хелатных циклов, в идеале лиганды также должны содержать адаптируемые клетками концевые группы. В этом случае при контакте с организмом мембрана клетки распознает этот комплекс как вещество, родственное биологическим структурам, и далее микроэлемент усваивается клеткой, а лиганд распадается на более простые вещества. Например, аминокислоты являются бидентатными лигандами, образующими связи с ионами металла посредством кислорода карбоксильной группы и азота аминогруппы [Семенов Д.И., Трегубенко И. П. Комплексоны в биологии и медицине. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1984. с. 312; © DairyNews.ru https://www.dairynews.ru/news/khelaty-kak-v-nikh-razobratsya.html 20191].

Предметом заявленного технического решения является способ получения хелатных соединений очень важных эссенциальных или жизненно необходимых микроэлементов для организма человека - металлов Zn, Mg, Mn, Cu и Cr, влияющих на иммунный статус, способность к регенерации, фертильность, развитие костей, рост или целостность эпителиальных тканей (например, в структуре кожи). Повышение их биодоступности и трансфера к клеткам кожи и мышц является актуальной задачей [Л.И. Соболева Микроэлементы в программах коррекции эстетических проблем лица и тела. 2018. Материалы компании Мартинекс https://www.martinex.ru/articles/use-of-trace-elements-in-meso/].

Цинк - второй по содержанию металл в человеческом организме после железа. В составе ферментов и факторов транскрипции цинк вовлечен во все основные процессы в клетке, что особенно важно для кожных покровов, где сосредоточена почти половина общего количества этого микроэлемента. Одна из его функций связана с аутофагией - сложным процессом, используемым клеткой для обновления своих структур. Вторая функция имеет отношение к процессу сохранения стабильности структур ДНК - теломер. Даже такой неполный перечень функций цинка в организме человека - достаточно весомый аргумент для применения этого незаменимого микроэлемента в антивозрастных программах, например, в качестве компонента биоревитализирующих препаратов [В. Хабаров, И. Жукова, И. Кветной Изучение физиологической роли кремния и цинка в составе инъекционных гидрогелей гиалуроновой кислоты. Эстетическая медицина, том XIX, №2, 2020, с. 1-7]. Вместе с тем, низкая биодоступность цинка в известных препаратах, включая пиколинат или биодобавки на основе хелата цинка с аминокислотой, ограничивает их применение для устранения кожных дисфункций.

Магний является кофактором многих ферментов, активно участвует в обмене белка и нуклеиновых кислот, регулирует митохондриальную выработку и перенос энергии. Благодаря магнию более устойчивой становится структура клеток во время их роста, эффективнее проходит регенерация и обновление клеток тканей и органов [Гурциева Д.А., Неелова О.В., Биологическая роль магния и применение его соединений в медицине - Успехи современного естествознания. - 2014. - №8 - С. 165-166]. Однако, известные препараты магния - магния цитрат C₆H₆O₇Mg, магния оротат (C₅H₃N₂O₄)Mg, магния глюконат (C₅H₁₁O₇)₂Mg, магния лактат (C₃H₅O₃)₂Mg в основном используются как минеральные добавки с целью профилактики и лечения дефицита магния в организме и гипомагниемии. Его хелатное соединение - диглицинат магния, показало максимальную биодоступность в кишечнике 23,5% (в перерасчете от массы введенного магния). Однако, использование соединений для регенерации и обновления клеток кожной структуры в известных формах невозможно и не позволяет применить их для антивозрастной терапии, мезотерапии в косметической медицине [Барсук А.Л. Биодоступность оксида и других соединений магния при пероральном приеме (обзор) Российский медицинский журнал №2, 2014, стр. 134].

Марганец благотворно влияет на развитие и процессы репродукции, усиливает рост, участвует в синтезе нейромедиаторов, улучшает мышечные рефлексы, обеспечивает развитие соединительной и костной ткани, увеличивает утилизацию жиров, усиливает эффекты инсулина. Перспективно применение соединений марганца для стимуляции синтеза соединительной ткани в эпидермисе кожи и в процессах ревитализации кожи [Беслекоева Э.Д., Неелова О.В. Биологическая роль соединений марганца // Успехи современного естествознания. - 2011. - №8. - С.222]. Биодоступность известных препаратов марганца на уровне 3-5% от поступившего количества [Тменова А.О., Кубалова Л.М. Биологическая роль марганца и его соединений // Современные наукоемкие технологии. - 2014. - №7-2. - С. 92].

Медь в организме человека регулирует использование кислорода в процессах внутриклеточного дыхания (как кофактор энзимов, участвующих в транспорте кислорода). [А.П. Парахонский Роль меди в организме и значение ее дисбаланса. Естественно-гуманитарные исследования №4 (10), 2015, с. 72-83]. Медь способствует образованию коллагена, всасыванию железа и играет важную роль в производстве энергии. Удобные для коллагена- совместимые с ним формы и соединения для доставки меди в структуры кожи являются предметом поиска многих исследователей. Если говорить о коже, то медь играет ключевую роль в ангиогенезе, синтезе и стабилизации белков внеклеточного матрикса. В физиологически значимых концентрациях (2 мг - средняя суточная потребность) медь ускоряет заживление ран. Медь имеет важное значение для формирования внутри- и межмолекулярных поперечных связей в коллагене, а соответственно, и прочности коллагеновых и эластиновых фибрилл. Компенсация дефицита этого микроэлемента, бесспорно, улучшает синтез коллагена, в том числе в коже. Ионы меди, которые являются кофакторами лизилоксидазы, принимают участие в последнем этапе синтеза коллагена - формировании коллагеновых фибрилл из тропоколлагена посредством лизилоксидазы, кофакторами которой являются ионы Сu+ и тирозил-хинон. Низкая биодоступность известных соединений меди ухудшает формирование сшивок коллагена и приводит к и старению кожи. [Краткий обзор некоторых кофакторов, участвующих в синтезе коллагена https://marinaryabus.ru/kratkij-obzor-nekotoryh-kofaktorov-uchastvujushhih-v-sinteze-kollagena].

Хром относится к условно эссенциальным элементам, значительное количество его сконцентрировано в коже, а также в костной ткани и мышцах. Хром нужен для нормального метаболизма жиров, участвует в формировании нормального иммунитета и оказывает влияние на рост и регенерацию тканей. Вместе с тем его растворимые соединения токсичны, токсическая доза - 200 мг; летальная доза >3,0 г. Биоусвояемость хрома из неорганических соединений в желудочно-кишечном тракте невысока, всего 0,5-1%, однако она возрастает до 20-25% при поступлении хрома в виде комплексных соединений (пиколинаты, аспарагинаты). Используемый известный препарат Хром Пиколинат представляет собой соединение микроэлемента хрома с пиколиновой кислотой, являющейся производной аминокислоты триптофана и является источником хрома, вводимым перрорально. Его применение в программах снижения веса позволяет ожидать активизацию образования коллагена, благодаря чему, при снижении веса, кожа остается упругой и подтянутой [С.В. Реутина Роль хрома в организме человека. Вестник РУДН, серия Экология и безопасность жизнедеятельности, 2009, №4]. Вместе с тем, этот препарат опосредованного действия на кожу, непосредственно вводимые в эпидермис или подкожно препараты хрома отсутствуют.

Разработка способов получения совместимых с тканями человека соединений микроэлементов для непосредственного введения в структуры кожи и мышц, при обеспечении их биодоступности и безопасности является на данный момент актуальной задачей медицинской косметологии и эстетической медицины в целом. Одним из направлений решения проблемы является поисковые работы в направлении создания биосовместимых соединений микроэлементов на базе лигандов, совместимых с клетками кожных и мышечных структур, в том числе, с гиалуроновой кислотой. Однако, в соответствии с литературными данными, гиалуроновая кислота (или ее натриевая соль) непосредственно из раствора не связывает ионы цинка, меди, марганца, хрома (R.F.Pazich. Selective binding of zinc ions to heparin rather than to other glycosaminoglycans -Biochem J (1981) 193 (2): 407-410.).

Разработка технологий получения и использования биодоступных соединений рассмотренных выше микроэлементов - в том числе, в виде хелатов цинка, магния, марганцем, меди и хрома для повышения биодоступности и трансфера к клеткам и поиск хелатирующих агентов-лигандов являются предметом многих известных технических решений.

Согласно исследованиям компании Biochem Zusatzstoffe GmbH (Германия) по замене неорганических микроэлементов органическими формами, хелатные соединения Zn, Mn, Cu и Fe обладают более высокой биодоступностью в отличие от сульфатных или оксидных солей. Основное преимущество хелатных микроэлементов - их стабильность в коллагеновых структурах. Благодаря этому они более устойчивы, чем большинство неорганических солей, к диссоциации. Это обеспечивает эффективный и «защищенный» транспорт металлов в структуру кожного покрова и высокую поглощающую способность. Органически связанные микроэлементы, например хелаты глицина характеризуются высокой биодоступностью благодаря меньшему образованию комплексов и сниженному антагонистическому эффекту при абсорбции. Такие хелатные формы используются, например, в качестве кормов для животных [А. Мельмейер, Д. Линдел - Глицинные хелаты - надежный источник микроэлементов для птицы - Комбикорма №5, 2019, с. 53-56].

Известные технические решения, направленные на повышение биодоступности микроэлементов Zn, Mg, Mn, Cu и Cr к клеткам организма, в частности, способы получения хелатных соединений этих микроэлементов включают обработку солей этих металлов лигандами - полиаминами или полисахаридами, или их производными, как правило, в водных растворах. С последующими циклами осаждения, очистки, выделения и приготовления препаратов на основе хелатов.

Известен способ получения хелатов металлов выбранных из группы, состоящей из Zn, Cu, Fe, Mn, Со, Cr, Са и Mg, с аминосоединениями - лигандами: глютаминовой N,N-диуксусной кислотой (GLDA), или метилглицин-N,N-диуксусной кислотой (MGDA), используемых в качестве кормовой добавки для животных. Комплексы металла и хелатов получают, смешивая определенное количество сульфата цинка (ZnSO₄⋅H₂O) или сульфата меди (CuSO₄⋅5H₂O) с соответствующим количеством комплексообразующего или хелатирующего агента. Небольшой избыток (до 2%) комплексообразующего или хелатирующего агента используют для получения растворов, содержащих металл. Это гарантирует полное комплексообразование или хелатирование ионов металла. Смесь растворяют в части деминерализованной воды. Показатель рН до достижения в пределах от около 4 до 5,0 - показатель рН регулируют при использовании разведенных растворов NH₄OH или H₂SO₄. Все растворы дополняют деминерализованной водой.

Недостатком известного способа является невозможность использования полученных хелатов с кислотной средой для непосредственного введения в структуры кожи и мышц, при обеспечении их биодоступности и безопасности. [Патент RU 2549930 МПК С2 А23К 1/16 Опубликовано: 10.05.2015 Бюл. №13]

Известны также технические решения, где используются полисахариды, в том числе, гиалуронат натрия или гиалуроновая кислота в качестве лигандов при получении хелатов металлов.

Известен способ получения водорастворимых солевых комплексов гиалуроновой кислоты (ГК) с молекулярной массой 1500 кДа и соли d-металла IV, V и VI периодов Периодической системы в виде сухого субстрата, причем процент замещения натрия в на карбоксильных группах гиалуроната ГК может составлять соотношение соли d-металла ГК к натриевой соли ГК (с поправкой на процессы гидролиза) от 90%:8% до 8%:90%. Способ получения комплекса состоит в последовательности операций:

- смешения 1,1%-2% раствора гиалуроната натрия в деионизированной воде с вязкостью до 1450 мПа⋅с с 1,0-1,9% водным раствором соли d-металла при рН=6, 5 причем для смешивания используют количество водного раствора соли вышеуказанного d-металла, эквивалентное количеству карбоксильных групп натриевой соли ГК или в пределах от 0,95% до 1,10% от эквивалентного, или меньшее эквивалентного количества карбоксильных групп натриевой соли ГК (далее Na-ГК), а смешение ведут при комнатной температуре в течение суток;

- разбавления полученного раствора деионизированной водой до объема 10 л;

- ультрафильтрации разбавленного водного раствора на разделительных мембранах с порами 0,03 мкм;

- одновременной промывки фильтрата вначале водным раствором соли вышеуказанного d-металла, а потом деионизированной водой;

- концентрирования полученного раствора до 1/3 полученного объема;

- спиртоосаждения 3 объемами высокочистого 95%этанола или лиофильной сушке после концентрирования;

- последующей стерильной фильтрации;

- после стерильной фильтрации продукт подвергают спиртоосаждению или лиофилизации и сушке при 60°С и пониженном давлении. [см. патент RU 2280041, МПК С08В 37/08 - опублик. 20.07.2006 г.].

Недостатком известного технического решения является ограниченная растворимость солевых комплексов в воде, что дает водные дисперсии - золи, из-за чего снижена функциональность, связанная с невозможностью использования препарата для каркасного протезирования тканей, недостаточно стабильное качество, связанное с значительной неопределенностью в реакции солевого обмена пропорций гиалуроната натрия и соли d-металла, приводящей к снижению пролонгированного действия, длительный и сложный процесс получения препарата, а также необходимость дополнительных операций приготовления инъекционных смесей перед применением, особенно в варианте использования его в качестве медикаментозного носителя.

Известен способ получения альгинатных комплексов, включающий приготовление водного раствора полисахарида-альгината, введение в этот раствор одной или нескольких малорастворимых в воде солей поливалентнтного иона металла и полидентантного комплексообразующего аниона при повышенном содержании поливалентного иона металла, с последующим перемешиванием прикомнатной температуре в течение нескольких часов и создания рН раствора 6.0 или немного менее, раствор при этом образует гель. В качестве полидентантного комплексирующего аниона используют карбоксилат поликарбоновой кислоты- лимонной, яблочной; предпочтительны цитрат, манат и анион этилендиаминтетрауксусной кислоты. Концентрация полидентантного комплекообразователя для поливалентного иона металла составляет 0,0001-1 моль/л; соотношение между молярным количеством водорастворимого альгината и молярным количеством добавленного полидентантного комплекообразователя для поливалентного иона металла составляет 0,0001-1. Помимо альгината натрия рекомендовано использовать иные полисахариды, в том числе натриевую соль гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 1000-2500 кДа, при концентрации от 0,1 до 90% от веса сухих остатков. Образующийся комплекс может использоваться после лиофилизации в сухом виде в косметических или медицинских целях, в том числе, в качестве пористых косметических накладок для кожи разной формы, или медицинских повязок для ран. [Патент RU 2326137 С2 МПК C08J 9/00, A61L 15/00 опублик. 10.06.2008].

Недостатком известного способа является сложность процесса и ограниченная доступность микроэлементов - металлов при применении: лишь в качестве поверхностных накладок, отдельных изделий и аппликаторов.

В последнее время для получения хелатов металлов с повышенной биодоступностью разработаны способы их получения с применением механохимическиих методов.

Известен способ получения хелатных соединений аминокислот, хелатных соединений аминокислот и использования хелатных соединений аминокислот с металлами из группы Fe, Cu, Zn, Mn, в частности, на базе глицина, заключающися в том, что на первой стадии оксиды металлов, и/или карбонаты металлов, и/или сульфаты металлов, и/или хлориды металлов, и/или гидроксиды металлов, механически активируются в твердой форме в ударной мельнице, а на второй стадии активированные оксиды металлов и/или карбонаты металлов, и/или гидроксиды металлов, и/или сульфаты металлов, и/или хлориды металлов с смешиваются с аминокислотами в твердой форме, после чего обрабатываются в шаровой мельнице для твердофазной реакции, в результате чего получают хелатные соединения аминокислот. Влажность компонентов не должна превышать 5% вес.. После отдельной механической активизации исходных соединений хелаты металлов получают в твердофазной реакции. Недостатком способа является низкий выход продукта, при этом соединение металла с глицином носит случайный характер, потери реагентов большие: при соотношении компонентов смеси 1:2 (CuO к глицину) потери составляют больше чем 50%. [см европейский патент ЕР 2489670 А1 2012082 2(DE) МПК C07F 15/06, C07F 3/02, C07F 3/04, C07F 1/08, C07F 13/00, C07F 15/02, C07F 3/06, опублик.22.08.2012].

Известен аналогичный способ получения аминокислотных хелатных соединений металлов, где металл представляет собой медь Cu, и/или цинк Zn, и/или марганец Mn, и/или железо Fe, и/или магний Mg, и/или кальций Са, и/или никель Ni, и/или кобальт Со, характеризующийся тем, что оксиды металлов, и/или карбонаты металлов, и/или сульфаты металлов, и/или хлориды металлов, и/или гидроксиды металлов в твердой форме термически и механически активируют и затем активированные оксиды металлов, и/или карбонаты металлов, и/или гидроксиды металлов, и/или сульфаты металлов, и/или хлориды металлов совместно с аминокислотами переводят в твердую форму и превращают в аминокислотные хелатные соединения в твердофазной реакции, причем тепловая активация происходит в то же самое время, что и механическая активация, и/или при котором тепловая активация происходит в то же самое время, что и твердофазная реакция. Соединения металлов добавляют в виде смеси рыхлых частиц и/или аминокислоты - в виде смеси рыхлых частиц в соотношении от 1:2 до 1:5 массовом, активацию и/или реакцию осуществляют в вибрирующей измельчающей мельнице, и/или во встряхиваемой шаровой мельнице, и/или в барабанной мельнице, и/или в другом реакторе с перемешиванием. Тепловую активацию и/или выпаривание проводят при температуре от 30 до 150°С. В способе вода, образованная во время реакции, отделяется от реагентов выпариванием. Полученные хелаты имееют рН около 4, частицы хелатов имеют тонкодисперсную иглоподобную структуру, средний размер частиц составляет от 40 до 60 мкм, вплоть до 80% частиц имеют размер частиц 0-100 мкм и максимум 2% имеют размер частиц больше чем 500 мкм.

Недостатком способа, что отмечают сами авторы изобретения, является возможность спекания смеси либо в ходе термической активации компонентов, либо в ходе реакции, а также невозможность использования продукта - полученных аминокислотных хелатов металлов для композиций, применяемых в процедурах по восстановлению кожных структур и ревитализации кожи. [см.патент RU 2567057 С2 МПК C07F 1/08, C07F 3/02, C07F 3/04, C07F 3/06, C07F 13/00, C07F 15/02 опублик. 27.10.2015, Бюл. №30].

Авторы настоящего изобретения ранее уже использовали механохимический способ получения сшитых солей ГК (см. RU 2366665 С1, опубл. 10.09.2009 г.). Применение принципа механохимического синтеза ионных солевых комплексов переходных металлов с полисахаридами солевого типа, в частности, с гиалуроновой кислотой, авторами предлагаемого технического решения ранее было использовано в известном способе, принятом за прототип [см патент RU 2710074 С1 МПК С08В 37/08, А61К 31/728, опублик. 24.12.2019, Бюл. №36].

Известный способ получения гидрогелевой водорастворимой композиции на основе гиалуроновой кислоты и ионов поливалентных металлов, включает следующие этапы:

- приготовление 1-2% водного раствора натриевой соли высокомолекулярной гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 1500-1800 кДа в деионизованной воде;

- получение низкомолекулярной гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 20-60 кДа при облучении водного раствора гиалуроната натрия в течение 100-120 минут УФ-излучением;

- получение раствора комплексного соединения ионного типа низкомолекулярной гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 20-60 кДа с катионами металлов, выбранных из группы: Са, Mg, Zn, при смешивании полученного облученного раствора гиалуроната натрия с водным раствором соли хлорида соответствующего металла из указанной группы, с последующим перемешиванием раствора в течение 2-3 часов при комнатной температуре;

- получение порошка комплексного соединения низкомолекулярной гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 20-60 кДа с катионами металлов, выбранных из группы: Ca, Mg, Zn, путем фильтрации из полученного раствора, с последующей лиофильной сушкой полученного осадка при 40-60°С при пониженном давлении 0,1 Па и дальнейшим отделением от фильтра сухого субстрата;

- предварительное получение однородной смеси порошков при смешивании сухого порошка натриевой соли высокомолекулярной гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 1500-1800 кДа с полученным сухим порошком комплексного соединения низкомолекулярной гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 20-60 кДа с катионами металлов, выбранных из группы: Ca, Mg, Zn, в соотношении 10:1 по массе; - механохимическая обработка полученной однородной смеси порошков путем одновременного воздействия давления и деформации сдвига в механохимическом реакторе типа наковальни Бриджмена или экструдере при температуре 20-50°С и при давлении от 5 до 1000 МПа в течение 0,1-10 минут для получения порошка гелеобразователя, содержащего матрицу из высокомолекулярной гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 1500-1800 кДа и равномерно распределенными и химически связанными с матрицей частицами комплексного соединения низкомолекулярной гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 20-60 кДа с катионами металлов, выбранных из группы: Ca, Mg, Zn;

- получение гидрогелевой водорастворимой композиции при растворении 1,5-2,5 мас. % полученного порошка гелеобразователя в деионизированной воде до 100 мас. %.

Вышеприведенные известные технические решения не имеют универсальной функциональности в использовании: способ получения комплексов металлов с высокомолекулярной ГК в качестве матрицы достаточно сложен, многостадийный, требует нескольких видов оборудования,. Получаемые ионные солевые комплексы -металлсодержащие соединения высокомолекулярной ГК в виде соли поливалентных металлов с ГК являются водонерастворимыми, что приводит со временем к их высаждению в геле, а также понижает биодоступность микроэлементов - металлов. Известный способ не позволяет получить добавку, содержащую металлы в устойчивой хелатной форме, и хранимую в течение длительного периода времени, удобную в качестве целевой добавки для функциональных гелевых композиций быстрого приготовления. Использование полученных известным способом гидрогелевых композиций комплексов металлов возможно в течение короткого времени после их изготовления.

Задачей заявленного изобретения является разработка одностадийного способа получения устойчивых при хранении сухих твердофазных хелатных комплексов металлов с низкомолекулярной ГК, используемых в дальнейшем в качестве водорастворимой добавки для приготовления более сложных гидрогелевых систем с повышенной биодоступностью микроэлементов, используемых для медицинских и косметологических целей, химически стабильного и сохраняющего устойчивость эффекта во времени, с минимальным количеством неконтролируемых примесей, проникающих в ткани организма,

В ходе экспериментов по поиску условий проведения механохимических реакций синтеза металлсодержащих соединений ГК неожиданно было найдено, что использование исходной низкомолекулярной ГК с молекулярно-весовым распределением 15-50 кДа, солей металлов (Me) - Zn, Mg, Mn, Cu и Cr в виде хлоридов и проведение реакции в относительно «мягких» по температуре и давлении условиях, позволяет провести механохимический синтез хелатных комплексов ГК+Ме в одну стадию. Экспериментально было установлено, что хелаты образуются при определенных условиях обработки сухой смеси хлорида металла с ГК с молекулярной массой от 15 до 50 кДа в механохимическом реакторе - двухшнековом экструдере при последовательном прохождении смеси через три зоны цилиндра реактора с обрабатывающими шнеками при угле деформации суммарного сдвига обрабатывающих кулачков 180°.

Техническим результатом изобретения является одностадийный твердофазный способ получения хелатных комплексов ГК с металлами (ГК+Ме) с повышенной биодоступностью и устойчивостью, используемых в качестве целевой добавки в гидрогелевых композициях ГК.

Способ включает обработку смеси сухих порошков ГК и хлорида металла в механохимическом реакторе типа двухшнекового экструдера с зоной питания и двумя реакционными зонами при соотношении длин зон соответственно, %: 20:40:40 с последовательным в одном цикле непрерывным проведением операций:

- загрузку сухого порошка низкомолекулярной гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 15-50 кДа и сухого порошка хлорида металла, где металл выбран из группы цинк Zn, магний Mg, марганец Mn, медь Cu и хром Cr, при соотношении по массе 1: 0,015-0,035 соответственно, в зону питания механохимического реактора и гомогенизацией перемешиванием в этой зоне в течение 2-3 минут при 5-10°С;

- дальнейшее последовательное автоматическое перемещение гомогенизированной смеси во вторую и третью зоны механохимической обработки, где механохимическая обработка проводится с одновременным воздействием давления в пределах 200-300 МПа и деформации сдвига на кулачковых механизмах с углом сдвига суммарно 180° в течение 1-2 минут в токе азота при температуре во второй механохимической зоне 70-80°С, в третьей механохимической зоне 5-7°С.

Согласно заявленному способу для получения хелатов металлов используется гиалуроновая кислота, полученная методом бактериального синтеза с молекулярной массой 15-50 кДа (например, низкомолекулярная с молекулярно-весовым распределением 15-50 кДа, производства фирмы RUNXINBIOTECH (Китай)).

Согласно заявленному способу для получения хелатов металлов используются хлориды металлов:

цинк хлористый ZnCl₂, чда, ГОСТ 4529-78;

магний хлористый 6-водный MgCl₂*6H₂O, чда, ГОСТ 4209-77;

марганец хлористый 4-водный MnCl₂*4H₂O, чда, ГОСТ 612-75;

медь хлористая 2-водная CuCl₂*2H₂O, чда, ГОСТ 4167-74;

хром хлористый 6-водный CrCl₃*6H₂O, чда, ГОСТ 4473-78

Результатом реализации способа является получение хелатного комплекса металла с гиалуроновой кислотой, где она выполняет функцию лиганда. Предварительная Структура хелатного комплекса включает в среднем два дисахаридных звена цепи ГК, связывающих один двухвалентный катион Ме⁺². Ион металла взаимодействует с шестью атомами кислорода, которые относятся к двум N-ацетильным группам и двум карбоксильным группам противоположных участков цепи. Схематически строение общей структуры таких хелатов представлено на фиг. 1 [В.Н. Хабаров, П.Л. Иванов Биомедицинское применение гиалуроновой кислоты и ее химически модифицированных производных. М., 2020, Гл.1, с. 17-18]. В полученных хелатных соединениях значительно изменена структура полисахаридной цепи, что проявляется в изменении характера и интенсивности колебаний , -С-ОН, -С-О- групп, смещении соответствующих линий ИК- Фурье спектров.

В ГОСТ 58484-2019 «Имплантаты на основе гиалуроновой кислотты. Стандартное руководство по определению характеристик гиалуроновой кислоты как основы медицинских изделий» представлен (Фиг. 2А) стандартизованный ИК-спектр натриевой соли гиалуроновой кислоты с преобразованием Фурье с использованием нарушенного полного внутреннего отражения. Типичные частоты спектра, см^-1, для натриевой соли гиалуроновой кислоты: 3275-3390, 1615, 1405, 1377, 1150, 1077, 1045, 946, 893.

Авторами был снят ИК-Фурье спектр ГК, используемой в заявленном способе (Фиг. 2Б). На этом спектре можно увидеть полосы 1616 (с), 1411 (ср) и 612 см^-1 отвечающие характеристическим колебаниям амида; 1150, 1078, 1044(c), 947(ср), 890 (сл).-соответствующие колебаниям О-Н-групп; полосы 1617 и 1377 отвечают колебания карбоксилов. Пик при 3412 см^-1, приписываемый ОН- связей карбинола, более узкий в спектре стандарта.

Полученные согласно заявленному способу хелаты металлов с ГК смещают в ИК-спектре положения основных полос -О-Н групп, карбоксильных и карбинольных групп. Поскольку концентрации металлов малы, концентрация хелатных колец в общей массе ГК также мала, изменения спектров приведены после цифровой обработки ИК-спектров полученных конъюгатов. Изменения в спектре ГК для хелатов Zn, Mg, Mn, Cu, Cr (равные навески по массе) сведены в таблице 1.

Приведенные в табл. 1 данные свидетельствуют об участии в образовании хелатов металлов атомов кислорода двух монодентатно-связанных карбоксилатанионов, трех атомов О одного монодентатно и одного хелатносвязанного карбоксилат-аниона, либо четырех атомов О двух хелатно-связанных карбоксилат-анионов. Это соответствует в общем плане предполагаемой структуре хелатов, приведенной на фиг. 1

Фигура 1. Предположительная структурная формула хелата металла с двумя дисахаридными звеньями ГК.

Фигура 2. ИК-спектры стандартной и используемой натриевых солей гиалуроновой кислоты

А) Стандартизованный ИК-спектр натриевой соли гиалуроновой кислоты с преобразованием Фурье с использованием нарушенного полного внутреннего отражения по ГОСТ 58484-2019

Б) ИК-спектр натриевой соли гиалуроновой кислоты с преобразованием Фурье с использованием нарушенного полного внутреннего отражения, используемой в заявленном способе

Заявленное техническое решение может быть проиллюстрировано следующими примерами.

Пример 1

5,0 г порошкообразной натриевой соли ГК с молекулярной массой с распределением 15-50 кДа и 0,075 г сухого порошка цинка хлористого (II), чда (загрузку хлористого цинка проводят, предохраняя от попадания влаги), соотношение 1:0,015 по массе соответственно, подают в зону питания двухшнекового экструдера, где смесь гомогенизируют перемешиванием в токе азота в этой зоне в течение 2-3 минут при 5-10°С. Далее смесь захватывают транспортирующие элементы и перемещают ее по длине цилиндра при вращении. Соотношение зон по длине цилиндра с обрабатывающими шнеками: первая зона питания, где происходит гомогенизация смеси -20% от общей длины, вторая зона механохимической обработки - 40% и третья зона механохимической обработки -40%. Во второй и третьей зоне механохимической обработки смесь подвергается деформации сдвига, благодаря смесительным элементам, состоящим из кулачков, набранных по пять штук с углом поворота между кулачками 45°, 90°, 45° (обратный) в сумме 180°. Размещение элементов под разными углами способствует образованию запоров в движении смеси и вследствие этого его лучшему перемешиванию и большим физическим воздействиям. Процесс проводят при автоматической загрузке смеси в зоны механохимической обработки в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась при скорости вращения шнеков в пределах 20-100 об*мин^-1; нагрузка, определяемая по величине тока привода шнеков экструдера в пределах 5-10 А, соответствует давлению 200 МПа. Температура в первой зоне 5-10°С, во второй 70°С, в третьей зоне 5°С. Продолжительность процесса в целом 4 минуты. Выход продукта-сухого порошка белого цвета составляет 4,93 г (98,8%). Содержание цинка в смеси до 0,70% мас. Продукт растворим в воде - 2% масс. раствор образует прозрачный маловязкий гель.

В ИК-спектре раствора продукта реакции отчетливо наблюдается гипохромный сдвиг полос 1044 см^-1 до 1038 см^-1 (С-О-валентные колебания карбинола), 946 см^-1 до 935 см^-1 (внеплоскостные колебания О-Н связи), ослабление полосы 1616 см^-1 (С=О валентные колебания карбоксилата), что свидетельствует о наличии химической связи Zn и ГК.

Пример 2

Аналогично примеру 1 5,0 г порошкообразной натриевой соли ГК с молекулярной массой с распределением 15-50 кДа и 0,175 г порошка хлористого цинка (II), чда (загрузку хлористого цинка проводят, предохраняя от попадания влаги), соотношение 1:0,035 по массе соответственно, подают в зону питания двухшнекового экструдера, где смесь гомогенизируют перемешиванием в токе азота в этой зоне в течение 2 минут при 5-8°С. Далее смесь обрабатывается аналогично примеру 1 во второй и третьей зонах Процесс проводят при автоматической загрузке смеси в зоны механохимической обработки в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась при скорости вращения шнеков в пределах 20-80 об*мин^-1; нагрузка, определяемая по величине тока привода шнеков экструдера в пределах 7-12 А, соответствует давлению 300 МПа. Температура в первой зоне 5-10°С, во второй 80°С, в третьей зоне 7°С. Продолжительность процесса в целом 4 минуты. Выход продукта- сухого порошка белого цвета с оттенком составляет 4,95 г (95,7%). Содержание цинка в продукте до 1,5% мас. Продукт растворим в воде - 2% масс. раствор образует прозрачный маловязкий гель.

В ИК-спектре отмечены изменения характерных полос, аналогично примеру 1, но ослабление полосы 1616 см^-1 выражено более отчетливо. Это свидетельствует о наличии химической связи Zn и ГК.

Пример 3

Аналогично примеру 1 5,0 г порошкообразной натриевой соли ГК с молекулярной массой с распределением 15-50 кДа и 0,075 г порошка хлористого магния (II) 6-водного, соотношение 1:0,015 по массе соответственно, подают в зону питания двухшнекового экструдера, где смесь гомогенизируют перемешиванием в токе азота в этой зоне в течение 3 минут при 5-6°С. Далее смесь обрабатывается аналогично примеру 1 во второй и третьей зонах Процесс проводят при автоматической загрузке смеси в зоны механохимической обработки в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась при скорости вращения шнеков в пределах 20-100 об*мин^-1; нагрузка, определяемая по величине тока привода шнеков экструдера в пределах 7-10 А, соответствует давлению 250 МПа. Температура в первой зоне 5-10°С, во второй 75-80°С, в третьей зоне 5°С. Продолжительность процесса в целом 4,5 минуты. Выход продукта-сухого порошка белого цвета с оттенком составляет 4,97 г (97,9%). Содержание магния в продукте до 0,2% мас. Продукт растворим в воде - 2% масс. раствор образует прозрачный маловязкий гель.

В ИК-спектре раствора продукта реакции отчетливо наблюдается гипохромный сдвиг полос 1044 см^-1 до 1038 см^-1 (С-О-валентные колебания карбинола) и 946 см^-1 до 930 см^-1 (внеплоскостные колебания О-Н связи), смещение 1377 см^-1 до 1365 см^-1 и ослабление полосы 1616 см^-1 (С=О валентные колебания карбоксилата), что свидетельствует о наличии химической связи Mg и ГК.

Пример 4

Аналогично примеру 3 5,0 г порошкообразной натриевой соли ГК с молекулярной массой с распределением 15-50 кДа и 0,175 г порошка хлористого магния (II) 6-водного, чда, соотношение 1:0,035 по массе соответственно, подают в зону питания двухшнекового экструдера, где смесь гомогенизируют перемешиванием в токе азота в этой зоне в течение 2 минут при 5-6°С. Далее смесь обрабатывается аналогично примеру 1 во второй и третьей зонах Процесс проводят при автоматической загрузке смеси в зоны механохимической обработки в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась при скорости вращения шнеков в пределах в пределах 20-90 об*мин^-1; нагрузка, определяемая по величине тока привода шнеков экструдера в пределах 7-12 А, соответствует давлению 300 МПа. Температура в первой зоне 5-10°С, во второй 80°С, в третьей зоне 7°С. Продолжительность процесса в целом 4,0 минуты. Выход продукта-сухого порошка белого цвета с оттенком составляет 4,97 г (97,9%). Содержание магния в продукте до 0,45% мас. Продукт растворим в воде - 2% масс. раствор образует прозрачный маловязкий гель.

В ИК-спектре отмечены изменения характерных полос, аналогично примеру 3, но ослабление полосы 1078 см^-1 выражено более отчетливо. Это свидетельствует о наличии химической связи Mg и ГК.

Пример 5

Аналогично примеру 1 5,0 г порошкообразной натриевой соли ГК с молекулярной массой с распределением 15-50 кДа и 0,075 г кристаллического порошка бледно-розового цвета марганца (II) хлористого 4-водного, чда, соотношение 1:0,015 по массе соответственно, подают в зону питания двухшнекового экструдера (загрузку хлористого марганца проводят, предохраняя от попадания влаги), где смесь гомогенизируют перемешиванием в токе азота в этой зоне в течение 2 минут при 7-8°С. Далее смесь обрабатывается аналогично примеру 1 во второй и третьей зонах. Процесс проводят при автоматической загрузке смеси в зоны механохимической обработки в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась при скорости вращения шнеков в пределах 20-90 об*мин^-1; нагрузка, определяемая по величине тока привода шнеков экструдера в пределах 7-8 А, соответствует давлению 230 МПа. Температура в первой зоне 5-7°С, во второй 75-80°С, в третьей зоне 5°С. Продолжительность процесса в целом 4,5 минуты. Выход продукта- сухого порошка белого цвета со слабым бледно-розовым оттенком составляет 4,95 г (98,7%). Содержание марганца в продукте до 0,4% мас. Продукт растворим в воде - 2% масс. раствор образует прозрачный маловязкий гель.

В ИК-спектре раствора продукта реакции отчетливо наблюдается гипохромный сдвиг полос 1044 см^-1 до 1038 см^-1 (С-О-валентные колебания карбинола) и 946 см^-1 до 935 см^-1 (внеплоскостные колебания О-Н связи), смещение 1377 см^-1 до 1360 см^-1 и ослабление полосы 1616 см^-1 (С=О валентные колебания карбоксилата), что свидетельствует о наличии химической связи Мп и ГК.

Пример 6

Аналогично примеру 5 5,0 г порошкообразной натриевой соли ГК с молекулярной массой с распределением 15-50 кДа и 0,175 г кристаллического порошка бледно-розового цвета хлористого марганца (II) 4-водного, чда, соотношение 1:0,035 по массе соответственно, подают в зону питания двухшнекового экструдера, где смесь гомогенизируют перемешиванием в токе азота в этой зоне в течение 2 минут при 5-6°С. Далее смесь обрабатывается аналогично примеру 1 во второй зоне в течение 1 минуты и в третьей зоне в течение 1 мин. Процесс проводят при автоматической загрузке смеси в зоны механохимической обработки в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась при скорости вращения шнеков в пределах 40-90 об*мин^-1; нагрузка, определяемая по величине тока привода шнеков экструдера в пределах 7-12 А, соответствует давлению 300 МПа. Температура в первой зоне 5-10°С, во второй 80°С, в третьей зоне 7°С.. Продолжительность процесса в целом 4,0 минуты. Выход продукта-сухого порошка белого цвета с бледно-розовым оттенком составляет 4,97 г (97,9%). Содержание марганца в продукте до 0,9% мас. Продукт растворим в воде - 2% масс. раствор образует прозрачный маловязкий гель.

В ИК-спектре отмечены изменения характерных полос, аналогично примеру 5, но ослабление полосы 1078 см^-1 выражено более отчетливо. Это свидетельствует о наличии химической связи Мп и ГК.

Пример 7

Аналогично примеру 1 5,0 г порошкообразной натриевой соли ГК с молекулярной массой с распределением 15-50 кДа и 0,075 г мелкокристаллического порошка зеленого цвета меди (II) хлористой 2-водной, чда, соотношение 1:0,015 по массе соответственно, подают в зону питания двухшнекового экструдера (загрузку хлористой меди проводят, предохраняя от попадания влаги), где смесь гомогенизируют перемешиванием в токе азота в этой зоне в течение 2 минут при 7-8°С. Далее смесь обрабатывается аналогично примеру 1 во второй и третьей зонах. Процесс проводят при автоматической загрузке смеси в зоны механохимической обработки в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась при скорости вращения шнеков в пределах 20-100 об*мин^-1; нагрузка, определяемая по величине тока привода шнеков экструдера в пределах 7-8 А, соответствует давлению 230 МПа. Температура в первой зоне 5-7°С, во второй 75-80°С, в третьей зоне 5°С. Продолжительность процесса в целом 4,5 минуты. Выход продукта-сухого порошка со слабым зеленоватым оттенком составляет 4,95 г (98,7%). Содержание меди в продукте до 0,55% мас. Продукт растворим в воде - 2% масс. раствор образует прозрачный с оттенком маловязкий гель.

В ИК-спектре раствора продукта реакции отчетливо наблюдается гипохромный сдвиг полос 1044 см^-1 до 1035 см^-1 (С-О-валентные колебания карбинола) и 946 см^-1 до 940 см^-1 (внеплоскостные колебания О-Н связи), смещение 1377 см^-1 до 1370 см^-1 и ослабление полосы 1616 см^-1 (С=О валентные колебания карбоксилата), что свидетельствует о наличии химической связи Cr и ГК.

Пример 8

Аналогично примеру 7 5,0 г порошкообразной натриевой соли ГК с молекулярной массой с распределением 15-50 кДа и 0,175 г мелкокристаллического порошка зеленого цвета меди (II) хлористой 2-водной, чда, соотношение 1:0,035 по массе соответственно, подают в зону питания двухшнекового экструдера, где смесь гомогенизируют перемешиванием в токе азота в этой зоне в течение 2,5 минут при 6-8°С. Далее смесь обрабатывается аналогично примеру 1 во второй зоне в течение 1 минуты и в третьей зоне в течение 1 мин. Процесс проводят при автоматической загрузке смеси в зоны механохимической обработки в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась при скорости вращения шнеков в пределах 40-100 об*мин^-1; нагрузка, определяемая по величине тока привода шнеков экструдера в пределах 7-12 А, соответствует давлению 300 МПа. Температура в первой зоне 6-8°С, во второй 80°С, в третьей зоне 7°С. Продолжительность процесса в целом 4,5 минуты. Выход продукта-сухого порошка белого цвета с бледным зеленоватым оттенком составляет 4,95 г (95,6%). Содержание меди в продукте до 1,2% мас. Продукт растворим в воде - 2% масс. раствор образует прозрачный со слабым зеленоватым оттенком маловязкий гель.

В ИК-спектре отмечены изменения характерных полос, аналогично примеру 7, но ослабление полосы 1078 см^-1 выражено более отчетливо. Это свидетельствует о наличии химической связи Сu и ГК.

Пример 9

Аналогично примеру 1 5,0 г порошкообразной натриевой соли ГК с молекулярной массой с распределением 15-50 кДа и 0,075 г мелкокристаллического порошка темного сине-зеленого цвета хрома (III) хлористого 6-водного, чда, соотношение 1:0,015 по массе соответственно, подают в зону питания двухшнекового экструдера (загрузку хлористого хрома проводят, предохраняя от попадания влаги), где смесь гомогенизируют перемешиванием в токе азота в этой зоне в течение 2 минут при 7-8°С. Далее смесь обрабатывается аналогично примеру 1 во второй и третьей зонах. Процесс проводят при автоматической загрузке смеси в зоны механохимической обработки в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась при скорости вращения шнеков в пределах 20-100 об*мин^-1; нагрузка, определяемая по величине тока привода шнеков экструдера в пределах 10-12 А, соответствует давлению 300 МПа. Температура в первой зоне 5-7°С, во второй 75-80°С, в третьей зоне 5°С. Продолжительность процесса в целом 4,5 минуты. Выход продукта- сухого порошка со слабым серо-зеленоватым оттенком составляет 4,95 г (98,7%). Содержание хрома в продукте до 0,28%о мас. Продукт растворим в воде - 2% масс. раствор образует прозрачный с сероватым оттенком маловязкий гель.

В ИК-спектре раствора продукта реакции отчетливо наблюдается гипохромный сдвиг полос 1044 см^-1 до 1032 см^-1 (С-О-валентные колебания карбинола) и 946 см^-1 до 930 см^-1 (внеплоскостные колебания О-Н связи), смещение 1377 см^-1 до 1355 см^-1 и ослабление полосы 1616 см^-1 (С=О валентные колебания карбоксилата), что свидетельствует о наличии химической связи Cr и ГК.

Пример 10

Аналогично примеру 9 5,0 г порошкообразной натриевой соли ГК с молекулярной массой с распределением 15-50 кДа и 0,175 г мелкокристаллического порошка темного сине-зеленого цвета хрома (III) хлористого 6-водного, чда, соотношение 1:0,035 по массе соответственно, подают в зону питания двухшнекового экструдера, где смесь гомогенизируют перемешиванием в токе азота в этой зоне в течение 3 минут при 5-7°С. Далее смесь обрабатывается аналогично примеру 1 во второй зоне в течение 1 минуты и в третьей зоне в течение 1 мин. Процесс проводят при автоматической загрузке смеси в зоны механохимической обработки в токе азота, скорость подачи реакционной смеси поддерживалась при скорости вращения шнеков в пределах 20-100 об*мин^-1; нагрузка, определяемая по величине тока привода шнеков экструдера в пределах 7-12 А, соответствует давлению 300 МПа. Температура в первой зоне 5-7°С, во второй 80°С, в третьей зоне 5°С. Продолжительность процесса в целом 5 минут. Выход продукта- сухого порошка белого цвета со слабым серо-зеленоватым оттенком составляет 4,93 г (95,2%). Содержание хрома в продукте до 0,66% мас. Продукт растворим в воде - 2% масс. раствор образует прозрачный со слабым серо-зеленоватым оттенком маловязкий гель. В ИК-спектре отмечены изменения характерных полос, аналогично примеру 9, но ослабление полосы 1078 см^-1 выражено более отчетливо. Это свидетельствует о наличии химической связи Cr и ГК.

Изобретение относится к твердофазному способу получения биоактивных композиций, представляющих собой хелатные комплексы гиалуроновой кислоты с жизненно важными микроэлементами: цинком, магнием, марганцем, медью и хромом. Способ заключается в обработке порошкообразной смеси гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 15-50 кДа с хлоридом металла в двухшнековом механохимическом экструдере с зоной питания и двумя реакционными зонами при соотношении длин зон соответственно 20:40:40% с последовательным в одном цикле обработки непрерывным проведением операций: загрузки сухого порошка гиалуроновой кислоты и сухого порошка хлорида металла, где металл выбран из группы цинк, магний, марганец, медь, хром, при соотношении по массе 1:0,015-0,035 соответственно, в зону питания механохимического экструдера и гомогенизации перемешиванием в этой зоне в течение 2-3 минут при 5-10°С; дальнейшего последовательного автоматического перемещения гомогенизированной смеси во вторую и третью зоны механохимического экструдера, где механохимическая реакция проводится с одновременным воздействием давления в пределах 200-300 МПа и деформации сдвига на кулачковых механизмах с углом сдвига суммарно 180° в течение 1-2 минут в токе азота при температуре во второй механохимической зоне 70-80°С, в третьей механохимической зоне 5-7°С. Техническим результатом изобретения является одностадийный твердофазный способ получения хелатных комплексов гиалуроновой кислоты в отсутствие жидкой среды без больших энерго-, трудо- и водозатрат, позволяющий получить целевые продукты с высоким выходом, с повышенной биодоступностью и устойчивостью, которые могут использоваться в качестве целевой добавки в гидрогелевых композициях гиалуроновой кислоты. 2 ил., 1 табл., 10 пр.

Твердофазный способ получения биоактивной композиции на основе хелатных комплексов цинка, магния, марганца, меди и хрома с гиалуроновой кислотой, обработкой порошкообразной смеси гиалуроновой кислоты с молекулярной массой 15-50 кДа с хлоридом металла в двухшнековом механохимическом экструдере с зоной питания и двумя реакционными зонами при соотношении длин зон соответственно 20:40:40%, включающий непрерывную последовательность операций в одном цикле обработки:

- загрузку сухого порошка гиалуроновой кислоты и сухого порошка хлорида металла, где металл выбран из группы цинк, магний, марганец, медь, хром, при соотношении по массе 1:0,015-0,035 соответственно, в зону питания механохимического экструдера и гомогенизацию перемешиванием в этой зоне в течение 2-3 минут при 5-10°С;

- дальнейшее последовательное автоматическое перемещение гомогенизированной смеси во вторую и третью зону механохимического экструдера, где механохимическая реакция проводится с одновременным воздействием давления в пределах 200-300 МПа и деформации сдвига на кулачковых механизмах с углом сдвига суммарно 180° в течение 1-2 минут в токе азота при температуре во второй механохимической зоне 70-80°С, в третьей механохимической зоне 5-7°С.