Способ комбинированного обезвоживания высокодисперсных биологически активных материалов

Способ комбинированного обезвоживания высокодисперсных биологически активных материалов

Реферат

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.

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 м² в 1 см³ 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.

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 56×10⁹ 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.

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 3,2×10⁹ 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	73×109 КОЕ/г	6,7×109 КОЕ/г	13,0
заявляемый	1:3	56×109 КОЕ/г	19,6×109 КОЕ/г	17,0
1:10	56×109 КОЕ/г	24,0×109 КОЕ/г	6,5
1:22	56×109 КОЕ/г	20,3×109 КОЕ/г	3,5
Bifidobacterium bifidum	по прототипу	1:10	4,2×109 КОЕ/г	5,7×108 КОЕ/г	10,8
заявляемый	1:3	3,2×109 КОЕ/г	9,7×108 КОЕ/г	16,6
1:10	3,2×109 КОЕ/г	8,4×108 КОЕ/г	7,0
1:22	3,2×109 КОЕ/г	7,3×108 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.

Способ комбинированного обезвоживания высокодисперсных биологически активных материалов, содержащих действующие вещества в жидкой фазе, осуществляемый в несколько этапов, отличающийся тем, что жидкую фазу с активным веществом из микрокапельного состояния, стабилизированного сухим высокодисперсным гидрофобным разобщителем в соотношении 1:3-1:22, обезвоживают первоначально при атмосферном давлении и затем смешивают с влагоемким сорбентом с остаточной влажностью менее 1% и при необходимости досушивают.