Способ получения сложного эфира полиглюкана - SU1048987A3

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области химимеской технологии, в частности к получению губок гидрогелей на основе поперечно-сшитых полиглюкандиэфиров сукциновой или глутаровой кислот, которые обладают высокой гемостатической активностью. Известен способ получения сложных эфиров полиглюкана этерификацией полиглюкана ангидридом глутаровой или янтарной кислоты в растворе в присутствии катализатора В качестве полиглюкана используют крахмал pj получаемые продукты не являются сшитыми,не могут быть получены в форме гидрогелей-губок и не обладает гемостатической активностью Цель изобретения - получение химически сшитого сложного эфира полиглюкана , обладающего высокой гемостатической активностью Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения сложно го эфира полиглюкана этерификацией полиглюкана ангидридом глутаровой или янтарной кислоты в растворе в присутствии катализатора, в качестве полиглюкана используют амилозу, декстран или пуллулан, а этерификцию проводят при до степени замещения эфира полиглюкана 0,,3 с последующими подкислением раствора до рН 4,0-5,2 сушкой и термообработкой при 60 и соответственноо Для, получения сложного эфира полиглюкана с сетчатой структурой полученный после подкисления 3,8-, раствор полиглюкана вымораживают в присутствии 0,2-0,55 веСоЧ„ формамида ,N -метил-2-пирролидона или диметилсульфоксида на 1 вес„Чо сложного эфира полиглюкана при температуре ниже Пример 1о Сукцинат амилозы, 400 г амилозы картофеля (Superlose , Stein Hall) влажностью 9,1 высыпают через сито в 400 мл интенпри сивно перемешиваемой воды для получения однородной молочной сме си Смесь охлаждают до 10 С и добавляют к ней 595 г 50,6 -ного раствора гидроокиси натрия и 1700 мл воды. Пос ле просветления смеси и подъема температуры до 13с в реакционную смесь через сито засыпают 685 г порошкообразного сукцинового ангидрида. После падения рН примерно до 8 через капель ную воронку добавляют 5 н, раствор гидроокиси натрия (используют 1000 мл 1 872 предварительно взвешенного раствора) со скоростью достаточной для поддержания рН реакционной смеси между 8 и 9о 5 Но раствор гидроокиси натрия взвешивают и точно определенное использованное количество составляет 929,9 г или 788,0 мл, В ходе реакции реактор охлаждают для поддержания температуры реакционной смеси в пределах между 10 и 22°Со Степень замещения (СЗ) сук- цинатных групп рассчитывают в соответствии со стехиометрическим уравнением реакции г7 1б2(20х-у) 7 где X - вес сукцинового ангидрида, г; у - использованное количество гидроокиси натрия, ммоль; 2, - сухой вес амилозы, г. Следовательно, СЗ 162(20-685 -114бб1 1000 363,6 Затем реакционную смесь отфильтровывают для удаления всех веществ с размером частиц .больше 5 мкм, Добавлением уксусной кислоты в отфильтрованном растворе доводят рН до 4,0„ Раствор подвергают диализу в целлюлозных трубках для удаления низкомолекулярных солей до тех пор, пока удельная электропроводность раствора не станет постоянной. Концентрируют раствор в испарителе до концентрации твердых веществ 13,2, Раствор полученного в результате сукцината амилозы (концентрация твердых веществ 13,2, СЗ 1,00 и рН 4,о) в форме частичной натровой соли выливают в виде пленки 1 мм толщиной на стеклянные пластины. Пленки высушивают в течение 2 ч при 60°С в нагревательном шкафу .с принудительной воздушной вентиляцией и сшивают поперечными мостиками путем их немедленного помещения в термошкаф с принудительной воздушной вентиляцией, нагретый до 120 С, примерно на 20 мин. После охлаждения пленки и пластины в течение 15 мин замачивают в водном растворе бикарбоната натрия. Пленку отделяют от пластины и собирают на ткань Сегех® 28,8 г/м (Moncanto Corp,) (нетканый нейлон, нейлоновая пряжа Spunbonded), Затем пленку вместе с тканью помещают в дистиллированную воду и подвергают измельчению в гомогенизаторе в течение 15 с на высокой скорости. Добавлением водного раствора сукциновой кислоты в смеси создают рН 7,О Продукт, представляющий собой порошкообразный гидрогель, собирают на ткань Сегех и дважды промывают 5 кратным по отношению к набухшему объему гидрогеля объемом дистиллированной воды. Гель высушивают погружением в 10-кратный по отношению к его набухшему объему объем безводного ацетона. Ацетон декантируют и продукт высушивают в вакуумном нагревательном шкафу в течение 1 ч Со Продукт подвергают легкому истиранию в ступке с пестиком для разрушения агрегатов и полученный порошок разделяют последователь ным просеиванием на три фракции -50, 100 и 200 меш, Солевое удерживание определяют на буханием 5QO мг порошка с предварительно определенным содержанием влаги , удержанного на сите с размером пор 100 мешо, в 50 мл 0, водного раствора хлористого натрия при23 С при перемешивании в течение 10 миНо Порошкообразный гидрогель из влекают высушиванием на предваритель но взвешенном куске ткани Сегех® до тех пор, пока с него не перестанет капать. Сырой порошок взвешивают на - fsi куске ткани Сегех и величину солевого удерхчивания (С|) рассчитывают по уравнению сырой вес порошка сухой вес порошка Величина солевого удерживания составляет 19,5 о Испытания гемостатического действия проводят определением способности материала останавливать кровотечение , возникающее у взрослой собаки в результате ампутации ткани селе зенки. Животное подвергают анестезии действием понтотала натрия. Делают надрез по средней линии брюшной полости и обнажают селезенку. Часть тк ни селезенки ампутируют. Удаленная площадь составляет 2,5 х 0,95 см с глубиной раны, определяемой изгибом ножниц (примерно 0,32 см). После появления обильного кровотечения площадь , на которой произведена ампутация , промокают сухой хлопковой марлей и на рану немедленно наносят некоторое количество (около 300 мг) сухого порошкообразного гидрогеля на основе нейтральной натровой соли сукцината амилозы., полученного в соответствии с настоящим примером, и удерживают на ране 30 с прилох ением слабого давящего действия на порошок с помощью сухого целлюлозного марлевого тампона. После удаления марлевого тампона кровотечение не возобновляется и большая часть порошка совсем не смочена кровью . Если в течение последующих 10 мин не наблюдается последующего кровотечения , избыток порошка удаляют добавлением к нему изотонического солевого раствора. Большая часть порошка набухает в солевом растворе и ее смывают, но порошок, пропитанный кровью, остается на месте раны, продолжает проявлять гёмостатическое действие и его консистенция приобретает каучукоподобный характер. Благодаря такой консистенции сгустка и его плотному прилеганию к находящейся под ним ткани рана выдерживает значительные движения и не кровоточит. Пример 2, рН для поперечносшитых пленок. Из.массы синтезированного и полученного в соответствии с методикой примера 1 сукцината амилозы готовят образцы введением раствора бикарбоната натрия до рН , 5,2 и 5,5 введением раствора бикарбоната натрия. Пленки (l мм толщиной) из этих образцов в течение 2 ч нагревают при 60 С и затем в течение 1-0,5 ч при , в нагревательных шкафах с принудительной воздушной вентиляцией. Судя по нерастворимости плотной пленки при нейтрализации в растворе бикарбоната натрия, хорошая зашивка произошла при рН 5,0; 5,2, Растворимоет ь образца в этом растворе при рН 5|5 свидетельствует о том, что зашивка не произошла. Пример 3 Сукцинат амилозы с максимальной степенью замещения. Согласно технологии примера 1 получают сукцинат амилозы с использованием 30 г амилозы, растворенной в 200 мл воды, 200 г сукцинового ангидрида , 21,1 г 50,6%NaOH и 78,9 г 5 н, NaOH, Степень замещения полученного сукцината амилозы 2,43, Полученный продукт отфильтровывают, диализуют и проводят сшивку в соответствии с методикой примера 1 с тем отличием, что некоторые пленки нагревают при в течение 22 мин, а другие пленки нагревают при 35 мин. Величины солевого удерживания этих образцов (порошки на 100 меш) 16,0 и-15,6 соответственно. Эти порошки (100 меш) останавливают кровоте чение раны селезенки собаки менее чем за 30 с. Пример 4 о Соли сукцината амилозы, Кальциевая, магниевая, калиевая и аммониевая соли поперечно-сшитого порошкообразного сукцината амилозы (СЗ 1,1; СУ 13,4, полученного согласно общей методике, приведенной в примере 1) получаются следующим образом Около 1,3 г порошка 100 меш в форме натровой соли перемешивают в 50 мл воды и подкисляют до рН 4,0 1 Но НСЕ. Гель дважды промывают водой (порциями по 100 мл) и затем в течение 4 мин перемешивают в 5 растворе данной соли - одной из приведенных в табЛо 1о Затем гель три раза промывают водой (порциями по 100 мл), два раза ацетоном (порциями по 100 мл) и в течение 1 ч нагревают в вакууме при 70С Таблица 1 8,1 Менее 3 с аце11 ,0 тат магния 10,6 ацетат калия 5%-ный бикар- 10,2 Менее 3 с бонат аммоПример 5« Сукцинат декстран К 100 г декстрана в 1 л воды при добавляют поочередно сукциновый ангидрид (100 г) и 5 н„ NaOH (314,8г поддерживая рН между 8 и 9 и темпера туру в пределах 6-10 С Степень замещения полученного сукцината декстрана 1,14„ Раствор сукцината декстрана подкисляют ледяной уксусной кис лотой до рН 4, подвергают диализу против дистиллированной воды до установления постоянной величины удель ной электропроводности и концентриру ют в испарителе при 45-55°С до концентрации твердых веществ 51 Пленки раствора полимера толщиной 1 мм наносят на стеклянные пластинки Час пластинок нагревают 2 ч при 60°С и затем 1 ч при , а остальные при 60 С в течение 220 мин и затем 127 мин при Пленки нейтрализуют в %ном растворе бикарбоната натрия, растирают в течение 15 с в 100 мл воды в гомогенизаторе, фильтруют и смешивают с 600 мл воды о После доведения рН этой смеси сукциновой кислотой до 7,0 измельченную пленку еще дважды промывают водой (порциями по 600 4л) и дважды ацетоном (порциями по 400 мл) и нагревают в вакуумном термошкафу при в течение 1 ч. Этот сухой образец измельчают в ступке с пестиком и просеивают через сита , выделяя фракции 100 меш (ЗОО150 мкм), 200 меш (150-75 мкм) и больше 200 меш (меньше 75 мкм}. Солевое удерживание образца фракции 100 меш, нагревавшегося меньшее время , 85, солевое удерживание образца той же фракции, но нагревавшегося более продолжительное время, 15,4. 06разцы этих порошков проявляют хороший гемостатический эффект на ране селезенки собаки, останавливая кровотечение менее чем за 30 с Пример 6о Сукцинат пуллулана К 25 г пуллулана в 225 мл воды при 10°С добавляют 24,0 ,6 вес.% NaOHo В раствор пуллулана согласно методике примера 5 поочередно добавляют сукциновый ангидрид (35 г) и 5 н NaOH (53,7 г. Рассчитанная степень замещения сукцината пуллулана 1,1 Такой раствор сукцината пуллулана перерабатывают в поперечно-сшитый порошок согласно примеру 5 с тем отличием , что образование пленки производят из Зб.З -ного раствора нагреванием при 60 С в течение 90 мин и затем при 120°С в течение 40 мин, Солевое удерживание порошка фракции 100 меш 19о9о Образец порошка фракции 100 меш оказывает хорошее гемостатическое действие на ране селезенки собаки, останавливая кровотечение менее чем за 30 с о Пример 7 Глутарат амилозы К 55 г амилозы в 500 мл воды при 10°С добавляют 25,8 г 50,6 вес МаОН. К раствору амилозы согласно методике примера 5 поочередно добавляют глутаровый альдегид (Т14,1 г) и 5 н, NaOH (277 г) о Рассчитанная степень замещения глутарата амилозы 1,6о Раствор глутарата амилозы пере71 рабатывают в поперечно-сшитый порошок в соответствии с примером 5 с те отличием, что образование пленки осу ществляют из 27,1%-ного раствора 1,5 часовым нагревом при 60 С и 25минутным нагревом при . Солевое удерживание 14,3о Образец этого порошка проявляет хорошее гемостатичес кое действие на ране селезенки собаки , остановив кровотечение менее чем за 30 с. Пример 8, Декстран-амилозасукцинато 44 г (52%-ное содержание твердых веществ) не подвергавшегося поперечной сшивке сукцината декстрана, полученного согласно примеру 5, смешивают с 156 г (14, содержание тверды веществ) также не обработанного для поперечной сшивки сукцината амилозы, полученного согласно примеру 1, с по мощью механической мешалки и создают раствором бикарбоната натрия рН в смеси 4,2, Г1ленку этого раствора 1 мм толщиной в течение 150 мин нагревают при 60 С и в течение 100 мин при 120°С и перерабатывают в порошок согласно примеру 5 о Солевое удерживание порошка фракции 100 меш 11,5 Образец порошка фракции 100 меш оказывает хорошее гемостатическое действие , останавливая кровотечение на ране селезенки собаки менее чем за 30 с. Пример 9. Пуллулан-амилозасукцинат , 5б г (с содержанием твердых веществ 52) не подвергавшегося поперечной сшивке сукцината пуллулана, полученного согласно примеру 6, смешивают с 142 г (с содержанием твердых веществ 14,5%) сукцината амилозы , также не обработанного для поперечной сшивки, в соответствии с примером 8, с тем различием, что пленку нагревают при в течение 35 мин Солевое удерживание 16,1, гемостатическое действие хорошее, остановка кровотечения происходит менее чем за 30 с„ Пример 10о Глутарат амилозы - сукцинат амилозы, 80 г (с содержанием твердых веществ 21,7 не подвергавшегося попе речной сшивке глутарата амилозы, полученного согласно примеру 7, смеши вают с 120 г (с содержанием твердых веществ 14,5) сукцин)ата амилозы в соответствии с примером 8 с тем от7 личием, что пленку нагревают при 120 С в течение 25 мин. Солевое удерживание 22,8, продукт обладает хорошим гемостатическим действием, останавливая кровотечение менее чем за 30 с. Пример 11 о Получение амилозо-сукцинатной губки с использованием в качестве агента, способствующего образованию сетчатой структуры, формамида , 400 г амилозы картофеля (Superlose . Stein Hall) с содержанием влаги 12,2 высыпают через сито в 4700 мл быстро перемешиваемой воды при 23С для получения однородной молочной смеси о Смесь охлаждают в ледяной бане до 10°С и добавляют 1475,3 г 4,94 н, раствора гидроокиси натрия. После растворения амилозы и установления температуры на уровне 8 С к реакционной смеси добавляют ,0 г порошка сукцинового ангидрида. После падения рН до 7 через капельную воронку добавляют 4,94 н, раствор гидроокиси натрия (используют 1000 мл предварительно взвешенного раствора) со скоростью достаточной для поддержания рН реакции на уровне около 8il, Гидроокись натрия добавляют до установления в- растворе рН,8,5, Оставшийся раствор гидроокиси натрия взвешивают и точно определенное количество щелочи , использованной на этой стадии, составляет 2257,2 г или 1912,9 мл. В ходе реакции реактор охлаждают для поддерживания температуры реакции от 8 до 20°С, Степень замещения сукцинатных групп на звено ангидроглюкоза рассчитывают, основываясь на стехиометрии реакции, используя уравнение примера 1 го 1б2(20х(585)- 9449,7) „, „, 1000 X 351,2 Как только реакция закончится, рН сдвигают до 4,5 добавлением уксусной кислоты и раствор отфильтровывают для удаления всех веществ с размером частиц больше 5 мкм. Отфильтрованный раствор затем подвергают диализу для удаления низкомолекулярных веществ. Диализ проводят в диализной ячейке против дистиллированной воды до установления постоянной удельной электропроводности при перепаде давления 500 мм рт,ст, В процессе диализа рН раствора поддерживают на уровне 4,0, Конечный раствор сукцината амилозы в форме частичной натровой соли при рН 4,0 характеризуется соде жанием твердых веществ 5,15%.. Часть этого раствора с концентрацией k,% (126,2 г, что эквивалентно 6,5 г тве дых веществ, содержащихся в растворе тщательно смешивают с 2,72 г формами да (о,41 веСоЧ на 1 веСоЧ полиглюкана ) и количеством воды достаточным для того, чтобы общий вес смеси составил 1бО Го Данный раствор однородно намораживают на внутренние сте ки колбы ее вращением и раствора горизонтально в бане, заполненной ацетоном с сухим льдом (-78 с) до тех пор, пока заморожен151ый раствор отжимается от стеклянных стенок (этот процесс сопровождается громким треском ) о Сразу после вынимания колбы из бани с ацетоном и сухим льдом ее немедленно переносят в круглую медную соединительную ситовую муфту и п соединяют к аппарату для лиофильной сушки с длиной внутреннего трубопровода из нержавеющей стали 8 см и внутренним диаметром 16 мм Перепад давлений между образцом и холодильной ловушкой поддерживают на уровне 600 мкм рТоСТо Медное сито обеспечив ет большую однородность теплового rioTOKa в колбу в процессе лиофилизации , благодаря этому получают более однородный гидрогелевый губчатый про дукт. Колбу подвергают воздействию окру жающих атмосферных условий при примерно и относительной влажности и, когда возможно, периоди чески вращают колбу для того, чтобы частично уменьшить разницу в теплопередаче с разных сторон Для измерения температуры продукта в процессе лиофилизации в массу продукта вмо раживают термопару и с ее помощью определяют, что весь процесс лиофили зации около 4,5 ч) происходит в пределах между -10 и -9°С с небольшим спадом температуры до -13 С, как раз перед быстрым подъемом температу ры до уровня окружающей среды при окончании лиофилизациио Лиофилизация происходит быстрее (почти на 1 ч) у стенок колбы Колбу оставляют в ап парате для лиофилизации на несколько часов после того,как внутренняя температура поднимается до уровня комнатной температуры. Губку с помощью шпателя осторожно вынимают из колбы, разрезают и поме1 7 .° . щают на плоскую поверхность, высуши .вают в термошкафу с принудительной в течение 2 ч воздушной вентиляцией при 60 С и затем немедленно проводят поперечную сшивку нагревом в термошкафу с принудительной воздушной вентиляцией в течение 25 мин при . Для характеристики губки, обработанной для поперечной сшивки, проводят следующие измерения: удельный вес, толщина, кажущаяся плотность, свободный объем, пористость по отношению к воздушному потоку, величине солевого удерживания Измерения всех этих параметров проводят на куске не нейтрализованной губки площадью 41,7 см, выдержанном в течение 48 ч или больше при 21 С и относительной влажности, кроме случая определения величины солевого удерживания . Удо вес 0,0192 толщину (0,1б5 см) определяют как среднее из 13 измерений с помощью микрометра с индикаторной головкой (без нажима), кажущаяся плотность 0,116 Определение свободного объема основывается на определении абсолютной плотности полимера 1,50 г/см, найденной из данных с тем, что порошок, изготовленный из губки, медленно тонет в хлороформе (уд.весо 1,498 г/млУ и плавает в хлороформе, содержащем 251 тетрахлористого углерода (уд«вес тетрахлористого углерода 1,595 г/мл). Свободный объем, величина которого составляет 92,3. рассчитывают по формуле кажущаяся плотность 1 - ... . .-п X 100. абсолютная плотность Пористость по отношению к воздушному потоку измеряют с использованием специальной адапторной пластины для уменьшения площади поверхности губки, через которую подают воздух, до 6,26 Измерение пористости по отношению к воздушному потоку проводят на трех областях губки. Средняя величина составляет 238,8 м /м мин при 76,2 см, рт,ст«, 21°С и относительной влажности. Величину солевого удерживания определяют на части образца, высушенного в термошкафу при 60°С до хрупкого состояния J осторожно перетертого в порошок и просеянного для получения фракции, прошедшей через сито с порами 50 Meiji и удержанном на сите 100 меш (от 0,30 до 0,15 мм) .Эту фракцию перемешивают в растворе

бикарбоната натрия (75 мл/г порошка), собирают на ткань - 28,8 г/м и промывают три раза 5 кратным по отношению к его набухшему объему объемом дистиллированнор 1 водыо Смену раствори-s теля в геле проводят обработкой геля 10-кратным по сравнению с его набухшим объемом объемом безводного ацетата Продукт высушивают до сухого со,столния в течение 1 ч вакуумном тер- 10 мошкафу при 60 Со 500 мг порошка (горячий сухой вес перемешивают в. течение 10 мин в 50 мл 0,9 водного раствора хлористого натрия при 23°Со Набухший порошок извлекают высушиванием is на предварительно взвешенном куске ткани до тех пор, пока с нее не прекращает капать. Сырой порошок взвеши . вают на ткани и величину солевого удерживания (13,25) рассчитывают по урав-2о нению примера 1,

Для испытаний гемостатической активности губку нейтрализуют легким перемешиванием ее, в растворе ацетата кальция (7 мл/г губки) с по-25 следующим добавлением гидроокиси кальция в виде суспензии до тех пор, пока рН не остается в течение 10 мин постоянным на уровне. 6,5 Губку удаляют из раствора, осторожно выжимают о для удаления избытка раствора и три раза промывают 1300 мл порциями дистиллированной водЫо Для удаления воды влажную губку подвергают смене растворителя действием сухого ацетона, что приводит к сжатию губки почти до первоначального размера Затем ее отжимают и сушат между листами фильтровальной бумаги,

Гемостатическую активность определяют по способности нейтрализованной губки остановить кровотечение у взрослой собаки, -вызванное ампутацией ткани селезенки. После появления обильного кровотечения площадь раны промокают сухой хлопковой марлей и немедленно накладывают на рану двойной слой губки размером 2,5 х 3,7 см (примерно 300 мг) и удерживают на ране 30 с приложением слабого давящего действия на губку через влажный целлюлозный тампон. После удаления марлевого тампона при возобновлении кровотечения давящее действие продолжают еще 30 Со Количественную оценку проводят на основе числа необходимых 30-секундных периодов давящего действия. Если в течение не менее 15 мин наблюдения не замечено последующего кровотечения, губку насыщают изотоническим солевым раствором и силой удаляют с поверхности раны для оценки ее адгезивных характеристик. Для обеспечения гемостаза необходим лишь начальный 30-секундный период оказания давящего действия. Губка плотно прилипает к ране, выдерживает давление, движение, растягивание селезенки и трение.

Пример 12, Микроскопическая характеристика губок Hia основе сукцината амилозы,

Шесть губок (A-F) получают в соответствии с примером 11 с тем отличием , что используют следующие количества формамида, г: А нет, В 2,15; С 2,A9;D2,72; Е 3,17; F 3,6 (0; 0,33 0,38J 0,41 0,48; 0,55 вес,ч, соответственно на 1 вес,ч, полиглюкана)„ Данные губки лежат в пределах структурной организации от отсутствия сетчатой структуры (А), очень тонкой структуры (в) до очень грубой структуры р). Сравнение физических параметров , измеренных у этих губок, привдится в табл, 2,

Таблица 2

Реферат

Ь СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНОГО ЭФИРА ПОЛИГЛЮКАНА этерификацией полиглюкана ангидридом глутаровой или янтарной кислоты в растворе в присутствии катализатора, о т л и ч а rout и и с я тем, что, с целью получения химически сшитого сложного эфира полиглюкана, обладающего высокой гемостатической активностью,в качестве полиглюкана используют амилозу, декстран или пуллулан, а этерификацию проводят при рН 7-9 до степени замещения эфира полиглюкана 0,324-2,43 с последующими подкислением до рН 4,0-5,2, сушкой и термообработкой при 60 и 120с соответственно, 2, Способ по По 1, состоящий в том, что, с целью получения сложного эфира полиглюкана с сетчатой структурой , полученный после подкисления 3,8-4, раствор полиглюкана вымораживают в присутствии 0,2ю 0,55 веСоЧ, формамида,N -метил-2-пирСП ролидона или диметилсульфоксида на 1 вес,ч, сложного эфира полиглюкана при температуре ниже , 4 00 со оо

Формула