Способ получения низкомолекулярного хитозана, растворимого в щелочных условиях

Авторы патента:

C08B37/08 - хитин, хондроитинсульфат, гиалуроновая кислота; их производные

Владельцы патента RU 2384588:

Государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Казанская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (RU)
Федеральное государственное учреждение науки "Казанский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии" Роспотребнадзора (RU)

Изобретение относится к медицинской биотехнологии и может быть использовано в производстве биологически активных веществ с антибактериальными, антигрибными и иммуномодулирующими свойствами, а также в создании полимерных матриц для иммобилизации ДНК и лекарственных средств на основе низкомолекулярного хитозана, растворимого в щелочных условиях. Способ получения низкомолекулярного хитозана, растворимого в щелочных условиях, характеризуется тем, что при его осуществлении используют низкомолекулярный хитозан, полученный ферментативной деполимеризацией, который растворяют в водном растворе кислоты с последующим добавлением к полученному раствору хитозана раствора щелочи до рН 7,0 или 7,4. Выпавший в осадок хитозан удаляют из раствора центрифугированием, а низкомолекулярный хитозан, растворимый в щелочных условиях, содержащийся в надосадочной жидкости, лиофильно высушивают. Техническим результатом заявленного изобретения является разработка упрощенного способа получения низкомолекулярного хитозана, растворимого при рН 7,0 и выше, с высоким уровнем выхода продукта за счет повторного использования фракции хитозана, нерастворимой в щелочных условиях.

Хитозан - высокомолекулярный сополимер D-глюкозоамина и N-ацетил-D-глюкозоамина, соединенных 1,4-β-гликозидной связью. Хитозан обладает антибактериальными, антигрибковыми и иммуномодулирующими свойствами, может быть использован как адъювант, радиопротектор, компонент гелевых и мазевых композиций, как полимерная матрица для иммобилизации ДНК, лекарственных и других веществ, в качестве элиситора повышает устойчивость растений к грибным и вирусным заболеваниям (Куликов С.Н. с соавт. 2006. Хитин и хитозан: получение, свойства и применение, 2002).

Главным недостатком высокомолекулярного хитозана массой более 50 кДа является его способность растворяться только в кислых растворах с рН 4,0-6,0, а также высокая вязкость получаемых растворов даже в концентрациях менее 1 мг/мл. Для снижения вязкости и улучшения растворимости высокомолекулярный хитозан подвергают деполимеризации. Полученный в процессе ферментативной деполимеризации низкомолекулярный хитозан способен растворяться в растворах с рН до 6,5-7,0 (Патент RU 2188829, патент RU 2073016).

Наиболее близким к нашему изобретению - способ получения хитозана, растворяющегося в щелочных условиях, является способ, использующий химическую модификацию хитозанового полимера за счет введения боковых углеводных групп через аминогруппу (Ильина А.В. с соавт. 2007) или через шестой углеродный атом глюкозаминного остатка (Kurita K. 2006). Существенными недостатками метода, который предусматривает введение боковых углеводных остатков через аминогруппы хитозана за счет образования Шиффова основания (Ильина А.В. с соавт. 2007), являются: неустойчивость производных при кислых значениях рН, а также уменьшение в полимерной цепи свободных аминогрупп, которые необходимы для обеспечения поликатионной природы хитозанового полимера. Существенным недостатком метода, который предусматривает введение боковых углеводных остатков через шестой углеродный атом глюкозаминного остатка (Kurita K. 2006), являются трудоемкость проведения химической модификации, а также использование дорогих реагентов.

Целью нашего изобретения является разработка эффективного и безотходного способа получения низкомолекулярного хитозана, растворимого в щелочных условиях, без использования дорогостоящей и сложной химической модификации.

Способ осуществляется следующим образом. Берем предварительно гидролизованный с помощью ферментативной деполимеризации низкомолекулярный хитозан (от 5 до 50 кДа), который растворяют в водном растворе кислоты, к полученному раствору при постоянном перемешивании добавляют раствор щелочи. При достижении раствором хитозана рН 7,0 или 7,4 добавление щелочи прекращают. Выпавший в осадок хитозан удаляют из раствора центрифугированием. Оставшийся раствор, содержащий фракцию низкомолекулярного хитозана, растворимого при рН 7,0 или 7,4, то есть растворимый в щелочных условиях, подвергаем лиофильному высушиванию. В зависимости от вида исходного низкомолекулярного хитозана выход низкомолекулярного хитозана, растворимого в щелочных условиях, составляет от 20 до 50%. Выпавшую в осадок фракцию подвергаем повторной ферментативной деполимеризации и используем повторно.

Техническим результатом заявленного изобретения является разработка эффективного и безотходного способа получения низкомолекулярного хитозана, растворимого при щелочных значениях среды с высоким уровнем выхода продукта за счет применения предварительно гидролизованного с помощью ферментативной деполимеризации хитозана (от 5 до 50 кДа), а также повторного использования фракции хитозана, нерастворимой в щелочных условиях.

Пример 1. Получение низкомолекулярного хитозана, растворимого в щелочных условиях. Взвешиваем 1 г низкомолекулярного хитозана, предварительно гидролизованного с помощью ферментативной деполимеризации и имеющего средневязкостную молекулярную массу 10 кДа. Хитозан растворяем в 400 мл 0,025 н. растворе HCl. К полученному раствору хитозана порциями по 1 мл добавляем 0,2 н. раствор NaOH. При достижении рН 7,0 добавление раствора NaOH прекращают. Выпавший в осадок хитозан (фракция №1) отделяем центрифугированием. Оставшийся в растворе хитозан (фракция №2), растворимый при рН 7,0, осаждаем добавлением избытка NaOH, доводя рН раствора до 9,0. Фракцию №2 диализуем против воды для удаления солей и щелочи, затем лиофильно высушиваем. Масса полученного хитозана составляет 0,4 г, то есть выход низкомолекулярного хитозана составляет 40%. Полученная фракция №2 содержит низкомолекулярный хитозан со средневесовой молекулярной массой от 8 до 17 кДа и среднечисловой молекулярной массой от 3 до 8 кДа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Куликов С.Н., Чирков С.Н., Ильина А.В., Лопатин С.А, Варламов В.П. Влияние молекулярной массы хитозана на его противовирусную активность в растениях. Прикладная биохимия и микробиология. 2006. Т.42. №2. С.224-228.

2. Хитин и хитозан: получение, свойства и применение. Под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. Москва: Наука, 2002. 368 с.

3. RU 2188829 C1, 10.09.2002.

4. RU 2073016 C1, 10.02.1997.

5. Kurita K. Chitin and chitosan: functional biopolymers from marine crustaceans. Marine Biotechnology. 2006. V.8. №3. P.203-226.

6. Ильина А.В., Варламов В.П. Галактозилированные производные низкомолекулярного хитозана: получение, свойства. Прикладная биохимия и микробиология. 2007. Т.43. №1. С.82-87.

Способ получения низкомолекулярного хитозана, растворимого в щелочных условиях, характеризующийся тем, что при его осуществлении используют низкомолекулярный хитозан, полученный ферментативной деполимеризацией, который растворяют в водном растворе кислоты, с последующим добавлением к полученному раствору хитозана раствора щелочи до рН 7,0 или 7,4, после чего выпавший в осадок хитозан удаляют из раствора центрифугированием, а низкомолекулярный хитозан, растворимый в щелочных условиях, содержащийся в надосадочной жидкости, лиофильно высушивают.

Изобретение относится к соединению на основе гиалуроновой кислоты, где спиртовые группы гиалуроновой кислоты эстерифицированы реином в свободном виде или в форме производного фармацевтически активного соединения in vivo и где кислотная группа реина способна образовывать эфирную связь с гидроксильной группой гиалуроновой кислоты, или его фармацевтически приемлемой соли, к способу получения упомянутого сложного эфира, который включает стадию проведения реакции хлорангидрида реина в свободном виде или в форме производного фармацевтически активного in vivo соединения с гиалуроновой кислотой и к фармацевтической композиции, содержащей упомянутый сложный эфир, обладающей противоспалительными свойствами и анаболитически-реконструктивным действием для местно-регионального применения для лечения воспалительного заболевания (воспалительные заболевания суставов) или восстановления ткани (тканью является хрящ или кожа).

Способ получения модифицированной токоферолом сшитой соли гиалуроновой кислоты и биоактивная композиция на ее основе // 2382052

Изобретение относится к синтетической полимерной химии, а именно к способу получения сшитых солей модифицированной токоферолом гиалуроновой кислоты (ГК), заключающемуся в том, что осуществляют химическое взаимодействие соли гиалуроновой кислоты, токоферола вместе с, по крайней мере, одним сшивающим агентом, подвергая исходные реагенты одновременному воздействию давления в пределах от 5 до 1000 МПа и деформации сдвига в механохимическом реакторе при температуре от 20 до 50°С, а также к биоактивной композиции на ее основе.

Комплексная соль олигохитозония и способ получения этой соли // 2369618

Изобретение относится к технологии переработки природного хитозана, а точнее изобретение касается комплексной соли олигомеров хитозана и способа получения этой соли.

Способ получения тиокарбамоилхитозана // 2355706

Изобретение относится к синтезу тиокарбамоильных производных полисахаридов, а именно к способу получения тиокарбамоилхитозана (ТКХ). .

Производные гиалуроновой кислоты с пониженной биодеградируемостью // 2350625

Изобретение относится к новым производным гиалуроновой кислоты, которые могут быть использованы в медицине и фармакологии. .

Способ получения хитозансодержащего гидрогеля // 2346442

Изобретение относится к способу производства хитозансодержащих оболочек, в данном случае хитозансодержащего гидрогеля. .

Способ переработки личинок синантропной мухи // 2345139

Изобретение относится к биотехнологии. .

Эпимеризованные производные полисахарида к5 с высокой степенью сульфатирования // 2333222

Способ получения хитозана // 2330670

Способ выделения гликозаминогликанов из минерализованной соединительной ткани // 2325902

Изобретение относится к медицине и описывает способ выделения гликозаминогликанов из минерализованной соединительной ткани, включающий ферментативный гидролиз, депротеинизацию, осаждение, отличающийся тем, что деминерализацию проводят в течение 20 ч, используя 0,5 н.

Способ получения модифицированной рибофлавином сшитой соли гиалуроновой кислоты // 2386640

Изобретение относится к синтетической полимерной химии, а именно к способам получения сшитых солей модифицированной рибофлавином гиалуроновой кислоты (ГК) - природного полимера из класса полисахаридов

Способ получения модифицированной ретинолом сшитой соли гиалуроновой кислоты // 2386641

Изобретение относится к синтетической полимерной химии, а именно к способам получения сшитых солей модифицированной ретинолом гиалуроновой кислоты (ГК) - природного полимера из класса полисахаридов

Способ получения модифицированной фолиевой кислотой сшитой соли гиалуроновой кислоты // 2387670

Изобретение относится к синтетической полимерной химии, а именно к способам получения сшитых солей гиалуроновой кислоты (ГК), модифицированных фолиевой кислотой, - природного полимера из класса полисахаридов

Способ получения модифицированной витаминами сшитой соли гиалуроновой кислоты // 2387671

Изобретение относится к синтетической полимерной химии, а именно к способам получения новых, модифицированных витаминами сшитых солей гиалуроновой кислоты (ГК) - природного полимера из класса полисахаридов

Производное гиалуроновой кислоты и содержащее его лекарственное средство // 2390529

Изобретение относится к производному гиалуроновой кислоты, где нестероидное противовоспалительное лекарственное средство связано с гиалуроновой кислотой посредством ковалентной связи, которое содержит частичную структуру дисахаридной единицы гиалуроновой кислоты, к которой присоединено противовоспалительное лекарственное средство, представленное следующей ниже формулой (I): где Y-CO- представляет собой один остаток дисахаридной единицы гиалуроновой кислоты; R2 представляет собой остаток нестероидного противовоспалительного лекарственного средства, представленного группой Z-CO- или атомом водорода, при условии, что все R2 не являются атомом водорода; -NH-R1-(-O-)n представляет собой спейсерный остаток в соединении-спейсере, представленном формулой H 2N-R1-(OH)n, имеющем гидроксильные группы в количестве n; R1 представляет собой линейную или разветвленную углеводородную группу, содержащую от 2 до 12 атомов углерода, которая может иметь заместитель; -СО-NН- представляет собой амидную связь карбоксильной группы гиалуроновой кислоты в качестве составляющей сахарид гиалуроновой кислоты с аминогруппой соединения-спейсера; -O-СО- представляет собой сложноэфирную связь гидроксильной группы соединения-спейсера с карбоксильной группой в остатке нестероидного противовоспалительного лекарственного средства и n равно целому числу от 1 до 3, где производное гиалуроновой кислоты имеет степень замещения нестероидным противовоспалительным лекарственным средством от 5 до 50% мол

Аддукты додекагидро-клозо-додекабората хитозания с хлорной кислотой или перхлоратом аммония // 2394840

Изобретение относится к аддуктам додекагидро-клозо-додекабората хитозания с хлорной кислотой или перхлоратом аммония состава (C6O4H9NH3)2 B12H12×nMClO4 где n - целое число, равное 1÷8, а М - Н+, NH4 +, которые могут найти применение в качестве энергоемких компонентов различных составов, например пиротехнических

N-2-(2-пиридил)этилхитозан и способ его получения // 2396281

Изобретение относится к области органических соединений, а именно к новому N-2-(2-пиридил)этилхитозану и способу его получения

Способ получения хитинсодержащих композитов // 2404996

Изобретение относится к способу получения хитинсодержащего композита, обладающего сорбционной активностью

Способ получения средства для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур и средство // 2406715

Изобретение относится к области растениеводства и может быть использовано в сельском, лесном и плодовом хозяйствах для повышения урожайности сельскохозяйственных культур

Противоопухолевые биоконъюгаты гиалуроновой кислоты или ее производных, полученные непрямой химической конъюгацией // 2411958

Изобретение относится к новой группе химико-фармацевтических биоконъюгатов, которая может быть получена путем непрямого синтеза при помощи молекулярного спейсера между гиалуроновой кислотой и/или ее производными и лекарственными средствами с противоопухолевой активностью, принадлежащими разным группам, способу их получения