CN100361709C

CN100361709C - 一种对生命活性物质有保护作用的糖类组合

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Publication number: CN100361709C
Application number: CNB2005100445167A
Authority: CN
Inventors: 凌沛学; 张玉华
Original assignee: SHANDONG BIOLOGICAL PHARMACEUTICAL ACADEMY; Shandong Institute of Commerce and Technology
Current assignee: SHANDONG BIOLOGICAL PHARMACEUTICAL ACADEMY; Shandong Institute of Commerce and Technology
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: CN1836731A

Abstract

本发明公开了一种在干燥、升温及贮藏过程中对生命活性物质有保护作用的糖类组合(保护剂)，属于医药技术领域。本发明提供了一种在干燥、升温及贮藏过程中对生命活性物质有保护作用的糖类组合，该组合包括透明质酸和海藻糖，两者在生命活性物质混合液中的浓度分别为0.01%～3%和0.1%～30%。透明质酸和海藻糖组合作为生命活性物质保护剂可以发挥双重和协同保护作用。冻干实验证明该组合应用于生命活性物质(以SOD为例)，可显著提高冻干过程中生命活性物质的活性保存率。贮藏稳定性实验证明，该组合可显著提高冻干生命活性物质(以SOD为例)的贮藏稳定性。在以上两个实验中该组合的保护作用明显高于常规保护剂(如乳糖)和二者单独使用。

Description

一种对生命活性物质有保护作用的糖类组合

技术领域：

本发明涉及一种在干燥、升温及贮藏过程中对生命活性物质有保护作用的糖类组合(保护剂)，属于医药技术领域。

背景技术：

随着现代生物技术的发展以及分离纯化技术的提高，生产得到高纯度的生物技术产品已成为现实，但生命活性物质不稳定的问题仍未很好解决。一些生命活性物质如蛋白质类、多肽类及核酸类，由于本身固有的物理和化学性质、相对分子质量大、结构复杂，易受到物理、化学或生物因素的影响，致使在干燥、升温及贮藏过程中易发生一定程度的变性，升温包括干燥过程中的升温和片剂在压片过程中的升温。

生命活性物质在生产和贮藏过程中，通常采用不同的稳定方法以保持活性。目前常用的方法有：(1)加入保护剂，如糖、多元醇、氨基酸、盐、聚合物、金属离子、整合剂和表面活性剂等。(2)固化，即采用冷冻干燥、真空干燥或喷雾干燥等工艺脱水，提高生命活性物质的稳定性。在本发明中，我们将两种方法结合，在生命活性物质中加入透明质酸和海藻糖作为保护剂，再进行干燥脱水，在干燥过程中由于生命活性物质分子之间以及生命活性物质分子与水分子之间的相互作用，不可避免会导致维持其空间结构的作用力被破坏，引起变性、聚合，生命活性丧失。作为保护剂的透明质酸和海藻糖组合可以提高干燥、升温及贮藏过程中生命活性物质的稳定性。

1透明质酸的结构、性质和主要作用

透明质酸是由葡糖醛酸和N-乙酰氨基葡糖为双糖单位组成的直链黏多糖。在水溶液中，透明质酸分子相互作用形成具有一定刚性的大分子三维网状结构，该结构可以将生命活性分子镶嵌在网眼中起到保护作用；较高浓度时透明质酸玻璃化，处于玻璃态的物质的分子扩散系数很低，因而具有粘性的透明质酸包在活性分子的周围，形成一种在结构上与玻璃状的冰相似的糖玻璃体，使生物大分子的链段运动受阻，阻止生物大分子的伸展和聚合，维持其三维结构的稳定，从而起到保护作用；透明质酸是含有多羟基的聚合物，当生物大分子失水时，透明质酸分子的极性基团在失水部位与生物大分子以氢键连接，部分代替失去的结构水，以维持大分子的结构。

透明质酸为生物体正常组成成分，无毒副作用。

2海藻糖的结构、性质和主要作用

海藻糖是由两个葡萄糖分子通过半缩醛羟基缩合而成，有三种异构体，即α，α-型、α，β-型和β，β-型，存在二水晶体、非晶形和无水晶体三种形态。海藻糖性质非常稳定。

海藻糖广泛存在于自然界，如低等蕨类植物、藻类、细菌、真菌、酵母、昆虫及无脊椎动物中，是一种对于环境变化形成的应激状态具有高抗性的物质，是生物体内的一种典型的应激代谢物。在各种恶劣环境下，海藻糖表现出对物种的生物膜、蛋白质和核酸等良好的保护作用。最新研究表明，外源性的海藻糖具有良好的非特异性保护作用。

海藻糖无毒无害，对人体无不良反应。

海藻糖的生物保护机制：

“水替代”假说：生物大分子周围包着一层水膜，当干燥、冷冻等条件下失去水膜时，海藻糖分子能在失水部位与生物大分子以氢键连接，以代替失去的结构水膜，而不致使生物大分子丧失活性。

“玻璃态”假说：当生物成分干燥时，海藻糖紧密地包住相邻的分子，形成一种在结构上与玻璃状的冰相类似的糖玻璃体，其扩散系数很低，分子运动和分子变性非常微弱，能够使生物分子维持一定的空间结构。

“优先排阻”假说：海藻糖优先与蛋白质表面的水分子结合，结果蛋白质的溶剂化层半径减小，分子结构更紧密，构象更稳定，有利于抵御外界极端环境的影响。

由上可以看出，生命活性物质在脱水过程中，海藻糖起到独特的保护作用，防止因失水造成的空间结构改变和活性丧失。

3透明质酸、海藻糖相结合作为生命活性物质保护剂的优势

由于透明质酸为大分子化合物，不能进入蛋白质空间结构内部，但可形成三维网状结构将活性物质镶嵌在网眼中，通过氢键结合稳定活性物质。海藻糖为小分子化合物，能够进入蛋白质空间结构内部，特别是在酶的活性中心周围，也能镶嵌在透明质酸形成的三维网状结构中。我们将透明质酸和海藻糖结合使用，两种保护剂在活性物质分子空间结构内外，一方面形成“玻璃态”，另一方面产生“水替代”作用，使生命活性物质很难发生空间结构的变化，从而稳定其活性，保护效果较单一保护剂及常规保护剂明显提高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种在干燥、升温及贮藏过程中对生命活性物质有保护作用的糖类组合(保护剂)。

本发明对生命活性物质有保护作用的糖类组合为透明质酸和海藻糖，两者在生命活性物质混合液中的浓度分别为0.01％～3％和0.1％～30％。

本发明所述生命活性物质包括天然、合成及基因工程技术产生的蛋白质、肽及核酸，其中蛋白质包括各种活性蛋白质，如酶、抗体、疫苗和抗生素。

本发明透明质酸是指任何来源的透明质酸，包括由动物组织提取分离而得、微生物发酵而得及基因工程制备而得等。

本发明透明质酸包括透明质酸及其盐类如：透明质酸钠(又称玻璃酸钠)、透明质酸锌(又称玻璃酸锌)等。

本发明透明质酸是指任何相对分子质量的透明质酸。

本发明海藻糖是指任何来源的海藻糖，包括由植物、动物组织提取分离而得，微生物发酵而得及基因工程制备而得等。

本发明海藻糖是指任何存在形式的海藻糖，包括α，α-型、α，β-型和β，β-型，二水晶体、非晶形和无水晶体等。

本发明蛋白质、肽及核酸包括超氧化物歧化酶、凝血酶、冒蛋白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶、胰脂肪酶、乳糖酶、尿激酶、蚓激酶、胶原酶、降纤酶、纤溶酶、链激酶、抑肽酶、激肽原酶、玻璃酸酶、辅酶A、辅酶Q₁₀、细胞色素C、胰岛素、胸腺激素、加压素、催产素、表皮生长因子、神经生长因子、成纤维细胞生长因子、内皮细胞生长因子、干扰素、白介素、谷胱甘肽、降钙素、核糖核酸、脱氧核糖核酸、聚肌苷酸和聚胞苷酸等。

本发明保护剂的组合方法是：

生命活性物质存在于溶液中时，将保护剂透明质酸和海藻糖加入溶液中，混合均匀。保护剂的浓度为透明质酸0.01％～3％、海藻糖0.1％～30％。该混合液中也可根据需要包括其它成分，如防腐剂、抗氧化剂等，这些成分不能对生命活性物质的活性产生负效应。

生命活性物质为固态时，先将生命活性物质溶解制备成溶液，再将保护剂透明质酸和海藻糖加入溶液中，混合均匀。保护剂的浓度为透明质酸0.01％～3％、海藻糖0.1％～30％。该混合液中也可根据需要包括其它成分，如防腐剂、抗氧化剂等，这些成分不能对生命活性物质的活性产生负效应。

生命活性物质、保护剂及其它组分的混合液必须无菌，这可通过在干燥前流过无菌微孔滤膜过滤等方法来实现。

生命活性物质、保护剂和其它组分混合后，进行干燥处理。干燥方法包括冷冻干燥、真空干燥和喷雾干燥。

具体实施方式：

本发明所述生命活性物质以超氧化物歧化酶(SOD)为例。

本发明实施例1：

以pH8.2、50mmol/L的Tris-HCI为透析液，在4℃将SOD用磁力搅拌器搅拌透析4h，期间更换透析液3次，以除去小分子杂质。取透析后的SOD0.8mL，加pH8.2、50mmol/L的Tris-HCI缓冲液2.2mL，加透明质酸3mg，海藻糖300mg，溶解混匀。

将混合酶液分装于具塞玻璃瓶内，先预冻至约-35℃，再放入冻干机内冷冻干燥约25h。要求产物中残余水分达2％～3％。

本发明实施例2：

将混合酶液分装于具塞玻璃瓶内，置真空干燥箱中于真空度20～30Pa、品温低于30℃真空干燥约48h。要求产物中残余水分达2％～3％。

本发明实施例3：

以pH8.2、50mmol/L的Tris-HCI为透析液，在4℃将SOD酶用磁力搅拌器搅拌透析4h，期间更换透析液3次，以除去小分子杂质。取透析后的SOD0.8mL，加pH8.2、50mmo/L的Tris-HCI缓冲液2.2mL，加透明质酸3mg、海藻糖300mg，溶解混匀。

将混合酶液进行喷雾干燥，空气流速为700L/h，进口温度为120℃，出口温度为85～90℃。要求产物中残余水分达2％～3％。

本发明实验研究数据

本发明保护剂对SOD冷冻干燥保护作用实验：

本实验以不加保护剂的SOD经同样方式冻干后作为阴性对照，以10％乳糖、0.1％透明质酸和10％海藻糖分别为保护剂的冻干SOD为阳性对照，考察了本发明实施例中保护剂对SOD的冻干保护作用，考察指标为SOD活性保存率。实验结果如图1所示。

由图1可见，保护剂透明质酸和海藻糖组合对SOD冷冻干燥具有显著保护作用，SOD活性保存率高达94％以上，保护作用比常规保护剂(如乳糖)和透明质酸、海藻糖单独使用明显提高。

冻干SOD贮藏稳定性实验：

本实验以不加保护剂的SOD经同样方式冻干后作为阴性对照，以10％乳糖、0.1％透明质酸和10％海藻糖分别为保护剂的冻干SOD为阳性对照，将冻干SOD于60℃贮藏20天，考察了本发明实施例中保护剂对其保护作用，考察指标为SOD活性保存率。实验结果如图2所示。

由图2可见，透明质酸和海藻糖组合用于SOD冻干保护剂，可显著提高其贮藏稳定性，样品于60℃贮藏20天酶活保存率仍高达90％以上，本发明保护剂保护作用比常规保护剂(如乳糖)和透明质酸、海藻糖单独使用明显提高。

附图说明

图1本发明实施例中保护剂对SOD冻干保护作用

图2本发明实施例中保护剂对冻干SOD贮藏稳定性的影响

Claims

1.透明质酸和海藻糖组合在含有生命活性物质的溶液中作为生命活性物质保护剂的用途。

2.权利要求1所述的用途，其中透明质酸和海藻糖在上述含有生命活性物质的溶液中的浓度分别为0.01％～3％和0.1％～30％。

3.权利要求1或2任一所述的用途，其中生命活性物质为蛋白质、肽和核酸。

4.权利要求3所述的用途，其中蛋白质包括酶、抗体、疫苗和抗生素。

5.透明质酸盐和海藻糖组合在含有生命活性物质的溶液中作为生命活性物质保护剂的用途。

6.权利要求5所述的用途，其中透明质酸盐是透明质酸钠、透明质酸锌。