CN105504087B - 医用级海藻酸钙的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海藻酸盐领域，提供一种医用级海藻酸钙的制备方法，包括海藻酸钠体系的制备，可溶性钙盐体系的制备，海藻酸钙的制备，海藻酸钙的清洗及干燥、分级、灭菌等步骤，本发明的海藻酸钠采用的是粉末状海藻酸钠，反应过程中没有形成凝胶，而是在海藻酸钠表面与钙反应，形成一层海藻酸钙，不经过溶解、凝胶状沉淀以及粉碎等工艺，可重复性好，得到的海藻酸钙组分稳定，且易于清洗、分离、干燥，满足医用领域的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及海藻酸盐领域，尤其涉及一种医用级海藻酸钙的制备方法。
背景技术
海藻酸是存在于褐藻细胞壁中的一种天然多糖。水溶性的海藻酸钠是常用的海藻酸盐，广泛应用于食品、医药、纺织、印染、造纸、日用化工等领域。与海藻酸钠相比，海藻酸钙具有良好的分散性及增稠性，以粉末的形式方便、快捷地分散在体系中。海藻酸钙不溶于水，难溶于乙醇等有机溶剂，缓慢溶于聚磷酸钠、碳酸钠溶液和氯化钠溶液，具有助悬、乳化、增稠、成膜等作用，可作为稳定剂、增稠剂、胶凝剂等。海藻酸钙具有良好的安全性和生物相容性，在我国已被批准作为药用原料用于加工创面敷料，有关于海藻酸钙的研究主要集中在海藻酸钙水凝胶医用材料中。海藻酸钙在凝胶体系中主要起缓释钙离子的作用，使材料的凝胶过程延缓。故此将含有细胞或者其他生物材料加入到未混合的海藻酸钙体系或海藻酸(或可溶性海藻酸盐)体系，可在两者混合后立刻注入体内，在一段时间内在固化形成水凝胶，可将细胞或其他生物材料固定在体内。此类产品可应用于治疗回流问题、阻断循环、术后抗粘附、支撑细胞或组织、释放药物或蛋白质等方面。
工业海藻酸钙的制备方法是从海藻中提取海藻酸再与氢氧化钙或碳酸钙反应制得，这种方法多采用钙化-固相法，该方法步骤繁琐，生产周期长，不能有效去除蛋白、色素以及微生物、重金属等，由于杂质较多，海藻酸钙结构疏松、产品不易粉碎，以上原因致使海藻酸钙在医用领域受到了限制。此外可溶性海藻酸盐和钙盐溶液反应也可制得海藻酸钙，通常可用成胶法和沉淀法，其中成胶法是指海藻酸钠与可溶性钙交联后形成胶，再对其干燥粉碎可得到粉末状海藻酸钙。在成胶法制备海藻酸钙的过程中，钙离子与海藻酸钠的成交速率和钙离子的扩散速率存在竞争，导致在液滴内部的海藻酸钠还没有接触钙离子，外部的海藻酸钠已与钙离子交联在液滴表面形成了胶层，这种方法对于海藻酸钠溶液的液滴形成有较高的要求，重复性较差。沉淀法是指当海藻酸钠加入到一定浓度的可溶性钙盐溶液后，直接生成海藻酸钙絮状沉淀析出，再对其清洗干燥可得到海藻酸钙粉末，此类反应对操作条件有一定要求，反应控制不好便很容易成胶而非沉淀，且生成的絮状沉淀不利于后处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的不足，提供一种医用级海藻酸钙的制备方法，解决现有技术中海藻酸钙的制备方法不易控制，得不到医用级的海藻酸钙的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种医用级海藻酸钙的制备方法，包括以下步骤：
(1)海藻酸钠体系的制备：在无菌条件下，将无菌无热原的海藻酸钠加入在极性有机溶液中，在室温下分散均匀，得到海藻酸钠体系；或将无菌无热原的海藻酸钠直接在反应器中搅拌，得到海藻酸钠体系；
(2)可溶性钙盐体系的制备：在无菌条件下，将无菌无热原的钙盐加入到注射用水中，在室温下溶解均匀，得到可溶性钙盐体系；
(3)海藻酸钙的制备：海藻酸钠体系在持续搅拌的过程中，向其加入可溶性钙盐体系，并持续搅拌，使其充分反应；
(4)海藻酸钙的清洗：将上述搅拌后的反应体系进行过滤得到海藻酸钙颗粒，用注射用水多次洗涤，直到清洗后的溶液电导率达到与纯化水电导率相似的水平；
(5)海藻酸钙的干燥、分级、灭菌、灌装：将上述得到的海藻酸钙进行真空干燥或冷冻干燥后，将收集到的颗粒分离、分级，随后对其进行干热灭菌，得到医用级海藻酸钙粉末。
更进一步地，所述步骤(1)中添加极性有机溶液的情况下，海藻酸钠体系中的海藻酸钠浓度为3～20wt％。
更进一步地，所述步骤(2)中钙盐体系中的钙盐浓度为10～40wt％。
更进一步地，所述步骤(5)中海藻酸钙的粒径5～90μm，干物质含量≥85％，古洛糖醛酸盐基含量范围为30～70％，蛋白质含量≤0.3％，内毒素≤100EU/g，重金属含量≤40ppm，铅含量≤10ppm，汞含量≤1ppm，细菌总数≤100cfu/g，霉菌、酵母菌≤100cfu/g。
更进一步地，所述步骤(1)中的极性有机溶液是沸点为50～100℃、可与水混溶的极性有机溶剂。
更进一步地，所述步骤(1)中的极性有机溶液是低沸点醇类、丙酮或乙腈。
更进一步地，所述步骤(3)中的海藻酸钙的制备过程中，可溶性钙盐所用摩尔量应为海藻酸钠中钠离子摩尔量的4～10倍。
更进一步地，所述步骤(2)中的可溶性钙盐是硝酸钙或氯化钙。
更进一步地，所述步骤(1)中的海藻酸钠的粒径为5～90μm。
更进一步地，所述步骤(3)中海藻酸钠体系与可溶性钙盐体系混合后，应持续搅拌30～360分钟。
本发明的有益效果在于，本发明的优点和效果是：
1、本发明方法制备的海藻酸钙产品，色泽洁白，产品质量稳定，粒径5～90μm，干物质含量≥85％，古洛糖醛酸盐基含量范围为30～70％，蛋白质含量≤0.3％，内毒素≤100EU/g，重金属含量≤40ppm，铅含量≤10ppm，汞含量≤1ppm，细菌总数≤100cfu/g，霉菌、酵母菌≤100cfu/g。
2、现有技术中海藻酸钙的传统工艺制备出的海藻酸钙往往杂质较多，很难应用于医疗领域；本发明使用的原料为超纯海藻酸钙钠，从原料上大大减少杂质的引入。
3、生产过程使用溶剂为注射用水及可与水混溶的低沸点极性有机溶剂，可在清洗、干燥等工序中去除，同时，海藻酸钠采用的是超纯海藻酸钠，即医用级海藻酸钠(粒径5～90μm，干物质含量≥85％，1％水溶液粘度30～60mPa，古洛糖醛酸盐基含量30～70％，蛋白质含量≤0.3％，内毒素≤100EU/g，重金属含量≤40ppm，铅含量≤10ppm，汞含量≤1ppm，细菌总数≤100cfu/g，霉菌、酵母菌≤100cfu/g)，反应过程中没有形成凝胶，而是在海藻酸钠表面与钙反应，形成一层海藻酸钙，不用经过溶解、凝胶状沉淀以及粉碎等工艺。
4、本发明以超纯海藻酸钠的细粉末为原料，将海藻酸钠分散在可与水混溶的极性有机溶剂中或不加任何溶剂。在搅拌中加入可溶性钙盐的浓溶液，由于海藻酸钠在水中溶解缓慢，且由于钙盐浓度大的缘故，海藻酸钠在完全溶解在溶液中前，便与溶液中的钙离子反应，海藻酸钙并非以凝胶形式生成而是以沉淀形式生成在颗粒表面。
5、本发明用于制备医用级海藻酸钙的方法，可重复性好，得到的海藻酸钙组分稳定，且易于分离、清洗、干燥，满足医用领域的使用要求。
具体实施方式
以下是本发明的较佳实施例作详细说明。
本发明实施例提供一种海藻酸钙的制备方法，包括以下步骤：
S1、海藻酸钠体系的制备：在无菌条件下，将无菌无热原的海藻酸钠加入在极性溶液中，在室温下分散均匀后浓度为3～20wt％，得到海藻酸钠体系；或将无菌无热原的海藻酸钠直接在反应器中搅拌，得到海藻酸钠体系；所述的海藻酸钠采用超纯超细的粉末为原料，海藻酸钙的粒径5～90μm，干物质含量≥85％，1wt％水溶液粘度30～60mPa，古洛糖醛酸盐基含量30～70％，蛋白质含量≤0.3％，内毒素≤100EU/g，重金属含量≤40ppm，铅含量≤10ppm，汞含量≤1ppm，细菌总数≤100cfu/g，霉菌、酵母菌≤100cfu/g；所述极性溶液是低沸点、可与水混溶的极性有机溶剂，如低沸点醇类、丙酮或乙腈。
S2、可溶性钙盐体系的制备：在无菌条件下，将无菌无热原的可溶性钙盐加入到注射用水中，在室温下溶解均匀，得到浓度为10～40wt％可溶性钙盐体系；本发明实施例中，可溶性钙盐是硝酸钙或氧化钙；可溶性钙盐所用摩尔量应为海藻酸钠中钠离子摩尔量的4～10倍。
S3、海藻酸钙的制备：海藻酸钠体系在持续搅拌的过程中，向其加入可溶性钙盐体系，并持续搅拌30～360分钟，使其充分反应；
S4、海藻酸钙的清洗：将上述搅拌后的反应体系进行过滤得到海藻酸钙，用注射用水多次洗涤，一般可洗涤2～20次，直到清洗后的水溶液电导率达到与纯化水电导率相似的水平；
S5、海藻酸钙的干燥、分级、灭菌、灌装：将上述得到的海藻酸钙进行真空干燥或冷冻干燥后，将收集到的颗粒分离、分级，随后对其进行干热灭菌，得到医用级海藻酸钙粉末，粒径为5～90μm。
实施例1
1、海藻酸钠体系的制备：不使用任何极性有机溶剂，在无菌条件、室温下，将无菌无热原的超纯海藻酸钠60g直接置于反应器内，选用粒径在5～30μm的超纯海藻酸钠粉末；
2、可溶性钙盐体系的制备：选取硝酸钙作为钙盐，设定硝酸钙的量为海藻酸钠中钠离子的4当量，海藻酸钠的重复单元分子量为198.0，故60g海藻酸钠中含有钠离子为0.303mol，硝酸钙的分子量为164.1，所需硝酸钙为海藻酸钠中钠离子的4当量，故硝酸钙的量为198.9g，配制成30wt％的硝酸钙水溶液。所需注射用水为464g。在无菌条件下，将无菌无热原的硝酸钙(198.9g)在室温下溶解在464g注射用水中；
3、海藻酸钙的制备：在持续搅拌下，将第2步中硝酸钙溶液加入到海藻酸钠粉末中，随后体系持续搅拌180分钟；
4、海藻酸钙的清洗：将上述搅拌后的反应体系过滤得到海藻酸钙，用注射用水清洗海藻酸钙，检测清洗后水的电导率，如此反复9次后，清洗后水的电导率为6.8μS/cm；
5、海藻酸钙的干燥、分级、灭菌、灌装：将上述清洗后的海藻酸钙真空干燥、颗粒分离、分级、灭菌、灌装，得到粒径为10～30μm的海藻酸钙粉末。
实施例2
1、海藻酸钠体系的制备：使用异丙醇作为极性有机溶剂，在无菌条件、室温下，将无菌无热原的超纯海藻酸钠(50g)分散在450g异丙醇中，此时海藻酸钠体系浓度为10wt％，选用粒径在10～40μm的超纯海藻酸钠粉末；
2、可溶性钙盐体系的制备：选取氯化钙作为钙源，设定氯化钙的量为海藻酸钠中钠离子的4当量，海藻酸钠的重复单元分子量为198.0，故50g海藻酸钠中含有钠离子为0.253mol，氯化钙的分子量为110.9，所需氯化钙的量为海藻酸钠中钠离子的4当量，所需氯化钙的量为112.0g，配制成10％的氯化钙水溶液，则需注射用水1008g。在无菌条件下，将无菌无热原的氯化钙(112.0g)在室温下溶解在1008g注射用水中；
3、海藻酸钙的制备：在持续搅拌下，将第2步中氯化钙溶液小心地加入到持续搅拌中的海藻酸钠体系中，随后体系持续搅拌60分钟；
4、海藻酸钙的清洗：将上述搅拌后的反应体系过滤得到海藻酸钙颗粒，用注射用水清洗海藻酸钙，检测清洗后水的电导率，如此反复10次后，清洗后水的电导率为5.6μS/cm；
5、海藻酸钙的干燥、分级、灭菌、灌装：将上述清洗后的海藻酸钙真空干燥、颗粒分离、分级、灭菌、灌装，得到粒径为10～40μm的海藻酸钙粉末。
实施例3
1、海藻酸钠体系的制备：使用丙酮作为极性有机溶剂，在无菌条件下，将无菌无热原的超纯海藻酸钠(50g)在室温下分散在200g丙酮中，此时海藻酸钠体系浓度为20％，选用粒径在15～50μm的超纯海藻酸钠粉末；
2、可溶性钙盐体系的制备：选取硝酸钙作为钙源，设定硝酸钙的量为海藻酸钠中钠离子的5当量，海藻酸钠的重复单元分子量为198.0，故50g海藻酸钠中含有钠离子为0.253mol，硝酸钙非分子量为164.1，所需硝酸钙的量应为海藻酸钠中钠离子量的5当量，所需硝酸钙的量为207.6g，配制成25％的硝酸钙水溶液。所需注射用水为623g。在无菌条件下，将无菌无热原的硝酸钙(207.6g)在室温下溶解在623g注射用水中；
3、海藻酸钙的制备：在持续搅拌下，将第2步中硝酸钙溶液小心地加入到海藻酸钠体系中，随后体系持续搅拌180分钟；
4、海藻酸钙的清洗：将上述搅拌后的反应体系过滤得到海藻酸钙，用注射用水清洗海藻酸钙，检测清洗后水的电导率，如此反复11次后，清洗后水的电导率为6.1μS/cm；
5、海藻酸钙的干燥、分级、灭菌、灌装：将清洗后的海藻酸钙颗粒冻干、颗粒分离、分级、灭菌、灌装，得到粒径为15～50μm的海藻酸钙粉末。
实施例4
1、海藻酸钠体系的制备：使用乙醇作为极性有机溶剂，在无菌条件下，将无菌无热原的超纯海藻酸钠(50g)在室温下分散在200g乙醇中，此时海藻酸钠体系浓度为20％，选用粒径在40～60μm的超纯海藻酸钠粉末；
2、可溶性钙盐体系的制备：选取硝酸钙作为钙源，设定硝酸钙的量为海藻酸钠中钠离子的8当量，海藻酸钠的重复单元分子量为198.0，故50g海藻酸钠中含有钠离子为0.253mol，硝酸钙非分子量为164.1，所需硝酸钙的量应为海藻酸钠中钠离子量的8当量，所需硝酸钙的量为332.1g，配制成25％的硝酸钙水溶液，所需注射用水为996g。在无菌条件下，将无菌无热原的硝酸钙(332.1g)溶解在996g注射用水中；
3、海藻酸钙的制备：在持续搅拌下，将第2步中硝酸钙溶液小心地加入到海藻酸钠体系中，随后体系持续搅拌180分钟；
4、海藻酸钙的清洗：将上述搅拌后的反应体系过滤得到海藻酸钙，用注射用水清洗海藻酸钙，检测清洗后水的电导率，如此反复10次后，清洗后水的电导率为6.2μS/cm；
5、海藻酸钙的干燥、分级、灭菌、灌装：将清洗后的海藻酸钙颗粒冻干、颗粒分离、分级、灭菌、灌装，得到粒径为40～60μm的海藻酸钙粉末。
实施例5
1、海藻酸钠体系的制备：使用异丙醇作为极性有机溶剂，在无菌条件下，将无菌无热原的超纯海藻酸钠(60g)在室温下分散在340g异丙醇中，此时海藻酸钠体系浓度为15％，选用粒径在20～50μm的超纯海藻酸钠粉末；
2、可溶性钙盐体系的制备：选取硝酸钙作为钙源，设定硝酸钙的量为海藻酸钠中钠离子的10当量，海藻酸钠的重复单元分子量为198.0，故60g海藻酸钠中含有钠离子为0.303mol，硝酸钙分子量为164.1，所需硝酸钙的量应为海藻酸钠中钠离子量的10当量，所需硝酸钙的量为497.2g，配制成25％的硝酸钙水溶液，所需注射用水为1492g。在无菌条件下，将无菌无热原的硝酸钙(497.2g)在室温下溶解在1492g注射用水中；
3、海藻酸钙的制备：在持续搅拌下，将第2步中硝酸钙溶液小心地加入到海藻酸钠体系中，随后体系持续搅拌240分钟；
4、海藻酸钙的清洗：将上述搅拌后的反应体系过滤得到海藻酸钙，用注射用水清洗海藻酸钙，检测清洗后水的电导率，如此反复10次后，清洗后水的电导率为6.0μS/cm；
5、海藻酸钙的干燥、分级、灭菌、灌装：将清洗后的海藻酸钙冻干、颗粒分离、分级、灭菌、灌装，其粒径为20～50μm的海藻酸钙粉末。
本发明实施例以超纯海藻酸钠的细粉末为原料，此类海藻酸钠粒径5～90μm，品质满足医用级别。所制备的海藻酸钙粒径较之于原料海藻酸钠，分布更集中且平均粒径不发生明显变化。本发明将海藻酸钠粉末分散在可与水混溶的极性有机溶剂或不加任何溶剂，在搅拌中加入可溶性钙盐的浓溶液，由于海藻酸钠在水中溶解缓慢，颗粒完全溶解在溶液中前，便与溶液中的钙离子反应，在颗粒表面生成海藻酸钙，为提高最终产品的钙含量，海藻酸钠颗粒越细越好，由于钙离子浓度大的缘故，表面生成的海藻酸钙并不会成胶而是以沉淀的形式生成在颗粒表面。此方法生成的海藻酸钙，颗粒细致且分散度好，这些优点均便于海藻酸钙的后处理操作。所有无菌操作在无菌环境中进行，各过程操作均按照药物生产过程要求，最终对所得海藻酸钙经行干热灭菌，可达到医用安全的要求，应用于医疗领域。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种医用级海藻酸钙的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)海藻酸钠体系的制备：在无菌条件下，将无菌无热原的海藻酸钠加入在极性有机溶液中，在室温下分散均匀，得到海藻酸钠体系；或将无菌无热原的海藻酸钠直接在反应器中搅拌，得到海藻酸钠体系；
(2)可溶性钙盐体系的制备：在无菌条件下，将无菌无热原的钙盐加入到注射用水中，在室温下溶解均匀，得到可溶性钙盐体系；
(3)海藻酸钙的制备：海藻酸钠体系在持续搅拌的过程中，向其加入可溶性钙盐体系，并持续搅拌，使其充分反应；
(4)海藻酸钙的清洗：将上述搅拌后的反应体系进行过滤得到海藻酸钙颗粒，用注射用水多次洗涤，直到清洗后的溶液电导率达到与纯化水电导率相似的水平；
(5)海藻酸钙的干燥、分级、灭菌、灌装：将上述得到的海藻酸钙进行真空干燥或冷冻干燥后，将收集到的颗粒分离、分级，随后对其进行干热灭菌，得到医用级海藻酸钙粉末。
2.根据权利要求1所述的医用级海藻酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中添加极性有机溶液的情况下，海藻酸钠体系中的海藻酸钠浓度为3～20wt％。
3.根据权利要求1中所述的医用级海藻酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中钙盐体系中的钙盐浓度为10～40wt％。
4.根据权利要求1所述的医用级海藻酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中海藻酸钙的粒径5～90μm，干物质含量≥85％，古洛糖醛酸盐基含量范围为30～70％，蛋白质含量≤0.3％，内毒素≤100EU/g，重金属含量≤40ppm，铅含量≤10ppm，汞含量≤1ppm，细菌总数≤100cfu/g，霉菌、酵母菌≤100cfu/g。
5.根据权利要求1所述的医用级海藻酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的极性有机溶液是沸点为50～100℃、可与水混溶的极性有机溶剂。
6.根据权利要求5所述的医用级海藻酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的极性有机溶液是低沸点醇类、丙酮或乙腈。
7.根据权利要求1所述的医用级海藻酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的海藻酸钙的制备过程中，可溶性钙盐所用摩尔量应为海藻酸钠中钠离子摩尔量的4～10倍。
8.根据权利要求7所述的医用级海藻酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的可溶性钙盐是硝酸钙或氯化钙。
9.根据权利要求1所述的医用级海藻酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的海藻酸钠的粒径为5～90μm。
10.根据权利要求1所述的医用级海藻酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中海藻酸钠体系与可溶性钙盐体系混合后，应持续搅拌30～360分钟。
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