CZ302799B6 - Biologicky úcinná frakce rostlinného melaninu, zpusob její výroby a její použití - Google Patents

Biologicky úcinná frakce rostlinného melaninu, zpusob její výroby a její použití Download PDF

Info

Publication number
CZ302799B6
CZ302799B6 CZ20010474A CZ2001474A CZ302799B6 CZ 302799 B6 CZ302799 B6 CZ 302799B6 CZ 20010474 A CZ20010474 A CZ 20010474A CZ 2001474 A CZ2001474 A CZ 2001474A CZ 302799 B6 CZ302799 B6 CZ 302799B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
plant
biologically active
active fraction
melanins
melanin
Prior art date
Application number
CZ20010474A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2001474A3 (cs
Inventor
Kerestéš@Ján
Andrejevna Venger@Ljubov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Publication of CZ2001474A3 publication Critical patent/CZ2001474A3/cs
Publication of CZ302799B6 publication Critical patent/CZ302799B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B61/00Dyes of natural origin prepared from natural sources, e.g. vegetable sources
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K36/00Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K36/00Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
    • A61K36/18Magnoliophyta (angiosperms)
    • A61K36/185Magnoliopsida (dicotyledons)
    • A61K36/77Sapindaceae (Soapberry family), e.g. lychee or soapberry
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00Drugs for disorders of the nervous system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/12Antivirals
    • A61P31/14Antivirals for RNA viruses
    • A61P31/18Antivirals for RNA viruses for HIV
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P37/00Drugs for immunological or allergic disorders
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P39/00General protective or antinoxious agents
    • A61P39/06Free radical scavengers or antioxidants

Abstract

Frakce rostlinného melaninu sestávající se z monomerních jednotek rostlinných flavonoidu, predevším katechinu a leukoantokyanidinu, se sumárním empirickým vzorcem H-formy [C.sub.34-59 .n.O.sub.14-23.n. H.sub.32-44 .n.N.sub.6-8.n.].sub.n.n., kde n = 6 až 8, s molekulovou hmotností (5 .+-. 1).10.sup.3.n., s množstvím -OH skupin 4,02 až 4,05 % hmotn., s množstvím =O skupin 1,04 až 1,06 % hmotn., s obsahem jednotlivých prvku v % hmotn.: C 49,44 až 49,52; H 5,10 až 5,73, N 1,15 až 1,24; O 41,20 až 42,10; s koncentrací nespárovaných elektronu 1018 až 1022 spin/g a jasnými spektrálními carami v oblastech 3433, 1620, 1400 a 1200 až 1100 cm.sup.-1.n.. Zpusob výroby frakce rostlinného melaninu spocívá v tom, že na rostlinnou surovinu, která obsahuje nativní polymer a/nebo základní stavební jednotky, jako katechiny a leukoantokyanidiny, se pusobí 0,05 až 0,3 M vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu pri teplote 15 až 75 .degree.C, pH extraktu se upraví na hodnotu 1 až 2 prídavkem anorganické kyseliny na bázi chlóru, pricemž vyloucený sediment se vycistí a následne vysuší pri teplote 100 až 110 .degree.C.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká melaninů, vhodných pro použití v potravinářském a farmaceutickém průmyslu, lékařství a elektronice.
Vynález se týká také způsobu výroby úzko molekulové frakce melaninů (tedy melaninů s úzkým rozmezím molekulové hmotnosti) ze surovin rostlinného původu tzv. fytomelaninu, který má definované a reproduko vatě tne fyzikálně-chemické vlastnosti a vyšší biologickou aktivitu než známé popsané rostlinné melaniny, a který je vhodný pro praktické použití v průmyslu a ve farmakologii.
Dosavadní stav techniky
Melaniny - všeobecný název pro skupiny vysokomolekulámích černých a hnědých pigmentů, vznikajících při oxidaci a polymerizaci fenolů. Melaniny se běžně nachází v přírodě a jsou jedním z nej častějších zoochromů. Nacházejí se ve vlasech, očích, kůži, ve vnitřních orgánech, jsou Často lokalizované v podstatě v povrchových částech organizmů. Dále se nachází v tmavých semenech, bobulích, lístcích květů, rostlin. Opálení člověka, kůže černochů a mnohé druhy živočichů vděčí svému zbarvení především melaninům jak je uvedeno například v Nicolaus R.A.: Melanins, Paris-Hermann 1968, strana 310; Ljach S.P., Rubán R.D.: Mikrobnie melaniny. Moskva. Nauka 1972, s. 184 a Bidzilja N.I.: Svobodnye radikály voblucennych rastenijach isemenach. Kiev. Naukova dumka 1972, strana 210. Samotný termín „melanin“ vznikl z řeckého slova a označoval význam „černý“. Melaniny jsou unikátní biopolymery, mající v živém organizmu především funkci ochrany proti UV-záření, ionizační radiaci, vysokým a nízkým teplotám. V poslední době se melaninogeneze představovala jako komplexní adaptace živých organizmů na hranicích adaptibility života. Je možné najít unikátní příklady rezistence živých organizmů k geofyzikálním a geochemickým faktorům v extrémních situacích. Jsou to především vysoce položené oblasti, kde ve výšce 4 až 5 km houby s černým pigmentem představují jedinou mikrofloru, a také horké písečnaté a chladné kamenité pouště některých regionů [Ljach S.P.: Mikrobnyj melaninogenez i ego funkcii. Moskva, Nauka 1981,274s; Ostrovskaja M., Doncov A.: FyziologiČeskyje funkcii melanina v organizme. Fyziologija čelověka 1985, strany 670 až 679.]. Známé jsou také organizmy, stabilní při ozáření subletálními dávkami řádu 900 Krad. Se ztrátou pigmentu klesá také inertnost k γ-záření. Nesmírně zajímavou představou jsou otázky týkající se melaninů z paleobiologického hlediska. Spory hub s vysokým obsahem melaninů se neobyčejně často objevují ve velkých množstvích ve vrstvách ze začátku „křídy“, kdy bylo prokázané vymření mnohých druhů zvířat a rostlin. Tato perioda je shodná s periodou přechodu Země pres „magnetickou nulu“, a tak také její neschopnosti ochrany před kosmickou radiací [Bidzilja N.I.: Svobodnye radikály v oblucennych rastenijach i semenach, Kiev. Naukova dumka 1972, strana 210; Ljach S.P.: Mikrobnyj melaninogenez i ego funkcii. Moskva, Nauka 1981, strana 274; Ostrovskaja M., Doncov A.: Fyziologičeskyje funkcii melanina v organizme, Fyziologija čelověka 1985, strany 670 až 679.]. Takže existuje také vědecky podložený základ myšlence, že melaniny byly ten „blahorodný“ materiál, který posloužil při chemické evoluci některých polymemích předbio logických struktur. Možnost výše uvedeného je daná charakterem samotného procesu syntézy těchto látek a také vlastností současných melaninů. Velkou pozornost sí především zasluhuje lehkost, s jakou se tyto pigmenty syntetizují při modelování podmínek, které, jak se předpokládá, existovaly na Zemi v periodě vzniku složitých látek z aromatických struktur [Blois M.S.: Proischozdenije předbio logičeskych systém. Moskva, Mir 1966, strana 464; Pavlovskaja T.E.: Abiogenez i nacalnyje stadii evolucii žizní. Moskva, Nauka 1968, strana 216; Blois M.S.: The melanins, their synthesis and structure. Photochem and Photobiol. Rev. 1978 roč. 3, strana 151; Swan G.A.: Current knowledge of melanin structure. Pigment cell. roč. 1. Basel: Harger 1973, strana 151.].
- 1 CZ 302799 B6
Klasifikace melaninů
Melaniny, v závislosti na biologických objektech, které je syntetizují, se rozdělují na tři základní skupiny: mikrobiální, živočišné a rostlinné. Existují také syntetické melaniny, které vznikají autooxidací 3,4-dioxidifenylalaninu (DOPA-melanin) jak uvádějí například Mason H.S.: In Pigment Cell Growth, Acad. Press lnv., N.Y. 1953, strana 235, Peers E.: Hystochemistry. Moscow, 1L 1962, strana 640, Keretz D.: Ann. intab. dermatoL din. esperimentele 1961, strana 268 a Thomas M.: Modem methods of plant analysis. Springer-Verlag. 1953, 4. strana 661. S mikrobiálními io melaniny se setkáváme pouze u některých mikroorganismů patřících především k rodům: Bacíllus, Pseudomonas a Azatobaster. Jsou to černé a hnědé, někdy červeno-hnědé pigmenty, všeobecně nerozpustné v organických rozpouštědlech, rozpustné v zásadách s nespecifickými spektrálními charakteristikami. Mnohé skutečnosti dokazují, že se jedná o oxidační procesy, které jsou základem při vzniku bakteriálních melaninů. Pozornost si vyžaduje ten fakt, že absolutní většina mikroorganismů syntetizujících tyto pigmenty patří k aerobním formám. Živočišné melaniny se lokalizují v povrchových tkáních - kůži, vlasech, srsti, peří a sítnici očí. Rostlinné melaniny jsou popsané velmi málo. Je známé, že se nachází v povrchových tkáních některých semen a plodů. Dosud jsou známé a popsané tři způsoby izolace melaninů rostlinného původu, a to fytomelaninu z Vitis Vínifera L. Tyto preparáty jsou však sumárními produkty se širokým spektrem fyzikálně20 chemických vlastností, což má za následek, že není možné použít tento produkt za základ léčiva, jak je uvedené v Zherebin J.L. a kol.: Sposob polučenija vodorostvorimogo melanina. t.A.S.SSSR patent.N.939446. 1983, Sendega R.V., Venger L.A., Baklanova L.V.: Sposob polučenija enomelanina. Patent A.S.SSSR N. 1345606. 1987 a Godzenko A.I. a kol.: Sposob polučenija enomelanina. Patent RU 07,09,93. bl.N.33-36. Mezi melaniny je nejvíce popsaný a známý tzv. syntetický melanin, a nebo také DOPA-melanin, který vzniká autooxidací 3,4dioxyfenylalaninu (DOPA). Oxidace DOPA probíhá takovým způsobem a takovými stadii, jako fermentativní autooxidace ty rozinu v živých organizmech, jejímž výsledkem je vznik živočišných a mikrobiálních melaninů. Schéma tohoto procesu je uvedené v Villee Claude A., Dethier Vincent G.: Biological principles and processes. Philadelphia—London-Toronto. 1971, strana 822 a Brechtlová, Halčák, Chandoga a kol.: Lekárska biochémia I., Asklepios. 1992, strana 228,
NH
TYROS1N
3,4-DIHYDROXVFENYLALANlN (DOPA)
HO
HO
CH -CH-COOH
NH
DOPACHROM
COOH
INDOLCHtNON
MELANIN
-3CZ 302799 B6
Chemická struktura a melaninogeneze
Chemická struktura přírodních melaninů není dodnes známá. Melaniny mají velice složitou polymerní strukturu a vykazují typovou různorodost, takže nemůžeme získat vyčerpávající popis struktury dokonce ani u těch pigmentů, které byly několik roků předmětem studia. V současnosti neexistuje dokonce ani jednotný názor na to, které sloučeniny odpovídají pojmu „melanin“. Mason popisuje melaniny jako vysoko molekulární polymery, které vznikají při enzymatické oxidaci fenolů, především pyrokatecholu, 3,4-dihydroxyfenylalaninu (DOPA) (Ia) a 5,6—dihydroxyindolu, [Mason H.S.: In Pigment Cell Growth, Acad. Press lne., N.Y. 1953, strana 235,].
(ta)
Podobný výrok napsal Nicolaus: „Přírodní melaniny jsou složité makromolekuly, které vznikají při enzymatické oxidaci orto-d i fenolů, většinou nenahrazených, takových jako 5,6-dihydroxyindol, pyrokatechinol a 1,8—dihydroxynaftalen“ [Nicolaus R.A.: Melanins, Paris-Hermann 1968, strana 310.].
OH OH
db)
Peers a Keretz popisují mel ani nové pigmenty, vznikající při oxidaci aromatických aminokyselin: ty rozinu a dihydroxyfenylalaninu [Peers E.: Hystochemistry. Moscow, IL 1962, 640s; Keretz D.: Ann.intab.dermatol,din.esperimentele 1961, strana 268.]. Thomas navrhuje považovat za melanin pouze dusík obsahující pigmenty, to je deriváty 5,6-dihydroxyindolu, který se nachází v oxidovaném nebo redukovaném stavu [Thomas M.: Modem methods of plant analysys Springer-Verlag. 1953,4. strana 661.].
V současnosti existují dvě základní teorie vzniku a struktury zumelaninů. První pojednává o tom, že zumelaníny jsou v podstatě homopolymery indoI-5,6-chinonu [Pulman B., Pulman A.: Kvantovaja biochemia. Moskva, Miř 1965, strana 654.]. Druhá, Nicolausova interpretace, vyplývá z množství experimentů uskutečňovaných na základě předpokladu, že v mechanizmu melanogeneze probíhá polymerizace volných radikálů různých monomerů. PolyfunkČnost monomerů a nepřítomnost strohé stavby vazeb mezi radikály vede k syntéze polymerů s nerovnoměrným obsahem a organizační strukturou, což nakonec přispělo k názoru, že v přírodě pravděpodobně neexistují dva absolutně shodné melaninové pigmenty [Nicolaus R.A.: Melanins, Paris-Hermann 1968, strana 310.]. Proto je melanin trojrozměrný polymer, jehož počet možných struktur se rovná množství druhů molekul melaninů v přírodě. Po dlouhou dobu se za základní model považoval pigment spor houby Ustilago maydis. Je to prakticky jediný melanin (mikrobiální), jehož struktura je všeobecně přezkoumaná a potvrzená. (Vzorec Ila)
-4CZ 302799 B6
(Ha)
Nicolaus usuzuje, že při polymerizacÍ pyrokatechinolu na melanin vznikají složíte cyklické struktury s kondenzovanými kruhy, které jsou přítomny v různých stupních oxidace [Nicolaus R.A.: Melanins, Paris-Hermann 1968, strana 310; Ljach S.P., Rubán R.D.: Mikrobnye melaniny. Moskva. Nauka 1972, strana 184.].
Druhým, v podstatě prozkoumaným melanínem je černý pigment, který vzniká ve zralých sporách houby Aspergillus niger. Patří do skupiny tzv. alomelaninů a nazývá se Aspergillus nigermelanín. [Nicolaus R.A.: Melanins, Paris-Hermann 1968, strana 310; Blois M.S.: Proíschozdenije předbiologičeskych systém. Moskva, Mir 1966, strana 464.] (Vzorec lib)
(lib)
V současnosti je možné předpokládat, že základ melaninogeneze v živých organizmech je proces založený na fermentační oxidaci tyrozinu přes DOPA v přítomnosti tyrozinázy na dopachinon, z kterého množstvím oxidací, dekarboxylací a konjugací vzniká pigment. To je „klasická cesta“.
Stejně tak ale někdy syntéza probíhá odlišnou cestou a melanogenem může být nejen tyrozin, ale také jiné fenoly, například pyrokatechinol. Ale přesto je třeba připomenout, že geneticky podmíněná schopnost vytvářet tyrozinázu a melaninové pigmenty v živých organizmech je celkově vysoce stabilní [Brechtlová, Halčák, Chandoga a kol.: Lekárska biochémia 1., Asklepios. 1992, strana 228; Škárka B., Ferenčík M.: Biochémia. Bratislava, Vydavatelství Alfa 1992, strana 846.].
-5 CZ 302799 B6
Identifikace melaninů
Jednou z příčin nedostatečného prozkoumání melaninů je problematika izolace z biologických objektů, protože tyto pigmenty jsou nerozpustné ve většině známých organických a minerálních rozpouštědel [Nicolaus R.A.: Melanins, Paris-Hermann 1968, strana 310; Ljach S.P.: Mikrobnyj melaninogenez i ego funkcii. Moskva, Nauka 1981, strana 274; Blois M.S.: The melanins, their synthesis and structure. Photochem and Photobiol. Rev. 1978 roč. 3, strana 151.]. Kromě toho se melanin nachází v biologických objektech in vivo a je pružně navázaný na jiné biopolymery: bílkoviny, polysacharidy, lipidy, ostatní pigmenty a příměsi.
Těžkosti a problémy oddělení (izolace) spočívají také v jejich koloidní podstatě a neschopnosti krystalizovat. To vede k tomu, že existují dvě základní metody izolace me lan i nových pigmentů.
První skupina metod spočívá nejdříve v extrakci melaninů vhodnými rozpouštědly a potom v odstranění doprovodných příměsí. Jediným, téměř univerzálním rozpouštědlem melaninů jsou 0,5 až l,0M vodné roztoky zásad NaOH a KOH. Tyto vlastnosti melaninů jsou podmíněné jejich póly fenolovou strukturou. Proto se také zásaditá extrakce používá na izolování z buněk a tkání živočichů, mikrobiálních a některých rostlinných objektů.
Druhá skupina metod extrakce melaninů se představuje jako způsob, při kterém se odstraňují všechny ostatní materiály kromě melaninů. Toto odstranění nepotřebných materiálů se uskutečňuje kyselou hydrolýzou a promýváním vhodnými rozpouštědly až do té doby, dokud nezůstane požadovaný preparát - melanin [Ljach S.P., Rubán R.D.: Mikrobnye melaniny, Moskva, Nauka 1972, strana 184.].
V důsledku chemické složitosti a různorodosti biologických materiálů a specifických vlastností samotných melaninů není možné navrhnout standardní metodu vhodnou pro všechny druhy přírodních melaninů, je nezbytný individuální přístup. Například, při extrakci ustilagomelaninu se používá druhý způsob preparativní techniky. Na spory houby Ustilago maydis se nechá působit koncentrovaná HCI a potom se postupně různými rozpouštědly odstraňují příměsi. Melaniny některých objektů se izolují v podstatě snadno „měkkými metodami“. Například melanin duhovky býčího oka a nebo melanin z atramentu chobotnice Sepia officinalis - sépiomelanin. Tyto preparáty se izolují bez zpracování kyselinou a nebo zásadami, jelikož se nachází v biologickém objektu ve formě sodných solí. Takových příkladů je však velmi málo. Jako základní se používá způsob zásadité extrakce s následným vy srážením kyselinou pro melaniny živočišného, mikrobiálního a také rostlinného původu [Nicolaus R.A.: Melanins, Paris-Hermann 1968, strana 310.].
Obsah melaninů v buňkách hub je značně odlišný v širokém rozmezí: od 2 až 3 % hmotn. až do 35 až 40 % hmotn. Obsah melaninů v rostlinných objektech je podstatně nižší, a to od 0,2 do 0,3 % hmotn. až 6 až 8 % hmotn.
Jedním z testů identifikace melaninů jsou VIS-spektra. Melaniny mají jasně spektrální ěárv absorpce, jednu v oblasti vlnových délek 1600 až 1700 cm'1, druhou v oblasti 3300 až 3500 cm' .
Tyto spektrální čáry odpovídají karbonylovým skupinám (absorpce v oblasti 1700 cm ), uhlíkuhlíkovým vazbám (absorpce v oblasti 1600 cm' ), NH4 a OH—skupinám (absorpce v oblastí 3300 až 3500 cm'1).
Pro melaniny přírodního i syntetického původu je charakteristické UV-spektrum, ve kterém nejsou píky, nemají ani jasná absorpční pásma, hlavně v oblasti krátkých vlnových délek. Podobná charakteristika je patrná také v oblasti viditelné části spektra s nakloněnou diagonálou v hranicích -0,0019 až -0,0040. Tyto optické charakteristiky jsou pro melaniny typické.
Charakteristické jsou také různé chemické reakce, s jejichž pomocí je možné vyvodit závěr o přítomnosti melaninových monomerů v preparátu:
-6CZ 302799 B6
a) nerozpustnost ve vodě a většině organických rozpouštědel
b) úplná rozpustnost v 0,5M NaOH a nebo KOH
c) vysrážení se z roztoků v přítomnosti FeCh
d) odbarvování při použití silných oxidačních Činidel (KMnO4, H2O2)
e) schopnost regenerovat amoniakální roztok AgNO3
Nej důležitější charakteristika melan lnových pigmentů je přítomnost paramagnetických center v koncentraci 1015 až 1018 spin/g [Nicolaus R.A.: Melanins, Paris-Hermann 1968, strana 310; Bidzilja N.I.: Svobodnye radikály v oblucennych rastenijach i semenach. Kiev. Naukova dumka 1972, strana 210; Ostrovskaja M., Doncov A.: Fyziologičeskyje funkcii melanina v organizme. Fyziologia čelověka 1985, strany 670 až 679.].
Z biologické stránky stanovení melaninové podstaty pigmentů obnáší izolování tyrozinázy a jejich substrátů v daných objektech, a také stanovení přímé vazby mezi tyrozinázovou aktivitou a melaninogenezí (pigmentogenezí).
Identifikace melaninu způsobem na základě jednoho-dvou testů je nejednoznačná, je nevyhnutelné použít celý komplex testování.
Přítomnost nezaplněné spodní energetické hladiny v melaninech a jejich schopnost „lovit“ z okolního prostředí nespárované elektrony vede k tomu, že melan in ochraňuje před radiačním zářením pohlcováním nespárovaných elektronů volných radikálů, vznikajících v systémech při účinku ionizující radiace [Bidzilja N.I.: Svobodnye radikály v oblucennych rastenijach i semenach. Kiev. Naukova dumka 1972, strana 210; Godzenko A.í. a kol.: Sposob polučenija enomelanina. Patent Ru. 07,09,93. bl.N.33-36.].
V posledních letech byly publikované výsledky experimentálních výzkumů, které potvrdily vlastnost melaninú ochraňovat před radiačním zářením. Přitom, tyto vlastnosti projevují melaniny nejen, když se nachází v objektu, ale také po jejich umělém zavedení do živého organizmu [Hill
H. Z., Hill G.J.: Eumělanin Causes DNA strand Breaks and ktlls Cells. - Pigments Cell Research
I, 1987, 163 až 170; Hill H.Z., Peak J.G., Peak M.J: Introduction of DNA-Protein crosslinks in melanotic cloudman S91 mouše melanoma cells by monochromatic 254 and 405 nm light. Pigment Cell Research 2: 1989, strany 427 až 430; Tsuneaki Chida, Hugh D. Sisler: Effect of inhibitors of melanin biosynthesis on appresorial penetration and reductive reactions ín Pyricularia oryzae and Pyricularia grisea. Pesticide Biochemistry and Physiology 29, 1987, strany 244 až 251; Jacobsohn M.K., Dobré V.C., Bránám Ch„ Jacobsohn G.M.: Oxidation of 2hydroxyestradiol and its incorporation into melanin by mushroom tyrosinase. J. Steroid Bíochem. Vol. 31, No. 4A, 1988, s. 377 až 385; Giovanni Sichel: Biosynthesis and functíon of melanins in hepatic pigmentary systém, Pigment Cell Research 1: 250 až 258, 1988.]. Experimenty, prováděné na černých buňkách kvasinek Nadsomiela nigra obsahujících melanin ukázaly, že černé buňky jsou podstatně rezistentnější k ozáření než buňky kvasinek, které neobsahovaly melaniny. Při umělém pěstování kvasinek v biologické půdě s obsahem hexachloracetonu, inhibitoru melaninogeneze, byla vypěstována kultura, která úplně ztratila rezistenci k záření [Chruljova I.M.: Issledovanije struktury i svojstv melanina i ego syntetičeskych analogov. Ref., Moskva 1973, strana 20; Baraboj V.A.: Biologičeskoe dejstvije rastitelnych fenolnych soedinenij. Kiev. Naukova dumka 1976, strana 260; Zherebin J.L. a kok: Farmakologičeskije svojstva enomelaninovych pigmentů. Doklady AN SSSR seria B 1984, s. 64 až 68.].
Výsledky praktických pokusů a přehled dostupné literatury dává předpoklad vyvinutí melaninového preparátu sloužícího jako účinná ochrana živých buněk organizmů vůči radiaci, vyrobeného na bázi přírodních materiálů a produktů látkové přeměny metabolizmu.
-7 CZ 302799 Β6
Protinádorová aktivita melaninových pigmentů
V současnosti je většina výzkumných pracovníků a vědců názoru, že rakovinná buňka se odlišuje od normální ne tím, že v ní chybí některé specifické látky, ale poměrem komponent biochemických systémů, patřících k normální buňce. Práce N. M. Emanuela a kol. potvrdily, že pro negativní růst je podstatná změna koncentrace volných radikálů v biochemických komponentách buňky, důsledkem je názor, že antioxidanty musí mít vliv na rozvoj těchto procesů.
To byl pro autory základ předpokladu, že tato ťýzikálně-chemická vlastnost melaninů, jako je antioxidační aktivita, je důležitý ukazatel procesu buněčného metabolizmu. Na tom je založena schopnost fenolových skupin reagovat s volnými radikály - s aktivními centry biochemického systému buňky. Elementární akt spolupůsobení inhibitoru s volným radikálem R vede v systému ke vzniku radikálu inhibitoru, stabilnějšího a méně reaktivního než vlastní radikál R [Chruljova I.M.: Issledovanije struktury i svojstv melanina i ego syntetiěeskych analogov. Ref., Moskva 1973, strana 20.].
Tato hypotéza byla potvrzena ve vědeckých pracích. V nich jako předmět výzkumu byl vybrán syntetický, přírodní (živočišný) a biosyntetický melanin. Živočišný melanin byl získán pomocí kyselino-zásadité metody z myšího melanomu Harding-Passa. Biosyntetický melanin se syntetizoval z DOPA v přítomnosti tyrozinázy, izolované z myšího melanomu Harding-Passa [Chruljova I.M., Berlin A.A.: Protivoopucholjevaja aktivnost syntetičeskych, biosyntetičeskych i prirodnych melaninů. Izvestija AN SSSR. 1973 č. 3, strany 438 až 442,]. Na základě provedených experimentů bylo dokázané, že melaniny nejsou karcinogenní a výsledky umožnily potvrdit, že melaniny mají schopnost protinádorové aktivity v dávkách od 150 do 250 mg/kg a dosahují účinku 50 až 60% inhibice růstu nádoru.
ímunogenní aktivita melaninových pigmentů
V současnosti existuje značné množství lékařských preparátů, jako v lékařství nikdy předtím. Téměř vždy, jako pravidlem, se po nějaké době v literatuře objevují články, pojednávající o zvýšené citlivosti k novému preparátu. Objevila se řada pokusů stanovit závislost mezi fýzikálněchemickými vlastnostmi a imunogenní aktivitou [Vladimirov V.G., Krasilmikov I.J., Arapov O.B.: Radioprotektory. Kiev. Naukova dumka, 1980, s. 264; VÍDAL cat. -Lekarstvennyje preparáty v Rosii, Astra-Pharm-Servis, Moskva, 1997, strana 1166.] léčivých sloučenin proto, aby bylo možné předpovídat a posoudit jejich alergenitu. Přesto dodnes není možná aplikace takovýchto pravidel za stavu současných vědeckých poznatků, ale jsou stanovené určité skutečnosti, které je možno shrnout následujícím způsobem.
Imunogenní aktivita antigenu závisí na jeho fýzikálně-chemických vlastnostech a na schopnosti imunizovaného organizmu odpovědět na daný antigen. Podle schopnosti indukce imunitní odpovědi je možné antigeny rozdělit na dvě skupiny - slabé a silné. Mezi látkami určité chemické podstaty jsou nejsilnějšími imunogeny bílkoviny, ale také polysacharidy, syntetické polypeptidy a jiné polymery mohou být při určitých podmínkách imunogeny [Koen S., Word P., Mat-CIassen R.: Immunology. Moskva Medicína. 1983, strana 400; Allergeny i immunopatologija v klinike i experimente, Sborník naučných trudov. Moskva 1988, strana 164; Buc M. a kol.: Klinická imunologia. Bratislava, Veda. 1997, strana 364.]. Dostatečně vysoká molekulová hmotnost je také podmínkou dostačující imunogenity antigenů. Například, pokud je molekulová hmotnost menší než 10 000, je pravidlem, že taková látka je slabě imunogenní.
Většina vysokomolekulámích bílkovin má molekulovou hmotnost větší než 100 000. Se zmenšením rozměrů a molekulové hmotnosti antigenů se ztrácí individualita jejich struktuiy, snižuje se cizorodost a imunogenní aktivita. Bylo zaznamenané, že čím složitější je struktura molekuly antigenu, tím víc je imunogenní. Příklad byl ukázán na imunogenitě syntetických polypeptidů. Jestliže byl polypeptid vytvořen z aminokyselinových zbytků jednoho druhu, byl slabě imunogenní. Pokud byl složen ze dvou a nebo tri druhů aminokyselin, tak získával imunogenní vlastnosti. Pří- 8 CZ 302799 B6 tomnost aromatických aminokyselin (například tyrozinu) v syntetických polypeptidech zabezpečuje imunogennost molekuly. Ukázalo se, že schopnost vyvolat vznik protilátek patří zejména látkám, které mají povrchově nabité skupiny.
Některé teorie spojuji imunitní aktivitu sloučenin také s pevnosti jejich molekuly, imunogennost, schopnost indukovat buněčnou a nebo humorální imunitní odpověď, tak do značné míry závisí na druhu a fyzikálně-chemických vlastnostech antigenu, rozměrech jeho molekuly, charakteru a množství i lokalizace antigen nich determinant v molekule antigenu.
Na základě výše uvedeného a ostatních všeobecných poznatků o vlastnostech živočišných, mikrobiálních, rostlinných a syntetických melaninů, všechny tyto látky vykazují imunogenní aktivitu, a podle všeho je možné je zařadit do skupiny slabých antigenů.
Farmakologické vlastnosti melaninů
Pří použití melaninů pro farmakologické účely má značný význam jejich rozpustnost. V dosud popsaných pracích se používaly preparáty melaninů ve formě vodných suspenzí a nebo suspenzí ve fyziologickém roztoku, aplikovaly se intramuskulámě, ale prakticky se nikdy nevstřebávaly, a proto měly pouze lokální účinek.
Nej účinnější jsou rozpustné melaniny aplikované perorálně nebo intravenózně. Byly vyrobené podobné preparáty, ale představovaly především pseudoglobulínové melanoproteiny, tj. komplexy chromogenních částí s bílkovinami, které nejsou schopné transportovat elektrony a mají sníženou schopnost obrany před působením radiace a toxických volných radikálů [Buc M. a kol.:
Klinická imunologia. Bratislava, Veda. 1997, strana 364; Ferenčík M., Štvrtinová V., Bemadič M.. Jakubovský J., Hulín I.: Zápal, horúčka, bolest. Bratislava, Slovák Academie Press. 1997. strana 216; Mayer V., Hallauer J., Baum M.K.: Ochorení způsobené nákazou vírusom HIV/AIDS. Bratislava, Vydavatelstvo Slovenskej Akadémie Vied, 1996, strana 364.].
Zájem se soustřeďuje na výzkum farmakologické aktivity (chromogenní) Části pigmentu ve vodě rozpustné, extrahované z rostlinných kultur - fytomelaninu.
Melaninové preparáty ve světě
V současnosti, především v období posledních 15 let, se soustřeďuje čím dál více pozornosti ve světě tnelaninům jako perspektivním preparátům pro mnoho oblastí v průmyslu a v lékařství. Melaniny v současnosti vyrábí více společností, nejznámější jsou produkty, které vyrábí a dodává SIGMA CHEMICAL Corp., USA [Sigma Chemical Co.: Biochemikalien und Reagenzien fůr die Naturwissen schaftliche Forschung. Deutschíand, 1997, s. 2736; The Merck Index, An encylope40 dia of Chemicals, drugs and biologicals, 12. vydání. Whitehouse Station, NJ. 1996, strana2668.].
Dosud byla osvojená výroba syntetického melaninů (tzv. DOPA-melanin) a sépiomelaninu, izolovaného z atramentové náplně Séphia officinalis. Preparáty jsou však především díky exotickým surovinám velmi drahé, v nedostatečném množství, a tak také všeobecně nedostupné pro široké použití. V malých množstvích se na laboratorní bázi vyrábí některé druhy melaninů živočišného a mikrobiálního původu, které ale kvůli značné komplikovanosti výroby a nedostatku základních surovin v současnosti nepředstavují seriózní a levné možnosti k osvojení průmyslové velkovýroby. Výroba melaninů rostlinného původu v chemicky čisté podobě k dnešnímu dni není známá.
Všechny známé procesy jsou založené na izolaci melaninů komplikovanými metodami z biologických struktur, ve kterých se nachází, nebo synteticky, to je autooxidací tyrozinu.
-9CZ 302799 B6
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny biologicky účinnou frakcí melaninu podle vynálezu, jehož struktura vzniká jako výsledek polymerizace rostlinných ťlavonoidů, pře5 devším katechinů a Icukoanto-kyanidinů (III).
katechin
antokyanidin
flavon (lil)
Protože jde o amorfní látku, není možné určit přesnou strukturu. Jako příklad uvádíme jednu z nej pravdě podobnějších struktur vzorce IV, kde šipkami jsou zobrazeny další cesty možné polymerizace.
- 10CZ 302799 B6
kde R nezávisle představuje -OH, -COOH a nebo -NH2.
Základem molekuly fytomelaninu je struktura skládající se z monomemích jednotek rostlinných 5 flavonoidů podle vynálezu, především katechinů a leukoantokyanidinů. Protože samotný proces polymerizace a tím také počet možností vzniku různých struktur je značně velký, limitujícím faktorem je v tomto případě molekulová hmotnost Mh = (5 ± 1). 105 Da.
Empirický vzorec jedné z nej pravděpodobnějších struktur znázorněný vzorcem IV je [€34.590^]n, kde n = 6 až 8.
V následující tabulce č. 1 jsou uvedené fyzikálně-chemické vlastnosti látky vznikající jako výsledek polymerizace rostlinných flavonoidů podle námi navržené technologie.
Tabulka č. 1: Fyzikálně-chemické vlastnosti fytomelaninu
Molekulová hmotnost (5 ± 1). 103 Da
-OH skupiny 4,02 až 4,05 hmotn. %
-O skupiny 1,04 až 1,06 hmotn. %
Obsah jednotlivých prvku (% hmotn.)
C 49,44 až 49,52
H 5,10 až 5,73
N 1,15až 1,24
O 41,20 až 42,10
Koncentrace nespárovaných elektronů (spin/g) 10 až 1022
Spektrum, 3433,1620,1400 (cm1) 1200 až 1100 „Melaniny rostlinného původu“ je pouze celkový sumární název pro tmavohnědé a černé pig20 menty rostlin, které jsou z chemického hlediska produkty oxidace flavan-3,4-dio!ů. V souvislosti
- 11 CZ 302799 Β6 s tím, že na vlastní reakci oxidační polymerizace má vliv celá řada faktorů, jako například teplota, pH-prostředí, hydromodul, poměr fází, doba reakce, obsah a koncentrace složek a podobně, mohou sejejí produkty částečně lišit a nemají přesné fyzikálně-chemické charakteristiky, a nebo se také značně odlišují jeden od druhého.
Tato struktura je nej pravděpodobnější při dodržení podmínek polymerizace při jejich syntéze z přírodních rostlinných surovin, podrobně popsaných dále, a odpovídajícího technologického postupu. Tyto podmínky prakticky vylučují cestu kondenzace flavonoidů s otevřením pyranového cyklu (schéma K. Freidenberga), ale odpovídající reakci podle schématu D.E. Katueno o spojení molekul „hlava k hlavě“ a „ocas k ocasu [Kretovich V.A.: Osnovy biochimii rastenij. Moskva. Vysšaja škola. 1970, strana 540.).
Přitom základem molekuly známých melaninů je pyrokatechinolová struktura (vzorec II), která vzniká jako výsledek při otevření py ranového cyklu molekul leukoantokyanidinů a následnou polymerizací vzniklých fragmentů. To je možné vysvětlit „tvrdšími“ podmínkami, přičemž jedna z hlavních příčin je používání vysokých koncentrací zásad 0,25 až 1,20 M, neadekvátních tepelných režimů, použití nedemineralizované vody v průběhu celého procesu nebo pouze částečně. Kromě toho, námi navrhovaná technologie zabezpečuje vznik struktury polymeru s nepříliš velkým stupněm kondenzace (n = 5 až 7), což má za následek možnost syntetizovat po chemické stránce homogenní produkt - polymer, fytomelanin, s určitými ťyzikálně-chemickými a biologickými charakteristikami a reprodukovátelnými vlastnostmi.
Izolace přírodního polymeru z biologických objektů je prakticky nemožná. Zvláště se to týká melaninů rostlinného původu, pro které neexistuje inertní rozpouštědlo. Jedinými rozpouštědly jsou pouze 0,5 až 1,0M vodné roztoky NaOH a nebo KOH. Jinak řečeno, proces rozpouštění není fyzikální proces, ale ve skutečnosti chemická reakce zásady a polymeru, která způsobuje destrukci vlastního nativního biopolymeru. Takovým zásahem se hrubě narušuje chemická podstata, dochází vlastně k rozkladu na jednotlivé fragmenty, které se dále spojují podle některého ze známých schémat oxidační polymerizace. Dalším postupem se odstraňují vzniklé příměsi a jiné produkty reakce.
V souvislosti s výše uvedeným, tímto postupem získaný produkt není jeho původní nativní forma, ale syntetický polymer, jenž je také charakterizován vlastnostmi náležejícími původním melaninům a této třídě sloučenin. Tak vlastně můžeme hovořit o syntéze produktu biochemickou cestou na bázi původních rostlinných surovin.
Identifikace
Jedním z testů identifikace fýtomelaninu jsou VIS-spektra.
Jasné spektrální čáry absorpce:
v oblasti vlnové délky 1600 až 1700 cm1 - v oblasti 3300 až 3500 cm1
Tyto spektrální čáry odpovídají karbonylovým skupinám (absorpce v oblasti 1700 cm’1), uhlí— uhlíkovým vazbám (absorpce v oblasti 1600 cm”1) (tab. č. 1).
a) nerozpustnost ve vodě a většině organických rozpouštědel
b) úplná rozpustnost v 0,5 M NaOH a nebo KOH
c) vysrážení z roztoků v přítomnosti FeCfi
d) odbarvení při použití silných oxidačních činidel (KMnO4, H2O2)
e) schopnost regenerovat amoniakální roztok AgNO3
- 12 CZ 302799 B6
Nejdůležitější charakteristika pro fytomelanin je přítomnost paramagnetických center (nespárovaných volných elektronů) v koncentraci 1018 až 1022 spin/g.
Způsob výroby frakce rostlinného meianinu spočívá v tom, že na rostlinnou surovinu se působí 0,05 až 0,3M vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu při teplotě 15 až 75 °C, pH extraktu se upraví na hodnotu 1 až 2, přídavkem anorganické kyseliny na bázi chloru, přičemž vyloučený sediment se vyčistí a následně vysuší při 100 až 110 °C.
io Výhodně se čištění uskutečňuje promýváním roztokem kyseliny na bázi chloru s pH 1,0 až 3, až do dosáhnutí bezbarvé kapaliny nad sedimentem, následným promýváním etanolem a dalšími organickými polárními rozpouštědly. Při všech procesech se používá voda farmako logické kvality·
Po vysušení se produkt může podrobit ještě dalšímu čištění a aktivuje se semichinonový radikál.
Způsob přípravy látky, jejíž íyzikálně-chemické parametry odpovídají tab. č. 1, spočívá v následujících krocích:
Izolování sumárního produktu Základní surovina
Zásaditá reakce
Zásaditý extrakt filtrace,centrifugace, sedimentace kyselinou
Sediment fytomefaninu promývánt kyselými vodnými roztoky ? a farmakofogicky čistou vodou
Sediment fytomelaninu - H-forma sediment očištěný od příměsí a produktů
- 13CZ 302799 B6 degradace nativního pigmentu promývání etanolem
H-forma fytomelaninu očištěná od forem taninu rozpustných v etanolu, antokyanového komplexu promývání etylacetátem
H-forma fytomelaninu očištěná od etylacetátové frakce taninu a ligninu promývání acetonem ▼
H-forma fytomelaninu očištěná od ligninu a acetonové frakce taninu vysušení při 102 až 105 °C
H-forma fytomelaninu sumární produkt nerozpustný ve vodě
Získaný sumární produkt představuje frakci rostlinných melaninů s molekulovou hmotností Mh = (5 ± 2).103. Dalším stadiem technologického procesuje odstranění zbytkových doprovodných příměsí a produktů degradace nativního polymeru.
- 14 CZ 302799 B6
Resedimentace a doplňkové očištění
H-forma fýtomelaninu (sumární produkt) rozpuštění v zásadách, ir separace, ultracentrífugace
Očištěný zásaditý roztok sedimentace kyselinou,promývání farmakologicky čistou vodou ▼
H-forma fýtomelaninu očištěná od zbytkových množství doprovodných příměsí
Postupné promývání organickými rozpouštědly ph centrifugaci do absolutně bezbarvých promývacích roztoku ( D=0,000) vysušení při 102 až 105 QC ▼
H-forma fýtomelaninu očištěná od příměsí a produktů degradace nativního polymeru konečného produktu
H-forma fýtomelaninu očištěná od příměsí a produktů degradace nativního polymeru zpracování koncentrovanou kyselinou var pod zpětným chladičem ▼
H-forma fýtomelaninu homogenní po chemické stránce
- 15 CZ 302799 B6
- promývání farmakologicky čistou vodou do celkového odstranění Cl, promývání dimetylformamidem sušení produktu
V
H-forma fytomelaninu s molekulovou hmotnosttí (5±1).1O3 Da a koncentrací nesporovaných elektronů 1018 až 1022 spin/g zpracování NH4OH při pH 10,0 až 11,0 ▼
membránová filtrace ▼
Ve vodě rozpustná forma fytomelaninu (amoniakální roztok)
Konečný produkt může být připravený v následujících formách:
a) Suchý amorfní prášek tmavohnědé barvy s charakteristickým kovovým leskem, nerozpustný ve vodě.
b) Suchý amorfní prášek tmavohnědé barvy s charakteristickým kovovým leskem, rozpustný ve vodě.
io c) Vodný roztok fytomelaninu $ maximální koncentrací do 3 až 5 % hmotn. d) Pasta tmavohnědé barvy s obsahem základního produktu 10 až 15 % hmotn.
Podstatu vynálezu tvoří také farmaceutický prostředek, který obsahuje frakci rostlinného melani15 nu podle vynálezu a farmaceuticky přijatelný nosič.
Bylo zjištěno, že frakce rostlinného melaninu podle vynálezu je vhodná na použití jako léčivo, a to zejména jako antioxidant, pro blokování peroxidace lipidů, na aktivaci leukocytů, na regulaci a průběh komplementového systému.
Na základě dosažených výsledků uvedených dále a popisu biologické funkce látek melaninové povahy [Ferenčík M., Štvrtinová V., Bemadič M., Jakubovský J., Hulín 1.: Zápal, horúčka, bolest. Bratislava, Slovák Academie Press. 1997, strana 216; Mayer V., Hallauer J., Baum M.K.: Ochorení způsobené nákazou vírusom HIV/AIDS. Bratislava, Vydavatelstvo Slovenskej
Akademie Vied, 1996, strana 364; Sigma Chemical Co.: Biochemikalien und Reagenzien fur die Naturwissen schaftliche Forschung. Deutschland, 1997, s. 2736; Duračková Z., Bergendi L., Liptáková A., Muchová J.: Free radicals derived from oxygen and medicine. Bratislava Medical Journal, 1993 No. 8, strana 419 až 434; Ďuračková Z., Felix K., Feniková L., Kepštová I., Labuda J., West U.: Superoxide dismutase mimetic activity of a cyclic tetrameric Schiff base
N-coordinated Cu(II) complex. BioMetals 1995 No. 5, strana 183 až 187; Novák, M.:
- 16CZ 302799 B6
Neuroimmunology of The Alzheimefs Disease. Bratislava Medical Journal 1997, 98, strana 303 až 314.] můžeme vyvodit následující:
Poškození v lidském organizmu vzniká působením vnějších anebo vnitřních faktorů. Jako poškození je potřeba rozumět měřitelné změny, při kterých se poruší homeostáza intraceiulámtho prostředí natolik, že nitrobuněčné struktury, a také samotné buňky, nedokáží udržet a kompenzovat poruchu vlastními mechanizmy. V tomto momentu dochází k poruše subcelulámích struktur a ke ztrátě integrity buněk. Pokud proces postihne dostatečně velký počet buněk, tak se ireverzibilní buněčné poměry projeví ztrátou funkce příslušného orgánu. Výsledkem je porucha orgánů s následnými změnami funkcí celého organizmu.
Melaniny, a tím také fytomelanin, patří do skupiny látek, které se zúčastňují opravných opatření. To znamená, že nejde o látku, která nějakým způsobem kompenzuje ztrátu a nebo poruchu. Nejde ani o látku, která se uplatňuje jako faktor náhrady deficitu. Jde o látku aktivně zasahující do procesů, které se spustí při poškození homeostázy buněk a následně celých orgánů. Ve smyslu moderních koncepcí medicíny je řešení problému poškození buněk a orgánů principiálním řešením. Tento přístup plně respektuje nej modernější trendy v rozvoji vědeckého výzkumu v oblasti biologicko—lékařských věd.
Princip ztráty homeostázy buněk je základem vzniku všech poruch v lidském organizmu kromě geneticky podmíněných poruch. Ve své podstatě také působení fyzikálních faktorů jako je radiace, působení extrémních teplot a fyzikálních faktorů způsobuje poruchu struktury buněk. Také v těchto případech musí organizmus zabezpečit optimalizaci poměrů ve smyslu přežití organizmu. To, co následně v organizmu probíhá, je proces, na kterém se podílí mnoho mechanizmů a látek. Látka fytomelanin má v tomto procesu celkem zásadní postavení. Vyplývá to z toho, že v procesu poškození se aktivují mechanizmy zaměřené na odstranění poškozující škodliviny. Přitom vznikají látky, které mají vysokou bakterie idní účinnost a schopnost velmi intenzivně reagovat s jinými látkami, které se v místě poškození nachází. Látky zaměřené na likvidaci škodliviny nemají schopnost rozlišit mezi poškozením užitečným a neužitečným. V konečném důsledku tyto látky poškozují všechny struktury, které se nachází v místě jejích vzniku, tvorby a působení. Jde většinou o látky s nízkou molekulovou hmotností. Podobný proces poškození vzniká také tehdy, pokud dojde k poruše už poškozeného a adaptovaného orgánu a nebo tkáně. Tak při ateroskleróze vzniká jistý druh rovnovážného stavu mezi porušenou cévou, průtokem krve a tkání, která je zásobována krví z této cévy. Když se poruší integrita cévy preaterosklerotický proces, tak se této dramatické situace zúčastňují opět mechanizmy směrující k nápravě a přežití organizmu. Tyto také výše uvedené procesy nápravy poškození probíhají s účastí tvorby reaktivních intermediátů kyslíku, superoxidového an iontu, peroxidu vodíku, hydroxylového radikálu, singletového kyslíku a reaktivních intermediátů dusíku. Fytomelanin se na základě dosavadních analýz uplatňuje jako prostředek na „ovládání“ tvorby těchto látek. Tyto látky mají schopnost reagovat se škodlivinou, ale jejich významná úloha je v tom, že spouštějí kaskádu změn tvorby dalších látek, které se uplatňují jako poškozující látky a jako látky, které zabezpečují aktivaci a regulaci reparačních procesů. Těmito látkami se ovlivňuje výměna mezi buněčných informací. Dosud používané látky při léčbě mají charakter látek s tlumivým nebo stimulačním účinkem. Další látky mají funkci suplementace nebo kompetitivní inhibice.
V případě fytomelaninu jde o látku, jejíž účinek závisí na stavu aktivace pri poškození a na stavu aktivace systémů zúčastňujících se těchto složitých procesů (komplementový systém, koagulační systém a kininový systém). Fytomelanin se uplatňuje v pravém slova smyslu jako regulátor, který by mohl sloužit na to, aby se do důsledků ovládaly procesy, které probíhají spontánně.
Pro přípravu koncepce výzkumu celkového využití, v lékařství zaměřeného na objasnění úlohy této molekulové frakce melaninů rostlinného původu, je dále potřebné vytvořit a sledovat modelové situace na celém organizmu (reperťůzní poškození, kyslíkový a kalciový paradox). Šlo by o studie, které by měly definovat účast fytomelaninu při poškození a reparaci organizmu. Fytomelanin může být mimořádně perspektivní látka, její vazba na enzymy a na látky obsahující
- 17CZ 302799 B6 kovové prvky může znamenat velmi široké použití. Navíc látka, která se chová jako regulátor procesů, může nalézt použití při mnohých smrtelných chorobách a objasnění původu vzniku mnohých, dosud neobjasněných chorob.
Frakce fytomelaninu podle vynálezu, jako účinná látka pro použití jako léčivo, může být použitá v následujících farmako logických formách:
suchá látka rozpustná ve vodě, injekční forma, suchá látka pro perorální použití, roztok pro injekční aplikaci, roztok pro perorální použití, tablety, granule, kapsu le, dražé, suspenze, sirup, to gel, želé, mast, krémy, roztok pro vnější použití, roztok pro infúze, aerosolové formy, kosmetická přísada pro tekutiny, krémy, šampóny.
Příklady provedení vynálezu 15
Příklad 1
Způsob výroby Aesculus hippocasíauicum L. - fytomelaninu
Jako základní surovina pro izolování produktu byly použity slupky Aesculus hippocastanicum v množství 2000 g, předtím oddělené od jádra, promyté vodou a vysušené na max. 10 % hmotn. vody.
použité chemické látky:
- demineralizovaná voda ve farmakologické kvalitě
- HC1 37% dým. p.a.
- NaOH p.a.
- etanol p.a.
- etylester kyseliny octové p.a.
- aceton p.a.
- dimetylformamid p.a.
(Na sedimentaci a promývání je možné použít jakoukoliv kyselinu na bázi chloru, ale pro jednoduchost je nej v hodnější použít kyselinu chlorovodíkovou.)
Použitá technika:
- laboratorní sklo
- centrifuga Heraeus Megafuge 2
- vakuová odparka HeidolpH VRSTV 2000
- demineralizační stanice Werner Ro6
- magnetické míchadlo a příslušenství
- kontrolní a měřící technika ostatní zařízení a příslušenství (sušička,.....)
Izolování sumárního produktu z Aesculus hippocastanicum L,
- 18 CZ 302799 B6
Základní surovina
- vysušené slupky se rozdělily do 10 skleněných nádob, každá o objemu 3500 ml, a to tak, že 5 do každé nádoby jsme dali 200 g vysušených slupek Aescuius hippocastanicum, připravená surovina se zalila 0,3 M vodným roztokem NaOH, promíchala 30 min a celá směs se zahřála na teplotu 50 °C. Doba reakce byla 10 hodin.
io Zásaditý extrakt
- po 10 hodinách se extrakt očistil od hrubých mechanických příměsí na hrubém filtru a na centrifuze při 3500 ot/minutu se odstranily malé a mikroskopické mechanické nečistoty t5 - celkově se získalo 32 I zásaditého extraktu, který se rovnoměrně rozdělil do 10 skleněných reakčních lahví s objemem každé 20 1
- do každé láhve se do plného objemu dolila farmakologicky čistá voda a doplnila se HCI tak, aby se dosáhla hodnota pH 1,5
- celá směs se promíchala, v průběhu krátké doby vznikl sediment ěerveno-hnědé až tmavohnědé barvy, který se nechal 12 hodin sedimentovat
Sediment fytomelaninu Aescuius hippocastanicum L.
- získaný sediment se centrifugací oddělil od tekuté složky směsi
- sediment se dále promýval slabě kyselým vodným roztokem HCI o pH 1,5 až 3,0, dokud kapalina nad sedimentem nebyla bezbarvá (10 x opakované promývání) při poměru směsi 1:8.
Sediment fytomelaninu Aescuius hippocastanicum H—forma
- oddělený zakoncentrovaný sediment se dáte promyl etanolem a centrifugací se oddělil sediment od kapaliny
- etanolem se sediment promýval, dokud se etanol zabarvoval příměsemi v něm rozpustnými
- promývalo se postupně dále etylacetátem a následně acetonem, až do dosáhnutí stavu, kdy organická rozpouštědla nejsou zbarvená příměsemi, které se v nich rozpouštějí vysušení produktu na vzduchu při pokojové teplotě
- přemletí vysušeného produktu na laboratorním mlýnku na rozměr zrna 0,200 až 0,250 mm
- přesetí na laboratorním sítě 0,25 mm vysušení při teplotě 100 až 110 °C do trvalé hmotnosti
H-forma fytomelaninu Aescuius hippocastanicum ve vodě nerozpustný sumární produkt prášek tmavohnědé barvy s kovovým leskem
- 19CZ 302799 B6
Získaný sumární produkt představuje frakci rostlinných melaninu s Mh = (5±2). 10'1 Da. Další stadium technologického procesuje odstranění zbytkových doprovodných příměsí a produktů degradace nativního polymeru.
Resedimentace a doplňkové očištění
H-forma fýtomelaninu Aesculus hippocastanicum (sumární produkt)
Získaná H-forma se opětovně rozpustila v 20 1 0,3M NaOH, získaný zásaditý extrakt se centrifuio goval až do úplného odstranění mikroskopických mechanických příměsí. Centrifugace se prováděla při 3500 ot/minutu po dobu 25 minut. Získaný očištěný extrakt se zředil 5násobným množstvím farmakologicky čisté vody a přidala se HCÍ do pH 2,0. Dostatečné bylo 3násobné promytí vodným roztokem HCl při pH 2,0 až 3,0 pro úplné odstranění příměsí.
Dále se promýval organickými rozpouštědly v pořadí etanol, etylacetát, aceton při centrifugaci do absolutně bezbarvých promývacích roztoků (D=0,000). Produkt se vysušil při 102 až 105 °C.
Získala se H-forma fýtomelaninu Aesculus hippocastanicum očištěná od příměsí a produktů degradace nativního polymeru ve formě tmavohnědého prášku s charakteristickým kovovým les20 kem.
Konečný produkt
H-forma fýtomelaninu Aesculus hippocastanicum očištěná od příměsí a produktů degradace nativního polymeru
Získaný produkt se povařil s 6M HCl pod zpětným chladičem po dobu 6 hodin v poměru směsi 1:5. Produkt se promyl farmakologicky čistou vodou až do úplného odstranění Cl-, to bylo ověřené kvalitativní reakcí na C1-.
Získal se produkt - H-forma fýtomelaninu, homogenní po chemické stránce. Pro zvýšení biologické aktivity a aktivace semichinonového radikálu se produkt rozsuspendoval s dimetylformamidem 1:5, suspenze se rozdělila centrifugaci při 2400 ot/min po dobu 10 minut. Produkt se sušil při 102 až 105 °C po dobu 120 minut.
Na získání ve vodě rozpustné formy se preparát rozpustil ve vodném roztoku NH4OH, kteiý se připravil tak, aby hodnota pH byla 10 až 11, přebytečný amoniak byl odpařen ve vakuové odparce a část roztoku se zakoncentrovala na 1,375 % hmotn.
Ve vodě rozpustná forma fýtomelaninu tzv. Aesculus hippocastanicum - melanin. Získaný produkt je prášek tmavohnědé až černé barvy, který se beze zbytku rozpouští v redestilované (apyrogenní) vodě, maximální koncentrace je cca 5 % hmotn.
Preparát svými vlastnostmi odpovídá tabulce č. 1, přičemž koncentrace nespárovaných elektronů je 1019 spin/g.
Touto technologií se vyrobilo z 2000 g základní suroviny 17,565 g konečného produktu, to je 0,87 % hmotn., vztažené na celkovou hmotnost suroviny.
V závislosti na šarži slupek Aesculus hippocastanicum tedy základní suroviny se může počet promývání a množství použitých reagencií v určitých hranicích lišit od uvedeného příkladu. Samozřejmě tím také celkové množství konečného produktu může kolísat v rozmezí 0,7 až 1,15%.
-20CZ 302799 B6
Tato skutečnost a nepatrné rozdíly v technologii a výstupu konečného produktu jsou způsobené tím, žc přírodní suroviny, v konkrétním případě Aesculus hippocastanicum L., nemají identické chemické složení a homogennost, přičemž některé části v závislosti především na daných klimatických podmínkách a samotných stromech (rostlinách) se mohou také značně odlišovat.
Příklad 2 až 8
Jako základní surovina pro výrobu fytomelaninu se použily následující výchozí produkty:
Vžtis vinifera L.
Fagopyrum esculentum L.
Heliantus ctnnus Z.
Hippophae ramnoides L.
Thea L.
Vicefaba L.
Junglas regia L.
Tabulka č. 2: Fyzikálně-chemické vlastnosti rostlinných fytomelaninů
č. Druh Suroviny Mh Da x103 -OH % hmot. =O % hmot. Chemické složeni prvek, % hmot EPR Spin/g kabs ρ?,λ=46 5nm
C H N O
2 Vitis vinifera L. 5+1 4,05 1,06 49,52 5,73 1,14 41,20 10lS 0,019
3 F. esculentum 5+1 4,08 1,03 49,63 5,84 1,20 41,49 1O78 0,019
4 | Hefianthus a.L. 5+1 4,04 1,00 49,58 5,46 1,32 41,66 1018 0,019
5 Hippophae r.L. 5+1 4,08 1,02 49,20 5,04 1,40 42,36 101s 0,019
6 Thea L. 5+1 4,00 1,04 49,12 5,08 1,28 42,68 1O20 0,019
7 Vice faba L 5+1 4,09 1,06 49,80 4,95 1,28 42,92 101s 0,019
8 Junglas regia L. 5+1 4,04 1,04 49,44 5,10 1,24 42,10 10” 0,019
Spektrum pro všechny druhy (cm ’): 3433, 1620, 1400, 1200-1100
Tyto výchozí suroviny byly zpracovány stejným postupem, jako v příkladu 1. Vlastnosti získané frakce z těchto surovin byly v dobré shodě s vlastnostmi uvedenými v tabulce 1. Pokusy s uvedenými rostlinnými surovinami ukázaly, že fytomelanin je možné vyrobit - biosyntetizovat ze všech typů, přičemž samotný konečný produkt je stejný a nezávisí na druhu základní suroviny. Nicméně na základě tabulek a výše uvedené literatury je zřejmé, že pravděpodobný obsah meianinu v rostlinných objektech je nižší než námi dosažené hodnoty, to také svědčí o tom, že nezpolymerizované na konečný produkt - fytomelanin. Z toho důvodu je možné vyrobit fytomelanin také ze suroviny, která neobsahuje původní nativní polymer, ale pouze monomery základních stavebních jednotek polymeru - fytomelaninu. V tomto případě můžeme hovořit o syntéze produktu.
Na základě uvedeného je možné předpokládat, že všechny ostatní, zatím nesledované rostliny obsahující melanin (suroviny), také obsahují fytomelanin, který je možné získat v této popisované podobě, přičemž rozdíl představuje pouze příliš se nelišící koncentrace nespárovaných elektro-21 CZ 302799 B6 nů (paramagnetických center), což závisí na stupni aktivace semichinonového radikálu. Tento závěr se týká také jiných druhů surovin s dostatečným obsahem rostlinných flavonoidů, vhodných na polymerizaci fytomelaninu.
Za účelem zefektivnění promývacího procesu slabě kyselými vodnými roztoky (HC1) je možné použít tento roztok zahřátý na teplotu max. 75 °C, což má za následek snížení počtu promytí.
Na základě dosud dosažených výsledků a odvozených závěrů předpokládáme, že použitím nových způsobů aktivace (elektrochemickou cestou, ozářením, promytím, rozsuspendováním jinými vhodnými polárními rozpouštědly a kyselinami) semichinonového radikálu můžeme dosáhnout hodnotu EPR - koncentraci nespárovaných volných elektronů l022 sptn/g. Zároveň předpokládáme, na základě praktických výsledků, které jsou dále uvedené, že zvýšení této hodnoty zároveň zvyšuje biologickou aktivitu fytomelaninu a potencionalizuje jeho možnosti, a tím také možnosti a eventuální použití.
Ne vždy je potřeba provést resedimentaci, pokud výchozí produkt po první sedimentaci už odpovídá požadované kvalitě. To je způsobené různými druhy vstupní suroviny a tím také jejich různou kvalitou. V případě použití suroviny například černého fermentovaného vietnamského čaje, už původně zpracovaného na přímé použití, vstupní kvalita suroviny je natolik vysoká a produkt homogenní, že není potřebné použít čištění a resedimentaci na dosáhnutí konečného produktu odpovídajícího vlastnostmi tabulky č. 1 a vyznačujícího se biologickou aktivitou.
Earmakologické vlastnosti fytomelaninu
Na základě provedení toxikologických zkoušek bylo stanovené, že fytomelanin není toxicky a ani mutagenní preparát. Toxicita je velmi nízká, LD50 > 2500 mg/kg z čehož je možné vyvodit závěr, že látka je použitelná na základě předběžných výsledků jako fytofarmakum. Jako standard pro základní studie byl použit Aesculus híppocastanicum - melanin, dále už pouze fytomelanin, převedený do amoniakální formy a skladovaný při teplotě 8 až 10 °C po dobu 3 měsíců. Potom byl vzorek použit na experimentální určení biologické aktivity. Původní vzorek použitý na komplex testů stanovení biologické aktivity měl úroveň EPR 1,47 . IO18 spin/g. Další šarže, použitá na srovnání (SOD-like aktivita a IC50) měla hodnotu 2,8.1019 spin/g. Rozdíl vznikl v důsledku lepšího chemického vyčištění preparátu a aktivace semichinonového radikálu vícenásobným suspendováním v polárních organických rozpouštědlech.
Experimentálně byly určené některé antioxidační vlastností fytomelaninu, které můžeme shrnout následujícím způsobem za některých předpokladů a vysvětlením základních termínů.
Volné radikály jsou vysoce reaktivní molekuly odvozené od kyslíku a nebo dusíku a hrají kromě pozitivní úlohy v některých fyziologických procesech převážně negativní úlohu. Proti toxicitě volných radikálů existují v organizmu nebo obecněji v přírodě, látky schopné eliminovat. Tyto látky se obecně označují jako antioxidanty [Brechtlová, Halčák, Chandoga a kol.: Lekárska biochémia I., Asklepios. 1992, strana 228; Ďuračková Z., Bergendi L., Liptáková A., Muchová J.: Free radicals derived from oxygen and medicine. Bratislava Medical Journal, 1993, č. 8, strana 419 až 434; Ďuračková Z., Felix K., Feniková L., KepŠtová I., Labuda J., West U.: Superoxíde dismutase mimetic activity of a cyclic tetrameric Schiff base N-coordinated Cu(II) complex. BioMetals 1995, č. 5, strany 183 až 187.].
Sérií praktických experimentů na bázi současných moderních a ověřených metod byly stanoveny některé základní antioxidační vlastnosti, které potvrdily perspektivnost a široké možnosti použití v této oblasti, byly stanovené antioxidační vlastnosti této látky, fytomelaninu, s EPR pořadí 1018 spin/g.
-32CZ 302799 B6
Stanovení celkové antioxidační schopnosti (Total antioxidant status)
Na stanovení celkové antioxidační schopnosti se použil kit TAS firmy Randox, Velká Británie. 5 Metoda je založená na tvorbě radikálu Abts* (2,2’-azino-di-(3-etyíbenzthiazoÍine suiphonate)).
Tento radikál vzniká působením peroxidu vodíku na metmyoglobin, kdy vzniká ferrylmyoglobin, který reaguje s Abts za vzniku Abts* radikálu,
HX-Fe3+ + H2O2 -> X - (Fe4' = O) + H2O
Abts + X-(Fe4 = O) -> Abts* + HX-Fe3*
HX-Fe3+ metmyoglobin 15 X-{Fe4+-O) ferrylmyoglobin
Byly připraveny vzorky a pipetovaly se podle postupu uvedeného v kitu. Výsledky antioxidační schopnosti látky jsou vyjádřené jako koncentrace Troloxu, který byl použitý jako standard a výpočet antioxidační aktivity. Od naměřených absorbancí jsme odečítali absorbanci blanku a vypo20 čítali koncentraci Trolox-like ve vzorku podle vzorce:
( Abl — Avz)
Cvz = x Cst (Abi - Ast)
Výsledky jsou uvedené v následující tabulce č. 3.
Tabulka č. 3
vzorek fytomelaninu M Trolox-íike [Cj Trolox-like [cj/ LX [c]
0,1 0,663 6,63
0,01 0,113 11,29
0,1 1,215 12,15
0,1 1,216 12,16
0,1 1,047 10,47
Ze dvou roztoků fytomelaninu o koncentracích 0,1 a 0,01 mmol/I byla vypočítaná antioxidační schopnost na Trolox a představuje:
10,54 ± 1,02 mmol/1 Troloxu-like aktivity
Linearita byla ověřená v koncentrační závislosti, výsledky jsou uvedené v tabulce č. 3.
Zachování biologické aktivity jsme stanovili změřením TAS v roztoku v 0,7 a 14 dnech. Výsledky jsou uvedené v tabulce č. 4.
-23 CZ 302799 B6
Tabulka č. 4
Den stanovení Koncentrace (mmol/l)
0,01 0,1 _
0 0,531 1,125 2,374
7 1,217
14 1,025
Stanovení antioxidační schopnosti fytomelaninu jako ve vodě rozpustného antioxidantu (ACW)
Na stanovení se použily roztoky kitu FAT, Berlín pro ACW (Antioxidant capacity in water soluble antioxidants)
- jako standard byl použit Trolox - rozpustná forma vitamínu E
- postupovalo se podle návodu uvedeného v kitu, přičemž na stanovení se použily roztoky fytomelaninu v koncentracích:
A = 1 mmol/1 (5 mg/ml)
B = 0,1 mmol/1 (10 x ředěný roztok A)
C = 0,01 mmol/1 (10 x ředěný roztok B)
Při měření ACW se antioxidační schopnost vyhodnotila jako posun přes „lag“ fázi křivky, který představuje posun křivek při použití standardu Troloxu, a ze kterých byla sestrojená kalibrační křivka, která je znázorněná na přiloženém obrázku.
Z této kalibrační křivky byla pomocí počítače vypočítaná koncentrace ACW a po přepočítání aktivity ACW na jednotku koncentrace fytomelaninu (0,0087:0,01) aktivita charakterizovaná ACW je aktivita fytomelaninu = 0,87 aktivity vitamínu E, pokud vyhodnocujeme posun „lag“ fáze, to je trapingovou aktivitu.
Pokud ale pro vyhodnocení použijeme plochu integrálu chemiluminiscenční křivky, což lépe odpovídá scavengerové aktivitě, tak v přepočtu na jednotkovou koncentraci fytomelaninu je 5,56 scavengerové aktivity Troloxu.
Stanovení SOD-like aktivity a IC50 fytomelaninu
Na stanovení SOD-like aktivity byla použitá chemiluminometrická metoda na chemiluminometru PHOTOCHEM, kde se na stanovení použil kit FAT, Berlín pro SOD aktivitu. Měření byla prováděna po dobu 3 minut a zaznamenával se integrál plochy chemiluminiscenční křivky, pomocí počítače byla přepočítaná hodnota na jednotkovou aktivitu SOD (hmotnosti) a ta představuje 0,2 aktivity SOD, v molové koncentraci přepočet na jednotkovou aktivitu je aktivita fytomelaninu 0,0316 aktivity SOD. Tento velký rozdíl je daný rozdílem v molekulové hmotnosti 5000 pro fytomelanin versus 32 000 pro SOD.
Aktivita SOD se vyjadřuje hodnotou IC50» což je koncentrace látky, při které je detekce volných radikálů inhibována na 50 %. Tato hodnota byla přepočítána přes hmotnost na 0,28 aktivity SOD.
Jestliže však byl použit fytomelanin se zvýšenou koncentrací volných nespárovaných elektronů na hodnotu 1019 spin/g, použitím výše uvedené metody jsme dosáhli následující výsledky, které jsou uvedené v tabulce č. 5.
-24CZ 302799 B6
Tabulka č. 5
Vzorek č. -íog ICso % aktivity SOD
1 6,171422 76,53
! 2 5,482290 67,98
3 5,768617 71,53
4 5,445406 67,53
Vliv fytomelaninu na degradaci DNA
Na určení vlivu fytomelaninu na degradaci DNA byla použitá chromozomální bovinní DNA a systém xantin-xantin oxidáza na tvorbu superoxidu.
2H+ io X + XO —> kyselina močová + O2“ + H2O
Reakční směs (1 ml) obsahovala 0,25 mg DNA/RZ, xantin 3,10 až 4 mol/1 RZ. Xantin-oxidáza byla přidávaná do reakční směsi tak, aby změna absorbance (510 nm) za minutu, což je ukazatel tvorby superoxidu, byla v rozmezí 0,03 až 0,04.
K reakční směsi byl buď přidaný nebo v kontrole nepřidaný určitý objem roztoku fytomelaninu. Reakční směs byla doplněná 25 nM fosfátovým pufrem při pH 7,4 na potřebný objem. Reakční směs byla doplněná 25 nM fosfátovým pufrem při pH 7,4 na potřebný objem. Reakční směs byla inkubovaná při 37 °C 60 minut. Reakce byla zastavena pomocí TCA (2,8% zásobní roztok)
- 0,75 ml. Po přidání 0,25 ml thiobarbiturové kyseliny (TBA) byla reakční směs v uzavřených zkumavkách ponechána při teplotě 95 °C, po dobu 30 minut. Po ochlazení byla spektrofotometricky proti blanku změřena a pomocí standardu tetraetoxy propanu (TEP) vypočítána tvorba koncového produktu oxidačního poškození DNA—malondialdehydu (MDA) v přepočtu na 1 mg DNA. Výsledky jsou uvedené v tabulce č. 6.
Tabulka č. 6
! t DNA + X + XO DNA + X + XO + DNA + X-XO+ ÍDNA + X-XO+
fytomelanin mmol/l 0,0 0,1 0,01 0,001
MDA pmol/mg DNA 4,87 ± 0,41 1,14 ±0,12 2,07 ±0,18 2,99 ±0,32
n 9 6 9 6
Štěpení DNA 100% 23,4% 42,5% 61%
Inhibice štěpení 0% 76,6% 57,5% 39%
-25 CZ 302799 B6
Na základě dosažených výsledků se zjistilo, že“ a) fytomelanin je schopný eliminovat volné radikály
b) fytomelanin vykazuje minimálně 10,00násobek aktivity rozpustné formy vitamínu E (Troloxu) při použití organického radikálu ABTS z kitu TAS, Randox, Anglie
c) fytomelanin vykazuje více scavengerovou než trapingovou aktivitu io d) fytomelanin vykazuje min. 5,50 scavengerové aktivity Troloxu
e) fytomelanin vykazuje min. 0,87 trapingové aktivity Troloxu
f) fytomelanin vykazuje min. 0,20 aktivity Superoxiddismutázy
g) fytomelanin je schopný inhibovat štěpení DNA superoxidem. Při koncentraci 0,01 mmol/1 štěpení DNA inhibuje na min. 57,5 %
h) se zvýšením koncentrace nespárovaných volných elektronů (EPR) se biologická aktivita fýtomelaninu stupňuje.
Dále bylo základními screeningovými testy stanoveno, že:
a) fytomelanin je schopný plně zablokovat peroxidaci lipidů
b) fytomelanin je schopný aktivovat (anergovat) leukocyty
c) fytomelanin má vliv na regulaci a průběh komplementového systému
d) fytomelanin má vliv na kontrakci cév (kapilár)
e) fytomelanin si zachovává stabilní a reprodukovatelné vlastnosti po dobu dlouhého období a neztrácí je ani při agresivním chemickém zpracování.
Průmyslová využitelnost
Fyzikálně-chemické vlastnosti a biologická aktivita umožňují použití fýtomelaninu ve vícero průmyslových oblastech, ale především v elektronickém a elektrochemickém průmyslu, živočišné výrobě, zemědělském průmyslu, ve výrobě a zpracování potravin, ve spotřební chemii a u nejmodemějších technologií nových materiálů patřících k melaninům v jaderných technologiích. Velmi zajímavým faktem je také, díky farmakologickým vlastnostem, uplatnění látky v různých modifikacích prakticky ve všech oblastech kosmetiky. Současná tendence uplatňování nových biotechnologií v ekologických a také jiných směrech dává velmi široké uplatnění také v tomto odboru, perspektivním pro budoucí tisíciletí.
Biologické použití
Na základě současných poznatků předpokládáme, že bude možné použití fýtomelaninu na léčení různých typů zhoubných rakovinných nádorů, poruch imunitního systému včetně AIDS, chorob krevního původu a poruch vyplývajících z porušení homeostázy buněk, složitých a těžko léčitelných psychických poruch organizmu (schizofrenie, epilepsie, ....), poruch nervového a ostatních regulačních systémů, závislosti na narkoticích. Na bázi této látky je možné vyrobit ochranný pre50 parat před radiací s binárním účinkem.
Na základě uvedených skutečností v dosud publikované literatuře a dosažených praktických výsledků ze základních screeningových testů předpokládáme použití fýtomelaninu jako: antioxi-26CZ 302799 B6 dantu, ochranné látky před radiací, fagostatika, cytostatika, antikarcínogenního přípravku, přípravku na léčení poruch imunitního systému, atd.

Claims (13)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY io 1. Biologicky účinná frakce rostlinného melaninů sestávající z monomemích jednotek rostlinných flavonoidů, především katechinu a leukoantokyanidinů, se sumárním empirickým vzorcem H-formy:
    kde n - 6 až 8, s molekulovou hmotností s množstvím —OH skupin množstvím =O skupin [C34-59Oi4-23H32-Jl4N6_8]n, (5± 1).1O2 3 4,
    4,00 až 4,09 % hmotn.,
    1,00 až 1,06 % hmotn., s obsahem jednotlivých prvků v % hmotn.
    C 49,12 až 49,80,
    H 4,95 až 5,84,
    N 1,14 až 1,40,
    O 41,20 až 42,93, s koncentrací nespárovaných elektronů 1018 až 1022 spin/g, a s jasnými spektrálními čarami v oblastech 3433, 1620, 1400 a 1200 až 1100 cm“’, připravitelná izolací biologicky účinné frakce rostlinného melaninů, kde na rostlinnou surovinu, která obsahuje nativní polymer a/nebo základní stavební jednotky, jako katechiny a leukoantokyanidiny, se působí 0,05 až 0,3M vodným rozto35 kem hydroxidu alkalického kovu při teplotě 15 až 75 °C, pH extraktu se upraví na hodnotu 1 až 2 přídavkem anorganické kyseliny na bázi chloru, přičemž vyloučený sediment se vyčistí a následně vysuší při teplotě 100 až 110 °C.
  2. 2. Způsob izolace biologicky účinné frakce rostlinného melaninů podle nároku 1, vyzna40 č u j i c í se tím, že na rostlinnou surovinu, která obsahuje nativní polymer a/nebo základní stavební jednotky, jako katechiny, a leukoantokyanidiny, se působí 0,05 až 0,3M vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu při teplotě 15 až 75 °C, pH extraktu se upraví na hodnotu 1 až
    2. přídavkem anorganické kyseliny na bázi chloru, přičemž vyloučený sediment se vyčistí a následně vysuší při teplotě 100 až 110 °C.
  3. 3. Způsob izolace biologicky účinné frakce rostlinného melaninů podle nároku 2, vyznačující se tím, že čištění se uskutečňuje promýváním roztokem kyseliny na bázi chloru s pH 1,0 až 3 až do dosáhnutí bezbarvé kapaliny nad sedimentem, následným promýváním organickým polárním rozpouštědlem.
  4. 4. Způsob izolace biologicky účinné frakce rostlinného melaninů podle nároku 3, vyznačující se tím, že vhodnými organickými rozpouštědly jsou etanol, etylacetát, aceton, dimetylformamid.
    -27CZ 302799 B6
  5. 5. Způsob izolace biologicky účinné frakce rostlinného melaninu podle nároků 2, 3 a/nebo 4, vyznačující se tím, že po vysušení se produkt znovu podrobí čištění a dále se aktivizuje semichinonový radikál.
  6. 6. Způsob izolace biologicky účinné frakce rostlinného melaninu podle nároku 5, vyznačující se tím, že na úplné odstranění minerální složky a další aktivaci sem ichino nového radikálu se používá anorganická kyselina na bázi chloru, jako je HC1 a HC!O4.
  7. 7. Způsob izolace biologicky účinné frakce rostlinného melaninu podle nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že ve všech procesech se používá voda ve farmako logické kvalitě.
  8. 8. Farmaceutický prostředek, vyznačující se tím, že obsahuje biologicky účinnou frakci rostlinného melaninu podle nároku 1, a farmaceuticky přijatelný nosič..
  9. 9. Biologicky účinná frakce rostlinného melaninu podle nároku 1, pro použití jako léčivo.
  10. 10. Biologicky účinná frakce rostlinného melaninu podle nároku 1, pro použití jako antioxidant.
  11. 11. Biologicky účinná frakce rostlinného melaninu podle nároku 1, pro použití k blokování peroxidace lipidů.
  12. 12. Biologicky účinná frakce rostlinného melaninu podle nároku 1, pro použití k regulaci aktivity leukocytů.
  13. 13. Biologicky účinná frakce rostlinného melaninu podle nároku 1, pro použití k regulaci a průběhu komplementového systému.
    výkres
    -28CZ 302799 B6
    1/inhibice - ΐ(1/ιιπιθϊ of Trolox)
    Lag (sek) o 1 2 m (nmol)
CZ20010474A 1998-08-13 1999-08-10 Biologicky úcinná frakce rostlinného melaninu, zpusob její výroby a její použití CZ302799B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK1098-98A SK284664B6 (sk) 1998-08-13 1998-08-13 Biologicky účinná frakcia rastlinného melanínu, spôsob jej výroby, farmaceutický prostriedok s jej obsahom a jej použitie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2001474A3 CZ2001474A3 (cs) 2001-07-11
CZ302799B6 true CZ302799B6 (cs) 2011-11-16

Family

ID=20434262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20010474A CZ302799B6 (cs) 1998-08-13 1999-08-10 Biologicky úcinná frakce rostlinného melaninu, zpusob její výroby a její použití

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6576268B2 (cs)
EP (1) EP1104446B1 (cs)
AT (1) ATE252619T1 (cs)
AU (1) AU5078099A (cs)
CZ (1) CZ302799B6 (cs)
DE (1) DE69912291T2 (cs)
SK (1) SK284664B6 (cs)
WO (1) WO2000009616A1 (cs)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2004231997A1 (en) * 2003-04-16 2004-11-04 The University Of Mississippi Immunostimulatory agents in botanicals
US8586090B2 (en) * 2004-10-05 2013-11-19 Albert Einstein College Of Medicine Of Yeshiva University Melanin nanoshells for protection against radiation and electronic pulses
US20060281936A1 (en) * 2005-03-23 2006-12-14 Ramaswamy Mani Biofermented grain-based phytolipids and methods for isolating, modifying and using same
WO2010064262A2 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 Myko Tech Private Limited A process for production of water soluble melanin using a strain of the fungus gliocephalotrichum
RU2565178C2 (ru) * 2013-11-06 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" Способ получения пигмента-меланина из базидиоспор трутовых грибов
FR3035590B1 (fr) 2015-04-30 2018-09-28 Rosanna Carlini Complexe proteomelanique bioassimilable, preparation et utilisations
EP3173098A1 (en) 2015-11-27 2017-05-31 Assistance Publique-Hopitaux De Paris Immunostimulatory compositions
CN113549657B (zh) * 2021-06-18 2023-06-20 南京师范大学 一种利用蓝草或蓝草加工剩余物制备黑色素的方法
CN115736166A (zh) * 2022-12-26 2023-03-07 浙江旺林生物科技有限公司 一种包含植物炭黑的墨鱼汁粉的加工方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1059540A (zh) * 1991-06-27 1992-03-18 青岛大学 用黑芝麻提取黑色素的方法
JPH04175377A (ja) * 1990-11-08 1992-06-23 Taenaka Kogyo Kk メラニンの精製方法
JPH0812557A (ja) * 1994-06-29 1996-01-16 Shiseido Co Ltd 皮膚外用剤
RU2083214C1 (ru) * 1993-04-23 1997-07-10 Голоунин Александр Васильевич Способ получения меланина
WO1997034011A1 (fr) * 1996-03-12 1997-09-18 Svetlana Pavlovna Lyakh Agent producteur d'une preparation antitumorale contenant de la melanine et denommee 'astromelanine'
WO1997034010A1 (fr) * 1996-03-12 1997-09-18 Svetlana Pavlovna Lyakh Agent producteur d'une preparation antitumorale contenant de la melanine et denommee 'astromelanine'
RU2116036C1 (ru) * 1997-06-06 1998-07-27 Светлана Павловна Лях Продуцент меланинсодержащей биологически активной добавки "астромеланин"

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5538752A (en) * 1992-08-04 1996-07-23 Regents Of The Univ. Of Minnesota Melanin compositions and uses thereof and resulting products
RU2060818C1 (ru) * 1994-01-04 1996-05-27 Донцов Александр Евгеньевич Способ получения меланинсодержащего фитосорбента и меланинсодержащий фитосорбент
FR2722498B1 (fr) * 1994-07-12 1996-10-11 Berkem Sa Procede de preparation d'extraits contenant des composes polyphenoliques oligomeres de type catechique a partir de xources vegetales et extraits obtenus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04175377A (ja) * 1990-11-08 1992-06-23 Taenaka Kogyo Kk メラニンの精製方法
CN1059540A (zh) * 1991-06-27 1992-03-18 青岛大学 用黑芝麻提取黑色素的方法
RU2083214C1 (ru) * 1993-04-23 1997-07-10 Голоунин Александр Васильевич Способ получения меланина
JPH0812557A (ja) * 1994-06-29 1996-01-16 Shiseido Co Ltd 皮膚外用剤
WO1997034011A1 (fr) * 1996-03-12 1997-09-18 Svetlana Pavlovna Lyakh Agent producteur d'une preparation antitumorale contenant de la melanine et denommee 'astromelanine'
WO1997034010A1 (fr) * 1996-03-12 1997-09-18 Svetlana Pavlovna Lyakh Agent producteur d'une preparation antitumorale contenant de la melanine et denommee 'astromelanine'
RU2116036C1 (ru) * 1997-06-06 1998-07-27 Светлана Павловна Лях Продуцент меланинсодержащей биологически активной добавки "астромеланин"

Also Published As

Publication number Publication date
DE69912291T2 (de) 2004-04-29
ATE252619T1 (de) 2003-11-15
CZ2001474A3 (cs) 2001-07-11
WO2000009616A1 (en) 2000-02-24
EP1104446A1 (en) 2001-06-06
US20020041905A1 (en) 2002-04-11
AU5078099A (en) 2000-03-06
EP1104446B1 (en) 2003-10-22
SK109898A3 (en) 2000-12-11
SK284664B6 (sk) 2005-08-04
DE69912291D1 (de) 2003-11-27
WO2000009616A8 (en) 2001-07-19
US6576268B2 (en) 2003-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sicari et al. Portulaca oleracea L.(Purslane) extracts display antioxidant and hypoglycaemic effects
Parul et al. In vitro nitric oxide scavenging activity of methanol extracts of three Bangladeshi medicinal plants
Wang et al. Chemical composition and biological activity of staghorn sumac (Rhus typhina)
Abdoli et al. Green synthesis of gold nanoparticles using Centaurea behen leaf aqueous extract and investigating their antioxidant and cytotoxic effects on acute leukemia cancer cell line (THP-1)
CN102317468B (zh) 腰果梨的原花色素、含有原花色素的组合物、及其用途
Husen et al. Antioxidant potency of okra (Abelmoschus esculentus Moench) pods extract on SOD level and tissue glucose tolerance in diabetic mice
CZ302799B6 (cs) Biologicky úcinná frakce rostlinného melaninu, zpusob její výroby a její použití
CN101505775B (zh) 含有来自金合欢属树皮的物质的抗氧化组合物
Onyeka et al. Effects of ethanolic root bark extract of Chrysophyllum albidum on serum superoxide dismutase, catalase and malondialdehyde in rat
Khalid et al. In-vitro assessment of antioxidant activity of Dalbergia latifolia barks extract against free radicals
CHAITHADA et al. Total Flavonoids, Total Phenolic Content and Antioxidant Activity from Fruits, Leaves, Twigs and Flowers of Mesua ferrea L.
KR20070023845A (ko) 백과 추출물 함유 화장료 조성물 및 이의 제조방법
Lee et al. Antioxidant and biological activity in the leaves of Adzuki Bean (Vigna angularis L.)
Osman et al. Antioxidant activities of in vitro seedlings of Lycium barbarum (Goji) by diphenyl picrylhydrazyl (DPPH) assay
Asaduzzaman et al. Phytochemicals, nutritonal constituents, anti-bacterial and hypoglycemic activity of Aegle marmelos Lin. leaf extract in alloxan induced diabetic rats
Shamtsyan et al. Antiradical and antidiabetic activity of Pleurotus ostreatus extracts
Chintu et al. In-vitro antioxidant and antidiabetic activity of hydro alcoholic extract of Opuntia elatior fruit as well as quercetin
Sarma et al. Evaluation of antioxidant activity and nutraceutical property of Annona squamosa L. fruits found in Brahmaputra Valley agro-climatic condition
Du Toit Antioxidant content and potential of fresh and processed cladodes and fruit from different coloured cactus pear (Opuntia ficus-indica and Opuntia robusta) cultivars
Song et al. Pyracantha as a promising functional food: A comprehensive review on bioactive characteristics, pharmacological activity, and industrial applications
Diane et al. Triphytochemistry and effects of aqueous and hydro-ethanolic extracts of Spathodea campanulata P. beauv.(Bignoniaceae) on blood-sugar level and markers of pancreatitis in type 2 diabetic rats
KR20090020216A (ko) 그물바탕말속 추출물을 포함하는 미백용 조성물
Benoît et al. Evaluation of the antioxidant activity of the aqueous extract of Catharanthus roseus (Apocynaceae) on hypertensive rats induced by 60% fructose
Espinosa Spectrophotometric determination of anthocyanin content in six common vegetables
CN115524299A (zh) 基于睡莲根茎提取物的药物抗氧化性研究方法

Legal Events

Date Code Title Description
MK4A Patent expired

Effective date: 20190810