DE1169082B - Verfahren zur Herstellung von aus Rinder-pankreasdruesen gewonnenen Insulinkristallen mit protrahierter Wirkung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von aus Rinder-pankreasdruesen gewonnenen Insulinkristallen mit protrahierter Wirkung

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DE1169082B
DE1169082B DEN15176A DEN0015176A DE1169082B DE 1169082 B DE1169082 B DE 1169082B DE N15176 A DEN15176 A DE N15176A DE N0015176 A DEN0015176 A DE N0015176A DE 1169082 B DE1169082 B DE 1169082B
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insulin
crystals
suspension
heat treatment
protracted
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DEN15176A
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Jorgen Schlicht-Krull
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Novo Terapeutisk Laboratorium AS
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/575Hormones
    • C07K14/62Insulins
    • C07K14/625Extraction from natural sources

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von aus Rinderpankreasdrüsen gewonnenen Insulinkristallen mit protrahierter Wirkung Bekanntlich wird kristallines Insulin in der Weise hergestellt, daß man eine gepufferte wäßrige Insulinlösung, die eines oder mehrere der für die Kristallbindung des Insulins erforderlichen Metallionen, beispielsweise Zink, Kadmium, Kobalt, Nickel oder Kupfer, vorzugsweise aber Zink, enthält, auf einen pH-Wert von 5,5 bis 6,5 einstellt. Je nach den Kristallisationsbedingungen, dem verwendeten Pufferstoff und dem Kristallisations-PH werden Insulinkristalle mit einem variierenden Metallgehalt von etwa 0,1 bis auf etwa 0,3 Miniäquivalent Metall pro Gramm der getrockneten Kristalle (Wassergehalt 2 bis 8 %) erhalten.
  • Die Insulinkristallisation bildet bisweilen eine Stufe in der aseptischen Herstellung pharmazeutischer Insulinpräparate, indem keine Abtrennung der Kristalle von der Mutterlauge durchgeführt, die Kristallsuspension aber verdünnt wird, damit sich der gewünschte Insulingehalt des Endpräparates einstellt. In den meisten Fällen stellen die Insulinkristalle doch ein Zwischenprodukt im Herstellungsgang dar und werden deshalb abgetrennt und erforderlichenfalls gewaschen und getrocknet.
  • Während nach der Literatur (vgl. J. Pharmacol. Exp. Therap., 58, S.100 [1936]) in destilliertem Wasser suspendierte Insulinkristalle mit einem Zinkgehalt von 0,52% eine Insulinwirkung aufweisen, die sich im wesentlichen nicht von der kurzzeitigen Wirkung gelösten Insulins unterscheidet, wird eine erheblich protrahierte Insulinwirkung erhalten, wenn der erwähnten Insulinkristallsuspension ein wasserlösliches Zinksalz in solcher Menge zugesetzt wird, daß die suspendierten Insulinkristalle durch Aufnahme von Zink bei neutraler Reaktion der Suspension mehr als 1 % Zink enthalten (vgl. beispielsweise Science, Vol. 116, S. 394 bis 398 (1952]).
  • Man ist bisher der Ansicht gewesen, daß eine klinisch brauchbare protrahierte Insulinwirkung nur dann erreicht werden könnte, wenn die suspendierten Insulinkristalle einen solchen erhöhten Zinkgehalt aufweisen.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von aus Rinderpankreasdrüsen gewonnenen Insulinkristallen mit protrahierter Wirkung, wodurch es nicht mehr erforderlich sein wird, um eine verlängerte Insulinwirkung zu erhalten, daß ein bestimmter Mindestgehalt an kristallisationsfördernden Metallen in dem wäßrigen Medium vorhanden ist, und daß das Medium eine derartige Zusammensetzung hat, daß die Kristalle bei neutraler Reaktion Metall aus dem Medium aufnehmen. Auch ist es nicht mehr notwendig, den Insulinkristallen von vornherein einen erhöhten Metallgehalt zu verleihen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Kristalle einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von mehr als 20° C, vorzugsweise 40 bis 70° C, aussetzt, wobei die Dauer der Wärmebehandlung um so geringer sein kann, je höher die Temperatur ist, und der Wassergehalt der Kristalle während der Wärmebehandlung auf mindestens 811/o gehalten wird.
  • Am zweckmäßigsten ist es nach der Erfindung von einer Insulinkristallsuspension auszugehen, in welchem Falle die Suspension einen pH-Wert kleiner als 7 besitzt. So hat sich bei Versuchen gezeigt, daß die protrahierte Wirkung der behandelten Kristalle um so nachhaltiger ist, je niedriger der pH-Wert des Mediums, mit dem sich die Kristalle im Gleichgewicht befinden oder befanden, innerhalb des Bereiches zwischen 5 und 7 liegt. Wenn der pH-Wert etwa der gleiche ist wie der des Blutes (7,4), dann ist die Wärmebehandlung praktisch wirkungslos. Ein bevorzugter pH-Bereich ist 5 bis 6.
  • Die Insulinwirkung ist um so nachhaltiger, je höher die Temperatur und je länger die Zeit gewählt wird. So kann eine außergewöhnlich lange Insulinwirkeng erreicht werden, wenn die Kristalle etwa 3 Wochen bei 45° C oder 24 Stunden bei 70=' C gelagert werden. Temperaturen der Kristallsuspensionen von mehr als 70° C werden im allgemeinen nicht geeignet sein, da die Kristalle dann leicht aneinander haften. Bei Anwendung von Temperaturen unterhalb 40" C ist eine Lagerzeit erforderlich, die für eine praktische Herstellung nicht sehr zweckmäßig wäre. Durch Variierung der Temperatur und der Zeitdauer der Wärmebehandlung kann jeder gewünschte Grad der prolongierten Insulinwirkung leicht eingestellt werden. Durch Mischen von Suspensionen mit verschiedener Wirkungsdauer ist es möglich, eine unbegrenzte Anzahl verschiedener Wirkungskombinationen zu erzielen.
  • Wie erwähnt, ist es zweckmäßig, die erfindungsgemäße Wärbehandlung der Kristalle durchzuführen, während die Kristalle suspendiert sind, z. B. wie man sie durch Kristallisation erhält. In diesem Zustand enthalten die Kristalle etwa 6011/o Trockensubstanz. Die Wirkung der Wärmebehandlung wird abgeschwächt, wenn der Wassergehalt der Kristalle verringert wird. Wenn der Wassergehalt der Kristalle während der Wärmebehandlung nur etwa 201/o beträgt, ist schätzungsweise die zweifache Zeit für die Behandlung der Kristalle erforderlich, um dieselbe prolongierte Wirkung zu erzielen, wie bei der Behandlung von nichtgetrockneten Kristallen, unter sonst gleichen Bedingungen. Gewöhnliches, kristallines Trockeninsulin, das etwa 2 bis 8 % Wasser enthält, wird durch die Wärmebehandlung praktisch nicht beeinflußt.
  • Zur Erläuterung der nach der Erfindung erzielbaren protrahierten Insulinwirkung wird auf die Blutzuckerkurven der Zeichnung verwiesen. Diese Kurven werden in der folgenden Weise erhalten: Es wird eine injizierbare wäßrige Suspension von Rinderinsulinkristallen hergestellt, welche 0,3" Zink pro Insulineinheit und 0,1 Mol Natriumacetat enthält und einen pH-Wert von 5,5 besitzt. Diese Suspension wird bei verschiedenen Temperaturen, und zwar 4, 25, 27 bzw. 45° C, 4 Wochen gelagert und ihre biologische Insulinwirkung dann in an sich bekannter Weise bei Kaninchen festgestellt. Wie ersichtlich, wird die Insulinwirkung um so mehr verlängert je höher die Aufbewahrungstemperatur gewesen ist, denn während beispielsweise die bei 4° C gelagerte Insulinkristallsuspension einen großen Teil ihrer Inselinaktivität entfaltet hat, hat die bei 45° C gelagerte Insulinkristallsuspension nur einen kleinen Teil ihrer Aktivität entfaltet, was bedeutet, daß sie viel länger als die bei 4° C gelagerte Insulinkristallsuspension wirken wird und somit mehr protrahiert ist. Falls man die gleiche Suspension mit einem pH-Wert von etwa 7 an Stelle von 5,5 denselben Versuchsbedingungen unterwirft, wird keine Änderung der Insulinwirkung erhalten. Auch eine Sehweineinsulinkristallsuspension gleicher Zusammensetzung mit einem p11-Wert von 5,5 verändert nicht ihre Insulinwirkung nach Lagerung bei 45° C in 4 Wochen.
  • Als Suspensionsmedium für die Kristalle während der Durchführung der Wärmebehandlung kann beispielsweise die Mutterlauge von der Kristallisation verwendet werden. Es können auch andere Medien Verwendung finden, vorausgesetzt, daß unter Beachtung der allgemeinen Kenntnisse der Eigenschaften des Insulins darauf Wert gelegt wird, daß die Kristalle in dem Medium nicht in Lösung gehen. Das Medium darf außerdem keine Substanzen enthalten, welche die biologische Wirksamkeit des Insulins beeinträchtigen. Zur Einstellung des pH-Wertes eines wäßrigen Mediums ist es zweckmäßig, Puffersubstanzen zu verwenden, wofür Beispiele im folgenden angegeben werden. Zu erwähnten ist, daß Puffersubstanzen wie Zitrat, die bei einer Bindung an die Zinkionen die prolongierte Wirkung der kristallinen Insulin-Zink-Suspensionen hinfällig machen können, die Wirkung der Wärmebehandlung nicht beeinträchtigen. Das Medium kann auch mit Wasser mischbare Lösungsmittel, z. B. Azeton, enthalten. Diese Verhältnisse liegen beispielsweise dann vor, wenn es sich um eine Mutterlauge aus einer Kristallisation nach der Zitratmethode handelt. In der Praxis ist es am zweckmäßigsten, wenn das Medium, in dem die Wärmebehandlung stattfindet, eine derartige Zusammensetzung hat, daß sie für Injektionszwecke geeignet ist.
  • In solchen Fällen ist es durch entsprechendes Verdünnen usw. und durch Einstellung des pH-Wertes auf 7 möglich, die Suspension in ein sofort verwendungsfähiges Insulinpräparat zu überführen, sofern unter sterilen Bedingungen gearbeitet wird.
  • Das Verfahren nach der Erfindung hat demjenigen Verfahren gegenüber, bei welchen man eine Suspension von Insulinkristallen mit einem Zinkgehalt über 1 % bei neutraler Reaktion der Suspension herstellt, den Vorteil, daß man mit geringerem Zinkgehalt auskommen kann.
  • Es erübrigt sich ein zusätzlicher Zinkzusatz. Man kann einfach das Rinderinsulin in bekannter Weise unter sterilen Bedingungen kristallisieren, der Kristallsuspension die erfindungsgemäße Wärmebehandlung unterwerfen und dann durch Verdünnung auf die therapeutisch brauchbare Insulinkonzentration und auf neutrale Reaktion einstellen. Auch kann man beliebige, gegebenenfalls zinkbindende Pufferstoffe, wie Phosphat- oder Zitratpuffer verwenden.
  • Schließlich besteht beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, die Dauer der Insulinwirkung innerhalb weiter Grenzen zu variieren.
  • Die entsprechend der Erfindung hergestellten Insulinkristalle unterscheiden sich weder im Aussehen noch im Aminosäuregehalt von den nicht einer Wärmebehandlung unterworfenen Kristallen; jedoch besitzen sie eine etwas geringere Löslichkeit in einer mit HCl angesäuerten Natriumchloridlösung und in einem neutralen Phosphatpuffer. Die Kristallisationsfähigkeit des Insulins nimmt während der Wärmebehandlung ab, was leicht nachzuweisen ist, wenn die behandelten Kristalle umkristallisiert werden.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Insulinkristalle verwendet werden, die mittels eines beliebigen Kristallisationsverfahrens erhalten wurden. Besonders zweckmäßig ist das Kristallisationsverfahren nach der deutschen Patentschrift 962 637.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf Insulinkristalle mit einem besonders hohen Metallgehalt (über 0,25 Miniäquivalent pro Gramm) angewandt werden, da dadurch die protrahierte Wirkung in wäßriger Suspension nachhaltiger wird, als dies ohne die erfindungsgemäße Wärmebehandlung der Fall ist.
  • Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der erfindungsgemäßen Verfahren. Beispiel 1 Es wird eine Insulinkristallsuspension folgender Zusammensetzung: 40 Einheiten pro Kubikzentimeter an Insulinkristallen aus Rinderpankreas, 1,4 mg Zinkionen pro 100 cm3 (als Chlorid), 0,01 Mol Natriumacetat, 0,71/0 NaCI, 0,1% Methyl-p-hydroxybenzoat, HCl bis pE, = 5,5, in der Weise hergestellt, daß 1 Volumen einer konzentrierten Kristallsuspension mit 9 Volumen einer 0,11%igen Methyl-p-hydroxybenzoatlösung verdünnt wird. Diese konzentrierte Kristallsuspension wird dadurch hergestellt, daß die nachstehenden Lösungen A und B miteinander vermischt und anschließend während der Kristallisation des Insulins in Bewegung gehalten wird.
  • A. 3,48 g Rinderinsulinkristalle, die 0,78 % Zn enthalten, werden in 100 cm3 Wasser suspendiert und durch Zugabe von 4 cm3 1 n-HCl gelöst. Die Lösung wird steril gefiltert und bis auf 150 cm3 verdünnt.
  • B. 1/5O Mol Natriumacetat und 14 g NaCl werden in Wasser bis auf 50 cm3 gelöst; es wird so viel NaOH zugesetzt, daß die Mischung von Lösung A mit Lösung B einen p11-Wert von 5,5 erhält.
  • Die hergestellte Suspension wird 2 Wochen lang bei 45J C gelagert. Bei Injektion an Kanninchen zeigt sich eine protrahierte Wirkung, die derjenigen des Zink-Protamin-Insulins entspricht. Die Kristalle werden abgesaugt und getrocknet.
  • Beispiel 2 Es wird eine Mischung folgender Zusammensetzung hergestellt: 0,8% Rinderinsulin, 0,040% Zn+@ (als Chlorid), 0,05 Mol Natriumzitrat, 15'/o Azeton, CH1 bis pg = 6,0.
  • Die Kristallisation findet unter ständigem, mehrstündigem Umrühren statt, wonach das Azeton unter ständigem Weiterrühren über 24 Stunden bei 45° C abgedampft wird. Daraufhin wird die Suspension mit einer Lösung von Natriumehlorid und Methyl-phydroxybenzoat verdünnt, wodurch sie die folgende Zusammensetzung erhält: 40 Einheiten Insulinkristalle pro Kubikzentimeter, 97 ;, Zn++ pro Kubikzentimeter, 0,01 Mol Natriumzitrat, 0,7% NaCl, 0,1% Methyl-p-hydroxybenzoat. Danach wird der pI;-Wert mit 1 n-HCl auf 5,5 eingestellt. Nach einer Lagerung von 2 Wochen bei 45° C zeigt die Suspension eine protrahierte Insulinwirkung, welche die protrahierte Wirkung des bekannten Zink-Protamin-Insulins übersteigt. Die Kristalle werden dann abgetrennt.
  • Bei den vorgenannten Beispielen wurden Zink-Insulin-Kristalle verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch mit Insulinkristallen Anwendung finden, die andere Metalle wie Kobalt, Kadmium, Nickel oder Kupfer enthalten.
  • Statt die Insulinkristalle der Wärmebehandlung in der Suspension zu unterziehen, können auch die Kristalle selbst auf diese Weise behandelt werden, wobei jedoch darauf geachtet werden muß, daß die Kristalle während der Behandlung nicht austrocknen. Um dies zu vermeiden, können die abgetrennten Kristalle in einem Behälter, z. B. einem Exsikkator gelagert werden, in dem beispielsweise mittels einer wäßrigen Salzlösung ein derartiger Dampfdruck aufrecht erhalten bleibt, daß der Wassergehalt der Kristalle beispielsweise auf etwa 20 bis 40% konstant gehalten wird.
  • Beispiel 3 Die Kristalle der im Beispiel 1 erwähnten Suspension werden abgesaugt und auf einem tarierten Glasfilter gewogen.
  • Danach werden sie im Vakuum (1 bis 2 mm Hg) in einen Exsikkator gebracht, der eine 5 %ige Natriumchloridlösung enthält. Bei Raumtemperatur stellt sich nach 3 Tagen ein Gleichgewicht ein; der Trockenbehälter wird 3 Wochen lang auf einer Temperatur von 45° C gehalten. Dadurch wird der Gleichgewichtszustand nur wenig verändert, und es zeigt sich, daß die Kristalle etwa 20% Wasser enthalten. Die Kristalle werden derart suspendiert, daß die Suspension die gleiche Zusammensetzung hat wie die der im Beispiel 1 erwähnten Suspension. Sie zeigt eine protrahierte Wirkung.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von aus Rinderpankreasdrüsen gewonnenen Insulinkristallen mit protrahierter Wirkung, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß man die Kristalle einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von mehr als 20° C, vorzugsweise 40 bis 70° C, aussetzt, wobei die Dauer der Wärmebehandlung um so geringer sein kann, je höher die Temperatur ist und der Wassergehalt der Kristalle während der Wärmebehandlung auf mindestens 8 % gehalten wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von einer Insulinkristallsuspension ausgeht, die einen pH-Wert kleiner als 7, vorzugsweise 5 bis 6, aufweist.
DEN15176A 1957-06-08 1958-06-06 Verfahren zur Herstellung von aus Rinder-pankreasdruesen gewonnenen Insulinkristallen mit protrahierter Wirkung Pending DE1169082B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012018855A1 (de) 2012-09-25 2013-02-07 Reinhard Treudler Insulin

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DE102012018855A1 (de) 2012-09-25 2013-02-07 Reinhard Treudler Insulin

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