DE962637C - Verfahren zur Herstellung von kristallinem Insulin - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von kristallinem Insulin

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DE962637C
DE962637C DEN7344A DEN0007344A DE962637C DE 962637 C DE962637 C DE 962637C DE N7344 A DEN7344 A DE N7344A DE N0007344 A DEN0007344 A DE N0007344A DE 962637 C DE962637 C DE 962637C
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insulin
crystallization
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aqueous
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Karl Petersen
Jorgen Schlichtkrull
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Novo Terapeutisk Laboratorium AS
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/005Selection of auxiliary, e.g. for control of crystallisation nuclei, of crystal growth, of adherence to walls; Arrangements for introduction thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides

Description

  • Verfahren zur Herstellung von kristallinem Insulin Bei der Herstellung von kristallinem Insulin wird in der Regel das Insulin zur Kristallisation gebracht, indem man das wässerige Medium durch Verschieben des pH-Wertes auf annähernd den isoelektrischen Punkt des Insulins bringt. Wenn das Insulin selbst nicht von vornherein ausreichende Mengen eines die Kristallisation fördernden Metalls, gewöhnlich Zink, enthält, so werden dem Kristallisationsmedium solche Metalle zugesetzt. Zur Fixierung des PH-Wertes werden Pufferstoffe verwendet.
  • Bei der Kristallisation von Insulin nach den bekannten Verfahren besitzen .die Kristalle ein sehr unterschiedliches Aussehen. Es hängt dies sowohl von der Herkunft und vomReinheitsgrad des Insulins als auch von den Kristallisationsbedingungen ab. Die Kristallstruktur des Insulins ist, wie Röntgenuntersuchungen ergeben haben, rhomboedrisch. Die nach den üblichen Methoden hergestellten Kristalle erscheinen jedoch nur selten als reguläre, durch ebene Kristallflächen begrenzte Rhomboeder. Wenn das Insulin vor der Kristallisation geringe Mengen an Verunreinigungen enthält, so fallen bei den üblichen Verfahren abgerundete Kristallkörper an, die als Sterne, deformierte Rhomboeder, Zwillingsrhomboeder, Zitronen usw. ausgebildet sind und einen Teil der Verunreinigungen des Ausgangsmaterials enthalten. Selbst bei wiederholter Rekristallisation ist .es sehr oft unmöglich, reine rhomboedrische Kristallformen zu erzielen. Derartig deformierte Kristalle ergeben sich auch bei einem zu niedrigen pH-Wert oder bei zu niedriger Zinkkonzentration auch dann, wenn sehr reines Insulin zur Kristallisation gebracht wird.
  • Es wurde nun gefunden, daß sich die Kristallisationsbedingungen verbessern lassen, wenn man dem Kristallisationsmedium Halogene in. ionogener Form zusetzt. Das Insulin kristallisiert dann ohne Rücksicht auf Herkunft und Reinheitsgrad besonders rein und in rhomboedrischer Form als ein scharfkantiger, von ebenen Kristallflächen begrenzter Kristallkörper. Es ist lediglich notwendig, daß, unter Einhaltung der üblichen Kristallisationsbedingungen, das ionogene Halogen in einer Konzentration von über o,2 Mol, höchstens jedoch 4 Mol, pro.Liter vorhanden ist.
  • In Übereinstimmung mit dem Vorgesagten besteht also das kennzeichnende Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahren darin, dem wässerigen Kristallisationsmedium Halogene in ionogener Form in einer Konzentration von mehr als o,2 Mol pro Liter zuzusetzen.
  • Es ist bekannt, daß die Art des Säurerestes des bei der Kristallisation des Insulins gewöhnlich angewandten Puffers auf die Kristallisationsfähigkeit des Insulins Einfluß hat. So erzielt man in Gegenwart vonZitrationen eine schnellereKristallisation und eine größere Ausbeute an reineren Insulinkristallen als bei der Anwesenheit von Anionen anderer Pufferstoffe. Man erhält aber auch bei Anwesenheit von Zitrationen deformierte Insulinkristalle, und es war nicht vorauszusehen, daß die gleichzeitige Gegenwart von Halogenionen in der obengenannten Mindestmenge zu scharfkantigen, von ebenen Kristallflächen begrenzten Kristallkörpern führen würde.
  • Es ist weiter bekannt, daß auch die Kristallisation von Zink-Protamin-Insulin durch eine bestimmte Salzkonzentration beschleunigt wird, die größer ist als diejenige, die durch Mischen der verwendeten Ausgangsstoffe, Anpassen des p11-Wertes usw. erzielt wird. Diese erhöhte Salzkonzentration kann durch erhöhte Pufferkonzentration oder durch Zugabe eines Salzes, beispielsweise Natriumchlorid, oder anderer willkürlich gewählter Salze erzielt werden.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich jedoch nicht auf die Kristallisation einer besonderen Insulinverbindung, sondern auf die Kristallisation des Insulins selbst. Eine zufällige Auswahl von Salzen ruft nicht die Wirkung hervor, wie sie gemäß der Erfindung erreicht wird. Diese Wirkung ist an das Vorhandensein von Halogenionen in einer genau bestimmten Minimalkonzentration gebunden. Sie steht in keiner Beziehung zur Kristallisationsgeschwindigkeit, sondern äußert sich darin, daß Insulinkristalle von besonderer Reinheit in Form scharfkantiger Rhomboeder mit ebenen Kristallflächen gewonnen werden können. Es ist dabei gleichgültig, ob das Insulin von Schweine-, Rinder- oder anderer Pankreas herrührt.
  • Das Kristallisationsmedium erhält den erforderlichen Gehalt an Halogenionen durch einen einfachen Zusatz von Halogensalzen. Als solche sind die der Alkalimetalle, des Ammoniaks oder der Erdalkalien besonders geeignet. Weniger geeignet sind Halogensalze von Schwermetallen, da diese gewöhnlich proteinfällende Eigenschaften besitzen.
  • Wird zur Kristallisation ein Insulin mit verhältnismäßig hohem Gehalt an Verunreinigungen verwendet und ist während der Kristallisation kein organisches Lösungsmittel, z. B. Aceton, zugegen, so fällt des öfteren mit den Insulinkristallen auch Insulin in amorphem Zustand aus. Amorphes Insulin kann jedoch durch Zusatz eines organischen Lösungsmittels, wie Aceton, entfernt werden.
  • Die Menge an ausgefälltem amorphem Insulin hängt dagegen von der Konzentration der Halogenionen ab und nimmt mit steigender Halogenionenkonzentration zu. Es ist deshalb nicht vorteilhaft, eine Halogenionenkonzentration von mehr als 2 bis 4 Mol pro Liter zu wählen. Die besten Ergebnisse wurden mit einer Halogenionenkonzentration, die zwischen etwa o,5 und 1,5 Mol pro Liter betrug, erzielt.
  • Der Kristallisationsvorgang kann, wie bereits oben erwähnt, in an sich bekannter Weise erfolgen. Bekanntlich ist für die Kristallisation von Insulin das Vorhandensein bestimmter Metalle (Zink, Kobalt, Nickel, Kadmium, Kupfer, Mangan oder Eisen) erforderlich. In der Praxis wurde bisher nur Zink verwendet. Bei der Festlegung des Metallgehalts des Kristallisationsmediums ist zu berücksichtigen, in welcher Menge das verwendete Insulin schon von vornherein Zink oder ähnliche Metalle enthält.
  • Um die Kristallisation zustande zubringen, wird der pg-Wert des wässerigen Kristallisationsmediums, je nachdem, ob das Kristallisationsmedium vor der Angleichung des p$ Wertes einen höheren oder niedrigeren pH-Wert hat, mittels einer Säure, beispielsweise Salzsäure, oder einer Base, beispielsweise Natriumhydroxyd, auf 5,4 bis 6,2 eingestellt. Das Kristallisationsmedium wird zwar in der Regel sauer sein, es können aber auch basische Insulinlösungen Verwendung finden, die dann auf den entsprechenden PH-Bereich eingestellt werden.
  • Zur Fixierung des pH-Wertes werden Pufferlösungen oder eine Mischung solcher Stoffe, z. B. Acetatpuffer, Boratpuffer, Zitratpuffer, Diäthyl-Barbiturat-Puffer, Maleatpuffer verwendet. Die Acetat- und Zitratpuffer haben unter den genannten Pufferstoffen den Vorzug.
  • In bezug auf die Beschaffenheit des für die Kristallisation verwendeten Insulins ist noch zu bemerken, daß das Insulin im Hinblick auf die Ausbeuten so rein als möglich sein soll. Insulin, wie es durch die übliche fabrikmäßige Insulingewinnung aus Pankreas gewonnen wird, besitzt für gewöhnlich die nötige Reinheit. Eine Reinheit von 2o bis 23 internationalen Einheiten pro mg ist zu empfehlen. Das Insulin kann in amorphem oder kristallinem Zustand vorliegen. Die besten Ausbeuten werden erzielt, wenn das Insulin in kristalliner' Form vorhanden ist oder war, so daß der Kristallisationsprozeß gemäß der Erfindung die letzte Stufe im Produktionsprozeß vor oder in Verbindung mit der Herstellung von Insulinpräparaten darstellt, die in der Diabetestherapie Verwendung finden.
  • Die folgendenAusführungsbeispiele dienen dazu, das erfindungsgemäße Verfahren näher zu erläutern. Beispiel i o,5 g amorphes Insulin, das aus Rinderpankreas gewonnen wurde wird in 5o ml o,o2 n-Salzsäure gelöst und anschließend. mit 25 ml einer wässerigen Jodkaliumlösung, die 27 g Jodkalium pro ioo ml enthält, sowie io ml eines Zitratpuffers, der ioo/o Zitronensäure als Natriumzitrat und 0,40/a Zink als Chlorid enthält, versetzt. Die Lösung wird mit Wasser auf ioo ml Gesamtmenge verdünnt. Es ergibt sich eine Halogenionenkonzentration von etwa 0,43 Mol pro Liter. Sodann wird der pH-Wert auf 5,7 bis 6 gebracht. Die Kristallisation setzt sofort ein und ist nach i bis 2 Tagen beendet. Beispiel 2 o,5 g amorphes Insulin, das aus Schweinepankreas gewonnen wurde, wird in 5o ml 0,o2 n-Salzsäure aufgelöst und nach Zusatz von io ml@Aceton mit 25 ml einer wässerigen Natriumchloridlösung, die 23 g Na Cl pro ioo ml enthält, sowie io ml des gleichen Zitratpuffers wie im Beispiel i versetzt. Die Lösung wird mit Wasser auf eine Gesamtmenge von ioo ml verdünnt. Es resultiert eine Halogenionenkonzentration von etwa i Mol pro Liter. Der pH-Wert wird auf 5,8 bis 6 gebracht. Die Kristallisation setzt sofort ein und ist im Laufe von i bis 2 Tagen beendet. Beispiel 3 0,59 Insulinkristalle aus Schweinepankreas werden in :250m1 i/3 n-Essigsäure gelöst. Dann wird ungefähr 1/41 i/3 n-Ammoniumhydroxyd, das 6°/o NaCI enthält, hinzugefügt, um den p$ Wert auf etwa 6 zu bringen und wobei sich eine Halogenionenkonzentration von ungefähr 0,5i Mol je Liter ergibt. Die Kristallisation ist im Verlauf von 24 Stunden beendet.
  • Beispiel 4 ioo mg kristallines Insulin, das aus Rinderpankreas gewonnen wurde, werden in io ml o, i n-Salzsäure gelöst, wonach ioml einer 0,o50/0 Zink enthaltenden Zinkchloridlösung hinzugefügt werden. Hierauf werden 2o ml einer wässerigen Calciumchloridlösung, die 7 g CaC12 auf ioo ml enthält, hinzugefügt und mit io ml Natriumacetatpuffer, der 6,8 g C H3 C O O Na, 3 H2 O und 2o ml i n-Salzsäure pro ioo ml enthält, versetzt. Die Halogenionenkonzentration beträgt dann 0,57 Mol je Liter. Schließlich wind der pH-Wert auf 5,4 bis 5,5 gebracht. Die Kristallisation ist nach 24 Stunden beendet.
  • Beispiel 5 ioo mg kristallines Insulin aus Rinderpankreas werden in io ml o,oi Salzsäure gelöst, wonach io ml einer 0,050/0 Zink enthaltenden wässerigen Zinkchloridlösung hinzugefügt werden. Daraufhin werden 2o ml einer 15 g KBr pro ioo ml enthaltenden wässerigen Bromkaliumlösung und hierauf io ml des im Beispiel 4 erwähnten Natriumacetatpuffers hinzugefügt. Danach wird der pH-Wert auf 5,4 bis 5,5 gebracht. Die Kristallittion ist nach i bis 2 Tagen vollendet. Die alogenionenkonzentration beträgt während der Kristallisation etwa 0,55 Mol je Liter. Beispiel 6 49 kristallines Insulin aus Rinderpankreas werden in ioo ml einer saueren wässerigen Zinkchloridlösung gelöst, die 2o mg Zink und 4m1 i n-Salzsäure pro ioo ml enthält. Danach werden 50 ml einer wässerigen jodkaliumlösung, die 2o g Jodkalium pro ioo ml .enthält, und außerdem 50 ml eines Natriumacetatpuffers hinzugefügt, der 2,729 C H3 C O O Na, 3H,0 und 2m1 i n-Na O H pro 5 0 ml. enthält. Der pH-Wert. wird dann auf 5,4 bis 5,5 gebracht. Die Halogenionenkonzentration beträgt daraufhin ungefähr 0,32 M01 pro Liter. Die Kristallisation ist nach i bis 2 Tagen beendet.
  • Die nach den öbengenannten Beispielen hergestellten -- Insulinkristalle fallen als scharfkantige Rhomboeder mit ebenen Kristallflächen an. Sie können durch Filtrieren oder Zentrifugieren vom Kristallisationsmedium getrennt werden. Noch anhaftende-Reste des Kristallisationsmediums können durch Waschen, beispielsweise mit Aceton entfernt werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von kristallinem Insulin,- bei welchem das Insulin zum Kristallisieren aus einem wässerigen Halogenionen enthaltenden Medium durch Einstellung des PH-Wertes des Mediums auf annähernd den isoelektrischen Punkt -des Insulins gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das wässerige Kristallisationsmedium Halogenionen in einer Konzentration von über o,2 Mol und höchstens 4 M01 pro Liter enthält.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Kristallisationsmedium ein Halogensalz eines Alkalimetalls, von Ammonium oder einem der alkalischen Erdmetalle oder eine Mischung solcher Salze enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 835 499.
DEN7344A 1952-06-23 1953-06-18 Verfahren zur Herstellung von kristallinem Insulin Expired DE962637C (de)

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