KR100208656B1 - Apparatus for manufacturing taxol by online continuous process of extraction and purification using supercritical fluid - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초임계추출 공정과 초임계크로마토그래피 공정을 온라인으로 연결하여, 주목 또는 배양된 주목세포로부터 항암물질인 탁솔이나 그 유도체를 고수율로 추출한 다음, 선택적인 고순도 정제를 연속적이면서도 동시에 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 탁솔 제조장치는 이산화탄소의 공급수단; 보조용매의 공급수단; 전기 각 이산화탄소 및 보조용매의 공급수단으로부터 유입된 이산화탄소 및 보조용매를 초임계상태로 유지케 하기 위한 프리히터를 포함하며, 이러한 초임계유첼르 추출기에 존재하는 주목 또는 배양된 주목세포의 분말시료와 접촉시켜 탁솔 또는 그의 유도체를 추출하기 위한 회분식 추출수단; 전기 추출수단으로부터 이송된 추출물을 흡착컬럼에 부착시키고, 보조용매가 포함된 초임계이산화탄소로 용리시켜 탁솔 또는 그의 유도체를 1차적으로 정제하기 위한 부분정제수단; 전기 부분정제수단에서 용리된 용출액에 존재하는 택솔 또는 그 유도체를 확인하기 위한 UV 검출기; 전기 검출기에서 확인된 택솔 또는 그 유도체의 용리분획만을 정제컬럼에 주입하고, 보조용매가 포함된 초임계이산화탄소로 용리시켜, 탁솔 또는 그의 유도체를 2차적으로 정제하기 위한 고순도 정제수단; 및, 전기 고순도 정제수단에서 용리된 용출랙에 존재하는 택솔 또는 그 유도체를 확인한 다음, 그 분획만을 모으는 수집수단을 포함한다. 본 발명의 장치를 이용하면, 탁솔 또는 그 유도체의 추출 및 정제가 한 장치내에서 동시에 가능하게 되므로, 공정이 유기용매추출 및 정제법에 비하여 극히 단순해지고 별도의 증류과정없이 최종산물을 얻을 수 있다. 또한, 유기용매의 사용이 감소하게 되어 청정공학기술면에서 상당히 바람직하다.The present invention relates to a method of separating taxol or a derivative thereof, which is an anticancer substance, from a target cell or a cultured target cell by a supercritical extraction process and a supercritical chromatography process on-line, extracting the taxol or a derivative thereof with high yield and then performing selective high purity purification continuously Apparatus and method. An apparatus for producing taxa of the present invention comprises: means for supplying carbon dioxide; Means for supplying a co-solvent; And a preheater for maintaining the carbon dioxide and the co-solvent introduced from the supply means of the electric carbon dioxide and the co-solvent in a supercritical state, wherein the preheater is in contact with a powder sample of the target or cultured target cells present in the supercritical milk extractor A batch extraction means for extracting taxol or a derivative thereof; A partial purification means for primarily purifying taxol or a derivative thereof by attaching the extract transferred from the electric extraction means to an adsorption column and eluting with supercritical carbon dioxide containing an auxiliary solvent; A UV detector for identifying a taxol or a derivative thereof present in the effluent eluted from the electric part refining means; Purity purifying means for purifying taxol or derivative thereof secondarily by injecting only eluted fractions of taxol or derivatives thereof identified in the electric detector into a purification column and eluting with supercritical carbon dioxide containing an auxiliary solvent; And collecting means for collecting only the fraction after confirming the taxol or its derivative present in the elution rack eluted from the electrophoresis purification means. The use of the apparatus of the present invention makes it possible to extract and purify Taxol or its derivative simultaneously in one apparatus, so that the process becomes extremely simple compared to the organic solvent extraction and purification method and a final product can be obtained without a separate distillation process . In addition, the use of organic solvents is reduced, which is highly desirable from a clean engineering standpoint.

Description

초임계유체를 이용하는 추출과 정제의 온라인 연속공정에 의하 탁솔의 제조장치Production of Taxol by on-line continuous process of extraction and purification using supercritical fluid

본 발명은 초임계유체를 이용하는 추출과 정제의 온라인 연속공정에 의한 탁솔의 제조장치 및 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 초임계추출 공정과 초임계크로마토그래피 공정을 온라인으로 연결하여, 주목 또는 배양된 조묵세포로부터 항암물질인 탁솔이나 그 유도체를 고수율로 추출한 다음, 선택적인 고순도 정제를 연속적이면서도 동시에 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for producing Taxol by on-line continuous process of extraction and purification using a supercritical fluid. More specifically, the present invention relates to a method for producing a pharmaceutical composition comprising a supercritical extraction process and a supercritical chromatography process on-line to extract taxol or its derivative, which is an anticancer substance, from a target cell or a cultured oyster cell in a high yield, The present invention relates to an apparatus and method for performing continuous and simultaneous operations.

탁솔은 디터핀 알칼로이드(diterpene alkaloid)의 일종으로서, 1992년 10월 미국 FDA로 부터 말기 난소암(advanced ovarian cancer)치료제로서 처음 승인을 받고, 그후 유방암 치료제로서도 승인받아 시판되기까지 많은 관심을 끌어 왔으며, 현재도 수많은 탁솔 관련 연구가 진행되고 있다. 탁솔과 유사한 구조를 가지는 탁솔 유도체는 탁세인(taxane) 고리를 가지는 세팔로마닌(cephalomannine), 바카틴 Ⅲ(baccatin Ⅲ), 10-디아세틸바카틴 Ⅲ(10-deacetylbaccatin Ⅲ), 10-디아세틸세팔로마닌(10-deacetylcephalomannine)등이 알려져 있으며, 주목의 종에 따라 그들의 함량에 차이는 있으나 대부분 탁솔과 함께 주목에 함유되어 있다.Taxol is a kind of diterpene alkaloid. It was first approved by the US FDA in October 1992 as an advanced ovarian cancer treatment, and has since been approved for breast cancer treatment and has attracted much attention until it is marketed , And many taxol-related researches are still underway. Taxol derivatives having a taxol-like structure include cephalomannine having a taxane ring, baccatin III, 10-deacetylbaccatin III, 10-diacetyl (10-deacetylcephalomannine) are known, and their content varies depending on the species of interest, but most of them are included in the attention along with taxol.

아울러, 주목은 종(genus)별로 아멘토택서스(Amentotaxus), 아우스트로택서스(Austrotaxus), 세탈로택서스(Cephalotaxus), 슈도택서스(Pseudotaxus), 택서스(Taxus), 토레야(Torreya)등으로 분류할 수 있는데, 이 중에서 택서스속(Taxus genus)의 식물체 예를 들면, 택서스 브레비폴리아(T. brevifolia), 택서스 바카타(T. baccata), 택서스 메디아(T. media), 택서스 윌리치아나(T. wallichiana), 택서스 카나덴시스(T. canadensis), 택서스 쿠스피다타(T. cuspidata)등이 탁솔 및 그의 유도체 추출에 가장 적합한 원료로 알려져 있다.In addition, attention has been focused on the genus, Amentotaxus, Austrotaxus, Cephalotaxus, Pseudotaxus, Taxus, Torreya, Among these, the Taxus genus plants, for example, T. brevifolia, T. baccata, T. brevis, T. media, T. wallichiana, T. canadensis, and T. cuspidata are known as the most suitable raw materials for the extraction of taxol and its derivatives.

한편, 탁솔의 항암제로서의 작용기작은 세포분열(cell division)동안 탁솔이 튜블린 중합반응(tubulin polymerization)을 촉진하여 매우 안정한 마이크로튜블(microtubules)을 유도함으로써, 튜불린 분해반응(depolymerization)을 억제하여 항암효과를 나타내는 것으로 보고 되고 있다(참조: Horwitz et al., Nature, 277:665-667(1979)). 이와 같은 항암효과를 지닌 탁솔의 제조방법으로는 가장 널리 사용되고 있으나 택서스속 식물체의 공급부족과 생태계 파괴라는 문제점을 지니고 있는 천연추출법, 전합성(全合成) 및 반합성(半合成)의 화학합성법과 세포배양법(cell culture)등이 있다. 이때, 이들 방법에 의해 제조된 탁솔을 분리하기 위해서는 추출 및 정제과정이 요구된다.On the other hand, functional group as anticancer agent of taxol. During small cell division, taxol promotes tubulin polymerization to induce highly stable microtubules, thereby inhibiting tubulin degradation, (Horwitz et al., Nature, 277: 665-667 (1979)). Although the most widely used method for producing taxol has the anticancer effect, the natural extraction method, the total synthesis method and the semi-synthetic chemical synthesis method, which have the problems of the shortage of the taxa plant and the destruction of the ecosystem, Cell culture, and the like. At this time, extraction and purification processes are required to separate the taxol produced by these methods.

현재 사용되고 있는 탁솔의 추출 정제 방법은 추출단계와 고순도 정제단계로 구분되며, 용매추출(solvent extraction), 증류(evaporation), 용매분배(solvent partitioning), 다단계 크포마토그래피(multiple chromatography), 재결정(recrystallization)등의 복잡한 19단계로 구성되어 있다(참조: Journal of Liquid Chromatography, 12(11):2117-2132(1989); WO/07842). 그러나, 이 방법은 수많은 공정으로 인한 경제성 문제 및 유독성 유기용매의 사용으로 인한 탁솔의 품질저하와 환경오염 등의 여러가지 문제점을 지니고 있었다. 이러한 문제점의 일부를 해결하기 위하여 초임계유체를 이용하는 추출정제 방법에 개발되었다.The currently used extraction and purification method of Taxol is divided into an extraction step and a high purity purification step. The solvent extraction, the evaporation, the solvent partitioning, the multiple chromatography, the recrystallization (See Journal of Liquid Chromatography, 12 (11): 2117-2132 (1989); WO / 07842). However, this method has various problems such as economical problems due to numerous processes, deterioration of taxol due to the use of toxic organic solvents, environmental pollution, and the like. To solve some of these problems, the extraction and purification method using supercritical fluid has been developed.

초임계유체는 임계압력(critical pressure)과 임계온도(critical temperature) 이상의 상태에 있는 유체로서, 임계점 부근에서 각종 물성이 큰 폭으로 변화하는데, 특히 밀도의 변화가 각종 물질을 용해하는 능력과 깊은 관계가 있다. 초임계유지가 용매로 사용되면 액체와 비슷한 밀도를 가지기 때문에, 액체용매와 마찬가지로 액체나 고체를 용해하는 능력을 갖게 된다. 또한, 초임계유체는 압력과 온도의 변화에 의한 밀도 변화로써 그의 용해력이 조절되며, 추출후에는 용질과 쉽게 분리된다. 이 외에도 초임계유지를 탁솔의 추출공정에 이용할 때, 기존의 유기용매추출과 비교하여 여러가지 장점을 지니고 있다. 하지만 초임계유지를 이용하는 탁솔추출에는 초임계유체가 탁솔을 다른 물질들에 비하여 얼머나 친화성있게 추출하는가 하는 정도를 나타내는 선택성이 매우 낮다는 단점을 지니고 있어, 본 발명자들은 초임계이산화탄소, 다양한 보조용매 및 흡착컬럼을 이용함으로써 그 선택성을 높이는 방법을 제시한 바 있다(참조 : 대한민국 특허출원 제 96-19486호).Supercritical fluids are fluids that are in a state of critical pressure and critical temperature, and various physical properties vary greatly around the critical point. Particularly, the change in density is closely related to the ability to dissolve various materials . When supercritical oil is used as a solvent, it has a density similar to that of a liquid, so that it has the ability to dissolve a liquid or a solid like a liquid solvent. In addition, the supercritical fluid has its solubility controlled by changes in density due to changes in pressure and temperature, and is easily separated from the solute after extraction. In addition, when supercritical oil is used in the extraction process of taxol, it has various advantages compared with the conventional organic solvent extraction. However, in the extraction of taxol using supercritical oil, the supercritical fluid has a disadvantage in that it has a very low selectivity indicating the degree to which taxol is extracted in a more homogeneous manner than other substances. Therefore, A method of increasing the selectivity by using a solvent and an adsorption column has been proposed (Korean Patent Application No. 96-19486).

그러나, 아직도 추출용매로 이용되는 초임계이산화탄소와 탁솔간의 선택성이 바람직하지 못하다는 문제점 즉, 초임계이산화탄소를 이용한 추출시 탁솔외에 탁산 및 다양한 유기 화합물이 동시에 추출되어, 추출물에서의 탁솔의 추출효율은 매우 높지만 선택성이 낮아 추출물내에서 탁솔이 차지하는 양이 1%(w/w)에도 미치지 못한다는 문제점이 있었다. 이러한 저선택성은 다양한 종류의 보조용매를 사용하였을 때에도 마찬가지로 나타나고 있다. 이렇게 1차 추출시 추출물내의 탁솔 함량이 낮으면, 후속되는 정제공정이 매우 복잡해지고, 이 복잡한 공정에는 독성 유기용매의 사용을 피할 수 없게 된다.However, the problem that the selectivity between supercritical carbon dioxide and taxol still used as an extraction solvent is undesirable, that is, when taxol and various organic compounds are extracted in addition to taxol in extraction using supercritical carbon dioxide, the extraction efficiency of taxol in the extract is low (W / w) of Taxol in the extract is low because of its high selectivity. This low selectivity is likewise exhibited when a wide variety of co-solvents are used. When the taxon content in the extract is low in this first extraction, the subsequent purification process becomes very complicated and the use of toxic organic solvents is inevitable for this complex process.

한편, 초임계크로마토그래피기술은 1962년 클레스터(Klesper)등이 고압 가스크로마토그래피에 초임계유체를 이동상으로 적용하면서부터 시작되었는데, 이 기술의 가장 큰 장점은 초임계유체의 낮은 점도, 높은 확산계수와 우수한 용해력을 들 수 있고, 또한 압력, 온도 및 보조용매의 조절로서 용해력과 선택성을 변화시킬 수 있다는 것이다. 초임계크로마토그래피는 기존의 유기용매를 이용하는 크로마토그래피와 비교하여 볼 때, 적은 양의 용매사용, 저온 추출정제, 무공해 공정 등의 장점을 가지므로, 식품 및 의약품 등의 생물산업 전 분야에 그 가능성이 증대되고 있다.Supercritical chromatography began in 1962 when Klesper et al. Applied a supercritical fluid as a mobile phase to high pressure gas chromatography. The major advantages of this technology are the low viscosity of supercritical fluids, high diffusion Coefficient and good solubility, and it is also possible to change the solubility and selectivity as a control of pressure, temperature and co-solvent. Supercritical chromatography has advantages such as low amount of solvent use, low temperature extraction purification, and pollution-free process in comparison with chromatography using existing organic solvents, Is increasing.

이러한 배경하에서, 본 발명자들은 초임계추출과 초음계크로마토그래를 동시에 탁솔이나 그 유도체의 추출 및 정제에 적용하면, 탁솔의 고수율 추출과 선택적인 고순도 정제를 동시에 수행할 수 있음에 착안하고, 초임계유체를 이용하는 추출과 정제의 온라인 연속공정에 의한 탁솔의 제조장치를 개발하였다. 이 장치를 이용하면, 초임계추출에 의하여 고효율로 추출된 탁솔이나 그 유도체를 저 함량으로 포함하는 추출물을 직접 초임계크로마토그래피 컬럼에 유입하고 분획하므로, 효율적인 정제를 할 수 있음은 물론, 일반적인 초임계유지 추출정제가 갖는 장점외에도 온라인 연속공정이 가능하기 때문에 탁솔제조의 효율 향상을 기개할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.Under these circumstances, the inventors of the present invention have focused on the simultaneous extraction of taxol and high purity purification of taxol by applying supercritical extraction and supernatant chromatography simultaneously to the extraction and purification of taxol and its derivatives, We have developed an apparatus for producing taxol by online continuous process of extraction and purification using critical fluid. By using this apparatus, an extract containing taxol or its derivative, which is extracted with high efficiency by supercritical extraction, can be directly introduced into a supercritical chromatography column and fractionated. Therefore, efficient purification can be performed, In addition to the advantages of critical-fat extraction and purification, online continuous processing is possible, and thus it is possible to improve the efficiency of taxol production, thus completing the present invention.

결국, 본 발명의 주된 목적은 초임계추출 공정과 초임계크로마토그래피 공정을 온라인으로 연결하여, 주목 또는 배양된 주목세포로부터 탁솔이나 그의 유도체를 고수율로 추출한 다음, 선택적인 고순도 정제를 연속적이면서도 동시에 수행하는 장치를 제공하는 것이다.The main object of the present invention is to connect supercritical extraction process and supercritical chromatography process on-line to extract taxol or derivatives thereof from the target cells or cultured target cells at a high yield, and then to carry out selective high purity purification continuously And the like.

본 발명의 다른 목적은 전기 장치를 이용하여 주목 또는 배양된 주목세포로부터 탁솔 또는 그의 유도체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for producing Taxol or a derivative thereof from a target cell that has been remarked or cultured using an electric device.

제1도는 본 발명의 초임계추출 공정 및 초임계크로마토그래피 공정이 온라인으로 연결된 탁솔 또는 그 유도체의 제조장치를 나타내는 개략도이다.FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for producing taxol or a derivative thereof on which a supercritical extraction process and a supercritical chromatography process of the present invention are connected on-line.

제2도는 본 발명 탁솔 제조장치의 보다 바람직한 공정 흐름도를 나타낸다.FIG. 2 shows a more preferable process flow chart of the taxa manufacturing apparatus of the present invention.

제3도는 부분정제컬럼을 거친 추출물이 228㎚에서의 흡광도를 나타내는 크로마토그램이다.FIG. 3 is a chromatogram showing the absorbance at 228 nm of the extract obtained through the partially purified column.

제4도는 고순도 정제컬럼을 거친 추출물의 228㎚에서의 흡광도를 나타내는 크로마토그램이다.FIG. 4 is a chromatogram showing the absorbance at 228 nm of the extract obtained through a high purity purification column.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

1 : 이산화탄소 저장용기 2 : 보조용매 저장용기1: carbon dioxide storage container 2: auxiliary solvent storage container

3 : 냉각순환기 4 : 냉각기가 부착된 램프3: cooling circulator 4: lamp with condenser

5 : 펌프 6, 7 : 밸브5: Pump 6, 7: Valve

8 : 프리히터 9 : 혼합기8: Preheater 9: Mixer

10 : 주입기 11 : 선택밸브10: Injector 11: Selection valve

12 : 밸브 13 : 추출기12: valve 13: extractor

14 : 부분정제컬럼 15 : 고순도정제컬럼14: Partially purified column 15: High purity purification column

16 : 오븐 17 : UV 검출기16: oven 17: UV detector

18 : 통합기 19 : 역압력조절기18: integrator 19: reverse pressure regulator

20 : 수집기 21, 22, 23 및 24 : 밸브20: collectors 21, 22, 23 and 24: valves

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically.

본 발명에서 사용된 초임계추출 공정과 초임계크로마토그래피 공정이 온라인으로 연결된 탁솔 또는 그 유도체의 제조장치를 개략적으로 제1도에 나타내었다.FIG. 1 schematically shows an apparatus for manufacturing taxol or derivatives thereof connected to a supercritical extraction process and a supercritical chromatography process used in the present invention.

추출과 정제의 온라인 연속공정에 의한 본 발명의 탁솔 또는 그 유도체의 제조장치는 (ⅰ) 이산화탄소의 공급수단; (ⅱ) 보조용매의 공급수단; (ⅲ) 전기 각 이산화탄소 및 보조용매의 공급수단으로 부터 유입된 이산화탄소 및 보조용매를 초임계상태로 유지케 하기 위한 프리히터를 포함하며, 이러한 초임계유체를 추출기에 존재하는 주목 또는 배양된 주목세포의 분말시료와 접촉시켜 탁솔 또는 그의 유도체를 추출하기 위한 회분식 추출수단; (ⅳ) 전기 추출수단으로부터 이송된 추출물을 흡착컬럼에 부착시키고, 보조용매가 포함된 초임계이산화탄소로 용리시켜 탁솔 또는 그의 유도체를 1차적으로 정제하기 위한 부분정제수단; (ⅴ) 전기 부분정제수단에서 용리된 용출액에 존재하는 택솔 또는 그 유도체를 확인하기 위한 UV 검출기; (ⅵ) 전기 검출기에서 확인된 택솔 또는 그 유도체의 용리분획만을 정제컬럼에 주입하고, 보조용매가 포함된 초임계이산화탄소로 용리시켜, 탁솔 또는 그의 유도체를 2차적으로 정제하기 위한 고순도 정제수단; 및, (ⅶ) 전기 고순도 정제수단에서 용리된 용출액에 존재하는 택솔 또는 그 유도체를 확인한 다음, 그 분획만을 모으는 수집수단을 포함한다.An apparatus for producing taxol or derivatives thereof according to the present invention by an on-line continuous process of extraction and purification comprises (i) means for supplying carbon dioxide; (Ii) means for supplying an auxiliary solvent; (Iii) a preheater for keeping the carbon dioxide and the co-solvent introduced from the supply means of the electric carbon dioxide and the co-solvent in a supercritical state, wherein the supercritical fluid is supplied to the target or the cultured target cells A batch extraction means for extracting taxol or a derivative thereof by contacting with a powder sample of the sample; (Iv) a partial purification means for firstly purifying taxol or a derivative thereof by attaching the extract transferred from the electric extraction means to an adsorption column and eluting with supercritical carbon dioxide containing a co-solvent; (V) a UV detector for identifying a taxol or a derivative thereof present in the effluent eluted in the electrical part refining means; (Vi) high-purity purification means for purifying secondarily the taxol or a derivative thereof, by injecting only the elution fraction of the taxol or its derivative identified in the electric detector into the purification column and eluting with supercritical carbon dioxide containing the auxiliary solvent; And collecting means for collecting only the fraction after confirming the taxol or its derivative present in the effluent eluted in the electrophoresis purification means (iii).

상기에서, 이산화탄소의 공급수단은 이산화탄소 저장용기(1), 냉각기가 부착된 펌프(4) 및 압력의 정확한 조절을 위한 역압력조절기(19)를 포함한다. 아울러, 보조용매는 메탄올, 에탄올, 디클로로메탄 또는 아세토니트릴을 사용할 수 있고, 흡착컬럼에는 실리카겔(silica gel), 알루미나(alumina)또는 이온교환수지의 흡착물질이 충진되어 있으며, 정제컬럼에는 실리카(silica), 아미노(amino), 니트로(nitro) 또는 글리세롤 등이 결합된 순상충진제, 혹은 C18 등의 역상충진제가 채워져 있다.In the above, the means for supplying carbon dioxide includes a carbon dioxide storage vessel 1, a pump 4 with a cooler, and a back pressure regulator 19 for precise regulation of the pressure. The auxiliary solvent may be methanol, ethanol, dichloromethane or acetonitrile. The adsorption column is filled with silica gel, alumina or an adsorbent of an ion exchange resin. The purification column is made of silica ), Amino (amino), nitro (nitro) or glycerol, or a reversed phase filler such as C18.

제2도는 본 발명 탁솔 제조장치의 보다 바람직한 공정 흐름도를 나타낸다.FIG. 2 shows a more preferable process flow chart of the taxa manufacturing apparatus of the present invention.

상술한 장치를 이용하여 주목 또는 배양된 주목세로포로부터 탁솔 또는 그의 유도체를 제조하는 방법을 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.The process for preparing taxol or its derivative from the target plant or cultivated plant using the above-described apparatus will be described in detail below.

[제1공정 : 에탄올 보조용매가 포함된 초임계이산화탄소를 이용하는 추출공정][First Step: Extraction Process Using Supercritical Carbon Dioxide Containing Ethanol Coating Solvent]

이산화탄소 저장용기(1)에서 공급되는 액화된 이산화탄소는 냉각기가 부착된 펌프(4)에 의해 가압되고, 보조용매 저장용기(2)에서 공급되는 보조용매는 펌프(5)를 통해 이송된다. 각각의 펌프에 의해 공급되는 이산화탄소와 보조용매는 오븐(16)내의 프리히터(preheater, 8)에서 임계온도 이상으로 유지되어 초임계 상태가 되고, 혼합기(9)에서 혼합된 다음, 주입기(10)를 거쳐 추출기(13)로 이송되어 탁솔을 추출한다. 이때, 추출기는 한쪽 끝부분을 유리섬유로 막고 주목 또는 배양된 주목세포의 시료분말을 유기구슬과 번갈아 가며 충진한 다음, 다른쪽 끝부분을 유리 섬유로 막아 초임계 이산화탄소와의 접촉면적을 증가시키기 위한 베드(packed bed)형태의 추출기이다. 또한, 탁솔추출시 선택성을 증가시키기 위하여 대한민국 특허출원 제 96-19486호에 개시된 다양한 방법을 적용할 수 있다.The liquefied carbon dioxide supplied from the carbon dioxide storage vessel 1 is pressurized by the pump 4 to which the cooler is attached and the auxiliary solvent supplied from the auxiliary solvent storage vessel 2 is transferred through the pump 5. The carbon dioxide and the co-solvent supplied by the respective pumps are maintained at a supercritical state at a preheater 8 in the oven 16 at a temperature higher than the critical temperature, mixed in the mixer 9, And is then sent to the extractor 13 to extract the taxol. At this time, the extractor is filled with glass fiber at one end and the sample powder of the target cells or cultured target cells alternately with organic beads, and then the other end is covered with glass fiber to increase the contact area with supercritical carbon dioxide A packed bed type extractor. In addition, various methods disclosed in Korean Patent Application No. 96-19486 can be applied to increase the selectivity upon taxol extraction.

[제2공정 : 부분정제공정][Second Step: Partial Purification Step]

부분정제컬럼(14)은 미리 선택된 충진제를 건식 또는 습식으로 컬럼에 채움으로써 준비되는데, 건식형 컬럼은 빈 컬럼에 건조된 상태의 충진제를 그대로 채우는 방식이며, 습식형 컬럼은 고속액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography)컬럼의 제조법과 동일한 방식이다. 이때, 컬럼에 충진되는 흡착물질의 양 및 컬럼의 크기는 추출물의 양에 비례하여 사용한다. 컬럼의 효율은 습식형 컬럼의 경우가 높으나, 제조과정이나 사용방법면에서는 건식형 컬럼의 경우가 훨씬 간편하다.Partially purified column 14 is prepared by filling a column with a pre-selected filler either dry or wet, wherein the dry column is a method of filling a blank column with a filler that is dried, and the wet column is a high-speed liquid chromatography (High Performance Liquid Chromatography) column. At this time, the amount of the adsorbing material to be packed in the column and the size of the column are used in proportion to the amount of the extract. The efficiency of a column is high for a wet type column, but it is much easier for a dry type column in terms of manufacturing process and usage.

제1공정에서의 추출물은 선택밸브(11)를 거쳐 부분정제컬럼(14)에 흡착되고, 보조용매가 포함된 초임계이산화탄소로 용리시킨다. 이때, 선택밸브(11)를 이용하여 초임계이산화탄소를 직접 부분정제컬럼에 유입시키면, 추출기내에서는 회분식 추출이 진행되고 동시에 이송 추출물은 부분정제컬럼(14)에 흡착시킬 수 있다.The extract in the first step is adsorbed to the partial purification column 14 via the selection valve 11 and eluted with supercritical carbon dioxide containing the auxiliary solvent. At this time, when the supercritical carbon dioxide is directly introduced into the partial purification column using the selection valve 11, the batch extraction proceeds in the extractor, and at the same time, the transfer extract can be adsorbed to the partial purification column 14.

[제3공정 : 고순도 정제공정][Third step: High purity purification step]

부분정제컬럼에서 용리될 때 탁솔이 포함된 분획만을 밸브조작에 의해 고순도 정제컬럼(15)에 유입시키고, 선택밸브(11)를 이용하여 초임계이산화탄소를 부분정제컬럼내로 흐르지 않게 하고 직접 정제컬럼으로 유입시킨다. 고순도 정제컬럼내에서 부분정제된 추출물이 용리될 때 탁솔을 분획하면 고순도의 탁솔을 얻을 수 있다.Only the fraction containing taxol when eluted in the partially purified column is introduced into the high purity purification column 15 by valve operation and the supercritical carbon dioxide is not flowed into the partially purified column using the selection valve 11, . When a partially purified extract is eluted in a high-purity purification column, taxol fractionation yields high purity taxol.

전체 장치내의 압력과 컬럼내를 흐르는 보조용매가 포함된 초임계이산화탄소의 유속은 역압력조절기(19)를 이용하여 일정하게 유지시킨다. 또한, 추출되는 탁솔은 검출기(17)에서 측정되는 흡광도를 이용하여 확인하였고, 부분정제컬럼에서의 탁솔분획을 고순도 정제컬럼에 유입시킬 때의 밸브조작은 다음과 같다: 밸브(23)이 열려져 있고 밸브(22)와 밸브(24)가 닫혀있는 상태에서는 추출물이 부분정제컬럼을 통과한 다음, 바로 검출기와 역압력조절기를 거쳐 외부로 유출된다. 검출기를 통하여 부분정제컬럼에서 탁솔 함유 분획이 용리될 때가 확인되면, 밸브(21)과 밸브(23)을 닫고 밸브(22)와 밸브(24)를 열어, 부분정제된 탁솔 함유 분획을 고순도정제컬럼에 유입시킨다. 정해진 시간동안 고순도 정제컬럼에 유입시키고, 선택밸브를 이용하여 초임계이산화탄소가 부분정제컬럼을 통하지 않고 직접 고순도 정제컬럼을 통하게 한 다음, 밸브(22)와 밸브(24)를 닫고 밸브(21)와 밸브(23)을 열면, 용리된 분획들은 검출기와 역압력조절기를 통하여 외부로 유출된다. 이때, 검출되는 흡광도를 통하여 탁솔임이 확인되면, 분획하여 고순도의 탁솔을 얻을 수 있다.The pressure in the whole apparatus and the flow rate of the supercritical carbon dioxide, including the auxiliary solvent flowing in the column, are kept constant by using the back pressure regulator 19. In addition, the extracted taxol was confirmed using the absorbance measured at the detector 17, and the valve operation when introducing the taxol fraction in the partially purified column into the high purity purification column was as follows: the valve 23 was opened When the valve 22 and the valve 24 are closed, the extract passes through the partial purification column and then flows out to the outside through the detector and the back pressure regulator. When it is confirmed that the taxol-containing fraction is eluted from the partially purified column through the detector, the valve 21 and the valve 23 are closed and the valve 22 and the valve 24 are opened to remove the partially purified taxol- . Purified carbon dioxide flows through the high purity purification column without passing through the partial purification column by using a selection valve and then the valve 22 and the valve 24 are closed and the valve 21 and the high- When the valve 23 is opened, the eluted fractions are discharged to the outside through the detector and the back pressure regulator. At this time, if it is confirmed to be Taxol through the detected absorbance, Taxol of high purity can be obtained by fractionation.

본 발명의 장치를 이용하여 탁솔을 제조하면 다음과 같은 장점이 있다.The production of taxol using the apparatus of the present invention has the following advantages.

①탁솔 또는 그 유도체의 추출과 정제를 연속적으로 또는 동시에 진행시킬 수 있다.① The extraction and purification of Taxol or its derivatives can be carried out continuously or simultaneously.

②기존의 유기용매를 이용한 탁솔제조법에 비하여 공정이 매우 단순할뿐만 아니라, 고순도 정제컬럼에서 정제된 탁솔을 분획할 때 분획의 압력을 낮추어 초임계이산화탄소를 기화시켜 용해력을 낮추면, 별도의 증류과정없이 최종산물인 탁솔을 얻을 수 있다.② The process is very simple compared to the taxol production process using existing organic solvents. When the purified taxol fraction is fractionated from the high purity column, the supercritical carbon dioxide is vaporized by lowering the pressure of the fraction to lower the solubility. Taxol, the final product, can be obtained.

③초임계 유체는 점도가 낮고 확산계수가 크기때문에 분리속도면에서 탁월한 효과가 있다.③ Supercritical fluids are excellent in separation speed because of low viscosity and high diffusion coefficient.

④유기용매의 사용이 감소하게 되어 청정공학기술면에서 부가가치가 높다.④ The use of organic solvents is reduced, which adds to the added value of clean engineering technology.

⑤재현성이 상당히 우수하다.⑤ Reproducibility is very good.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 요지가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업게에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It should be apparent to those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the gist of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention.

[실시예 1][Example 1]

[에탄올 보조용매가 포함된 초임계이산화탄소를 이용한 탁솔의 추출][Extraction of Taxol Using Supercritical Carbon Dioxide Containing Ethanol Coating Solvent]

각각의 펌프에 의해 공급되는 이산화탄소와 에탄올 보조용매를 초임계상태로 유지시키고 혼합시켜, 추출기내의 주목 또는 배양된 주목세포로부터 탁솔을 추출하였다.The carbon dioxide and the ethanol co-solvent supplied by each pump were kept in a supercritical state and mixed to extract taxol from the attention or cultured attention cells in the extractor.

[실시예 2][Example 2]

[부분 정제][Partial purification]

실시예 1에서 얻은 초임계 추출물을 실시카겔 컬럼에 흡착시키고, 에탄올 보조용매가 포함된 초임계이산화탄소로 용리시켜, 파장 UV 228㎚에서의 흡광도를 측정하였다. 제3도는 부분정제컬럼을 거친 추출물의 흡광도를 나타내는 크로마토그램이다. 이 중 체류시간 약 10분대에 해당하는 탁솔분획을 하기 실시예 3의 고순도 정제컬럼에 유입시킴으로써, 탁솔외의 불순물은 탁솔보다 먼저 빠져나가거나 흡착컬럼에 남아있게 되어 탁솔의 부분정제가 이루어진다. 이런 과정을 통하여 탁솔의 농도를 70 내지 80%까지 증가시킬 수 있었다.The supercritical extract obtained in Example 1 was adsorbed on a caloric gel column and eluted with supercritical carbon dioxide containing ethanol co-solvent to measure the absorbance at a wavelength of UV 228 nm. FIG. 3 is a chromatogram showing the absorbance of the extract through a partially purified column. Among these, the Taxol fraction corresponding to the retention time of about 10 minutes is introduced into the high purity purification column of Example 3, so that impurities other than Taxol escape before Taxol or remain in the adsorption column to partially purify Taxol. Through this process, the concentration of taxol could be increased to 70-80%.

[실시예 3][Example 3]

[고순도 정제][High purity tablet]

실시예 2에서 고순도 정제컬럼에 유입된 탁솔 함유 분획을 에탄올 보조 용매가 포함된 초임계이산화탄소로 용리시켜, 파장 UV 228㎚에서의 흡광도를 측정하였다. 제4도는 고순도 정제컬럼을 거친 추출물의 흡광도를 나타내는 크로마토그램이다. 제4도에서 보듯이, 추출물은 상당히 정제되어, 체류시간 약 4분대에 해당하는 탁솔 분획만을 분취하면, 고순도의 탁솔을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.The taxot-containing fraction introduced into the high purity purification column in Example 2 was eluted with supercritical carbon dioxide containing ethanol co-solvent, and the absorbance at a wavelength of UV 228 nm was measured. FIG. 4 is a chromatogram showing the absorbance of the extract through a high purity purification column. As shown in FIG. 4, the extract was highly purified, and it was found that Taksol obtained in high purity can be obtained by collecting only the Taxol fraction corresponding to the retention time of about 4 minutes.

이상에서 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 초임계추출 공정과 초임계크로마토그래피 공정을 온라인으로 연결하여, 주목 또는 배양된 주목세포로부터 항암물질인 탁솔이나 그 유도체를 고수율로 추출한 다음, 선택적인 고순도 정제를 연속적이면서도 동시에 수행하는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 장치 및 방법을 이용하면, 탁솔 또는 그 유도체의 추출 및 정제가 한 장치내에서 동시에 가능하게 되므로, 공정이 유기용매추출 및 정제법에 비하여 극히 단순해서 5단계 이내로 줄일 수 있으며, 별도의 증류과정없이 최종산물을 얻을 수 있다. 또한, 유기용매의 사용이 감소하게 되어 청정공학기술면에서 상당히 바람직하다.As described and demonstrated above, the present invention relates to a method and apparatus for online selection of a supercritical extraction process and a supercritical chromatography process, which extracts taxol or its derivative, which is an anticancer substance, from a target cell or a cultured target cell at a high yield, An apparatus and method for continuous and simultaneous purification are provided. Since the extraction and purification of taxol or its derivative can be simultaneously performed in one apparatus, the apparatus and method of the present invention can be reduced to five steps or less, which is extremely simple compared to the organic solvent extraction and purification method. The final product can be obtained without distillation. In addition, the use of organic solvents is reduced, which is highly desirable from a clean engineering standpoint.

Claims (1)

(ⅰ) 이산화탄소 저장용기(1), 냉각기가 부착된 펌프(4) 및 역압력 조절기(19)를 포함하는 이산화탄소의 공급수단; (ⅱ) 메탄올, 에탄올 디클로로메탄 및 아세토니트릴로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종의 보조용매의 공급수단; (ⅲ) 전기 각 이산화탄소 및 보조용매의 공급수단으로부터 유입된 이산화탄소 및 보조용매를 초임계상태로 유지케 하기 위한 프리히터를 포함하며, 이러한 초임계유체를 추출기에 존재하는 주목 또는 배양된 주목세포의 분말시료와 접촉시켜 탁솔을 추출하기 위한 회분식 추출수단; (ⅳ) 전기 추출수단으로부터 이송된 추출물을 실리카겔(silicagel), 알루미나(alumina) 및 이온교환수지로 구성된 그룹으로 부터 선택되는 1종의 물질이 충진된 흡착컬럼에 부착시키고, 전기 보조용매가 포함된 초임계 이산화탄소로 용리시켜 탁솔을 1차적으로 정제하기 위한 부분정제수단; 및, (ⅴ) 전기 부분정제수단에서 용리된 용출액에 존재하는 탁솔을 확인하기 위한 UV 검출기; (ⅵ) 전기 검출기에서 확인된 탁솔의 용리분획만을 실리카(silica), 아미노(amino), 니트로(nitro) 또는 글리세롤이 결합된 순상충진제, 혹은 역상충진제가 채워진 정제컬럼에 주입하고, 전기 보조용매가 포함된 초임계 이산화탄소로 용리시켜, 탁솔을 2차적으로 정제하기 위한 고순도 정제수단; 및, (ⅶ) 전기 고순도 정제수단에서 용리된 용축액에 존재하는 탁솔을 확인한 다음, 그 분획만을 모으는 수집수단을 포함하는 추출과 정제의 온라인 연속공정에 의한 탁솔의 제조장치.(I) a means for supplying carbon dioxide, comprising a carbon dioxide storage vessel (1), a pump (4) with a cooler and a back pressure regulator (19); (Ii) a means for supplying one of the co-solvents selected from the group consisting of methanol, ethanol dichloromethane and acetonitrile; (Iii) a preheater for maintaining the carbon dioxide and the co-solvent introduced from the respective carbon dioxide and co-solvent supply means in a supercritical state, the supercritical fluid containing the supercritical fluid, A batch extraction means for extracting the taxol by contacting with a powder sample; (Iv) attaching the extract transferred from the electric extraction means to an adsorption column filled with one kind of material selected from the group consisting of silicagel, alumina and ion exchange resin, and A partial purification means for first purifying taxol by eluting with supercritical carbon dioxide; And (v) a UV detector for identifying the taxol present in the effluent eluted in the electric fraction purification means; (Vi) Only the eluate fraction of Taxol identified in the electric detector is injected into a purified column filled with silica, amino, nitro or glycerol combined normal phase filler or reversed phase filler, Purity purifying means for eluting with supercritical carbon dioxide contained therein to purify the taxol secondarily; And (ⅶ) an apparatus for producing taxol by an on-line continuous process of extraction and purification, comprising collecting means for collecting only the fraction, after confirming the taxol present in the concentrate solution eluted from the high purity purification means.
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