RU2126690C1 - Method of purification of crude insulin obtained from pig pancreas - Google Patents
Method of purification of crude insulin obtained from pig pancreas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126690C1 RU2126690C1 RU96121464A RU96121464A RU2126690C1 RU 2126690 C1 RU2126690 C1 RU 2126690C1 RU 96121464 A RU96121464 A RU 96121464A RU 96121464 A RU96121464 A RU 96121464A RU 2126690 C1 RU2126690 C1 RU 2126690C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulin
- preferred
- sorbent
- solution
- column
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, конкретно, к способам очистки инсулина - препарата для лечения сахарного диабета. The invention relates to medicine, specifically to methods for purifying insulin, a drug for the treatment of diabetes mellitus.
Современные препараты инсулина производят из субстанции высокой степени очистки. Это связано с тем, что белковые примеси, обычно присутствующие в инсулинах, получаемых из поджелудочных желез животных, особенно проинсулины, эфиры инсулина и полимерные инсулины обладают высокой антигенной активностью и могут вызывать иммуногенные поражения сосудов и внутренних органов больных сахарным диабетом, которые применяют препараты недостаточно очищенных инсулинов. В Фармакопеях развитых стран, в частности Британской, Европейской и США содержание проинсулина в субстанции животных инсулинов ограничено 0,001%, высокомолекулярных белков (димерных и полимерных инсулинов) - 1% , дезамидоинсулинов - 3% [1]. Modern insulin preparations are made from highly purified substances. This is due to the fact that protein impurities that are usually present in insulins obtained from the pancreas of animals, especially proinsulins, insulin esters and polymer insulins, have high antigenic activity and can cause immunogenic damage to the vessels and internal organs of patients with diabetes who use drugs that are not sufficiently purified insulin. In the Pharmacopoeias of developed countries, in particular the British, European and USA, the proinsulin content in the substance of animal insulin is limited to 0.001%, high molecular weight proteins (dimeric and polymer insulin) - 1%, desamidoinsulin - 3% [1].
Для производства высокоочищенной субстанции инсулинов различной природы в настоящее время широко применяют разнообразные хроматографические методы [2]. Основным критерием эффективности промышленной хроматографической технологии является производительность хроматографической колонны, выражаемой в количестве очищенного продукта, получаемого в единицу времени с единицы объема сорбента. При этом производительность колонны пропорциональна емкости, селективности и эффективности сорбента [3]. По этой причине в современных промышленных хроматографических процессах стремятся использовать высокоэффективные сорбенты, имеющие, как правило, сферическую или сфероидную форму и небольшой размер частиц (5-10 мкм), что обеспечивает при прочих равных условиях большую эффективность, а, следовательно, и более высокую производительность указанных сорбентов по сравнению с менее эффективными сорбентами с более крупными частицами неправильной формы. For the production of highly purified insulin substance of various nature, various chromatographic methods are currently widely used [2]. The main criterion for the effectiveness of industrial chromatographic technology is the performance of the chromatographic column, expressed in the amount of purified product obtained per unit time per unit volume of the sorbent. Moreover, the performance of the column is proportional to the capacity, selectivity and efficiency of the sorbent [3]. For this reason, in modern industrial chromatographic processes, they strive to use highly efficient sorbents having, as a rule, a spherical or spheroid shape and a small particle size (5-10 microns), which, ceteris paribus, provides greater efficiency and, therefore, higher productivity these sorbents in comparison with less effective sorbents with larger particles of irregular shape.
С другой стороны, применение высокоэффективных сорбентов требует использования высокого давления (до 200 атм) на входе в колонну для реализации оптимальных скоростей потока мобильной фазы. Промышленные хроматографические системы высокого давления достаточно дороги, что в определенной степени препятствует их широкому использованию в производстве фармацевтических препаратов. On the other hand, the use of highly efficient sorbents requires the use of high pressure (up to 200 atm) at the inlet to the column to realize optimal flow rates of the mobile phase. High-pressure industrial chromatographic systems are quite expensive, which to some extent impedes their widespread use in the production of pharmaceuticals.
Большинство примесей, снижающих качество субстанции инсулина, представляют собой его близкие аналоги с минимальными структурными отличиями [4]. Поэтому для их отделения от основного продукта в препаративном масштабе приходится использовать либо высокоэффективные сорбенты и, соответственно, дорогостоящие хроматографические системы высокого давления, либо сорбенты и мобильные фазы, обеспечивающие высокую селективность разделения основного вещества и примесей. Только в этих случаях можно использовать высокие удельные нагрузки на сорбент, что делает процесс хроматографической очистки экономически рентабельным. При этом высокоселективные процессы экономически выгоднее высокоэффективных, так как в этом случае можно использовать относительно низкоэффективные сорбенты и, соответственно, более дешевые хроматографические системы низкого давления [5] . Most of the impurities that reduce the quality of insulin substance are its close analogues with minimal structural differences [4]. Therefore, for their separation from the main product on a preparative scale, one has to use either highly efficient sorbents and, accordingly, expensive high-pressure chromatographic systems, or sorbents and mobile phases that provide high selectivity for the separation of the main substance and impurities. Only in these cases it is possible to use high specific loads on the sorbent, which makes the chromatographic purification process economically viable. In this case, highly selective processes are economically more profitable than highly efficient, since in this case, relatively low-efficiency sorbents and, accordingly, cheaper low-pressure chromatographic systems can be used [5].
В общем случае процесс препаративного хроматографического разделения может быть реализован, по крайней мере, двумя различными способами: элютивным или вытеснительным. В элютивном способе разделение компонентов смеси осуществляют за счет разницы в их коэффициентах распределения между мобильной и стационарной фазами. При этом, очевидно, что при больших удельных нагрузках на сорбент происходит значительное уширение и перекрывание пиков компонентов, что приводит к снижению выхода целевых продуктов [6]. In the general case, the preparative chromatographic separation process can be implemented in at least two different ways: elution or displacement. In the elution method, the separation of the components of the mixture is carried out due to the difference in their distribution coefficients between the mobile and stationary phases. Moreover, it is obvious that at high specific loads on the sorbent, there is a significant broadening and overlapping of the peaks of the components, which leads to a decrease in the yield of the target products [6].
В случае вытеснительного способа используют способность компонентов мобильной фазы или компонентов разделяемой смеси конкурировать за места на стационарной фазе таким образом, что в процессе нанесения смеси на сорбент и последующего элюирования формируется так называемый фронт вытеснения, то есть последовательность зон разделяемых компонентов, в которой каждый последующий компонент вытесняет предыдущий из стационарной фазы [7]. In the case of the displacement method, the ability of the components of the mobile phase or the components of the mixture to be separated to compete for places in the stationary phase is used in such a way that during the process of applying the mixture to the sorbent and subsequent elution, a so-called displacement front is formed, i.e. a sequence of zones of the separated components, in which each subsequent component displaces the previous one from the stationary phase [7].
Теория процесса вытеснительной хроматографии только начинает разрабатываться, и в большинстве случаев параметры процесса подбираются эмпирическим путем. При удачно подобранных условиях степень перекрывания зон компонентов во фронте вытеснения незначительна, что позволяет использовать гораздо большие удельные нагрузки на сорбент, чем в случае элютивного способа [8]. Theory of the process of displacement chromatography is just beginning to be developed, and in most cases the process parameters are selected empirically. Under well-chosen conditions, the degree of overlapping of the component zones in the displacement front is insignificant, which allows the use of much larger specific loads on the sorbent than in the case of the elution method [8].
Как правило, эффективность фронтально-вытеснительного препаративного хроматографического процесса зависит от следующих параметров
- состава исходной разделяемой смеси и требуемого качества целевых продуктов, что определяет удельную нагрузку на сорбент, а также требования к сорбенту и начальному составу мобильной фазы;
- характеристик используемого сорбента, которые определяют его емкость, селективность, динамику массообмена, совместимость с компонентами разделяемой смеси;
- начального состава и скорости мобильной фазы, которые определяют состав динамической стационарной фазы, а также условия формирования первичного фронта вытеснения адсорбированных компонентов разделяемой смеси за счет реализации эффекта самовытеснения;
- условий элюирования хроматографической колонны (градиент, скорость потока и др.), которые определяют порядок элюирования и степень перекрывания хроматографических зон разделяемых компонентов, то есть выход и качество получаемых продуктов.As a rule, the effectiveness of the front-displacement preparative chromatographic process depends on the following parameters
- the composition of the initial separable mixture and the required quality of the target products, which determines the specific load on the sorbent, as well as the requirements for the sorbent and the initial composition of the mobile phase;
- characteristics of the sorbent used, which determine its capacity, selectivity, dynamics of mass transfer, compatibility with the components of the mixture being separated;
- the initial composition and speed of the mobile phase, which determine the composition of the dynamic stationary phase, as well as the conditions for the formation of the primary displacement front of the adsorbed components of the shared mixture due to the implementation of the self-displacement effect;
- elution conditions of the chromatographic column (gradient, flow rate, etc.), which determine the elution order and the degree of overlap of the chromatographic zones of the separated components, that is, the yield and quality of the products obtained.
В случае хроматографической очистки инсулинов проблема подбора параметров процесса усложняется высокой лабильностью молекул инсулина, а именно их способностью быстро и необратимо денатурировать под действием самых различных факторов, в том числе при контакте с гидрофобными и некоторыми металлическими поверхностями, в присутствии целого ряда неорганических и органических соединений, при повышении или значительном понижении температуры и др. [9] . In the case of chromatographic purification of insulins, the problem of selecting process parameters is complicated by the high lability of insulin molecules, namely, their ability to rapidly and irreversibly denature under the influence of various factors, including upon contact with hydrophobic and some metal surfaces, in the presence of a number of inorganic and organic compounds, with an increase or a significant decrease in temperature, etc. [9].
По этой причине в технологических процессах очистки инсулинов необходимо использовать только полностью совместимые с ними материалы и реагенты. Требования стабильности инсулинов накладывают определенные ограничения на температурные условия процесса, на материалы колонок, фильтров и трубопроводов, а также на сорбенты и состав мобильных фаз [10]. For this reason, only completely compatible materials and reagents must be used in the technological processes of insulin purification. The stability requirements of insulin impose certain restrictions on the temperature conditions of the process, on the materials of columns, filters and pipelines, as well as on sorbents and composition of mobile phases [10].
В научно-технической и патентной литературе приведены примеры использования различных препаративных хроматографических методов в очистке инсулинов различной природы. The scientific, technical and patent literature provides examples of the use of various preparative chromatographic methods in the purification of insulin of various nature.
Гель-проникающую хроматографию предложено использовать для очистки инсулинов от примесей димерных и полимерных инсулинов [11]. Однако, данный вид хроматографии можно применять только в элютивном варианте, то есть при небольших удельных нагрузках и низких скоростях элютрования, что делает указанные процессы экономически неэффективными. It was proposed to use gel permeation chromatography for the purification of insulin from impurities of dimeric and polymer insulins [11]. However, this type of chromatography can be used only in the elution version, that is, at low specific loads and low elution rates, which makes these processes economically inefficient.
Ионообменную препаративную хроматографию, в частности на карбоксиметил-, диэтиламиноэтил- и других ионообменных сорбентах предложено использовать для очистки инсулинов от инсулиноподобных примесей, в частности от дезамидоинсулинов [12]. Однако, и в этом случае подобранные условия позволяют использовать лишь невысокие удельные нагрузки на сорбент, что снижает эффективность процесса. It has been proposed to use preparative ion-exchange chromatography, in particular on carboxymethyl, diethylaminoethyl, and other ion-exchange sorbents, for the purification of insulins from insulin-like impurities, in particular, from desamidoinsulin [12]. However, in this case, the selected conditions allow using only low specific loads on the sorbent, which reduces the efficiency of the process.
Обращенно-фазовую препаративную хроматографию предложено использовать для очистки инсулинов от проинсулинов и других инсулиноподобных примесей. It is proposed to use reverse phase preparative chromatography for the purification of insulin from proinsulin and other insulin-like impurities.
Приведенные в литературе данные свидетельствуют об успешном применении в этом случае фронтально-вытеснительного способа хроматографирования. Однако, в указанных работах достаточно высокая удельная нагрузка на сорбент (около 10% от полной сорбционной емкости сорбента) и требуемые выходы очищенных целевых продуктов достигались лишь при использовании высокоэффективных колонн и хроматографических систем высокого давления [13]. The data presented in the literature indicate the successful application in this case of the front-displacement method of chromatography. However, in the indicated studies, a rather high specific load on the sorbent (about 10% of the total sorption capacity of the sorbent) and the required yields of purified target products were achieved only using high-performance columns and high-pressure chromatographic systems [13].
Мы обнаружили, что достаточно эффективной очистки инсулина от инсулиноподобных примесей и проинсулина с реализацией фронтально-вытеснительного способа хроматографирования можно достичь на низкоэффективных сорбентах с использованием хроматографических систем низкого давления за счет комбинирования методов обращенно-фазовой и анионообменной препаративной хроматографии. При этом удельная нагрузка на сорбенты составляет не менее 30% от их полной сорбционной емкости, что значительно превышает приведенные в литературе показатели. We found that a sufficiently effective purification of insulin from insulin-like impurities and proinsulin using the front-displacement chromatographic method can be achieved on low-efficiency sorbents using low pressure chromatographic systems by combining reverse-phase and anion-exchange preparative chromatography methods. In this case, the specific load on the sorbents is at least 30% of their total sorption capacity, which significantly exceeds the figures given in the literature.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ очистки инсулина путем использования хроматографических методов [14]. The closest analogue in technical essence and the achieved result to the proposed one is the method of purification of insulin by using chromatographic methods [14].
Недостатками [14] являются невозможность получения инсулина требуемой чистоты. The disadvantages [14] are the inability to obtain insulin of the required purity.
Техническим результатом изобретения является высокая степень очистки инсулина с содержанием не менее 97% основного вещества, не более 0,001 проинсулина, не более 1% высокомолекулярных белков и не более 1% инсулиноподобных примесей с выходом не менее 70%. The technical result of the invention is a high degree of purification of insulin with a content of not less than 97% of the main substance, not more than 0.001 proinsulin, not more than 1% high molecular weight proteins and not more than 1% insulin-like impurities with a yield of not less than 70%.
Технический результат достигается тем, что в способе очистки природного инсулина-сырца, получаемого из поджелудочной железы свиней, включающем различные типы хроматографии, согласно изобретению, хроматографическую очистку осуществляют последовательно в две стадии обращенно-фазовым и анионообменным методами во фронтально-вытеснительном режиме с использованием селективной десорбции целевого продукта с хроматографических колонн. The technical result is achieved by the fact that in the method of purification of natural raw insulin obtained from the pancreas of pigs, including various types of chromatography, according to the invention, chromatographic purification is carried out sequentially in two stages by reversed-phase and anion-exchange methods in frontal displacement mode using selective desorption target product from chromatographic columns.
Оптимальными условиями достижения указанного результата являются следующие:
- в качестве исходного сырья используют инсулин-сырец с содержанием основного вещества не менее 80%, наиболее предпочтительно содержание не менее 90%;
содержание проинсулина, дезамидоинсулинов, полимерных инсулинов и других инсулиноподобных примесей составляет не более 5% каждой, наиболее предпочтительно содержание не более 3% каждой примеси;
- хроматографическую очистку осуществляют после предварительной очистки раствора исходного инсулина-сырца от нерастворимых и липидо-пигментных примесей последовательной фильтрацией через мембранный фильтр и фор-колонку с сорбентом в условиях, обеспечивающих эффективное отделение липидо-пигментных примесей, с получением раствора технического инсулина;
- стадию обращенно-фазовой хроматографии осуществляют на препаративном хроматографе низкого или среднего давления, который позволяет реализовать режим последовательной и параллельной работы не менее двух хроматографических колонн с использованием прямого и обратного потока элюирующих растворов, а также ступенчатого или градиентного элюирования;
- стадию обращенно-фазовой хроматографии осуществляют путем нанесения исходного раствора технического инсулина на последовательно соединенные колонны в режиме фронтально-вытеснительной хроматографии в условиях, обеспечивающих селективное прочное связывание загрязняющих примесей-проинсулина и полимерных инсулинов на предколонне, с последующим разъединением колонн и градиентным элюированием рабочей колонны с постепенным увеличением содержания органического модификатора в элюирующем растворе в специально подобранных условиях, обеспечивающих селективную десорбцию инсулина с сорбента и одновременно эффективное вытеснение целевым продуктом инсулиноподобных примесей;
- стадию обращенно-фазовой хроматографии проводят на гидрофобных сорбентах на основе силикагеля, поверхность которого модифицирована мономерными или полимерными силоксанами, содержащими углеводородные радикалы C4-C20, наиболее предпочтительны радикалы C12-C18; диаметр пор указанных сорбентов составляет 10-30 нм, наиболее предпочтителен интервал 15-20 нм; удельная поверхность сорбентов составляет 80-300 м/г, наиболее предпочтителен интервал 100-200 м/г; размер частиц составляет 30-70 мкм, наиболее предпочтителен размер 30-50 мкм; форма частиц сорбента - сферическая, сфероидная или нерегулярная, наиболее предпочтительна сферическая или сфероидная форма; полная сорбционная емкость сорбентов по инсулину составляет не менее 80 г/л сорбента; сорбент полностью совместим с растворами инсулина, а именно в условиях проведения процесса не вызывает денатурацию, агрегацию и полимеризацию молекул инсулина;
- для нанесения на сорбент исходного инсулина-сырца используют его растворы с концентрацией белка 50-200 мг/мл, наиболее предпочтительна концентрация 80-150 мг/мл, в смеси водных растворов ионных и органических модификаторов, причем в качестве анионов используют сульфат, ацетат, хлорид или фосфат, наиболее предпочтителен сульфат, в качестве катионов используют аммоний, натрий или калий, наиболее предпочтителен аммоний; в качестве органического модификатора используют низшие алкиловые спирты: метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол, втор-бутанол, трет-бутанол, изобутанол, а также ацетонитрил, диметилформамид или диметилацетамид, наиболее предпочтителен этанол; концентрация ионного модификатора составляет 0,01-0,1 моль/л, наиболее предпочтительна 0,03-0,07 моль/л; концентрация органического модификатора составляет 10-20 об.%, наиболее предпочтительна 12-15 об.% ; значение pH раствора исходного инсулина-сырца составляет 2,0-3,5, наиболее предпочтительно значение 2,5-3,0; линейная скорость жидкой фазы внутри хроматографической колонны составляет 0,1-0,5 см/мин, наиболее предпочтительна скорость 0,2-0,4 см/мин;
- количество вводимого в колонны частично очищенного инсулина-сырца составляет 10-40 вес. % от полной емкости используемого обращенно-фазового сорбента, наиболее предпочтительно количество 20-30 вес.%;
- стадию анионообменной хроматографии осуществляют путем введения раствора частично очищенного с помощью обращенно-фазовой хроматографии инсулина-сырца в колонку с анионообменным сорбентом в режиме фронтальной хроматографии в условиях, обеспечивающих селективное прочное связывание с сорбентом дезамидоинсулина и других подобных загрязняющих примесей, с последующим элюированием колонны с увеличением содержания ионного модификатора в элюирующем растворе в условия, обеспечивающих селективную десорбцию инсулина с анионообменного сорбента;
-стадию анионообменной хроматографии проводят на сорбентах на основе силикагеля или гидрофильного пористого полимера, поверхность которого модифицирована химическими ионогенными группами, обладающими свойствами слабых анионообменников, наиболее предпочтительны диэтиламиноэтильные (ДЭАЭ)- группы; диаметр пор указанных сорбентов составляет 15 - 50 нм, наиболее предпочтителен диаметр 20-30 нм; размер частиц составляет 20-150 мкм, наиболее предпочтителен размер 20-50 мкм; форма частиц сорбента сферическая, сфероидная или нерегулярная, наиболее предпочтительна сферическая или сфероидная форма; обменная емкость анионообменника составляет не менее 0,1 мэкв/мл сорбента; полная сорбционная емкость по инсулину составляет не менее 30 мг/мл сорбента; сорбент полностью совместим с растворами инсулина, а именно в условиях проведения процесса не должен вызывать денатурацию, агрегацию и полимеризацию молекул инсулина;
- для нанесения на анионообменник используют раствор инсулина с концентрацией белка 20-50 мг/мл, наиболее предпочтительна 25-30 мг/мл; в водных растворах ионных и органических модификаторов, причем в качестве анионов используют сульфат, ацетат, хлорид и фосфат, наиболее предпочтительны сульфат и хлорид; в качестве катионов используют натрий, калий и аммоний, наиболее предпочтительны калий и аммоний; в качестве органического модификатора используют низшие алкиловые спирты: метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол, втор-бутанол, изо-бутанол, трет-бутанол, а также ацетонитрил, деметилформамид и диметилацетамид, наиболее предпочтителен изопропанол; концентрация ионного модификатора составляет 0,01-0,05 моль/л, наиболее предпочтительна концентрация 0,013-0,017 моль/л; объемная концентрация органического модификатора в растворе составляет 25-35 , наиболее предпочтительна концентрация 28-30 об; значение pH исходного раствора инсулина составляет 7,5-8,5, наиболее предпочтительно значение 7,8-8,0; линейная скорость жидкой фазы внутри анионообменной колонки составляет 0,1-0,5 см/мин, наиболее предпочтительна скорость 0,2-0,3 см/мин;
- количество вводимого в анионообменную колонну исходного инсулина составляет 30-70 вес.% от полной сорбционной емкости используемого анионообменника по инсулину, наиболее предпочтительно количество 40-60.%;
- все технологические операции по хроматографической очистке инсулина-сырца осуществляют при температуре 5 -20oC, наиболее предпочтительна температура 8-15oC.The optimal conditions for achieving this result are as follows:
- raw insulin with a basic substance content of at least 80%, most preferably at least 90%, is used as a feedstock;
the content of proinsulin, desamidoinsulin, polymer insulin and other insulin-like impurities is not more than 5% each, most preferably the content is not more than 3% of each impurity;
- chromatographic purification is carried out after preliminary purification of the solution of the initial insulin-raw from insoluble and lipid-pigment impurities by sequential filtration through a membrane filter and a pre-column with a sorbent under conditions that ensure effective separation of lipid-pigment impurities to obtain a solution of technical insulin;
- stage reverse phase chromatography is carried out on a preparative chromatograph low or medium pressure, which allows you to implement a sequential and parallel operation of at least two chromatographic columns using direct and reverse flow of eluting solutions, as well as stepwise or gradient elution;
- stage reverse phase chromatography is carried out by applying the initial solution of technical insulin on serially connected columns in the mode of frontal displacement chromatography under conditions providing selective strong binding of contaminants-proinsulin and polymer insulin on the pre-column, followed by separation of the columns and gradient elution of the working column with a gradual increase in the content of the organic modifier in the eluting solution under specially selected conditions, about espechivayuschih selective desorption of insulin from the sorbent, and simultaneously effective displacement of the target insulin product impurities;
- the reverse phase chromatography step is carried out on hydrophobic sorbents based on silica gel, the surface of which is modified by monomeric or polymeric siloxanes containing C4-C20 hydrocarbon radicals, the most preferred are C12-C18 radicals; the pore diameter of these sorbents is 10-30 nm, the interval 15-20 nm is most preferred; the specific surface of the sorbents is 80-300 m / g, the interval 100-200 m / g is most preferred; the particle size is 30-70 microns, most preferably 30-50 microns; the particle shape of the sorbent is spherical, spheroidal or irregular, the most preferred spherical or spheroidal form; the total sorption capacity of the sorbents for insulin is at least 80 g / l of sorbent; the sorbent is fully compatible with insulin solutions, namely, under the conditions of the process, it does not cause the denaturation, aggregation and polymerization of insulin molecules;
- for application to the sorbent of the source of raw insulin, its solutions with a protein concentration of 50-200 mg / ml are used, the concentration of 80-150 mg / ml is most preferred in a mixture of aqueous solutions of ionic and organic modifiers, and sulfate, acetate are used as anions, chloride or phosphate, sulfate is most preferred; ammonium, sodium or potassium are used as cations; ammonium is most preferred; lower organic alcohols are used as an organic modifier: methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, isobutanol, as well as acetonitrile, dimethylformamide or dimethylacetamide, ethanol is most preferred; the concentration of the ionic modifier is 0.01-0.1 mol / L, most preferably 0.03-0.07 mol / L; the concentration of the organic modifier is 10-20 vol.%, most preferably 12-15 vol.%; the pH of the solution of the source insulin is 2.0-3.5, most preferably 2.5-3.0; the linear velocity of the liquid phase inside the chromatographic column is 0.1-0.5 cm / min, the most preferred speed is 0.2-0.4 cm / min;
- the amount of partially purified raw insulin introduced into the columns is 10-40 weight. % of the total capacity of the used reversed-phase sorbent, most preferably an amount of 20-30 wt.%;
- the stage of anion exchange chromatography is carried out by introducing a solution of crude insulin partially purified by reverse phase chromatography into a column with an anion exchange sorbent in frontal chromatography under conditions providing selective strong binding of desamidoinsulin and other similar contaminants to the sorbent, followed by elution of the column with an increase the content of the ionic modifier in the eluting solution under conditions providing selective desorption of insulin from the anion-exchange rent;
-the stage of anion exchange chromatography is carried out on sorbents based on silica gel or a hydrophilic porous polymer, the surface of which is modified with chemical ionogenic groups having the properties of weak anion exchangers, diethylaminoethyl (DEAE) groups are most preferred; the pore diameter of these sorbents is 15-50 nm, most preferably a diameter of 20-30 nm; particle size is 20-150 microns, most preferred size is 20-50 microns; the particle shape of the sorbent is spherical, spheroidal or irregular, most preferred is a spherical or spheroidal form; the exchange capacity of the anion exchanger is at least 0.1 meq / ml of sorbent; the total sorption capacity for insulin is at least 30 mg / ml sorbent; the sorbent is fully compatible with insulin solutions, namely, under the conditions of the process, it should not cause the denaturation, aggregation and polymerization of insulin molecules;
- for application to an anion exchanger use an insulin solution with a protein concentration of 20-50 mg / ml, most preferably 25-30 mg / ml; in aqueous solutions of ionic and organic modifiers, with sulfate, acetate, chloride and phosphate being used as anions, sulfate and chloride are most preferred; sodium, potassium and ammonium are used as cations; potassium and ammonium are most preferred; lower alkyl alcohols are used as an organic modifier: methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, iso-butanol, tert-butanol, as well as acetonitrile, demethylformamide and dimethylacetamide, isopropanol is most preferred; the concentration of the ionic modifier is 0.01-0.05 mol / L; the concentration of 0.013-0.017 mol / L is most preferred; the volume concentration of the organic modifier in the solution is 25-35, the concentration of 28-30 vol is most preferred; the pH of the initial insulin solution is 7.5-8.5, most preferably 7.8-8.0; the linear velocity of the liquid phase inside the anion-exchange column is 0.1-0.5 cm / min, the most preferred speed is 0.2-0.3 cm / min;
- the amount of starting insulin introduced into the anion exchange column is 30-70 wt.% of the total sorption capacity of the used anion exchanger for insulin, most preferably the amount is 40-60.%;
- all technological operations for chromatographic purification of raw insulin are carried out at a temperature of 5 -20 o C, the most preferred temperature is 8-15 o C.
Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером. The invention is illustrated by the following example.
Пример
1,28 кг инсулина-сырца, содержащего 90% основного вещества, 3% проинсулина, 3% дезамидоинсулина, 3% полимерных инсулинов и 1% других инсулиноподобных примесей, растворяют в 10 литрах 0,05 М водно-спиртового раствора сульфата аммония, содержащего 10 об.% этанола и необходимое для растворения инсулина количество серной кислоты. Полученный раствор с концентрацией белка 120 г/л pH 2,5 фильтруют через 0,2 мкм мембранный фильтр и затем для очистки от липидо-пигментных примесей пропускают через форколонну (10х30 см), содержащую 1,5 кг гидрофобного сорбента (Octadecyl-Silica, 15 нм, 35-75 мкм) со скоростью 60 мл/мин. Для селективной десорбции инсулина форколонну промывают 5 литрами 0,05 М раствора сульфата аммония в 10%-ном водном растворе этанола с pH 2,5.Example
1.28 kg of raw insulin containing 90% of the main substance, 3% of proinsulin, 3% of desamidoinsulin, 3% of polymer insulins and 1% of other insulin-like impurities are dissolved in 10 liters of a 0.05 M aqueous-alcoholic solution of ammonium sulfate containing 10 vol.% ethanol and the amount of sulfuric acid necessary for dissolving insulin. The resulting solution with a protein concentration of 120 g / l, pH 2.5 is filtered through a 0.2 μm membrane filter and then passed through a forcolonna (10x30 cm) containing 1.5 kg of a hydrophobic sorbent (Octadecyl-Silica, for purification from lipid-pigment impurities) 15 nm, 35-75 microns) at a rate of 60 ml / min. For selective desorption of insulin, the forcolonna is washed with 5 liters of a 0.05 M solution of ammonium sulfate in a 10% aqueous solution of ethanol with a pH of 2.5.
Полученный раствор частично очищенного инсулина наносят на последовательно соединенные предколонну (20х30 см, 1,5 л сорбента Octadecyl-Silica, 15 нм, 20- 30 мкм) и рабочую колонну (20х50 см, 7 л сорбента Octadecyl-Silica, 15 нм, 35-75 мкм) со скоростью 50 мл/мин. После нанесения инсулина на сорбент колонны промывают 6,5 литрами 0,05 М раствора сульфата аммония в 10%-ном водном растворе этанола с pH 2,5 со скоростью 150 мл/мин. The resulting solution of partially purified insulin is applied to serially connected pre-column (20x30 cm, 1.5 L of Octadecyl-Silica sorbent, 15 nm, 20-30 μm) and a working column (20x50 cm, 7 L of Octadecyl-Silica sorbent, 15 nm, 35- 75 μm) at a rate of 50 ml / min. After applying insulin to the sorbent, the columns are washed with 6.5 liters of a 0.05 M solution of ammonium sulfate in a 10% aqueous solution of ethanol with a pH of 2.5 at a rate of 150 ml / min.
После промывки предколонну отсоединяют от рабочей колонны и проводят селективную десорбцию инсулина с предколонны 10 литрами 0,04 М раствора сульфата аммония в 25%-ном водном растворе этанола с pH 2,5 со скоростью 150 мл/мин. Селективную десорбцию инсулина с рабочей колонны осуществляют в градиентном режиме со скоростью 200 мл/мин в течение 300 мин, постепенно по заданной программе повышая содержание этанола в элюирующем растворе с 10% до 25%. After washing, the pre-column is disconnected from the working column and selective desorption of insulin from the pre-column is carried out with a 10 liter 0.04 M solution of ammonium sulfate in a 25% aqueous solution of ethanol with a pH of 2.5 at a rate of 150 ml / min. Selective desorption of insulin from the working column is carried out in a gradient mode at a rate of 200 ml / min for 300 minutes, gradually increasing the ethanol content in the eluting solution from 10% to 25% according to a given program.
В процессе десорбции инсулина с предколонны и рабочей колонны собирают фракции по 3-5 л, состав которых определяют с помощью аналитической количественной ВЭЖХ в описанных в литературе условиях. Объединяют фракции очищенного инсулина, содержащего менее 0,001% проинсулина, менее 1% полимерных инсулинов и менее 1% инсулиноподобных примесей. Получают 30 л раствора, к которому для осаждения инсулина добавляют 30 л воды и с помощью 7%-ного водного раствора аммиака доводят pH полученного раствора до 5,7. Для завершения коагуляции инсулина раствор перемешивают в течение 10 часов при температуре 10-15oC.In the process of desorption of insulin from the pre-column and the working column, fractions of 3-5 l are collected, the composition of which is determined using analytical quantitative HPLC under the conditions described in the literature. The fractions of purified insulin containing less than 0.001% proinsulin, less than 1% polymer insulin and less than 1% insulin-like impurities are combined. 30 l of a solution are obtained, to which 30 l of water is added to precipitate insulin, and the pH of the resulting solution is adjusted to 5.7 with a 7% aqueous ammonia solution. To complete coagulation of insulin, the solution is stirred for 10 hours at a temperature of 10-15 o C.
После отстаивания надосадочную жидкость декантируют, а осадок центрифугируют при 3000 х g в течение 30 минут. После центрифугирования надосадочную жидкость декантируют, а осадок дважды промывают водой с pH 5,8 с последующими центрифугированием в тех же условиях. After settling, the supernatant was decanted and the precipitate was centrifuged at 3000 x g for 30 minutes. After centrifugation, the supernatant is decanted, and the precipitate is washed twice with water at pH 5.8, followed by centrifugation under the same conditions.
На стадии обращенно-фазовой хроматографии получают 3,8 кг влажной пасты частично очищенного инсулина, содержащей 28% белка. Выход составляет 92% от загруженного инсулина-сырца. 3.8 kg of a wet paste of partially purified insulin containing 28% protein are obtained in the reverse phase chromatography step. The yield is 92% of the loaded raw insulin.
Указанную выше влажную пасту растворяют в рассчитанном объеме 0,015 М водно-спиртового раствора сульфата аммония, содержащего 30% изопропанола, с pH 9,5 таким образом, чтобы получить раствор с массовой концентрацией белка 30 г/л. Приготовленный раствор фильтруют через мембранный фильтр и затем наносят на анионообменную колонну (30х50 см, сорбент Amicon DEAE- Silica, 20-50 мкм, 8 л) со скоростью 200 мл/мин. После нанесения исходного раствора инсулина колонну промывают 10 литрами 0,015 М водно-спиртового раствора хлорида калия, содержащего 30% изопропанола, с pH 7,8 со скоростью 200 мл/мин. The above wet paste is dissolved in a calculated volume of 0.015 M aqueous-alcoholic solution of ammonium sulfate containing 30% isopropanol, with a pH of 9.5, so as to obtain a solution with a mass concentration of protein of 30 g / l. The prepared solution is filtered through a membrane filter and then applied to an anion exchange column (30x50 cm, Amicon DEAE-Silica sorbent, 20-50 μm, 8 L) at a rate of 200 ml / min. After applying the initial insulin solution, the column is washed with 10 liters of a 0.015 M aqueous-alcoholic solution of potassium chloride containing 30% isopropanol, with a pH of 7.8 at a rate of 200 ml / min.
Селективную десорбцию инсулина с анионообменного сорбента проводят промывкой 20 литрами 0,015 М водно-спиртового раствора сульфата аммония, содержащего 30% изопропанола, с pH 7,8 со скоростью 200 мл/мин с последующей промывкой колонны 40 литрами того же элюирующего раствора, содержащего дополнительно 0,015 моль/л хлористого аммония. Selective desorption of insulin from the anion-exchange sorbent is carried out by washing with 20 liters of a 0.015 M aqueous-alcoholic solution of ammonium sulfate containing 30% isopropanol with a pH of 7.8 at a rate of 200 ml / min, followed by washing the column with 40 liters of the same eluting solution containing an additional 0.015 mol / l ammonium chloride.
В процесс десорбции собирают фракции объемом 3-5 л, состав которых определяют с помощью количественной аналитической ВЭЖХ в описанных в литературе условиях. По результатам анализа объединяют фракции таким образом, чтобы получить инсулин, содержащий менее 1% дезамидоинсулинов. Fractions of 3-5 l are collected during the desorption process, the composition of which is determined by quantitative analytical HPLC under the conditions described in the literature. According to the results of the analysis, the fractions are combined in such a way as to obtain insulin containing less than 1% of desamidoinsulin.
Из полученного раствора очищенный инсулин кристаллизуют в виде цинкового комплекса в описанных в литературе условиях. После фильтрации и сушки в вакууме получают кристаллическую субстанцию очищенного свиного инсулина, отвечающего международным и отечественным фармакопейным требованиям. From the resulting solution, purified insulin is crystallized as a zinc complex under the conditions described in the literature. After filtration and drying in vacuo, a crystalline substance of purified porcine insulin is obtained that meets international and domestic pharmacopoeial requirements.
Выход целевого продукта на стадии анионообменной хроматографии составляет 80% от загруженного инсулина. The yield of the target product at the stage of anion exchange chromatography is 80% of the loaded insulin.
Настоящее изобретение позволяет использовать высокие удельные нагрузки на сорбенты, составляющие не менее 30% от их полной сорбционной емкости, так как способ предусматривает проведение загрузки и элюирования разделяемых компонентов во фронтально-вытеснительном режиме. В результате получают высокоочищенный инсулин, содержащий не менее 97% основного вещества, не более 0,001% проинсулина, не более 1% высокомолекулярных белков и не более 1% инсулиноподобных примесей с выходом не менее 70%. The present invention allows the use of high specific loads on the sorbents, constituting at least 30% of their total sorption capacity, since the method involves loading and eluting the separated components in a front-displacement mode. The result is highly purified insulin containing not less than 97% of the basic substance, not more than 0.001% proinsulin, not more than 1% high molecular weight proteins and not more than 1% insulin-like impurities with a yield of not less than 70%.
Литература
1. British Pharmacopeia, 1993.Literature
1. British Pharmacopeia, 1993.
2. Патент США N 4129560 (12.12.78). 2. US patent N 4129560 (12.12.78).
3. Helenius et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1977, 74, N 2. 3. Helenius et al., Proc. Nat. Acad Sci. USA, 1977, 74, N 2.
4. Патент Великобритании , N 881885. 4. UK patent N 881885.
5. McLeod A et al. J. Chromatogr., 1984, 285, 319-331. 5. McLeod A et al. J. Chromatogr., 1984, 285, 319-331.
6. Сох G.B. J.Chromatogr., 1992, 599, 195-203. 6. Sokh G.B. J. Chromatogr., 1992, 599, 195-203.
7. Kopaciewicz W. et al. - J.Chromatogr., 1987, 409, 111-124. 7. Kopaciewicz W. et al. - J. Chromatogr., 1987, 409, 111-124.
8. Lee A.L. et al. - J.Chromatogr., 1988, 443, 31-43. 8. Lee A.L. et al. - J. Chromatogr., 1988, 443, 31-43.
9. Felinger A. et al. - J. Chromatogr., 1992, 609, 35-47. 9. Felinger A. et al. - J. Chromatogr., 1992, 609, 35-47.
10. Snyder R. et al. - J.Chromatogr., 1991, 536, 57-73. 10. Snyder R. et al. - J. Chromatogr., 1991, 536, 57-73.
11. Европейский патент N 0547544 A 2 (14.12.92)
12. Kroeff E.P. et al. - J.Chromatogr., 1989, 461, 45-61/
13. Европейский патент N 0474213 A 1.11. European patent N 0547544 A 2 (12/14/92)
12. Kroeff EP et al. - J. Chromatogr., 1989, 461, 45-61 /
13. European patent N 0474213 A 1.
14. Международная заявка, WO 81/00674.0 14. International application, WO 81 / 00674.0
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96121464A RU2126690C1 (en) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | Method of purification of crude insulin obtained from pig pancreas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96121464A RU2126690C1 (en) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | Method of purification of crude insulin obtained from pig pancreas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96121464A RU96121464A (en) | 1999-02-10 |
RU2126690C1 true RU2126690C1 (en) | 1999-02-27 |
Family
ID=20187041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96121464A RU2126690C1 (en) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | Method of purification of crude insulin obtained from pig pancreas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2126690C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005026315A3 (en) * | 2003-09-18 | 2005-06-30 | Vladimir Vladimirovi Tsygankov | Method for producing insulin from a natural source and insulin |
RU2453331C1 (en) * | 2011-06-29 | 2012-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Завод Медсинтез" | Method for preparing high-purity crystalline insulin of any origin |
-
1996
- 1996-11-06 RU RU96121464A patent/RU2126690C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005026315A3 (en) * | 2003-09-18 | 2005-06-30 | Vladimir Vladimirovi Tsygankov | Method for producing insulin from a natural source and insulin |
RU2453331C1 (en) * | 2011-06-29 | 2012-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Завод Медсинтез" | Method for preparing high-purity crystalline insulin of any origin |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4519646B2 (en) | Purification method of preproinsulin | |
KR101868858B1 (en) | Method for Purifying Human Serum Albumin from Transgenic Rice Grain | |
CN110540587B (en) | Chromatographic method for effectively improving purification yield of synthetic peptide | |
EP1729867B1 (en) | A method for chromatographic purification | |
US9364772B2 (en) | Regeneration of chromatographic stationary phases | |
WO2009135656A1 (en) | A method for the purification of antibodies using displacement chromatography | |
DK173231B1 (en) | Method for Extraction of Glycopeptidic Antibiotics | |
CN107243336B (en) | Chromatography medium, preparation method and application thereof | |
FR2467602A1 (en) | PROCESS FOR PURIFYING INTERFERON AND INTERFERON THUS OBTAINED | |
JP2002523732A (en) | Purification method of insulin by chromatography | |
US5849874A (en) | Process for the purification of serum albumin | |
RU2126690C1 (en) | Method of purification of crude insulin obtained from pig pancreas | |
Lu et al. | Preparation of Fe (III)-immobilized collagen fiber for lysozyme adsorption | |
CA2521188C (en) | Regeneration of chromatographic stationary phases | |
CN115947829A (en) | Method for separating and purifying hirudin based on thrombin affinity magnetic microspheres and application thereof | |
CN111499537B (en) | Refining and purifying method of plant-derived ceramide extract | |
CA3045214A1 (en) | Process for the purification of lipopolypeptide antibiotics | |
CN115925890A (en) | Method for purifying anti-new coronavirus neutralizing antibody | |
Reifsnyder et al. | Purification of insulin-like growth factor-I and related proteins using underivatized silica | |
CN114316088B (en) | Affinity resin, preparation method and application thereof in separation and purification of phycocyanin | |
CN103864862A (en) | Pentose compound purifying method | |
CN114405065B (en) | Method for preparing chiral polypeptide medicine by dynamic thermodynamic equilibrium purification | |
RU2081122C1 (en) | Method of isolation and purification of insulin or its biotechnological precursors | |
CN1569888A (en) | Method for renaturing hydroxyapatite and purifying gene recombinant protein simultaneously | |
CN116410295A (en) | Purification method of escherichia coli expression |