RU2775231C1 - Способ получения капсул на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы - Google Patents
Способ получения капсул на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775231C1 RU2775231C1 RU2021138512A RU2021138512A RU2775231C1 RU 2775231 C1 RU2775231 C1 RU 2775231C1 RU 2021138512 A RU2021138512 A RU 2021138512A RU 2021138512 A RU2021138512 A RU 2021138512A RU 2775231 C1 RU2775231 C1 RU 2775231C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bacterial cellulose
- capsules
- hydrogel
- alginate
- solution
- Prior art date
Links
- 229920002749 Bacterial cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 46
- 239000005016 bacterial cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 239000002775 capsule Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims abstract description 34
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 31
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims abstract description 27
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 17
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 14
- 239000006041 probiotic Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000529 probiotic Effects 0.000 claims abstract description 14
- 235000018291 probiotics Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims abstract description 11
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims abstract description 11
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 241000003490 Komagataeibacter sucrofermentans Species 0.000 claims abstract description 9
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L cacl2 Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001332 colony forming Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 230000003068 static Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 16
- 101700024603 ANNU Proteins 0.000 claims description 4
- 101700034322 TGAS Proteins 0.000 claims description 4
- 101700012968 tgl Proteins 0.000 claims description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 26
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 abstract description 22
- 210000001035 Gastrointestinal Tract Anatomy 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 5
- 150000004676 glycans Polymers 0.000 abstract description 4
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 abstract description 4
- 150000004804 polysaccharides Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 39
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 13
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000002609 media Substances 0.000 description 7
- MSXHSNHNTORCAW-UHFFFAOYSA-M sodium 3,4,5,6-tetrahydroxyoxane-2-carboxylate Chemical compound [Na+].OC1OC(C([O-])=O)C(O)C(O)C1O MSXHSNHNTORCAW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 7
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 7
- PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N Cellulose, microcrystalline Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229940005550 Sodium alginate Drugs 0.000 description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 6
- 239000001963 growth media Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 5
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 5
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 4
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 4
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 4
- 241000186016 Bifidobacterium bifidum Species 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- SXVBHNXTPNLOKR-FCLWLKJISA-L Calcium alginate Chemical compound [Ca+2].O1[C@@H](C([O-])=O)[C@@H](OC)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](C([O-])=O)O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O SXVBHNXTPNLOKR-FCLWLKJISA-L 0.000 description 3
- 241001474750 Komagataeibacter Species 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial Effects 0.000 description 3
- 235000010410 calcium alginate Nutrition 0.000 description 3
- 239000000648 calcium alginate Substances 0.000 description 3
- 229960002681 calcium alginate Drugs 0.000 description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000000936 Intestines Anatomy 0.000 description 2
- 241000589216 Komagataeibacter hansenii Species 0.000 description 2
- 241001136169 Komagataeibacter xylinus Species 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M NaHCO3 Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- DAFOCGYVTAOKAJ-UHFFFAOYSA-N Phenibut Chemical compound OC(=O)CC(CN)C1=CC=CC=C1 DAFOCGYVTAOKAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000002784 Stomach Anatomy 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 2
- 150000004781 alginic acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910001617 alkaline earth metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium(0) Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 239000007903 gelatin capsule Substances 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 description 2
- 229960004122 phenibut Drugs 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 230000001225 therapeutic Effects 0.000 description 2
- MSWZFWKMSRAUBD-IVMDWMLBSA-N 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose Chemical compound N[C@H]1C(O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O MSWZFWKMSRAUBD-IVMDWMLBSA-N 0.000 description 1
- 235000002837 Acetobacter xylinum Nutrition 0.000 description 1
- XJKJWTWGDGIQRH-BFIDDRIFSA-N Alginic acid Chemical compound O1[C@@H](C(O)=O)[C@@H](OC)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](C(O)=O)O[C@@H](C)[C@@H](O)[C@H]1O XJKJWTWGDGIQRH-BFIDDRIFSA-N 0.000 description 1
- 229940064005 Antibiotic throat preparations Drugs 0.000 description 1
- 229940083879 Antibiotics FOR TREATMENT OF HEMORRHOIDS AND ANAL FISSURES FOR TOPICAL USE Drugs 0.000 description 1
- 229940042052 Antibiotics for systemic use Drugs 0.000 description 1
- 229940042786 Antitubercular Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 241000186000 Bifidobacterium Species 0.000 description 1
- 210000000988 Bone and Bones Anatomy 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- DJHJJVWPFGHIPH-OODMECLYSA-N Chitin Chemical compound O[C@@H]1C(NC(=O)C)[C@H](O)OC(CO)[C@H]1COC[C@H]1C(NC(C)=O)[C@@H](O)[C@H](COC[C@H]2C([C@@H](O)[C@H](O)C(CO)O2)NC(C)=O)C(CO)O1 DJHJJVWPFGHIPH-OODMECLYSA-N 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 210000002808 Connective Tissue Anatomy 0.000 description 1
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 102200141637 FRG2C C12R Human genes 0.000 description 1
- 229960002442 Glucosamine Drugs 0.000 description 1
- 229940093922 Gynecological Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 241001468094 Komagataeibacter europaeus Species 0.000 description 1
- 241000933022 Komagataeibacter intermedius Species 0.000 description 1
- 241000632663 Komagataeibacter kakiaceti Species 0.000 description 1
- 241000967878 Komagataeibacter maltaceti Species 0.000 description 1
- 241000496217 Komagataeibacter medellinensis Species 0.000 description 1
- 241000090036 Komagataeibacter nataicola Species 0.000 description 1
- 241000923674 Komagataeibacter oboediens Species 0.000 description 1
- 241001596500 Komagataeibacter rhaeticus Species 0.000 description 1
- 241000090004 Komagataeibacter saccharivorans Species 0.000 description 1
- 241001596498 Komagataeibacter swingsii Species 0.000 description 1
- IAJILQKETJEXLJ-SQOUGZDYSA-N L-guluronic acid Chemical compound O=C[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O IAJILQKETJEXLJ-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-UUNJERMWSA-N Lactose Natural products O([C@@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](O)O[C@@H]1CO)[C@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](CO)O1 GUBGYTABKSRVRQ-UUNJERMWSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- OVRNDRQMDRJTHS-FMDGEEDCSA-N N-Acetylglucosamine Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O OVRNDRQMDRJTHS-FMDGEEDCSA-N 0.000 description 1
- 229950006780 N-Acetylglucosamine Drugs 0.000 description 1
- 210000004940 Nucleus Anatomy 0.000 description 1
- MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L Potassium alginate Chemical class [K+].[K+].O1[C@@H](C([O-])=O)[C@@H](OC)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](C([O-])=O)O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L 0.000 description 1
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 229940024982 Topical Antifungal Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000783 alginic acid Substances 0.000 description 1
- 229960001126 alginic acid Drugs 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial Effects 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 229960005188 collagen Drugs 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003381 deacetylation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013325 dietary fiber Nutrition 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 230000002496 gastric Effects 0.000 description 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic Effects 0.000 description 1
- 230000000968 intestinal Effects 0.000 description 1
- 229940079866 intestinal antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 235000019226 kombucha tea Nutrition 0.000 description 1
- -1 lactate ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial Effects 0.000 description 1
- 230000003278 mimic Effects 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000002674 ointment Substances 0.000 description 1
- 229940005935 ophthalmologic Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005020 pharmaceutical industry Methods 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 230000003032 phytopathogenic Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 235000004252 protein component Nutrition 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000829 suppository Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival Effects 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-BYHBOUFCSA-N α-D-mannopyranuronic acid Chemical compound O[C@H]1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-BYHBOUFCSA-N 0.000 description 1
Abstract
Настоящее изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения капсул на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы, включающему получение гель-пленки бактериальной целлюлозы путем культивирования бактерии Komagataeibacter sucrofermentans ВКПМ В-11267 в статических условиях на среде с мелассой, получение композита путем смешения гидрогеля бактериальной целлюлозы и альгината в соотношении 4:1 или путем смешения гидрогеля бактериальной целлюлозы, альгината и желатина в соотношении 2:1:3 с суспензией пробиотических бактерий, содержащей не менее 109-1010 колониеобразующих единиц, затем гидрогель обрабатывают ультразвуковыми колебаниями при частоте 20 кГц и мощности ультразвуковых колебаний 500 Вт в течение 3 мин, для получения капсул полученный гидрогель вносят в 5 %-ный раствор хлорида кальция и выдерживают в течение 30 мин. Настоящее изобретение обеспечивает расширение ассортимента капсул, причем полученные капсулы содержат компоненты как полисахаридной природы, так и белковой, что помогает доставлять лекарственные препараты в нужный отдел ЖКТ, сохранять и высвобождать лекарственные препараты с определенной скоростью. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.
Description
Изобретение относится к области биотехнологии, медицины и фармацевтической промышленности, а именно к способу получения гидрогелевых капсул, используемых для направленной доставки лекарственных препаратов, в частности пробиотиков.
В последние годы на фоне широкого применения антибактериальных препаратов возросла актуальность создания и совершенствования способов профилактики и лечения антибиотикоассоциированных диарей. В современной медицине вопросам доставки лекарственных препаратов и пролонгированию их действия отводится большая роль. Известно достаточно много разнообразных материалов для производства капсул, в которых в основу природного происхождения или в синтетический материал включены лекарственные препараты: антибиотики, пробиотики и т.д.
В связи с чем, особенно актуально создание капсул с пролонгированным, направленным высвобождением, содержащих пробиотические культуры.
Наиболее перспективно для создания капсул использование таких микробных полисахаридов как бактериальная целлюлоза и альгинат, а также хитозана и белковых веществ.
Известен способ получения частиц микрокапсулированного фенибута в альгинате натрия, включающий получение гомогенной суспензии фенибута в 1-2 %-ном водном растворе альгината натрия, затем добавление полученной суспензии по каплям в 2 %-ный раствор хлорида кальция, что приводит к гелеобразованию и получению указанных микрокапсул (RU 2662173, МПК A61K 9/00, A61K 9/50, A61K 31/197, опубл. 24.07.2018).
Преимуществом известного решения является то, что высвобождение активного ингредиента из микрокапсул можно регулировать. Скорость выделения активного ингредиента из обычных микрокапсул с жировой матрицей, охлажденных распылением, обычно очень высока: в течение 30 мин выделяется порядка примерно 70 %. Новые микрокапсулы, предлагаемые в решении, обладают намного меньшей скоростью и/или пролонгированным выделением активных ингредиентов, поскольку большая часть активных ингредиентов выделяется, когда затвердевшая гидрофобная оболочка-матрица «расплавляется».
Недостатком альгинатных микрокапсул является то, что они неустойчивы в кислой среде, чувствительны к присутствию в среде хелатирующих агентов – цитрат-, фосфат-, лактат-ионов, которые взаимодействуют с ионами кальция, нарушая целостность оболочки.
Этот недостаток может быть устранен путем добавления других полимеров в состав оболочки, например, крахмала, хитозана и др.
Известен способ получения оболочек на основе хитозана и солей альгинатовой кислоты для микрокапсул, содержащих фосфолипидные мицеллы, в котором последовательно выдерживают ядра микрокапсул в 0,5÷1,0 %-ном (вес/объем) растворе хитозана средней или низкой вязкости в 1,0 %-ной уксусной кислоте, в 2,5÷3,0 %-ном растворе хлорида щелочноземельного металла, в 0,5÷1,0 %-ном (вес/объем) растворе альгината натрия и повторно в 2,5÷3,0 %-ном растворе хлорида щелочноземельного металла и направлено на создание оболочки для микрокапсул на основе хитозана и солей альгиновой кислоты, через которую фосфолипидные мицеллы проникают с определенной скоростью за счет использования хитозана различной вязкости и разной природы катиона, образующего соль с альгиновой кислотой (RU 2411077, МПК B01J 13/10, B01J 13/20, C08L 5/04, A61K 9/50, опубл. 10.02.2011).
В известном решении на поверхности ядер микрокапсул образуется двухслойная оболочка. Наружный слой альгината кальция или бария устойчив к растворению в условиях желудка и уменьшает потери фосфолипидных мицелл вследствие их выхода в желудке. В слабощелочной среде кишечника наружный слой растворяется (альгинат кальция) или становится рыхлым (альгинат бария), обнажая второй слой оболочки из хитозан-альгината. Хитозан устойчив к растворению в средах с pH>7,0, поэтому быстрого растворения альгинатных ядер микрокапсул не происходит, а фосфолипидные мицеллы выходят из ядер микрокапсул во внешнюю среду с определенной скоростью, зависящей от вида используемого хитозана.
Известны микрокапсулы с Са-альгинатным покрытием, содержащие липофильные компоненты (WO 03/018186, МПК В01O 13/02, опубл. 06.03.2003).
Данный способ является достаточно близким аналогом заявленного изобретения, однако в нем речь не идет о контролированном высвобождении инкапсулированного вещества в условиях желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).
Наиболее близким решением к заявленному изобретению является способ получения капсул, содержащих бактерии B. bifidum (бифидумбактерин сухой в капсулах), в котором сущность состоит в выращивании биомассы бактерий, получении концентрированной биомассы, добавлении защитной среды; лиофилизации замороженного продукта, смешивании с предварительно простерилизованным наполнителем, который выполняет одновременно роль защитного вещества и источника энергии для роста бактерий В. bifidum, в качестве которого используют лактозу и фасовки смеси в жесткие разъемные желатиновые капсулы с последующим их размещением в герметичную упаковку и получением конечного продукта со степенью активности бифидобактерий на уровне не менее 2·108 (RU 2123343, МПК A61K 35/74, A61K 9/48, опубл. 20.12.1998).
В известном решении осуществляется разработка способа капсулирования лиофилизированной биомассы бактерий В. bifidum, позволившего повысить терапевтическую эффективность препарата бифидобактерина.
Таким образом, проведенный анализ патентных документов выявил наличие лишь косвенных аналогов предлагаемого способа получения капсул с пробиотиками. Контроль скорости высвобождения необходим в случае использования капсулированных лекарственных препаратов пролонгированного действия или обладающих возможностью адресной доставки действующего вещества на различные участки ЖКТ.
В основу настоящего изобретения положена задача создания технологического процесса, реализация которого позволяет получить капсулы на основе альгината кальция, хитозана, а также разлагаемых белковых компонентов, оказывающих влияние на относительный процент выхода препаратов из ядра капсул в средах, имитирующих условия ЖКТ человека. Кроме того, капсулы содержат бактериальную целлюлозу, которая обладает не только большой связывающей способностью, но и может использоваться в качестве полезных пищевых волокон, улучшающих работу ЖКТ.
Технический результат заключается в расширении ассортимента капсул, причем полученные капсулы содержат компоненты, как полисахаридной природы, так и белковой, что помогает доставлять лекарственные препараты в нужный отдел ЖКТ, сохранять и высвобождать лекарственные препараты с определенной скоростью.
Сущность изобретения заключается том, что способ получения капсул на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы включает получение гель-пленки бактериальной целлюлозы путем культивирования бактерии Komagataeibacter sucrofermentans ВКПМ В-11267 в статических условиях на среде с мелассой, получение композита путем смешения гидрогеля бактериальной целлюлозы и альгината в соотношении 4:1 или путем смешения гидрогеля бактериальной целлюлозы, альгината и желатина в соотношении 2:1:3 с суспензией пробиотических бактерий, содержащей не менее 109-1010 колониеобразующих единиц, затем гидрогель обрабатывают ультразвуковыми колебаниями при частоте 20 кГц и мощности ультразвуковых колебаний 500 Вт в течение 3 мин, для получения капсул полученный гидрогель вносят в 5 %-ный раствор хлорида кальция и выдерживают в течение 30 мин. Полученные капсулы помещают в 2 %-ный раствор хитозана и выдерживают в течение 1 ч, а затем капсулы помещают в 20 %-ный раствор трансглютаминазы и выдерживают в течение 15 мин.
В настоящее время бактерии группы Gluconacetobacter xylinus перенесены в новый род Komagataeibacter, первоначально названный Komagatabacter (K. xylinus, K. hansenii, K. europaeus, K. oboediens, K. intermedius, K. swingsii, K. rhaeticus, K. saccharivorans, K. nataicola, K. kombuchae, K. sucrofermentans, K. kakiaceti, K. medellinensis, K. maltaceti) (Yamada et al., 2012; Yamada, 2014; Ревин, 2020).
В качестве продуцента бактериальной целлюлозы в заявленном изобретении использовали штамм Komagataeibacter sucrofermentans Н-110, который был выделен на кафедре биотехнологии, биоинженерии и биохимии ФГБОУ «МГУ им. Н.П. Огарёва» из чайного гриба с последующей селекцией на основе естественного отбора. Штамм бактерии Komagataeibacter sucrofermentans Н-110 депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) ФГУП ГосНИИгенетика под регистрационным номером ВКПМ: В-11267. Штамм Komagataeibacter sucrofermentans H-110 ВКПМ В-11267 описан в патенте RU 2523606, МПК С12N 1/20, C12P 19/04, C12R 1/01, опубл. 20.07.2014. Штамм не является зоопатогенным, фитопатогенным и не представляет опасности по другим причинам.
Альгинаты являются полиуроновыми кислотами и состоят из двух структурных единиц: остатков D-маннуроновой кислоты и L-гулуроновой кислоты, связанных 1,4-гликозидными связями. Соли альгината натрия и калия легко растворяются в воде и дают высоковязкие растворы; с двухвалентными катионами альгиновые кислоты образуют гели или нерастворимые альгинаты. Альгинаты широко применяются как желирующие и стабилизирующие агенты в пищевой промышленности. Важной областью их применения является использование в качестве носителей при иммобилизации клеток, ферментов и лекарств. Для иммобилизации пробиотиков широко используется поперечносшитый кальция хлоридом альгинат кальция. Альгинатные микрокапсулы имеют ряд преимуществ – легко формируют оболочку вокруг бактериальной клетки, нетоксичны для организма, дешевы, обладают хорошими технологическими характеристиками (температура гелеобразования), легко высвобождают микроорганизмы в кишечнике.
Хитозан – это катионный аминополисахарид природного происхождения, сополимер глюкозамина и N-ацетилглюкозамина, получение которого осуществляют путем частичного деацетилирования хитина.
Желатин – природный полимер белковой природы, продукт неполного гидролиза коллагена, содержащегося в коже, соединительных тканях и костях животных. Желатин благодаря высоким гелеобразующим свойствам используют для изготовления мазей, суппозиториев, желатиновых капсул. Он может использоваться для микрокапсулирования пробиотиков как самостоятельно, так и в смеси с другими полимерами.
Способ осуществляют следующим образом.
Пример 1. Способ получения капсул на основе гидрогеля «бактериальная целлюлоза – альгинат»
Бактерии Komagataeibacter sucrofermentons ВКПМ В-11267 культивируют в статических условиях на среде с мелассой при температуре 28±2 °C в течение 5 сут. Полученную гель-пленку бактериальной целлюлозы отделяют от культуральной среды и обрабатывают 0,5 %-ным раствором гидроксида натрия при температуре 80 °С в течение 60 мин для удаления клеток и компонентов культуральной среды. От раствора щелочи бактериальную целлюлозу отмывают дистиллированной водой, 0,5 %-ным водным раствором уксусной кислоты и снова водой до нейтральной реакции. Обработку повторяют 3 раза. Гель-пленку бактериальной целлюлозы стерилизуют при температуре 120 °C в течение 20 мин. Для проведения измельчения бактериальной целлюлозы получают гидромодуль с соотношением 1:3. Механическое измельчение очищенной бактериальной целлюлозы проводят при помощи ножевой мельницы в течение 10 мин. Альгинат натрия растворяют в дистиллированной воде до достижения концентрации 2 % (мас./об.) при комнатной температуре до достижения гелеобразного раствора.
Для получения композита «бактериальная целлюлоза – альгинат» смешивают гидрогель бактериальной целлюлозы и альгината в соотношении 4:1 для получения гомогенной дисперсии. Затем гидрогель обрабатывают ультразвуковыми колебаниями для дегазации при частоте 20 кГц и мощности ультразвуковых колебаний 500 Вт в течение 3 мин в ледяной бане.
Готовят суспензию пробиотических бактерий, например, рода Bacillus, входящих в состав лекарственного препарата Биоспорин, содержащую не менее 109-1010 колониеобразующих единиц (КОЕ). Полученную суспензию вносят в гидрогель «бактериальная целлюлоза – альгинат» и перемешивают на магнитной мешалке до гомогенного состояния.
Для получения капсул полученный гидрогель «бактериальная целлюлоза – альгинат», содержащий суспензию бактерий, вносят в виде капель в 5 %-ный раствор хлорида кальция. Полученные капсулы выдерживают в растворе в течение 30 мин.
Пример 2. Способ получения капсул на основе гидрогеля «бактериальная целлюлоза – альгинат – желатин»
Бактерии Komagataeibacter sucrofermentans ВКПМ В-11267 культивируют в статических условиях на среде с мелассой в концентрации 45 г/л с pH 4,5 при температуре 28±2 °C в течение 5 сут. Полученную гель-пленку бактериальной целлюлозы отделяют от культуральной среды и обрабатывают 0,5 %-ным раствором гидроксида натрия при температуре 80 °С в течение 60 мин для удаления клеток и компонентов культуральной среды. От раствора щелочи бактериальную целлюлозу отмывают дистиллированной водой, 0,5 %-ным водным раствором уксусной кислоты и снова водой до нейтральной реакции. Обработку повторяют 3 раза. Гель-пленку бактериальной целлюлозы стерилизуют при температуре 120 °C в течение 20 мин. Для проведения измельчения бактериальной целлюлозы получают гидромодуль с соотношением 1:3. Механическое измельчение очищенной бактериальной целлюлозы проводят при помощи ножевой мельницы в течение 10 мин. Альгинат натрия растворяют в дистиллированной воде до достижения концентрации 2 % (мас./об.) при комнатной температуре до достижения гелеобразного раствора. Готовят 10 % раствор желатина в воде при постоянном перешивании и поддержании температуры от 30 °C до 60 °C.
Для получения композита «бактериальная целлюлоза – альгинат – желатин» смешивают растворы альгината и желатина 1:3. Затем суспензию обрабатывают ультразвуковыми колебаниями для дегазации при частоте 20 кГц и мощности ультразвуковых колебаний 500 Вт в течение 3 мин в ледяной бане. К полученной смеси добавляют 20 % раствор трансглютаминазы и перемешивают в течение 2 мин при поддержании температуры 45-55 °C. Далее в раствор вносят бактериальную целлюлозу в количестве, сохраняющем соотношение смеси «бактериальная целлюлоза – альгинат – желатин» 2:1:3 и перемешивают до гомогенного состояния на магнитной мешалке.
Готовят суспензию пробиотических бактерий, например, рода Bacillus, входящих в состав лекарственного препарата Биоспорин, содержащую не менее 109-1010 колониеобразующих единиц (КОЕ). Полученную суспензию вносят в полимерный гель и перемешивают на магнитной мешалке до гомогенного состояния.
Для получения капсул полученный гидрогель «бактериальная целлюлоза – альгинат– желатин», содержащий суспензию бактерий, вносят в виде капель в 5 %-ный раствор хлорида кальция. Полученные капсулы выдерживают в растворе в течение 30 мин.
Пример 3. Способ получения капсул на основе гидрогеля «бактериальная целлюлоза – альгинат» и хитозана
Бактерии Komagataeibacter sucrofermentans ВКПМ В-11267 культивируют в статических условиях на среде с мелассой в концентрации 45 г/л с pH 4,5 при температуре 28±2 °C в течение 5 сут. Полученную гель-пленку бактериальной целлюлозы отделяют от культуральной среды и обрабатывают 0,5 %-ным раствором гидроксида натрия при температуре 80 °С в течение 60 мин для удаления клеток и компонентов культуральной среды. От раствора щелочи бактериальную целлюлозу отмывают дистиллированной водой, 0,5 %-ным водным раствором уксусной кислоты и снова водой до нейтральной реакции. Обработку повторяют 3 раза. Гель-пленку бактериальной целлюлозы стерилизуют при 120 °C в течение 20 мин. Для проведения измельчения бактериальной целлюлозы получают гидромодуль с соотношением 1:3. Механическое измельчение очищенной бактериальной целлюлозы проводят при помощи ножевой мельницы в течение 10 мин. Альгинат натрия растворяют в дистиллированной воде до достижения концентрации 2 % (мас./об.) при комнатной температуре до достижения гелеобразного раствора.
Для получения композита «бактериальная целлюлоза – альгинат» смешивают суспензию бактериальной целлюлозы и альгината в соотношении 4:1 для получения гомогенной дисперсии. Затем суспензию обрабатывают ультразвуковыми колебаниями для дегазации при частоте 20 кГц и мощности ультразвуковых колебаний 500 Вт в течение 3 мин в ледяной бане.
Готовят суспензию пробиотических бактерий, например, рода Bacillus, входящих в состав лекарственного препарата Биоспорин, содержащую не менее 109-1010 колониеобразующих единиц (КОЕ). Полученную суспензию вносят в полимерный гель «бактериальная целлюлоза – альгинат» и перемешивают на магнитной мешалке до гомогенного состояния.
Для получения капсул полученный гидрогель «бактериальная целлюлоза – альгинат», содержащий суспензию бактерий, вносят в виде капель в 5 %-ный раствор хлорида кальция. Полученные капсулы выдерживают в растворе в течение 30 мин.
Для получения двухслойной оболочки капсулы, устойчивой к воздействию факторов среды ЖКТ, используют раствор хитозана. Готовые капсулы помещают в 2 %-ный раствор хитозана и выдерживают в течение 1 ч. Для наилучшего связывания хитозана капсулы помещают в 20 %-ный раствор трансглютаминазы, которая катализирует образование ковалентных связей между свободными аминогруппами, и выдерживают в течение 15 мин.
Проведены исследования полученных капсул в модельных жидкостях: в физиологическом растворе, 0,1 М растворе кислоты хлористоводородной, растворе натрия гидрокарбоната (pH от 7,5 до 8,0). Поведение в модельных жидкостях позволяет предположить, что полученные капсулы будут в среде кишечника высвобождать препарат. Оценку биологической активности (биологической концентрации) препаратов на основе иммобилизованных бактерий, проводили путем определения биологической концентрации микроорганизмов методом высева на плотную питательную среду. Полученные результаты свидетельствуют о том, что капсулирование пробиотических бактерий рода Bacillus, входящих в состав лекарственного препарата Биоспорин, повышает их выживаемость в условиях, моделирующих желудочно-кишечный тракт, и позволяет осуществлять направленную доставку препарата в необходимый отдел ЖКТ без раннего высвобождения.
Исследования показали, что полученные капсулы обладают высокой сорбционной способностью, могут включать в себя и в дальнейшем высвобождать большое количество бактерий, а кроме того не разрушаются в кислой среде.
Капсулы можно использовать как носитель (матрицу) для транспортировки лекарственных препаратов, пробиотиков и других веществ, обладающих лечебным и профилактическим действием. Наиболее важными характеристиками капсул являются: вместимость, способность защитить доставляемое вещество от воздействия внутренних условий организма, доставить препарат в необходимый отдел ЖКТ без раннего высвобождения, и в то же время сохранить активность препарата, пролонгировать его действие.
По сравнению с известным решением предлагаемое изобретение позволяет расширить ассортимент капсул. Полученные капсулы содержат компоненты, как полисахаридной природы, так и белковой, что поможет доставлять лекарственные препараты в нужный отдел ЖКТ, сохранять и высвобождать лекарственные препараты с определенной скоростью.
Claims (2)
1. Способ получения капсул на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы, включающий получение гель-пленки бактериальной целлюлозы путем культивирования бактерии Komagataeibacter sucrofermentans ВКПМ В-11267 в статических условиях на среде с мелассой, получение композита путем смешения гидрогеля бактериальной целлюлозы и альгината в соотношении 4:1 или путем смешения гидрогеля бактериальной целлюлозы, альгината и желатина в соотношении 2:1:3 с суспензией пробиотических бактерий, содержащей не менее 109-1010 колониеобразующих единиц, затем гидрогель обрабатывают ультразвуковыми колебаниями при частоте 20 кГц и мощности ультразвуковых колебаний 500 Вт в течение 3 мин, для получения капсул полученный гидрогель вносят в 5 %-ный раствор хлорида кальция и выдерживают в течение 30 мин.
2. Способ получения капсул на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы по п.1, отличающийся тем, что полученные капсулы помещают в 2 %-ный раствор хитозана и выдерживают в течение 1 ч, а затем капсулы помещают в 20 %-ный раствор трансглютаминазы и выдерживают в течение 15 мин.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2775231C1 true RU2775231C1 (ru) | 2022-06-28 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2814059C1 (ru) * | 2023-05-03 | 2024-02-21 | Екатерина Сергеевна Суняйкина | Способ получения биокомпозиционных материалов с регенеративными и антисептическими свойствами на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2733137C1 (ru) * | 2019-11-08 | 2020-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» | Способ получения биокомпозита с регенерационными свойствами на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы |
| JP2021065224A (ja) * | 2019-10-18 | 2021-04-30 | 学校法人日本大学 | バクテリアセルロース膜カプセルの製造方法、バクテリアセルロース膜カプセル、及び医薬組成物 |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021065224A (ja) * | 2019-10-18 | 2021-04-30 | 学校法人日本大学 | バクテリアセルロース膜カプセルの製造方法、バクテリアセルロース膜カプセル、及び医薬組成物 |
| RU2733137C1 (ru) * | 2019-11-08 | 2020-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» | Способ получения биокомпозита с регенерационными свойствами на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Hanif Ullah et al., Fabrication, characterization and evaluation of bacterial cellulose-based capsule shells for oral drug delivery / Cellulose, 2017. Vol. 24. No. 3, pp.1445-1454. Nadda Chiaoprakobkij et al., Fabrication and characterization of novel bacterial cellulose/alginate/gelatin biocomposite film / Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition, 2019. Vol. 30. N. 11, pp. 961-982. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2814059C1 (ru) * | 2023-05-03 | 2024-02-21 | Екатерина Сергеевна Суняйкина | Способ получения биокомпозиционных материалов с регенеративными и антисептическими свойствами на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5635609A (en) | Particles prepared by transacylation reaction between an esterified polysaccharide and a polyamine, methods of preparation therefor and compositions containing same | |
| Kedzierewicz et al. | Effect of the formulation on the in-vitro release of propranolol from gellan beads | |
| Goh et al. | Alginates as a useful natural polymer for microencapsulation and therapeutic applications | |
| Moradali et al. | Alginate biosynthesis and biotechnological production | |
| Smelcerovic et al. | Microbial polysaccharides and their derivatives as current and prospective pharmaceuticals | |
| CN114176227B (zh) | 一种海藻酸钠包裹的层层自组装益生菌微胶囊及其制备方法 | |
| Meyer-Déru et al. | Chitosan chemistry review for living organisms encapsulation | |
| Chen et al. | Preparation and characterization of novel polymeric microcapsules for live cell encapsulation and therapy | |
| CN1969889A (zh) | 肠溶性多层包被益生菌微胶囊及其制备方法 | |
| CA2449202A1 (en) | Biocompatible compositions as carriers or excipients for pharmaceutical and nutraceutical formulations and for food protection | |
| Iurciuc et al. | Gellan food applications | |
| Varankovich et al. | Survival of probiotics in pea protein-alginate microcapsules with or without chitosan coating during storage and in a simulated gastrointestinal environment | |
| CN109232920A (zh) | 鱼明胶/海藻酸钠双网络复合水凝胶、其制备方法及所得益生菌微胶囊 | |
| CN109497555A (zh) | 一种槐糖微胶囊及其制备方法和应用 | |
| RU2775231C1 (ru) | Способ получения капсул на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы | |
| Arfin et al. | Alginate: recent progress and technological prospects | |
| Sreya et al. | Science and Technology of Alginates: A Review | |
| Severo et al. | Alginate-Applications and Future Perspectives | |
| Chelpanova et al. | Alkaline phosphatase immobilization on spherical pectin gel particles | |
| Ravi et al. | Alginates: current uses and future perspective | |
| Qin | Alginate Fibers and Wound Dressings: Seaweed Derived Natural Therapy | |
| Sabra | The promise and challenge of microbial alginate production: A product with novel applications | |
| Li et al. | Preparation of alginate-gelatin capsules and its properties | |
| RU2781792C1 (ru) | Способ получения микрокапсул пробиотика Ветом 1 | |
| CN117678756A (zh) | 一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法 |