RU2782127C1 - Method for immobilization of probiotic cultures of microorganisms into gel spherical particles based on natural polysaccharides - Google Patents
Method for immobilization of probiotic cultures of microorganisms into gel spherical particles based on natural polysaccharides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782127C1 RU2782127C1 RU2021138717A RU2021138717A RU2782127C1 RU 2782127 C1 RU2782127 C1 RU 2782127C1 RU 2021138717 A RU2021138717 A RU 2021138717A RU 2021138717 A RU2021138717 A RU 2021138717A RU 2782127 C1 RU2782127 C1 RU 2782127C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microorganisms
- spherical particles
- probiotic cultures
- gel spherical
- natural polysaccharides
- Prior art date
Links
- 230000000529 probiotic Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 239000006041 probiotic Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 235000018291 probiotics Nutrition 0.000 title claims abstract description 19
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title claims abstract description 16
- 150000004676 glycans Polymers 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 title claims abstract description 14
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 150000004804 polysaccharides Polymers 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 7
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L cacl2 Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000008174 sterile solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000003100 immobilizing Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 210000001035 Gastrointestinal Tract Anatomy 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 14
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 8
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 6
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 6
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 6
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 6
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 210000001822 Immobilized Cells Anatomy 0.000 description 2
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N Xanthene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3OC2=C1 GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 description 2
- IAJILQKETJEXLJ-MBMOQRBOSA-N (2S,3S,4S,5S)-2,3,4,5-tetrahydroxy-6-oxohexanoic acid Chemical compound O=C[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)C(O)=O IAJILQKETJEXLJ-MBMOQRBOSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004051 Gastric Juice Anatomy 0.000 description 1
- 102220370181 IGFBPL1 A23L Human genes 0.000 description 1
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000001332 colony forming Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental Effects 0.000 description 1
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 102220240796 rs553605556 Human genes 0.000 description 1
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained Effects 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 238000002689 xenotransplantation Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к ветеринарии и медицине и заключается в способе иммобилизации (инкапсуляции) в гели на основе природных полисахаридов пробиотических культур микроорганизмов для их защиты от агрессивного воздействия желудочного сока. The invention relates to veterinary medicine and medicine and consists in a method for immobilization (encapsulation) in gels based on natural polysaccharides of probiotic cultures of microorganisms to protect them from the aggressive effects of gastric juice.
Из уровня техники известны способы получения микрокапсул пробиотических препаратов.From the prior art methods for obtaining microcapsules of probiotic preparations are known.
Известен способ инкапсуляции интестевита, характеризующийся тем, что 100 мг интестевита растворяют в 1 мл диоксана, или диметилсульфоксида, или диметилформамида, диспергируют полученную смесь в раствор натрий карбоксиметилцеллюлозы в ацетоне, содержащий 300 мл указанного полимера, в присутствии 0,01 г препарата Е472 с при перемешивании, приливают 1 мл дистиллированной воды, полученную суспензию отфильтровывают и сушат (RU 2544169, МПК A61K 9/50, А61K 35/66, A61K 35/74, A61K 47/38, опубл. 10.03.2015).A known method of encapsulation of intestevit, characterized in that 100 mg of intestevit is dissolved in 1 ml of dioxane, or dimethyl sulfoxide, or dimethylformamide, the resulting mixture is dispersed into a solution of sodium carboxymethylcellulose in acetone containing 300 ml of the specified polymer, in the presence of 0.01 g of the preparation E472 with stirring, add 1 ml of distilled water, the resulting suspension is filtered and dried (RU 2544169, IPC A61K 9/50, A61K 35/66, A61K 35/74, A61K 47/38, publ. 10.03.2015).
Недостатками данного способа являются длительность процесса.The disadvantages of this method are the duration of the process.
Известен способ инкапсуляции на основе композиции, включающей альгинат с высоким содержанием маннуроновой кислоты и поликатион, имеющий индекс полидисперсности менее 1,5 (RU 2429864, МПК A61K 35/407, A61K 9/50, A61P 1/16, A61P 3/10, A61P 25/00, A61P 37/04, опубл. 27.09.2011).A known encapsulation method based on a composition comprising alginate with a high content of mannuronic acid and a polycation having a polydispersity index of less than 1.5 25/00, A61P 37/04, published 09/27/2011).
Композиция является пригодной для изготовления биологически совместимых микрокапсул, содержащих живые клетки для алло- или ксенотрансплантации. Получаемые микрокапсулы являются более долговечными и могут сохранять свою структурную и функциональную целостность в течение длительных периодов времени по сравнению с известными альгинатными микрокапсулами. Недостатком способа является применение послойного трехэтапного приготовления капсул, что удлиняет и усложняет процесс получения капсул и может губительно сказаться на клетках.The composition is suitable for the manufacture of biocompatible microcapsules containing living cells for allo- or xenotransplantation. The resulting microcapsules are more durable and can maintain their structural and functional integrity for extended periods of time compared to known alginate microcapsules. The disadvantage of this method is the use of layer-by-layer three-stage preparation of capsules, which lengthens and complicates the process of obtaining capsules and can have a detrimental effect on cells.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ получения микрокапсул с использованием распылительного охлаждения в распылительной градирне Niro при следующих условиях: температура воздуха на входе 10 °С, температура воздуха на выходе 28 °С, скорость вращения распыляющего барабана 10000 оборотов/мин (RU 2359662, МПК А61К 009/56, A61J 003/07, B01J 013/02, A23L 001/00, опубл. 27.06.2009).The closest technical solution to the claimed one is a method for producing microcapsules using spray cooling in a Niro spray cooling tower under the following conditions: inlet air temperature 10 °C, outlet air temperature 28 °C, spray drum rotation speed 10,000 rpm (RU 2359662, IPC А61К 009/56, A61J 003/07, B01J 013/02, A23L 001/00, published 06/27/2009).
Микрокапсулы по изобретению обладают улучшенной стабильностью и обеспечивают регулируемое и/или пролонгированное высвобождение активного ингредиента. Недостатками известного способа являются длительность процесса и применение специального оборудования, комплекс определенных условий (температура воздуха на входе 10 °С, температура воздуха на выходе 28°С, скорость вращения распыляющего барабана 10000 оборотов/мин).The microcapsules of the invention have improved stability and provide controlled and/or sustained release of the active ingredient. The disadvantages of the known method are the duration of the process and the use of special equipment, a set of certain conditions (inlet air temperature 10 ° C, outlet air temperature 28 ° C, rotation speed of the spray drum 10,000 rpm).
Технический результат, при использовании заявленного изобретения, заключается в упрощении и ускорении процесса получения инкапсулированных микроорганизмов, уменьшении потерь пробиотических культур при прохождении через желудочно-кишечный тракт.The technical result, when using the claimed invention, is to simplify and accelerate the process of obtaining encapsulated microorganisms, reducing the loss of probiotic cultures during passage through the gastrointestinal tract.
Сущность изобретения заключается в том, что способ иммобилизации пробиотических культур микроорганизмов в гелевые сферические частицы на основе природных полисахаридов включает диспергирование 100 мг лиофилизированной массы пробиотических культур микроорганизмов в 10 мл полисахаридной смеси, экструдирование полученной смеси в отверждающий агент, в качестве которого используют 20 %-ный раствор хлорида кальция, при температуре 4 οС и непрерывном перемешивании при не менее 500 об-1 в течение 5 мин, полученные гелевые сферические частицы отфильтровывают и переносят в физиологический раствор. Все этапы проводят в асептических условиях с использованием стерильных растворов.The essence of the invention lies in the fact that the method of immobilization of probiotic cultures of microorganisms into gel spherical particles based on natural polysaccharides includes dispersing 100 mg of a lyophilized mass of probiotic cultures of microorganisms in 10 ml of a polysaccharide mixture, extruding the resulting mixture into a curing agent, which is used as a 20% calcium chloride solution, at a temperature of 4 ο C and continuous stirring at at least 500 rpm for 5 min, the resulting gel spherical particles are filtered off and transferred to saline. All steps are carried out under aseptic conditions using sterile solutions.
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
Диспергируют пробиотические культуры микроорганизмов в инкапсулирующем материале. Для этого 100 мг лиофилизированной массы пробиотических культур микроорганизмов помещают в 10 мл полисахаридной смеси. Процесс получения гелевых сферических частиц осуществляется через экструдер капельным методом. Экструдируют полученную смесь в отверждающий агент, в качестве которого используют 20 %-ный раствор хлорида кальция, при температуре 4 οС и непрерывном перемешивании при 500 об-1 в течение 5 мин, полученные сферические частицы отфильтровывают и переносят в физиологический раствор. Все этапы проводят в асептических условиях с использованием стерильных растворов.Probiotic cultures of microorganisms are dispersed in the encapsulating material. To do this, 100 mg of the lyophilized mass of probiotic cultures of microorganisms is placed in 10 ml of the polysaccharide mixture. The process of obtaining gel spherical particles is carried out through the extruder by the drip method. The resulting mixture is extruded into a curing agent, which is a 20% solution of calcium chloride, at a temperature of 4 ο C and continuous stirring at 500 rpm for 5 minutes, the resulting spherical particles are filtered and transferred to a physiological solution. All steps are carried out under aseptic conditions using sterile solutions.
Выход гелевых сферических частиц с инкапсулированными пробиотическими микроорганизмами составляет более 90 %.The yield of gel spherical particles with encapsulated probiotic microorganisms is more than 90%.
Пример 1. Получение гелевых сферических частиц пробиотических культур в смеси альгината, хитозана, ксантана. Готовят водные растворы полисахаридов (2 %) ксантана, альгината, хитозана. Растворы смешивают в пропорции 1:1:1, стерилизуют при температуре 121 οС в течение 15 мин, хранят в холодильнике при температуре не выше 4 οС. 100 мг лиофилизированной массы пробиотических микроорганизмов смешивают с 10 мл подготовленной смеси полисахаридов и путем капельной экструзии прокапывают полученную смесь в 20 %-ный водный раствор хлорида кальция при непрерывном перемешивании (не менее 500 об-1) при температуре 4 οС. Полученные гелевые сферические частицы стерильно отфильтровывают и помещают в стерильный физиологический раствор.Example 1. Obtaining gel spherical particles of probiotic cultures in a mixture of alginate, chitosan, xanthan. Prepare aqueous solutions of polysaccharides (2%) xanthan, alginate, chitosan. The solutions are mixed in a ratio of 1:1:1, sterilized at a temperature of 121 ο C for 15 minutes, stored in a refrigerator at a temperature not exceeding 4 ο C. 100 mg of the lyophilized mass of probiotic microorganisms is mixed with 10 ml of the prepared mixture of polysaccharides and instilled by drip extrusion the resulting mixture into a 20% aqueous solution of calcium chloride with continuous stirring (not less than 500 rev -1 ) at a temperature of 4 ο C. The obtained gel spherical particles are sterile filtered and placed in a sterile saline solution.
Получено 9,2 г гелевых капсул (влажный вес) размером 2-3 мм. Выход гелевых капсул составил 92 %. Среднее число иммобилизованных клеток на 1 капсулу 5*106 колониеобразующих единиц (КОЕ).Received 9.2 g of gel capsules (wet weight) size 2-3 mm. The yield of gel capsules was 92%. The average number of immobilized cells per 1 capsule is 5*10 6 colony-forming units (CFU).
Пример 2. Получение гелевых сферических частиц пробиотических культур в смеси альгината и хитозана. Готовят водные растворы полисахаридов (2 %) альгината и хитозана. Растворы смешивают в пропорции 1:1, стерилизуют при температуре 121 οС в течение 15 мин, хранят в холодильнике при температуре не выше 4 οС. 100 мг лиофилизированной массы пробиотических микроорганизмов смешивают с 10 мл подготовленной смеси полисахаридов и путем капельной экструзии прокапывают полученную смесь в 20 %-ный водный раствор хлорида кальция при непрерывном перемешивании (не менее 500 об-1) при температуре 4 οС. Полученные гелевые сферические частицы стерильно отфильтровывают и помещают в стерильный физиологический раствор. Получено 9,4 г гелевых капсул (влажный вес) размером 2-3 мм. Выход гелевых капсул составил 94 %. Среднее число иммобилизованных клеток на 1 капсулу 5*106 КОЕ.Example 2. Obtaining gel spherical particles of probiotic cultures in a mixture of alginate and chitosan. Aqueous solutions of polysaccharides (2%) of alginate and chitosan are prepared. The solutions are mixed in a ratio of 1:1, sterilized at a temperature of 121 ο C for 15 minutes, stored in a refrigerator at a temperature not exceeding 4 ο C. 100 mg of the lyophilized mass of probiotic microorganisms is mixed with 10 ml of the prepared mixture of polysaccharides and the resulting mixture is instilled by drip extrusion in a 20% aqueous solution of calcium chloride with continuous stirring (not less than 500 rev -1 ) at a temperature of 4 ο C. The obtained gel spherical particles are sterile filtered and placed in a sterile saline solution. 9.4 g of gel capsules (wet weight) 2-3 mm in size were obtained. The yield of gel capsules was 94%. The average number of immobilized cells per 1 capsule is 5*10 6 CFU.
Технический результат, при использовании заявленного изобретения, заключается в упрощении и ускорении процесса получения иммобилизованных в гели на основе природных полисахаридов пробиотических микроорганизмов, увеличении их жизнеспособности при прохождении через желудочно-кишечный тракт.The technical result, when using the claimed invention, is to simplify and accelerate the process of obtaining probiotic microorganisms immobilized in gels based on natural polysaccharides, increasing their viability when passing through the gastrointestinal tract.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2782127C1 true RU2782127C1 (en) | 2022-10-21 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593327C2 (en) * | 2011-01-21 | 2016-08-10 | Весейл Фарма Са | Microencapsulated probiotic substance and preparation method thereof |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593327C2 (en) * | 2011-01-21 | 2016-08-10 | Весейл Фарма Са | Microencapsulated probiotic substance and preparation method thereof |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Gildas K. Gbassi et al., Probiotic Encapsulation Technology: From Microencapsulation to Release into the Gut / Pharmaceutics, 2012, Vol.4, pp.149-163. Maria Chavarri et al., Encapsulation Technology to Protect Probiotic Bacteria, 2012. Макаревич О.В. и др., Использование методов микрокапсулирования микроорганизмов в биотехнологии производства /Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты. Том 11, 2019. * |
| Gregoria Mitropoulou et al., Immobilization Technologies in Probiotic Food Production / Journal of Nutrition and Metabolism, 2013, pp.1-15. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhu et al. | Biomaterial-based encapsulated probiotics for biomedical applications: Current status and future perspectives | |
| Batista et al. | Alginate: Pharmaceutical and medical applications | |
| Smelcerovic et al. | Microbial polysaccharides and their derivatives as current and prospective pharmaceuticals | |
| US20050226905A1 (en) | Biocompatible compositions as carriers or excipients for pharmaceutical and nutraceutical formulations and for food protection | |
| CN109646713B (en) | Alginate/nano clay composite microcarrier and preparation method and device thereof | |
| CN106418547A (en) | Probiotics microcapsule and preparation method thereof | |
| Nezamdoost-Sani et al. | Alginate and derivatives hydrogels in encapsulation of probiotic bacteria: An updated review | |
| Munarin et al. | Structural properties of polysaccharide-based microcapsules for soft tissue regeneration | |
| CN112335884A (en) | Novel probiotic microsphere and preparation method thereof | |
| Das et al. | A review on bio-polymers derived from animal sources with special reference to their potential applications | |
| BRPI0821454B1 (en) | pharmaceutical formulation, mixture of glycogen, alginate and alkaline earth metal salts, processes for the production of a slow release excipient, and a pharmaceutical form | |
| RU2782127C1 (en) | Method for immobilization of probiotic cultures of microorganisms into gel spherical particles based on natural polysaccharides | |
| CN114931562A (en) | Microcapsule delivery system based on insoluble dietary fibers | |
| Sun et al. | Advances in probiotic encapsulation methods to improve bioactivity | |
| Arfin et al. | Alginate: recent progress and technological prospects | |
| CN113812518B (en) | Salmonella phage microencapsulated microsphere and preparation method thereof | |
| Sanchez-Gonzalez et al. | Composite hydrogels of pectin and alginate | |
| RU2782122C1 (en) | Method for obtaining gel spherical particles with immobilized probiotic microorganisms and additionally enriched with modifilan | |
| CN106176613B (en) | One kind sustained release erythromycin thiocyanate soluble powder for animals and preparation method thereof | |
| Junaid et al. | Polysaccharide-based hydrogels for microencapsulation of bioactive compounds: A review | |
| CN112359009A (en) | Chitin-based gel material cell carrier | |
| US20080199519A1 (en) | Production of Double-or Multi-Layered Microcapsules | |
| Mohamed et al. | ELUSIVE PHARMACEUTICAL FUNCTION OF MULTI-ADVANTAGES DRUG DELIVERY SYSTEM FROM NATURAL MUSHROOM | |
| CN101401959B (en) | Producing method of glutin-chitosan-beta-tricalcium phosphate spherical honeycombed grain material | |
| Kirti et al. | Alginate: a promising biopolymer in drug delivery system |