PL235053B1 - Sposób wytwarzania kwasu hialuronowego - Google Patents
Sposób wytwarzania kwasu hialuronowego Download PDFInfo
- Publication number
- PL235053B1 PL235053B1 PL420924A PL42092417A PL235053B1 PL 235053 B1 PL235053 B1 PL 235053B1 PL 420924 A PL420924 A PL 420924A PL 42092417 A PL42092417 A PL 42092417A PL 235053 B1 PL235053 B1 PL 235053B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- hyaluronic acid
- temperature
- filtrate
- hours
- amount
- Prior art date
Links
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 title claims abstract description 77
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 title claims abstract description 77
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 10
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003599 detergent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 6
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 6
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 claims description 5
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 241000194017 Streptococcus Species 0.000 claims description 4
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 4
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 4
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 4
- AIUDWMLXCFRVDR-UHFFFAOYSA-N dimethyl 2-(3-ethyl-3-methylpentyl)propanedioate Chemical compound CCC(C)(CC)CCC(C(=O)OC)C(=O)OC AIUDWMLXCFRVDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 claims description 4
- 108010009004 proteose-peptone Proteins 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 3
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 abstract description 8
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 8
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 2
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 2
- 241000120569 Streptococcus equi subsp. zooepidemicus Species 0.000 description 2
- 241000193996 Streptococcus pyogenes Species 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009295 crossflow filtration Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 208000014829 head and neck neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 2
- PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N isoamylol Chemical compound CC(C)CCO PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 210000003954 umbilical cord Anatomy 0.000 description 2
- IEQAICDLOKRSRL-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-dodecoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCCCCCCCCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCO IEQAICDLOKRSRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000030507 AIDS Diseases 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 1
- 241000700199 Cavia porcellus Species 0.000 description 1
- 241000251730 Chondrichthyes Species 0.000 description 1
- 208000032544 Cicatrix Diseases 0.000 description 1
- IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N Galacturonsaeure Natural products O=CC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000010412 Glaucoma Diseases 0.000 description 1
- 229920002683 Glycosaminoglycan Polymers 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 241000588915 Klebsiella aerogenes Species 0.000 description 1
- OVRNDRQMDRJTHS-UHFFFAOYSA-N N-acelyl-D-glucosamine Chemical group CC(=O)NC1C(O)OC(CO)C(O)C1O OVRNDRQMDRJTHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OVRNDRQMDRJTHS-FMDGEEDCSA-N N-acetyl-beta-D-glucosamine Chemical group 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
- 241000606860 Pasteurella Species 0.000 description 1
- 206010061336 Pelvic neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 206010057249 Phagocytosis Diseases 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 208000004350 Strabismus Diseases 0.000 description 1
- 241000264435 Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis Species 0.000 description 1
- 108010011834 Streptolysins Proteins 0.000 description 1
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 description 1
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 206010048937 Vaginal lesion Diseases 0.000 description 1
- 241000251539 Vertebrata <Metazoa> Species 0.000 description 1
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000012084 abdominal surgery Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002009 allergenic effect Effects 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-WAXACMCWSA-N alpha-D-glucuronic acid Chemical group O[C@H]1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-WAXACMCWSA-N 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000840 anti-viral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 1
- 230000004154 complement system Effects 0.000 description 1
- 210000000795 conjunctiva Anatomy 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008260 defense mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005847 immunogenicity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000004899 motility Effects 0.000 description 1
- 210000002200 mouth mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 210000004165 myocardium Anatomy 0.000 description 1
- 229950006780 n-acetylglucosamine Drugs 0.000 description 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 1
- 208000015122 neurodegenerative disease Diseases 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008782 phagocytosis Effects 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002510 pyrogen Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 206010039073 rheumatoid arthritis Diseases 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 230000037390 scarring Effects 0.000 description 1
- 230000037387 scars Effects 0.000 description 1
- 229930000044 secondary metabolite Natural products 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- NRHMKIHPTBHXPF-TUJRSCDTSA-M sodium cholate Chemical compound [Na+].C([C@H]1C[C@H]2O)[C@H](O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H]([C@@H](CCC([O-])=O)C)[C@@]2(C)[C@@H](O)C1 NRHMKIHPTBHXPF-TUJRSCDTSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 210000001179 synovial fluid Anatomy 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 231100000397 ulcer Toxicity 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
- 230000007923 virulence factor Effects 0.000 description 1
- 239000000304 virulence factor Substances 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 210000004127 vitreous body Anatomy 0.000 description 1
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania kwasu hialuronowego z wykorzystaniem hodowli kultur bakterii zdolnych do produkcji kwasu hialuronowego, obejmujący kolejne etapy: przygotowania inokulum, zaszczepienia fermentora i hodowli bakterii oraz czynności pofermentacyjnych (ang. downstream) charakteryzuje się tym, że: podłoże hodowlane poddaje się zaszczepieniu kulturą bakterii zdolną do produkcji kwasu hialuronowego, następnie zaszczepione podłoże hodowlane namnaża się na wytrząsarce przy obrotach w zakresie od 100 do 250 obr/min, w temperaturze od 30 do 37°C w czasie od 10 do 24 godz.; następnie fermentor wypełnia się podłożem hodowlanym, po czym podłoże hodowlane szczepi się inokulum w objętości od 5 do 20% obj. fermentora, a następnie prowadzi się hodowlę w temp. od 30 do 37°C, przy stężeniu tlenu od 10 do 40%, w czasie od 12 do 24 godz.; a następnie zawiesinę poddaje się wirowaniu na wirówce ciągłej przy obrotach od 10000 do 15000 obr/min, po czym komórki bakteryjne zawiesza się w wodzie dejonizowanej z dodatkiem od 0,05 do 0,5% wag. detergentów przy zastosowaniu ultradźwięków w czasie od 0,5 do 2 godz., po czym ponownie wiruje się, a uzyskany supernatant filtruje się na membranach do filtracji stycznej o wielkości porów w zakresie od 2 do 10 kDa, po czym filtrat schładza się do temperatury od 4 do 10°C, a następnie dodaje się rozpuszczalnik organiczny o temperaturze od -20 do -10°C w objętości od 100 do 300% obj. w stosunku do filtratu, po czym mieszaninę filtratu i rozpuszczalnika organicznego pozostawia się w temperaturze od -20 do -10°C na czas od 12 do 24 godz., a następnie zawiesinę kwasu hialuronowego odwirowuje się przy obrotach od 5000 do 10000 obr/min, po czym otrzymany osad kwasu hialuronowego rozpuszcza się w wodzie (123) o temperaturze od 40 do 70°C oraz filtruje, a następnie filtrat schładza się do temperatury od 4 do 10°C oraz dodaje się rozpuszczalnik organiczny o temperaturze od -20 do -10°C w objętości od 100 do 300% obj. w stosunku do filtratu, a następnie mieszaninę filtratu i rozpuszczalnika organicznego wytrąca się w temperaturze od -20 do -10°C w czasie od 12 do 24 godz., po czym osad kwasu hialuronowego suszy się w temperaturze od 20 do 40°C pod ciśnieniem od 5 do 300 mbar.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu hialuronowego.
Kwas hialuronowy jest śluzowatym, liniowym heteropolisacharydem należącym do grupy glikozaminoglikanów o masie cząsteczkowej w zakresie zazwyczaj od 50000 do 8000000 Da. Łańcuch polimerowy kwasu hialuronowego jest złożony z naprzemiennie występujących jednostek kwasu D-glukuronowego oraz N-acetylo-D-glukozaminy, które są połączone ze sobą za pomocą naprzemiennie występujących wiązań 1-3 oraz 1-4 glikozydowych. Kwas hialuronowy w roztworach wodnych stanowi konformację sztywnej lewoskrętnej helisy, która jest stabilizowana za pośrednictwem mostków wodorowych.
Kwas hialuronowy znajduje bardzo szerokie zastosowanie w rozmaitych dziedzinach medycyny oraz kosmetologii, między innymi w okulistyce, dermatologii, radioterapii, reumatologii, ginekologii czy chirurgii. W okulistyce, kwas hialuronowy stosuje się między innymi, w chirurgii zaćmy, rogówki, jaskry, tylnego odcinka oka , zeza i urazów. W dermatologii stosuje się go między innymi w leczeniu oparzeń i blizn, jako matrycę do autologicznych przeszczepów skóry, jako leki wspomagające leczenie owrzodzeń czy uzupełnianiu ubytków tkanki podskórnej wynikających z terapii przeciwwirusowej u chorych na AIDS. W radioterapii kwas hialuronowy jest wykorzystywany między innymi jako krem zmniejszający częstość reakcji zapalnych po naświetleniach raków głowy, szyi, piersi i narządów miednicy. W reumatologii i ortopedii stosowanie kwasu hialuronowego pozwala między innymi na łagodzenie objawów choroby zwyrodnieniowej i reumatoidalnego zapalenia stawów, zmniejszając ból i poprawiając motorykę stawów lub również jako matryca do przeszczepów chrząstki. W ginekologii kwas hialuronowy może być wykorzystywany między innymi do leczenia uszkodzeń spowodowanych zabiegami chirurgicznymi, jako matryca do leków ginekologicznych oraz jako środek poprawiający gojenie się zmian w pochwie po napromieniowaniu. W chirurgii kwas hialuronowy aplikuje się na rany, dzięki czemu uzyskuje się szybsze gojenie ran oraz łagodniejsze bliznowacenie. Ponadto hialuronowy może być stosowany w zapobieganiu zrostów po operacjach jamy brzusznej czy korekcji defektów twarzy.
Kwas hialuronowy występuje naturalnie we wszystkich tkankach i płynach ustrojowych kręgowców, a jego najwyższe stężenia występują przykładowo w mięśniu sercowym i zastawkach wsierdzia, pępowinie, ciele szklistym oka, płynie okołostawowym oraz błonie śluzowej jamy ustnej.
Związek ten jest również syntetyzowany przez organizmy niższe - wchodzi w skład otoczek ścian komórkowych bakterii, przykładowo Streptococcus pyogenes, Aerobacter aerogenes oraz Pasteurella. Kwas hialuronowy pochodzenia bakteryjnego ma identyczny skład z kwasem hialuronowym pochodzącym od organizmów wyższych, co uniemożliwia organizmowi gospodarza uruchomienia mechanizmów obronnych, takich jak proces fagocytozy czy uczynnienie układu dopełniacza wobec czynnika wirulencji jakim jest kwas hialuronowy pochodzenia bakteryjnego. Dzięki temu bakteryjny kwas hialuronowy może być wykorzystywany w medycynie czy kosmetologii.
W praktyce, podstawowym sposobem otrzymywania kwasu hialuronowego jest jego izolacja z tkanek organizmów zwierzęcych, przykładowo ze skóry rekina, oczu bydlęcych, pępowiny, płynu stawowego kurczaków, a w szczególności z grzebieni kogucich. Niemniej jednak, kwas hialuronowy występuje naturalnie w organizmach zwierzęcych w formie kompleksu z innymi biopolimerami, przykładowo białkami, które zanieczyszczając preparaty kwasu hialuronowego wykazują działanie alergenne. Z tego względu, istnieje konieczność oczyszczania preparatów w celu uzyskania czystego kwasu.
Ze względu na wyżej wymienione niedoskonałości kwasu hialuronowego otrzymywanego z tkanek zwierzęcych, związek ten otrzymuje się również za pomocą metody bazującej na hodowli odpowiednich szczepów bakterii, przykładowo bakterii Streptococcus. Bakterie tego gatunku są w stanie przetwarzać glukozę oraz produkować kwas hialuronowy jako drugorzędowy metabolit, który wykorzystują do budowania otoczek ochronnych. Kwas hialuronowy pochodzenia mikrobiologicznego charakteryzuje się wyższą czystością oraz niższym kosztem produkcji w porównaniu do kwasu hialuronowego pochodzenia zwierzęcego.
Z literatury patentowej znane są rozwiązania dotyczące otrzymywania kwasu hialuronowego z tkanek zwierzęcych oraz mikroorganizmów.
Z amerykańskiego dokumentu patentowego US4141973 znany jest sposób izolowania kwasu hialuronowego o wysokiej masie cząsteczkowej z tkanek zwierzęcych o jego wysokiej zawartości. Otrzymywanie kwasu hialuronowego według powyższego wynalazku odbywa się w procesie zawierającym etapy: usuwania krwi z tkanki zwierzęcej, ekstrakcji kwasu hialuronowego, deproteinizacji ekstraktu kwasu hialuronowego, usuwanie jakichkolwiek czynników wywołujących zapalenie poprzez obróbkę
PL 235 053 B1 ekstraktu kwasu hialuronowego o pH równym 7 chloroformem oraz oddzielenie fazy chloroformu od kwasu hialuronowego. Otrzymany w ten sposób czysty kwas hialuronowy nie zawiera mikroorganizmów, białek ani pirogenów, więc jego stosowanie nie wywołuje stanów zapalnych.
Z amerykańskiego dokumentu patentowego US4801539 znany jest sposób otrzymywania kwasu hialuronowego na drodze fermentacji mikrobiologicznej paciorkowców wyizolowanych przykładowo ze spojówki gałki ocznej świnki morskiej. Podłoże hodowlane według przykładowego sposobu wykonania składa się z glukozy, ekstraktu drożdżowego oraz przeciwspieniacza polieterowego. Sterylną pożywkę mikrobiologiczną szczepiono komórkami bakterii Streptococcus zooepidemicus, po czym hodowlę prowadzono przez okres dwóch dni. Po tym okresie usunięto białka z mieszaniny za pomocą roztworu chloroformu z alkoholem izoamylowym, a składniki o niskiej masie cząsteczkowej usunięto poprzez zastosowanie ultrafiltracji. Następnie kwas hialuronowy odzyskiwano za pomocą liofilizacji. Kwas hialuronowy otrzymany metodą według wynalazku jest wolny od zanieczyszczenia streptolizyną, co jest pożądane w przypadku stosowania do go kompozycji naskórnych.
Z amerykańskiego dokumentu patentowego US4517295 znany jest sposób otrzymywania kwasu hialuronowego na drodze procesu zawierającego etapy: fermentacji mikrobiologicznej paciorkowców, następnie oddzielania bakterii od bulionu oraz izolowania kwasu hialuronowego od pozostałych zawartości bulionu. Fermentację, według powyższego wynalazku przeprowadza się w warunkach beztlenowych, w środowisku wzbogaconym o dwutlenek węgla. Zastosowanie rozwiązania według wynalazku pozwala na uzyskanie kwasu hialuronowego o wysokiej czystości, z wysoką wydajnością.
Z amerykańskiego dokumentu patentowego US4897349 znany jest sposób biosyntezy kwasu hialuronowego oparty na fermentacji z wykorzystaniem bakterii S. zooepidemicus, S. equisimilis lub S. pyogenes. Dzięki zastosowaniu podłoża hodowlanego zawierającego takie składniki odżywcze jak węglowodany, aminokwasy, witaminy, sole nieorganiczne oraz substancje dodatkowe ze względu na bardzo złożone wymagania żywieniowe paciorkowców, oraz przy kontroli stężenia dwutlenku węgla podczas fermentacji, uzyskano ogólną poprawę wydajności otrzymywanego kwasu hialuronowego.
Mimo istniejących rozwiązań w dziedzinie otrzymywania kwasu hialuronowego ze źródeł biologicznych, nadal istnieje potrzeba udoskonalenia tych technologii w celu obniżenia kosztów produkcji oraz ograniczenia stosowania wybuchowych rozpuszczalników organicznych.
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu hialuronowego z wykorzystaniem hodowli kultur bakterii zdolnych do produkcji kwasu hialuronowego, obejmujący kolejne etapy: przygotowania inokulum, zaszczepienia fermentora i hodowli bakterii oraz czynności pofermentacyjnych (ang. downstream) charakteryzujący się tym, że: podłoże hodowlane poddaje się zaszczepieniu kulturą bakterii zdolną do produkcji kwasu hialuronowego, następnie zaszczepione podłoże hodowlane namnaża się na wytrząsarce przy obrotach w zakresie od 100 do 250 obr./min, w temperaturze od 30 do 37°C w czasie od 10 do 24 godz.; następnie fermentor wypełnia się podłożem hodowlanym, po czym podłoże hodowlane szczepi się inokulum w objętości od 5 do 20% obj. fermentora, a następnie prowadzi się hodowlę w temp. od 30 do 37°C, przy stężeniu tlenu od 10 do 40%, w czasie od 12 do 24 godz.; a następnie zawiesinę poddaje się wirowaniu na wirówce ciągłej przy obrotach od 10000 do 15000 obr./min, po czym komórki bakteryjne zawiesza się w wodzie dejonizowanej z dodatkiem od 0,05 do 0,5% wag. detergentów przy zastosowaniu ultradźwięków w czasie od 0,5 do 2 godz., po czym ponownie wiruje się, a uzyskany supernatant filtruje się na membranach do filtracji stycznej o wielkości porów w zakresie od 2 do 10 kDa, po czym filtrat schładza się do temperatury od 4 do 10°C, a następnie dodaje się rozpuszczalnik organiczny o temperaturze od -20 do - 10°C w objętości od 100 do 300% obj. w stosunku do filtratu, po czym mieszaninę filtratu i rozpuszczalnika organicznego pozostawia się w temperaturze od -20 do -10°C na czas od 12 do 24 godz., a następnie zawiesinę kwasu hialuronowego odwirowuje się przy obrotach od 5000 do 10000 obr./min, po czym otrzymany osad kwasu hialuronowego r ozpuszcza się w wodzie (123) o temperaturze od 40 do 70°C oraz filtruje, a następnie filtrat schładza się do temperatury od 4 do 10°C oraz dodaje się rozpuszczalnik organiczny o temperaturze od -20 do -10°C w objętości od 100 do 300% obj. w stosunku do filtratu, a następnie mieszaninę filtratu i rozpuszczalnika organicznego wytrąca się w temperaturze od -20 do -10°C w czasie od 12 do 24 godz., po czym osad kwasu hialuronowego suszy się w temperaturze od 20 do 40°C pod ciśnieniem od 5 do 300 mbar.
Korzystnie, stosuje się podłoże hodowlane, które zawiera: glukozę w ilości od 2 do 15% wag., glicerol w ilości od 0,1 do 10% wag., siarczan (VI) magnezu (II) w ilości od 0,05 do 0,1% wag., fosforan (V) potasu w ilości od 0,05 do 0,2% wag., namok kukurydziany w ilości od 1 do 5% wag. i ekstrakt drożdżowy w ilości od 2 do 10% wag., pepton kazeinowy w ilości od 1 do 5% wag i pepton sojowy w ilości od 1 do 5% wag.
PL 235 053 B1
Korzystnie, jako kultury bakterii do produkcji kwasu hialuronowego stosuje się szczepy bakterii rodzaju Streptococcus.
Korzystnie, jako rozpuszczalnik organicznym do wytrącania kwasu hialuronowego stosuje się etanol, metanol, aceton lub izopropanol.
Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat blokowy procesu wytwarzania kwasu hialuronowego z wykorzystaniem hodowli kultur bakterii.
Na Fig. 1 przedstawiono schematycznie sposób wytwarzania kwasu hialuronowego. Sposób obejmuje trzy etapy: przygotowanie inokulum (I), zaszczepienie fermentora i hodowli (II) oraz czynności pofermentacyjne, zwane z języka angielskiego etapem „downstream” (III). Na etapy składają się operacje jednostkowe: Zaszczepiania 103, 108, namnażania 104, hodowli 109, wirowania 110, 121, zawieszania 111, filtracji 116, schładzania 118, rozpuszczania 124, wytrącania 129 oraz suszenia 131 poszczególnych substratów i produktów pośrednich: podłoża hodowlanego 101,107, inokulum 106, wody detergentów 112, osadu bakteryjnego 114, osadu 117, 126, rozpuszczalnika organicznego 119, 128 oraz wody 123 a także z wykorzystaniem fermentora 106 do uzyskania kwasu hialuronowego 132.
Kwas hialuronowy (132) według powyższego wynalazku wytwarza się w procesie składającym się z trzech etapów: przygotowania inokulum (I), zaszczepienia fermentora i hodowli (II) oraz tzw. „downstream” (III).
Na etapie przygotowania inokulum (I), podłoże hodowlane (101) zawierające w zależności od użytych kultur bakterii: źródło węgla w postaci glukozy w ilości od 2 do 15% wag. i glicerolu w ilości od do 10% wag., sole przykładowo siarczan (VI) magnezu (II) w ilości od 0,2 do 2% wag., oraz forforan (V) potasu w ilości od 0,1 do 1% wag., źródło azotu w postaci namoku kukurydzianego w ilości od 1 do 10% wag. i ekstraktu drożdżowego w ilości od 1 do 10% wag., oraz źródło białka w postaci peptonu kazeinowego w ilości od 1 do 5% wag. i peptonu sojowego w ilości od 1 do 5% wag. poddaje się zaszczepieniu (103) kulturą bakterii rodzaju Streptococcus lub zmodyfikowanym genetycznie szczepem bakterii rodzaju Bacillus (102) zdolną do produkcji kwasu hialuronowego. Następnie, zaszczepione podłoże hodowlane namnaża się (104) na wytrząsarce przy obrotach w zakresie od 100 do 250 obr./min, w temperaturze od 30 do 37°C w czasie od 10 do 24 godz., do osiągnięcia gęstości optycznej podłoża hodowlanego OD 620 w zakresie od 0,6 do 1,2. W kolejnym etapie, zaszczepienia fermentowa i hodowli (II), fermentor( 106) wypełnia się podłożem hodowlanym (107) zawierającym w zależności od użytych kultur bakterii źródło węgla w postaci glukozy w ilości od 2 do 15% wag. i glicerolu w ilości od 2 do 10% wag., sole przykładowo siarczan (VI) magnezu (II) w ilości od 0,2 do 2% wag. oraz fosforan (V) potasu w ilości od 0,1 do 1% wag., źródło azotu w postaci namoku kukurydzianego w ilości od 1 do 10% wag. i ekstraktu drożdżowego w ilości od 1 do 10% wag., oraz źródło białka w postaci peptonu kazeinowego w ilości od 1 do 5% wag i peptonu sojowego w ilości od 1 do 5% wag. oraz szczepi się (108) inokulum (105) w objętości od 5 do 20% obj. fermentora (106). Następnie, prowadzi się hodowlę (109) w temp. Od 30 do 37°C, przy stężeniu tlenu od 10 do 40%, w czasie od 12 do 24 godz., do osiągnięcia wartości gęstości optycznej OD620 w zakresie od 12 do 35.
Po zakończonej hodowli (109) w ostatnim etapie procesu, tzw. „downstream” (III) zawiesinę poddaje się wirowaniu (110) na wirówce ciągłej przy obrotach od 10000 do 15000 obr./min. Następnie, komórki bakteryjne zawiesza się (111) w wodzie dejonizowanej z dodatkiem od 0,05 do 0,5% wag. detergentów (112), przykładowo SDS, Triton X100, cholan sodu, Brij 35 przy zastosowaniu ultradźwięków w czasie od 0,5 do 2 godz., po czym ponownie wiruje się (113), w wyniku którego uzyskuje się dwie frakcje: osad bakteryjny (114) oraz supernatant (115) wykorzystywany do dalszej obróbki. Następnie supernatant (115) filtruje się (116) na membranach do filtracji stycznej (ang. TFF - Tangential Flow Filtration) o wielkości porów w zakresie od 2 do 10 kDa w celu usunięcia małych cząstek osadu (117), a filtrat schładza się (118) do temperatury od 4 do 10°C, po czym dodaje się rozpuszczalnik organiczny (119), przykładowo etanol, metanol, aceton czy izopropanol o temperaturze od -20 do -10°C w objętości od 100 do 300% obj. w stosunku do filtratu. Mieszaninę filtratu i rozpuszczalnika organicznego pozostawia się w temperaturze od -20 do -10°C na czas od 12 do 24 godz. Następnie, zawiesinę kwasu hialuronowego odwirowuje się (121) przy obrotach od 5000 do 10000 obr./min, po czym otrzymany osad kwasu hialuronowego (122) rozpuszcza się w wodzie (123) o temperaturze od 40 do 70°C.
Nierozpuszczony w wodzie osad (126) oddziela się poprzez filtrację (125), a następnie filtrat (127) schładza się do temperatury od 4 do 10°C oraz dodaje się rozpuszczalnik organiczny(128), przykładowo etanol, metanol, aceton czy izopropanol o temperaturze od -20 do -10°C w objętości od 100 do 300% obj. w stosunku do filtratu. Mieszaninę filtratu (127) i rozpuszczalnika organicznego (128) wytrąca się
PL 235 053 B1 (129) w temperaturze od -20 do -10°C w czasie od 12 do 24 godz. Następnie, powstały w ten sposób osad kwasu hialuronowego (130) suszy się (131) w temperaturze od 20 do 40°C pod ciśnieniem od 5 do 300 mbar do uzyskania stałej suchej masy, w wyniku czego uzyskuje się produkt finalny jakim jest oczyszczony kwas hialuronowy(132).
Powyższy sposób otrzymywania kwasu hialuronowego charakteryzuje się obniżeniem kosztów otrzymania poprzez zastosowanie glicerolu jako źródła węgla w pożywce oraz znaczną redukcją wykorzystywania niebezpiecznych rozpuszczalników wybuchowych, podczas etapu „downstream”, a co za tym idzie wysoką ekoefektywnością. Preparaty na bazie kwasu hialuronowego otrzymanego sposobem według powyższego wynalazku charakteryzują się wysoką biokompatybilnością oraz bezpieczeństwem stosowania poprzez ograniczenie możliwości wystąpienia immunogeniczności i reakcji nadwrażliwości, co może mieć miejsce w przypadku preparatów zawierających kwas hialuronowy pochodzenia zwierzęcego.
Claims (4)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania kwasu hialuronowego z wykorzystaniem hodowli kultur bakterii zdolnych do produkcji kwasu hialuronowego, obejmujący kolejne etapy: przygotowania inokulum, zaszczepienia fermentora i hodowli bakterii oraz czynności pofermentacyjnych (ang. downstream) znamienny tym, że:- podłoże hodowlane poddaje się zaszczepieniu kulturą bakterii zdolną do produkcji kwasu hialuronowego, następnie zaszczepione podłoże hodowlane namnaża się na wytrząsarce przy obrotach w zakresie od 100 do 250 obr./min, w temperaturze od 30 do 37°C w czasie od 10 do 24 godz.;- następnie fermentor wypełnia się podłożem hodowlanym, po czym podłoże hodowlane szczepi się inokulum w objętości od 5 do 20% obj. fermentora, a następnie prowadzi się hodowlę w temp. od 30 do 37°C, przy stężeniu tlenu od 10 do 40%, w czasie od 12 do 24 godz.;- a następnie zawiesinę poddaje się wirowaniu na wirówce ciągłej przy obrotach od 10000 do 15000 obr./min, po czym komórki bakteryjne zawiesza się w wodzie dejonizowanej z dodatkiem od 0,05 do 0,5% wag. detergentów przy zastosowaniu ultradźwięków w czasie od 0,5 do 2 godz., po czym ponownie wiruje się, a uzyskany supernatant filtruje się na membranach do filtracji stycznej o wielkości porów w zakresie od 2 do 10 kDa, po czym filtrat schładza się do temperatury od 4 do 10°C, a następnie dodaje się rozpuszczalnik organiczny o temperaturze od -20 do -10°C w objętości od 100 do 300% obj. w stosunku do filtratu, po czym mieszaninę filtratu i rozpuszczalnika organicznego pozostawia się w temperaturze od -20 do -10°C na czas od 12 do 24 godz., a następnie zawiesinę kwasu hialuronowego odwirowuje się przy obrotach od 5000 do 10000 obr./min, po czym otrzymany osad kwasu hialuronowego rozpuszcza się w wodzie (123) o temperaturze od 40 do 70°C oraz filtruje, a następnie filtrat schładza się do temperatury od 4 do 10°C oraz dodaje się rozpuszczalnik organiczny o temperaturze od -20 do -10°C w objętości od 100 do 300%obj. w stosunku do filtratu, a następnie mieszaninę filtratu i rozpuszczalnika organicznego wytrąca się w temperaturze od -20 do - 10°C w czasie od 12 do 24 godz., po czym osad kwasu hialuronowego suszy się w temperaturze od 20 do 40°C pod ciśnieniem od 5 do 300 mbar.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się podłoże hodowlane, które zawiera: glukozę w ilości od 2 do 15% wag., glicerol w ilości od 0,1 do 10% wag., siarczan (VI) magnezu (II) w ilości od 0,05 do 0,1% wag., fosforan (V) potasu w ilości od 0,05 do 0,2% wag., namok kukurydziany w ilości od 1 do 5% wag. i ekstrakt drożdżowy w ilości od 2 do 10% wag., pepton kazeinowy w ilości od 1 do 5% wag i pepton sojowy w ilości od 1 do 5% wag.
- 3. Sposób wytwarzania kwasu hialuronowego według dowolnego z zastrz. 1-2, znamienny tym, że jako kultury bakterii do produkcji kwasu hialuronowego stosuje się szczepy bakterii rodzaju Streptococcus.
- 4. Sposób wytwarzania kwasu hialuronowego według dowolnego z zastrz. 1-3, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik organiczny do wytrącania kwasu hialuronowego jest etanol, metanol, aceton lub izopropanol.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL420924A PL235053B1 (pl) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Sposób wytwarzania kwasu hialuronowego |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL420924A PL235053B1 (pl) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Sposób wytwarzania kwasu hialuronowego |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL420924A1 PL420924A1 (pl) | 2018-09-24 |
PL235053B1 true PL235053B1 (pl) | 2020-05-18 |
Family
ID=63578698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL420924A PL235053B1 (pl) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Sposób wytwarzania kwasu hialuronowego |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
PL (1) | PL235053B1 (pl) |
-
2017
- 2017-03-21 PL PL420924A patent/PL235053B1/pl unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL420924A1 (pl) | 2018-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105055440B (zh) | 寡聚透明质酸或者寡聚透明质酸盐的用途及其组合物 | |
ES2211883T3 (es) | Medio de cultivo y procedimiento para la preparacion de acido hialuronico de peso molecular alto. | |
FI79346B (fi) | Framstaellning av hyaluronsyra medelst bakteriekultur. | |
EP2870255B1 (en) | Preparation of sodium hyaluronate using a mutant of streptococcus zooepidemicus | |
EP3491027B1 (en) | Process for the preparation and purification of the sodium salt of hyaluronic acid | |
BRPI0713215A2 (pt) | processo eficiente de produção e purificação de ácido hialurÈnico de elevado peso molecular e produto resultante | |
US6489467B1 (en) | Process for purifying high molecular weight hyaluronic acid | |
EP0694616A2 (en) | Process for the preparation of hyaluronic acid by fermentation with streptococcus | |
US6610666B1 (en) | Hyaluronan product and process for manufacturing thereof | |
CN105324486B (zh) | 透明质酸的制造方法和含有通过上述制造方法制造的透明质酸的防粘连用组合物 | |
US6660853B2 (en) | Method for purifying high molecular weight hyaluronic acid | |
PL235053B1 (pl) | Sposób wytwarzania kwasu hialuronowego | |
KR101858733B1 (ko) | 초저분자량 히알루론산의 제조방법 | |
KR101627014B1 (ko) | 히알루론산의 정제 방법 | |
CN118027175B (zh) | 冻存prp与干细胞外泌体治疗无菌性炎症疾病 | |
Kanala et al. | Efficient recovery of hyaluronic acid from highly viscous culture broth | |
JPH0630604B2 (ja) | ヒアルロン酸の製造法 | |
Reddy et al. | Enhanced hyaluronic acid production by a mutant strain, 3523-7 of Streptococcus zooepidemicus | |
MXPA01007523A (en) | Process for purifying high molecular weight hyaluronic acid | |
BR102017027243A2 (pt) | Processo para produção e purificação de ácido hialurônico por via microbiana, ácido hialurônico e uso do mesmo | |
KR20060084602A (ko) | 유기용매를 이용한 히알루론산 및 그 염의 입자 크기의조절방법 |