專利名稱：用于不同分子量和不同替代度的羥乙基淀粉的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于醫(yī)藥領域，它具體涉及一種作為血漿代用品的不同分子量和不同替代度的羥乙基淀粉的制備方法。
背景技術：
自20世紀30年代，明膠膠體代血漿問世以來，至今已有近80年的歷史。第一次世界大戰(zhàn)期間發(fā)明了人工合成的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，二戰(zhàn)中又出現(xiàn)了微生物合成的右旋醣酐(Dextran)，70年代中期美國研制出羥乙基淀粉(HydroxyethylStarch，HES)，我國由中國協(xié)和醫(yī)科大學、中國醫(yī)學科學院輸血及血液研究所，于1958年和1967年分別研究成功右旋醣酐和羥乙基淀粉，并在國內迅速形成產業(yè)化，這對我國預防和治療低血容量和休克患者發(fā)揮了重大作用，挽救了難以計數(shù)的生命。在臨床上，羥乙基淀粉常用做容量治療，靜脈給藥后，可迅速增加血容量，常用于救治因大出血，燒傷或其他外傷引起的休克或出血癥，能防止回流血容量引起的循環(huán)障礙造成的各器官血流量、氧供量減少而出現(xiàn)的器官功能衰竭。幾十年的實驗研究與臨床應用實踐表明，從臨床應用安全和血漿擴容量效果評價，羥乙基淀粉已成為世人用于治療失血性和各種原因引起的休克病人的首選藥品——血漿代用品。國外報導自1978年至1992年15年間，臨床使用明膠、右旋醣酐、羥乙基淀粉三種血漿代用品數(shù)量比較，至1992年羥乙基淀粉用量是前二種10倍以上；在安全性方面，以臨床最為憂心的過敏反應看，也是羥乙基淀粉為最低(0.054％)，只相當于明膠的1/6，右旋醣酐的1/4.7，甚至比人白蛋白還低一倍；再加上原料來自天然玉米，既容易得到又價廉物美，而且工藝相對較簡，便于推廣生產。另由于羥乙基淀粉的化學組成和結構類似于人體肝醣原，在血管內循環(huán)易于代謝，絕大部分從尿中排出，因而在器官內幾乎無積蓄，廣大臨床工作者都樂于采用。
在國外，羥乙基淀粉氯化鈉注射液在不同國家，其臨床上所選品種有所不同，在美國市場上羥乙基淀粉平均分子量是480KD萬，主要由美國杜邦公司(DuPont)生產，商品各為HESPan，該產品在美國應用廣泛，其血容量擴充大，持久而有效。6％(480/0.7)的作用時間平均為24h，性能上的缺陷是其對凝血系統(tǒng)有影響和在體內畜積，及其價格昂貴($43/500ml 6％480/0.7)因而限制了它在臨床上的應用。在歐洲市場上，德國費森尤斯卡比公司(Fresenius kabi)于1982年開發(fā)成功了商品名為賀斯(HAES)200/0.5羥乙基淀粉產品，該產品占據(jù)歐洲市場70％以上，并于1999年被準進入中國市場，該產品平均分子量200KD，取代度0.43-0.55，用于血漿代用品，擴容強度大，6％HES擴容效力為100％，擴容有效時間4-8小時，半衰期為3-4小時，過敏發(fā)生率低，是歐洲血漿代用品市場上的主導產品，最近費森尤斯卡比公司又推出新一代羥乙基淀粉產品Voluven其平均分子量為130KD，取代度為0.4，他們認為更低的分子量和低摩爾置換度，能進一步提高產品安全性和有效性。通過對羥乙基淀粉化學結構特點與生理功能之間關系的研究表明，羥乙基淀粉平均分子量越大其擴容強度越大，分子量大小決定擴容效力，置換度大小決定其血循環(huán)內半衰期長短，縱觀國外羥乙基淀粉發(fā)展可以看出，羥乙基淀粉正從高分子量高摩爾置換度向著中低分子量和低置換度產品發(fā)展。國產羥乙基淀粉40或20產品(706代血漿)，由于分子量較低，而置換度又偏高(0.8-1.2)，血漿擴容效果較差，血循環(huán)內半衰期較短，抗失血性休克功能較低，在國內臨床主要用于改善血流動學、治療循環(huán)或微循環(huán)障礙患者。
制備羥乙基淀粉通常要經(jīng)過水解和羥乙基化步驟，縱觀國內外相關文獻及專利，水解和羥乙基化工藝是不盡相同的。就水解而言，大體可分為酸水解、酶水解、甲醇-酸水解。美國專利曾采用酸水解(U.S.Pat.No.4,016,354)，雖其操作較簡單，但反應時間較長，特別是分子量分布較寬；酶水解也有相關專利(U.S.Pat.No.4,629,698)，但因為其成本較高不利于工業(yè)化生產以及酶本身就是一種致敏源，所以一般很少采用；甲醇-酸水解也有較多的報道，我們國家生產的‘706’代血漿就是采用這種方法進行水解，國外也有類似專利(U.S.Pat.No.5,218,108)，因為甲醇是一種易燃易爆有毒的有機溶劑，對環(huán)境污染，生產又難以保證安全。對于羥乙基化而言，一種是以水為羥乙基化反應的分散介質(U.S.Pat.No.4,629,698、U.S.Pat.No.5,218,108)，我們國家生產的‘706’代血漿就是采用這種方法進行羥乙基化；另一種是以有機溶媒異丙醇為分散介質(U.S.Pat.No.4,016,354)。雖然淀粉在有機溶劑中分散得更好，但異丙醇也相應的帶來了后處理困難、流程長、成本高等諸多缺陷，它并不適合在我國用于工業(yè)化生產。
從以上內容可看到，制備羥乙基淀粉的工藝有多種，但均離不開用有機溶劑作為反應介質或純化產品。本專利關于羥乙基淀粉的制備方法是針對上述國內外工藝中存在的問題研發(fā)出的一條全新的制備工藝。
國產羥乙基淀粉(20/0.8、40/0.8)采用甲醇為酸水解介質，存在安全、環(huán)保等重大隱患和操作復雜、工藝流程長、成本高等難以克服的缺點；再加上限于國內當時技術條件，對制品分子量分布也很難控制；國外在羥乙基化工藝中，仍多采用以異丙醇為羥乙基化反應的懸浮介質，導致生產后工序要經(jīng)過丙酮、乙醇、水等多次清洗，造成操作難、流程長、安全和環(huán)保等均難以保證等嚴重問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術羥乙基淀粉制備工藝中存在的安全環(huán)保重大穩(wěn)患、工藝流程長、成本高、操作難度大的問題特提出本方案——用于不同分子量和不同替代度的羥乙基淀粉的制備工藝，它采用新工藝，避免了有機溶劑的分散介質，實現(xiàn)了周期短、成本低而功能好的產品，達到國際同類產品的先進水平。
按如上構思，本方案所提出的用于不同分子量和不同替代度的羥乙基淀粉的制備工藝的特征是在它的全部制備過程中是以純凈水為分散介質，而無任何有機溶劑；在水解后不經(jīng)離心、防爆干燥操作而直接進行羥乙基化反應；在羥基化過程中是在低溫環(huán)境下加入環(huán)氧乙烷；在后處理中，采用先進的超濾技術來調控羥乙基淀粉的分子量分布以及去除反應的殘留物和副產物。它的工藝過程包括①酸水解中玉米淀粉在純凈水中濃度為30～50％(W/V)，鹽酸濃度為2～3mol/L，水解溫度為50℃～60℃，水解時間按制品分子量而控制在1～4小時；②羥乙基化中水解淀粉在純凈水中濃度為20～40％(W/V)，堿濃度為0.5～1.0mol/L，按制品摩爾替代度確定環(huán)氧乙烷加入量為20～50％(W/V)，在料液溫度降為1～5℃時加入環(huán)氧乙烷，加完后升溫至35～45℃，反應時間按制品摩爾替代度控制3～5小時，并在室溫下放置過夜；③在羥乙基化后純化工藝中，羥乙基淀粉料液經(jīng)過活性炭脫色、過濾后，再用超濾、噴霧干燥手段得羥乙基淀粉。
在本方案中，制備過程中所用的玉米淀粉為醫(yī)用級玉米淀粉。所得羥乙基淀粉料液在50～60℃、6～10％(W/V)的條件下加入1～3倍的純凈水，用8～100KD超濾膜進行超濾。所制得的羥乙基淀粉平均分子量范圍為20KD～450KD，摩爾替代度范圍為0.4～0.8。
采用本方案能體現(xiàn)如下的優(yōu)越性①本發(fā)明的內容即以純凈水為全部生產工藝的分散介質，不用任何有機溶劑，從根源上避免了國內外現(xiàn)有生產工藝中所用的甲醇、異丙醇、丙酮、乙醚和乙醇等所帶來的環(huán)境污染、生產不安全、操作流程長、成本高等重大難以克服的問題；②羥乙基化過程中，控制溫度在5℃以下加入環(huán)氧乙烷，并在全封閉反應釜內進行反應。從而最大限度地避免了環(huán)氧乙烷的揮發(fā)，確保生產和人員安全；③在產品的后處理中，采用了利于工業(yè)化生產的超濾技術，使得我們的制品中環(huán)氧乙烷殘留量及其它雜質均可去除到最低限度，既確保臨床使用安全，又顯著地改善產品外觀質量，如國產‘706’制品長期存在顏色微黃和輕微乳光現(xiàn)象，我們新工藝產品已達到了無色透明，與國際同類先進制品水平相當；④在已有技術的操作中有副產物產生，在后續(xù)處理中又沒有一種好的方法去除副產物，所以在離心后要費很大功夫刮去沉淀表面的黃色雜質，而且在羥乙基化時，水解淀粉又要重新配成懸浮液及糊化才能進行羥乙基化反應，本發(fā)明在水解后直接進行羥乙基化反應，從而使制備時間大大縮短，所用設備也相應簡化；⑤由此可以看出，本發(fā)明的上述制備羥乙基淀粉的新工藝，具有環(huán)保、安全、工時短、成本低等特點(表1)。以此新工藝生產出的制品質量不論主要理化指標或生物學藥效學實驗結果均優(yōu)于國內‘706’制品(表2，圖2、4)，并與國外同類先進制品比較總體質量水平相當，而抗休克藥效學試驗中動物存活率，我們新工藝產品高于國外品(表2，圖1、3)。


圖1是由本發(fā)明方法制得的HES200/0.5與對照品HES200/0.5HPLC法分子量測定譜圖。
圖2是由本發(fā)明方法制得的HES40/0.8與國產‘706’(40/0.8)HPLC法分子量測定譜圖。
圖3是由本發(fā)明方法制得的HES200/0.5與對照品HES200/0.5抗休克試驗動物存活率比較。
圖4是由本發(fā)明方法制得的HES40/0.8與對照品HES40/0.8抗休克試驗動物存活率比較。
具體實施例方式以下通過具體例來說明本發(fā)明的技術內容。
實例1(中分子以HES 200/0.5為例)將醫(yī)用級玉米淀粉10Kg加入到50～55℃、20L 2～3mol/L的鹽酸中，充分混勻，待料液升至規(guī)定水解溫度時，開始計時攪拌反應2～2.5小時。水解完成后，在全封閉夾層反應釜內用4mol/L的NaOH調反應液PH6.0～6.5，并再次加入4mol/L的NaOH至NaOH終濃度為0.5～1.0mol/L，在加入環(huán)氧乙烷以前，先將料液冷卻至1～5℃左右，在攪拌的狀態(tài)下，加入20～30％的環(huán)氧乙烷，待料液與環(huán)氧乙烷混勻后，再將反應液升溫至35～40℃攪拌反應3～4小時。羥乙基化完成后，停止攪拌，靜置12小時以上。后處理前，先刮去反應液上層的白色泡沫，用2～3mol/L的鹽酸調反應液PH6.0～6.5，再按重量/體積比0.5～1.0％的量加入活性炭或白陶土等醫(yī)用吸附劑并充分混合均勻后，于90～100℃范圍保持0.5～2小時，待料液冷卻至60～80℃時，分別用1.0um、0.45um鈦棒依次過濾，所得羥乙基淀粉在6～10％的條件下以10KD濾膜進行超濾，所加入的純化水為料液的1～3倍，過程中溫度保持在50～70℃，以便達到良好的超濾效果。之后，若要制備成粉劑，可直接將料液進行噴霧干燥或者真空干燥；若要制備成大輸液，應先調PH4.0～7.0、羥乙基淀粉濃度為6.0～6.3％、Nacl含量為0.90～0.95％，再按重量/體積比0.2～0.5％的量加入活性炭或白陶土等醫(yī)用吸附劑并充分混合均勻后，于90～100℃范圍保持0.5～1小時，待料液冷卻至50～70℃時，分別用0.45um、0.22um鈦棒依次過濾得最終產品。由上述發(fā)明方法制備的HES 200/0.5和國外同類制品分子量分布的HPLC圖譜如圖1所示?？故а孕菘怂幮W試驗結果如圖3所示。
實例2(低分子以HES 40/0.8為例)將醫(yī)用級玉米淀粉10Kg加入到55～60℃、20L 2～3mol/L的鹽酸中，充分混勻，待料液升至規(guī)定水解溫度時，開始計時攪拌反應1.5～2.0小時。水解完成后，在全封閉夾層反應釜內用4mol/L的NaOH調反應液PH6.0～6.5，并再次加入4mol/L的NaOH至NaOH終濃度為0.5～1.0mol/L，在加入環(huán)氧乙烷以前，先將料液冷卻至1～5℃左右，在攪拌的狀態(tài)下，加入40～50％的環(huán)氧乙烷，待料液與環(huán)氧乙烷混勻后，再將反應液升溫至35～40℃攪拌反應3～4小時。羥乙基化完成后，停止攪拌，靜置12小時以上。后處理前，先刮去反應液上層的白色泡沫，用2～3mol/L的鹽酸調反應液PH6.0～6.5，再按重量/體積比0.5～1.0％的量加入活性炭或白陶土等醫(yī)用吸附劑并充分混合均勻后，于90～100℃范圍保持0.5～2小時，待料液冷卻至60～80℃時，分別用1.0um、0.45um鈦棒依次過濾，所得羥乙基淀粉在6～10％的條件下以10KD濾膜進行超濾，所加入的純化水為料液的1～2倍，過程中溫度保持在50～70℃，以便達到良好的超濾效果。之后，若要制備成粉劑，可直接將料液進行噴霧干燥或者真空干燥；若要制備成大輸液，應先調PH4.0～7.0、羥乙基淀粉濃度為6.0～6.3％、Nacl含量為0.90～0.95％，再按重量/體積比0.2～0.5％的量加入活性炭或白陶土等醫(yī)用吸附劑并充分混合均勻后，于90～100℃范圍保持0.5～1小時，待料液冷卻至50～70℃時，分別用0.45um、0.22um鈦棒依次過濾得最終產品。由上述發(fā)明方法制備的HES 40/0.8與國內同類制品分子量分布的HPLC圖譜如圖2所示。抗失血性休克藥效學試驗結果如圖4所示。

表1.本發(fā)明工藝與其它同類工藝比較*注，成本的原工藝為100％，其它作相對比較

表2 制品主要理化質量比較注Δ按中國藥典(2000)規(guī)定的澄情度檢查，0為肉眼基本見不到乳光。*國外與國內‘706’(40)對照品n＝3～5。
權利要求
1.一種用于不同分子量和不同替代度的羥乙基淀粉的制備方法，其特征是在它的全部制備過程中以純凈水為分散介質，而無任何有機溶劑；在水解后不經(jīng)離心、防爆干燥操作而直接進行羥乙基化反應；羥基化過程中是在低溫環(huán)境下加入環(huán)氧乙烷；在后處理中，采用先進的超濾技術來調控羥乙基淀粉的分子量分布以及去除反應的殘留物和副產物，它的工藝過程包括①酸水解中玉米淀粉在純凈水中濃度為30～50％(W/V)，鹽酸濃度為2～3mol/L，水解溫度為50℃～60℃，水解時間按制品分子量而控制在1～4小時；②羥乙基化中水解淀粉在純凈水中濃度為20～40％(W/V)，堿濃度為0.5～1.0mol/L，按制品摩爾替代度確定環(huán)氧乙烷加入量為20～50％(W/V)，在料液溫度降為1～5℃時加入環(huán)氧乙烷，加完后升溫至35～45℃，反應時間按制品摩爾替代度控制3～5小時，并在室溫下放置過夜；③在羥乙基化后純化工藝中，羥乙基淀粉料液經(jīng)過活性炭脫色、過濾后，再用超濾、噴霧干燥手段得羥乙基淀粉。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于制備所用的玉米淀粉為醫(yī)用級玉米淀粉。
3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所得羥乙基淀粉料液在50～60℃、6～10％(W/V)的條件下加入1～3倍的純凈水，用8～100KD超濾膜進行超濾。
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所制得的羥乙基淀粉平均分子量范圍為20KD～450KD，摩爾替代度范圍為0.4～0.8。
全文摘要
本發(fā)明屬于醫(yī)藥領域，它涉及的是用于不同分子量和不同替代度的羥乙基淀粉的制備方法。其過程是在一定濃度的鹽酸中加入一定比例的玉米淀粉，在規(guī)定的溫度下進行水解反應，所得的水解反應液調整pH6.0～6.5后，在堿性條件下加入環(huán)氧乙烷進行羥乙基化，然后再加熱、過濾、超濾和噴霧干燥等處理得羥乙基淀粉。它主要的操作特征是在它的全部制備過程中是以純凈水為分散介質，而無任何有機溶劑；在水解后不經(jīng)離心、防爆干燥操作而直接進行羥乙基化反應；在羥基化過程中是在低溫環(huán)境下加入環(huán)氧乙烷；在后處理中，采用先進的超濾技術來調控羥乙基淀粉的分子量分布以及去除反應的殘留物和副產物。本方案具有環(huán)保、安全、工時短、成本低、質量高的特點。
文檔編號A61K31/716GK1840547SQ20051013602
公開日2006年10月4日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權日2005年12月29日
發(fā)明者楊成民, 梁偉光, 張鴻輝, 王保榮, 郭旭光, 由英才, 李燊, 趙夢麟, 李洪英, 許麗麗, 劉冬梅, 姚立靜 申請人:天津協(xié)和生物科技發(fā)展有限公司