коллагенсодержащий продукт медицинского назначения "кололень" и способ его получения

Формула изобретения

1. Коллагенсодержащий продукт медицинского назначения, характеризующийся тем, что он представляет собой гелеобразную массу с рН 2,5-3,5, полученную из шкуры северного оленя с содержанием гетерогенного по молекулярной массе (ММ) коллагена не менее 75%, в состав которого входит коллаген с ММ 2,0-20 кД в количестве не менее 80%.

2. Коллагенсодержащий продукт по п.1 содержит фрагменты коллагена с ММ менее 2,0 кД не более 10%.

3. Коллагенсодержащий продукт по п.1 содержит коллаген с ММ более 20 кД не более 20%.

4. Коллагенсодержащий продукт по п.1 имеет зольность не более 5%.

5. Способ получения коллагенсодержащего продукта медицинского назначения, характеризующийся тем, что пресно-сухую шкуру северного оленя промывают водой при температуре 18-26°С, из промытой шкуры удаляют остатки мяса, жира, подкожной клетчатки и отмоченную шкуру выдерживают в 4%-ном растворе гидроксида натрия в течение 15-28 ч, из обработанной ткани удаляют волосяной покров и остатки подкожной клетчатки, полученное голье отмывают от щелочи проточной водой и измельчают до фарша, коллаген экстрагируют 3%-ным раствором уксусной кислоты в течение 30-72 ч при периодическом перемешивании и полученную массу гомогенизируют.

6. Способ получения коллагенсодержащего продукта по п.5, где пресно-сухую шкуру северного оленя промывают в течение 5-12 ч.

7. Способ по п.5, где щелочную обработку осуществляют при комнатной температуре при соотношении исходное сырье : 4% гидроксид натрия 1:15-30 при периодическом помешивании.

8. Способ получения коллагенсодержащего продукта по п.5, где отмывку от щелочи проводят дробно, предварительно голье отмывают от остатков волоса и гнейста, измельчают его на куски размером 5×5 см и затем окончательно отмывают до рН воды.

9. Способ получения коллагенсодержащего продукта по п.5, где экстракцию коллагена из измельченной до фарша ткани проводят при соотношении исходное сырье : 3% уксусная кислота 1:10-15.

10. Способ получения коллагенсодержащего продукта по п.5, где при фасовке целевого продукта, представляющего собой гелеобразную массу с рН 2,5-4,5, его продавливают через сетчатый фильтр.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской промышленности и касается коллагенсодержащего продукта медицинского назначения “КОЛОЛЕНЬ” и способа его получения. Изобретение может быть использовано в медицинской промышленности в качестве основы для изготовления рассасывающихся шовных хирургических и лигатурных нитей, аллопластики, ранозаживляющих и асептических пленок, гелей, мазей и губок, а также в косметической промышленности для создания широкого спектра мазей, кремов и аэрозолей.

Коллаген - основной белок соединительной ткани, составляющий у млекопитающих 50-60% всех белков организма. Он содержится во всех тканях, но особенно его высоким содержанием отличаются шкура и сухожилия. Структура нативного коллагена в настоящее время хорошо известна, он является фибриллярным белком, основная часть его молекулы представляет жесткую спираль из трех полипептидных цепей с не спиральными участками на концах. Область его применения в медицинской промышленности зависит от структуры используемого коллагена, которая в первую очередь определяется способом его приготовления.

Так, известен способ получения коллагена для лечения патологий тканей организма (1). Способ включает экстрагирование неколлагеновых примесей из шкуры животных (телят, коров, овец, кроликов) 0,3-0,2 М Nа ₂НРO₄ при рН 8,7-9,1, экстрагирование коллагена органической кислотой и его очистку последовательным осаждением из кислого раствора хлористым натрием, диализом против 0,02 М Nа₂НРO₄ и растворением коллагена диализом против 0,1-0,017 М уксусной кислоты. Полученный по способу коллаген представляет собой нативный коллаген, т.е. коллаген с неповрежденной тройной спиралью, который в физиологических условиях, т.е. при ионной силе 0,15 М хлористого натрия при рН 7,0-7,5 и температуре 37°С дает гели, являющиеся по структуре аналогом для соединительной ткани. Все типы клеток при включении в такие гели или нанесении их на их поверхность живут и размножаются. В виду своей низкой иммуногенности, использование нативного коллагена для усиления соединительной ткани и лечения различных патологий как в сочетании с клетками, так и с лекарствами предусматривает его высокую степень очистки от неколлагеновых примесей, что делает способ трудоемким и дорогостоящим.

Также известен способ получения нативного коллагена из сухожилей (сгибателей) копыт телят, включающий удаление оболочки сухожилий, измельчение материала, промывку измельченного материала физиологическим раствором фосфатного буфера, содержащим хлористый калий, экстракцией коллагена 0,5-2 М уксусной кислотой с добавлением ЭДТА, осаждением коллагена хлористым натрием и растворением его в уксусной кислоте (2).

Способ предусматривает использование дешевого сырья, является технологичным, но нативный коллаген, полученный по этому способу, получается недостаточно очищенным, и поэтому способ находит ограниченное применение.

Способы получения коллагена с использованием протеолетических ферментов весьма ограничены, т.к. хотя и приводят к повышению выхода коллагена и его очистки, однако связаны с наличием в продукте частичного деградированного коллагена, т.е. экстракция коллагена из сырья приводит к расщеплению молекул коллагена в концевых не спиральных областях, которые содержат межколлагенобразные поперечные сшивки (3), что сужает область применения такого продукта.

Описан способ приготовления нативного коллагена из шкуры телят с получением очень низкого содержания коллагена, около 1% (4). Способ заключается в подготовке телячьей шкуры, с которой срезают рыхлую соединительную ткань и сбривают волосы. Затем измельчают шкуры, промывают измельченный материал уксуснокислым натрием и далее проводят экстракцию цитратным буфером, а очистку коллагена осуществляют осаждением посредством диализа, осадок промывают водой, сушат и растворяют его в цитратном буфере. Способ имеет следующие недостатки: процедура удаления волос с телячьей шкуры производится механическим сбриванием, подобная процедура трудоемка и не позволяет полностью удалить волосы, что приводит к занижению выхода продукта при осуществлении технологического процесса и снижению его качества.

Известный способ, связанный с получением коллагена из отходов шкур, предусматривает предварительные операции, заключающиеся в обеззоливании и обезжиривании сырья, далее часть операций выполняется с использованием ультразвука и включает щелочно-солевую обработку сырья, растворение в органической кислоте, диализе до нейтральных значений рН и перерастворении в органической кислоте в зависимости от использования (5). Однако полученный по способу продукт используют только для нужд ветеринарии и косметической промышленности.

Наиболее близким аналогом является продукт, содержащий коллаген “Каллон”, представляющий собой комплексный препарат, содержащий 30-39% мукополисахаридов и 60-69% коллагена. Продукт также содержит низкомолекулярные пептиды в количестве 0,5-1%. Продукт может быть использован в медицине для лечения длительно незаживающих ран и в косметологии в качестве биологически активного компонента различных косметических составов (6).

Способ получения такого продукта заключается в измельчении соединительной ткани животных, трахей, хрящей, ушей, хвостов, сухожилий, кожи и кишечника, проведении гидролиза измельченной ткани посредством обработки 2-8% раствором гидроокиси натрия, экстрагировании целевого продукта хлорной кислотой при рН 1,5-2,5 при комнатной температуре, отделении жмыха фильтрацией или центрифугированием, а фильтрат диализуют через полупроницаемую мембрану против дистиллированной воды. Целевой продукт, оставшийся на стенках диализных мешков, центрифугируют и лиофилизируют. Выход составляет 3,5-7,0%.

Указанное изобретение имеет следующие недостатки: полученный продукт “Каллон” имеет ограниченное медицинское применение, способ получения продукта при крупномасштабном производстве технологически сложен, в качестве сырья предусматривается использование соединительной ткани животных, сравнительно небольшой выход целевого продукта, который составляет 3,5-7,0%.

Задача изобретения заключается в разработке коллагенсодержащего продукта, имеющего универсальный состав, позволяющий его использовать в качестве основы для получения губок, пленок, гелей, шовных хирургических нитей, мазей, кремов, аэрозолей и пищевых добавок, а способ его получения заключается в упрощении и в использовании дешевого сырья.

Поставленная задача достигается за счет получения коллагенсодержащего продукта, представляющего собой гелеобразную массу с рН 2,5-4,5, полученную из шкуры северного оленя, и содержащую гетерогенный по молекулярной массе (ММ) коллаген в количестве не менее 75%, в состав которого входит коллаген с ММ 2,0-20 кД в количестве не менее 80% и заключающегося в том, что шкуру северного оленя промывают водой, из промытой шкуры удаляют остатки мяса, жира и подкожной клетчатки, отмоченную шкуру подвергают обработке 4% раствором гидроксида натрия, с ткани удаляют волосяной покров и остатки подкожной клетчатки, полученное голье отмывают от щелочи, измельчают, обрабатывают раствором уксусной кислоты до рН 2,5-4,5 и гомогенизируют.

Оленеводство в России является основной отраслью животноводства Крайнего Севера. Одним из основных продуктов, получаемым при убое оленей является шкура. Это ценное меховое и кожевенное сырье, из которого изготавливают одежду, обувь, высококачественную замшу, а также используют в качестве покрытия для жилищ оленеводов. Однако в настоящее время огромное количество шкур северного оленя из-за наличия в них большого количества дыр, являющихся результатом поражения шкур оводом выбраковывается. Невостребованное сырье в значительных количествах накапливается на убойных пунктах, портится и утилизируется в связи с чем, по данной продукции хозяйства несут существенные убытки. На основании вышеизложенного актуальное значение приобрела проблема переработки имеющихся запасов невостребованного коллагенсодержащего сырья (шкур северного оленя) с целью использования отходов оленеводческого производства.

Сущность изобретения включает.

Коллагенсодержащий продукт медицинского назначения, представляющего собой гелеобразную массу с рН 2,5-3,5, полученную из шкуры северного оленя с содержанием гетерогенного по молекулярной массе (ММ) коллагена не менее 75%, в состав которого входит коллаген с ММ 2,0-20 кДа в количестве не менее 80%.

Еще одним аспектом изобретения является то, что коллагенсодержащий продукт содержит фрагменты коллагена с ММ менее 2,0 кДа не более 10%.

Дополнительно коллагенсодержащий продукт содержит коллаген с ММ более 20 кДа не более 20%.

Оптимально коллагенсодержащий продукт имеет зольность не более 0,5%.

Способ получения коллагенсодержащего продукта медицинского назначения, заключается в том, что пресно-сухую шкуру северного оленя промывают водой при температуре 18-26°С, из промытой шкуры удаляют остатки мяса, жира и подкожной клетчатки и отмоченную шкуру выдерживают в 4% растворе гидроксида натрия в течение 15-28 часов, из обработанной ткани удаляют волосяной покров и остатки подкожной клетчатки, полученное голье отмывают от щелочи проточной водой и измельчают до фарша, коллаген экстрагируют 3% раствором уксусной кислоты в течение 30-72 часов при периодическом перемешивании и полученную массу гомогенизируют.

Еще одним вариантом способа получения коллагенсодержащего продукта является то, что пресно-сухую шкуру северного оленя промывают в течение 5-12 часов.

Еще одним вариантом способа получения является то, что щелочную обработку осуществляют при комнатной температуре при соотношении исходное сырье: 4% гидроксид натрия 1:15-30, при периодическом перемешивании.

Дополнительным аспектом изобретения по способу получения является то, что отмывку от щелочи проводят дробно, предварительно голье отмывают от остатков волоса и гнейста, измельчают его на куски размером 5×5 см и затем окончательно отмывают до рН воды.

Еще одним вариантом способа получения является то, что экстракцию коллагена из измельченной до фарша ткани проводят при соотношении исходное сырье: 3% уксусная кислота 1:10-15.

Разработанный способ позволяет приготовить коллагенсодержащий продукт из шкуры северного оленя названный “КОЛОЛЕНЬ”, который характеризуется свойствами, представленными в таблице. На продукт разработан проект Фармакопейной статьи предприятия (ФСП).

Разработка заявленного продукта дает возможность обеспечить российских предпринимателей недорогой, природной, полученной из экологически чистого сырья, белковой основой для изготовления различных изделий медицинского, косметического, пищевого и микробиологического назначения.

Заявленный способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 1 кг пресно-сухой шкуры северного оленя промывают в воде с температурой 18°С в течение 5 часов. Из промытой шкуры удаляют остатки мяса, жира и подкожной клетчатки, а затем шкуру оставляют на 5 часов в воде при комнатной температуре. В емкость с мешалкой помещают отмоченную шкуру и заливают ее 15 л 4% раствора натрия гидроокиси (соотношение исходное сырье: 4% раствор гидроксида натрия 1:15). Содержимое емкости перемешивают в течение 15 минут, затем дальнейшее перемешивание содержимого емкости проводят с интервалом в 5 часов в течение 15 минут. Продолжительность процесса 15-20 часов. По истечении указанного времени жидкость из емкости утилизируют. Со шкуры вначале снимают волосяной покров вместе с эпидермисом, а затем удаляют остатки подкожной клетчатки до кровеносных сосудов. Приготовленное голье отмывают в проточной воде от остатков волоса и гнейста, измельчают на куски размером 5×5 см, а затем голье промывают в проточной воде при комнатной температуре 20°С в течение 1 часа до достижения сырьем рН 5,0. Куски голья измельчают на мясорубке с диаметром ячеек 3 мм, после чего полученный из голья фарш помещают в реактор и заливают его 10 л 3% раствора уксусной кислоты. Соотношение сырье: уксусная кислота составляет 1:10. Экстрагирование коллагена проводят при периодическом перемешивании по 10 минут в течение 30 часов с интервалом 5 часов при комнатной температуре. По окончании экстрагирования полученную массу помещают в микроизмельчитель ткани и подвергают гомогенизации в течение 3-10 минут. При фасовке под давлением гомогенат продавливают через сетчатый фильтр.

Характеристика полученного продукта представлена в таблице.

Полученный коллагенсодержащий продукт представляет собой гелеобразную массу с рН 2,5-4,5, содержащую гетерогенную по ММ коллаген в количестве не менее 75%, в состав которого входит коллаген с ММ 2,0-20 кДа не менее 80% и фрагменты коллагена с ММ менее 2,0 кДа не более 10% и коллаген с ММ более 20 кДа не более 10% и имеет зольность не более 0,5%.

Пример 2. 1 кг пресно-сухой шкуры северного оленя промывают в воде с температурой 26°С в течение 12 часов. Из промытой шкуры удаляют остатки мяса, жира и подкожной клетчатки, а затем шкуру оставляют на 10 часов в подогретой до 30°С воде. В емкость с мешалкой помещают отмоченную шкуру и заливают ее 30 л 4% раствора натрия гидроокиси. Соотношение сырье: раствор гидроксида натрия 1:30. Содержимое емкости перемешивают в течение 30 минут, затем дальнейшее перемешивание содержимого емкости проводят с интервалом 5 часов в течение 30 минут. Продолжительность процесса 28 часов. По истечении указанного времени жидкость из емкости утилизируют. Со шкуры вначале снимают волосяной покров вместе с эпидермисом, а затем удаляют остатки подкожной клетчатки до кровеносных сосудов. Приготовленное голье отмывают в проточной воде от остатков волоса и гнейста, измельчают на куски размером 10×10 см, а затем голье промывают в проточной воде при температуре 20°С в течение 4 часов до достижения сырьем рН 7,0. Куски голья подвергают измельчению на мясорубке с диаметром ячеек 4 мм, а затем полученный из голья фарш помещают в экстрактор и заливают 15 л 3% раствора уксусной кислоты. Соотношение сырье: уксусная кислота 1:15. Экстрагирование коллагена проводят при периодическом перемешивании по 15 минут в течение 72 часов с интервалом 7 часов. Температурный режим процесса экстрагирования 40°С. По окончании экстрагирования полученную массу помещают в микроизмельчитель ткани и подвергают гомогенизации в течение 10 минут.

Характеристика полученного продукта представлена в таблице. Полученный продукт имеет срок хранения 1 год при температуре 4-8°С в защищенном от света месте. Из продукта изготавливают медицинские противоожоговые пленки и губки, соответствующие требованиям ГФ.

Источники информации

1. RU №2214827 С1, 27.10.2003 г.

2. US №5106949 А, 21.04.1992 г.

3. US №4019956 А, 30.07.1977 г.

4. Gallop P.M., Seifter S., “Preparation and properties of soluble collagen”, Method in enzymology, A.P. New York, 1963, v.6, pр.635-641.

5. RU №2031597 С1, 27.03.1995 г.

6. RU №2082416 C1, 27.06.1997 г.