водорастворимый натрий-, кальций-, железополигалактуронат, стимулирующий процесс кроветворения

Формула изобретения

1. Водорастворимый натрий-, кальций-, железополигалактуронат общей формулы I

2. Водорастворимый натрий-, кальций-, железополигалактуронат по п.1 в качестве стимулятора процесса кроветворения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области высокомолекулярных природных соединений, а именно к новым полиметаллическим комплексам полигалактуроновой кислоты, обладающим ценными биологическими свойствами.

Известны нерастворимые в воде пектинаты металлов, обладающие антимикробными свойствами (Авторское свидетельство СССР №1776656 А1, кл. С 08 В 37/06, 1992). Недостаток этих соединений - отсутствие растворимости в воде.

Известны нерастворимые в воде комплексы ионов металлов с полигалактуроновой кислотой, обладающие биологическим действием на живой организм при оральном введении в твердом виде: повышают содержание железа в сыворотке крови (Патент СССР №886750, кл. С 08 В 37/06, 1981). Недостатком предложенных комплексов является также отсутствие растворимости в воде, что ограничивает возможности использования их в фармакологической практике.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению решением являются водорастворимые би- и полиметаллические комплексы полигалактуроновой кислоты с использованием трех металлов - микроэлементов Fe, Cu, Со, стимулирующие процесс кроветворения (Патент РФ №2219187, кл. С 08 В 37/06, А 61 Р 7/00, А 61 К 31/732, 2003).

В настоящей заявке ставится задача получения нового комплекса полигалактуроновой кислоты, содержащего макроэлементы - Na, Ca и микроэлемент Fe, что расширит спектр биологически активных веществ, обладающих противоанемическими свойствами.

Технический результат - получение нового соединения - водорастворимого натрий-, кальций-, железополигалактуроната, стимулирующего процесс кроветворения и пригодного для использования как в твердом виде, так и в виде растворов для фармацевтических целей.

Поставленная задача решается новым водорастворимым полиметаллическим комплексом полигалактуроновой кислоты формулы I, обладающим противоанемическими свойствами.

Соединения формулы I получают аналогично способу (Патент РФ №2220981, кл. А 61 К 31/732, 2004). На первом этапе обработкой пектина общей формулы II раствором щелочи NaOH при 50-60°С получают полигалактуронат Na. Далее последовательно добавляют водные растворы солей кальция и железа, и растворимые комплексы выделяют осаждением спиртом, центрифугированием и сушкой целевого продукта.

Новые соединения общей формулы I могут быть использованы в фармацевтических целях для стимулирования кроветворной функции организма, как это иллюстрируется в примерах 3 и 4.

Получение соединений общей формулы I осуществляется следующим образом: к раствору пектина в дистиллированной воде при перемешивании при 50-60°С прибавляют в течение 1.0-1.5 часа раствор едкого натра в воде с образованием полигалактуроната натрия, затем добавляют растворы солей двухвалентных металлов кальция и железа, и через 20 мин осаждают целевой комплекс этанолом, центрифугируют и сушат при 40-50°С.

Представленные результаты получены при использовании цитрусового пектина марки "Classic C-401" производства фирмы "Herbstreith & Fox" (Германия) со средней молекулярной массой М_n 17600, определенной методом вискозиметрии.

Степень полимеризации (g) пектата натрия и представленных в заявке пектатов двухвалентных металлов соответствует степени полимеризации исходного пектина и рассчитывается по формуле

g=М /М_г.к., где М - молекулярная масса исходного пектина,

М _г.к - молекулярная масса остатка галактуроновой кислоты (176).

Молекулярная масса исходного пектина определена методом вискозиметрии. Уравнение Куна-Марка устанавливает зависимость среднего молекулярного веса от характеристической вязкости

[ ]=kM ;

где [ ] - внутренняя или характеристическая вязкость; k и - константы, зависящие от структуры полимера и его взаимодействия с растворителем. Для пектинов по Гликману и Орлову уравнение Куна-Марка (растворитель - 1% раствор NaCl) выглядит следующим образом (Шелухина Н.П., Абаева Р.Ш., Аймухамедова Г.Б. Пектин и параметры его получения. Фрунзе: Илим. 1987):

[ ]=1.1·10^-5·М^1.22

Значения n и m в формуле (I) определяли на основании расчетов по степени замещения Na на металл 2: в описанных примерах она равна 25%. Соответственно этому значению, при степени замещения Na на Са, равной 12,5%, и на Fe, равной 12.5%, в каждом наборе элементарных звеньев, содержащих Na, Са и Fe, на шесть элементарных звеньев, содержащих Na (75%), приходится одно звено, содержащее Са (12.5%), и одно звено, содержащее Fe (12.5%). Суммарная степень замещения на Са и Fe равна 25%.

Следовательно, n=75:25=3,

m=g:(n+1)=100:(3+1)=25 (для g=100).

Изобретение иллюстрируется примерами 1-4 получения полиметаллических комплексов полигалактуроновой кислоты и исследования их биологической активности. Натрий-, кальцийполигалактуронат, описанный в примере 2, синтезирован для сравнения биологических свойств его с заявляемым натрий-, кальций-, железополигалактуронатом.

Пример 1. Получение натрий-, кальций-, железополигалактуроната:

а) получение полигалактуроната натрия

10 г пектина вносят в колбу и при перемешивании добавляют 375 мл воды. Пектин равномерно распределяется по всему объему, комков не образуется. При температуре бани 50-60°С к раствору пектина добавляют раствор щелочи 1.275 г NaOH в 25 мл воды небольшими порциями при непрерывном перемешивании в течение 2 часов, контролируя рН до 7.0-7.5. По завершении процесса общий объем доводят водой до 500 мл. В полученном растворе (объем 500 мл) содержится 11 г полигалактуроната натрия (определено экспериментально).

б) получение натрий-, кальций-, железополигалактуроната

400 мл раствора, содержащего 8.8 г полигалактуроната натрия, переносят в колбу, добавляют раствор сульфата железа (0.44 г FeSO₄·7Н₂О в 178 мл воды), затем добавляют раствор хлорида кальция (0.18 г CaCl₂ в 178 мл воды). Предварительно все три раствора нагревают до 55°С. Через 20 минут к прозрачному раствору добавляют 1500 мл этанола, осадок отделяют центрифугированием, промывают 200 мл этанола, сушат при 40-50°С в сушильном шкафу и измельчают до образования однородного порошка. Выход Na, Ca, Fe - полигалактуроната формулы I составляет 6.1 г. Содержание: Na 7.21%, Ca 1.05%, Fe 1.46%. Степень замещения Na на Ca равна 12.5%, Na на Fe - 12.5%; g=100, n=3, m=25.

Целевой продукт - натрий-, кальций-, железополигалактуронат - порошок желтовато-коричневого цвета, без запаха, слизистого вкуса. Растворим в воде при 50-60°С с образованием растворов с концентрацией до 1.5%, оптически активен: [ ]_D ²⁰=+327.27° (С 0.15; H ₂O). ИК-спектр ( , см^-1): 954 пл. (СН), 1015, 1101 (С-O, С-С), 1149 ср. (С-С-С), 1334 сл. (С-OO), 1633 (С=O).

Пример 2. Получение натрий-, кальцийполигалактуроната:

а) полигалактуронат натрия получен по пункту а) примера 1.

б) получение натрий-, кальцийполигалактуроната

100 мл раствора, содержащего 2.2 г полигалактуроната натрия, переносят в колбу, добавляют раствор хлорида кальция (0.09 г CaCl₂ в 100 мл воды). Предварительно оба раствора нагревают до 55°С. Через 20 минут к прозрачному раствору добавляют 400 мл этанола, осадок отделяют центрифугированием, промывают 50 мл этанола, сушат при 40-50°С в сушильном шкафу и измельчают до образования однородного порошка. Выход натрий-, кальцийполигалактуроната формулы I составляет 1.67 г. Содержание: Na 6.60%, Са 1.90%. Степень замещения Na на Са равна 25%;

g=100, n=3, m=25.

Полученный продукт - натрий-, кальцийполигалактуронат - порошок белого цвета, без запаха, слизистого вкуса. Растворим в воде при 50-60°С с образованием растворов с концентрацией до 1.5%, оптически активен: [ ]_D ²⁰=+307.25° (С 0.15; Н ₂О). ИК-спектр ( , см^-1): 954 пл. (СН), 1015, 1101 (С-О, С-С), 1149 ср. (С-С-С), 1333 сл. (С-ОО), 1634 (С=О).

Пример 3. Влияние натрий-, кальций-, железополигалактуроната на кроветворную функцию у молодняка крыс.

На молодняке (возраст, начиная с 1-5 дней) эксперимент проводили по следующей схеме: испытуемые растворы начинали давать кормящим самкам, затем, при исполнении крысятам возраста 1-1.5 мес, самок отсаживали, а крысят продолжали поить растворами. В опыте ежедневно учитывали количество выпиваемого раствора, вели наблюдение за состоянием животных, еженедельно исследовали массу тела и брали кровь из кончика хвоста для анализа. В крови определяли концентрацию гемоглобина (в граммах на литр) гемоглобинцианидовым методом, число эритроцитов (в миллионах на микролитр) в камере Гаряева и рассчитывали содержание гемоглобина в отдельном эритроците. Полученный цифровой материал обрабатывали статистически на компьютере в программе Origin 6.0, данные сравнивали по t-критерию Стьюдента. Среднесуточные привесы определяли с помощью регрессионного анализа в программе Origin 6.0.

Заявленное новое соединение - натрий-, кальций-, железополигалактуронат (1% раствор) исследовали на биологическую активность: на рост, развитие и гематологические показатели молодняка крыс. Для сравнения брали раствор натрий-, железо-, кобальт-, медьполигалактуроната (ПГ Na, Fe, Co, Cu), синтезированного по способу, описанному в Патенте РФ №2219187, кл. С 08 В 37/06, А 61 Р 7/00, А 61 К 31/732, 2003, и раствор натрий-, кальцийполигалактуроната, синтезированного по примеру 2. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Как видно из таблицы, комплекс с кальцием - натрий-, кальцийполигалактуронат (ПГ Na, Са) не вызывал существенных изменений исследованных показателей картины крови и среднесуточных привесов. В отличие от комплекса с кальцием, металлокомплекс с кальцием и железом - натрий-, кальций-, железополигалактуронат (ПГ Na, Са, Fe) вызывал существенное повышение гемоглобина и содержание гемоглобина в отдельном эритроците. При этом данные гематологические показатели превосходили соответствующие показатели группы, получавшей полиметаллокомплекс ПГ Na, Fe, Со, Cu. Для ПГ Na, Са, Fe концентрация гемоглобина по сравнению с контрольной группой крысят была больше на 61%, а по сравнению с взрослыми самками - на 35%. По сравнению с аналогичными примерами, описанными в патенте РФ №2219187, кл. С 08 В 37/06, А 61 Р 7/00, А 61 К 31/732, 2003, данный эффект ПГ Са, Fe на концентрацию гемоглобина был значительно выше как по сравнению с полиметаллокомплексом ПГ Na, Fe, Со, Cu (увеличение по сравнению с контролем на 12.8%), так и с натрий-, железополигалактуронатом (увеличение по сравнению с контролем на 9.9%). Установлено, что новое соединение - натрий-, кальций-, железополигалактуронат в исследованных концентрациях не проявляет токсических эффектов на экспериментальных животных и является малотоксичным (ЛД₅₀ при внутрибрюшинном введении 1100 мг/кг).

Пример 4. Влияние натрий-, кальций-, железополигалактуроната на гематологические показатели у мышей.

Аналогично примеру 3 самцам мышей для питья вводили 1% растворы натрий-, кальций-, железополигалактуроната или натрий-, железо-, кобальт-, медьполигалактуроната (Патент РФ №2219187, кл. С 08 В 37/06, А 61 Р 7/00, А 61 К 31/732, 2003). Для испытания растворы предварительно разбавляли дистиллированной водой в соотношении 1:1 или 1:3. Перед началом эксперимента и во время эксперимента через каждые 10 дней у животных исследовали гематологические показатели: гемоглобин, число эритроцитов, содержание гемоглобина в отдельном эритроците. Результаты приведены в таблице 2. Наибольший эффект наблюдали на 20-25 день от начала потребления раствора, поэтому в таблице приведены данные за этот период эксперимента.

Как видно из таблицы 2, при одинаковых концентрациях вещества в выпаиваемых растворах ПГ Na, Ca, Fe проявляет более высокий эффект на исследованные показатели крови (концентрация гемоглобина, число эритроцитов), чем ранее разработанный полиметаллокомплекс ПГ Na, Fe, Со, Cu.

Таким образом, новое соединение - натрий-, кальций-, железополигалактуронат является перспективным высокоэффективным противоанемическим средством. Поскольку в состав заявляемого соединения входят такие ценные биогенные металлы, как кальций и железо, полученное вещество может иметь широкий спектр использования в лечебной практике.