包含生物活性材料的干燥玻璃质组合物制造技术

本发明专利技术涉及用于在苛刻的储存和使用条件下稳定和保护生物材料的制剂和方法，其中所述制剂涉及包埋在保护性玻璃质基质中的生物活性材料和生物制品，包括活细菌。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在苛刻的储存和使用条件下稳定和保护生物材料，更具体来说，本专利技术涉及将生物活性材料和生物制品包括活细菌包埋在无定形玻璃质基质的保护性制剂中。
技术介绍
冷冻干燥在传统上是保存敏感性生物物质例如活或死细菌和病毒以及蛋白质的最常用方法，而其他方法例如喷雾干燥、流化喷雾干燥和干燥法一般不适合。在这些方法中使用的高干燥温度引起对生物活性材料本身的显著伤害。此外，它们不能将材料充分干燥至产物稳定性所需的特定的残余水分或水活度，因此可能需要通过其他手段进行的附加干燥步骤。常规的冷冻干燥方法典型地包括将含有生物活性材料的溶液冷冻，以及将冷冻的生物材料在完全真空下、在保持冷冻的同时冻干。冷冻干燥方法的低温减少了生物活性材料的降解反应，并使最終干燥形式中的活性损失降至最低。通常，由于在缓慢干燥过程期间形成冰晶，冷冻干燥方法往往引起生物活性材料的显著活性损失和损伤。此外，冷冻步骤本身如果不能正确执行，也能使生物活性材料变性或失活。通过向生物活性物质溶液加入低温保护剂可以在一定程度上避开由冰晶结构的形成所引起的损伤(Morgan等，2006)。这样的保护剂是高度可溶的化学物质，其被添加到制剂中以在冷冻期间保护细胞膜和蛋白质，并提高储存期间的稳定性。常用于活细菌和病毒的稳定剂包括相对于细胞物质或生物活性物质来说高浓度的高糖，例如蔗糖、甘油或山梨糖醇(Mor gan等，2006 ; Cape I a等，2006 )。然而，这样的保护剂可能不能足够地穿透到细胞内以保护细胞内体积中的活性组分，这可能引起冷冻干燥物质在储存后的不稳定性。因此，有膜生物材料例如病毒、细菌和细胞在冷冻干燥过程中不能良好存活。因此，对于开发能够使干燥损失最小化并同时获得干燥后材料足够的储存稳定性的最优干燥方法和制剂来说，仍存在显著的挑战。通过使用某些制剂与在玻璃态、特别是糖玻璃中进行真空干燥的组合已解决了与冷冻干燥相关的ー些问题(美国专利6，190，701)。干燥的稳定化生物活性材料在玻璃质基质中受到保护以对抗不利环境例如高的温度和湿度。一般来说，通过玻璃形成而进行的稳定化，从浓缩含有生物活性分子的糖溶液以形成超饱和糖浆开始。进ー步去除水使糖浆逐渐固化，最終转变成残余水含量低的固体糖玻璃。在玻璃中的化学扩散是可以忽略不计的，因此化学反应事实上停止。由于变性或膜损坏是化学变化，它们不能在玻璃中发生，因此生物活性材料被稳定化并受到保护。许多玻璃由于在储存期间与生物活性材料反应，因此不能执行稳定化。使用还原糖时出现明显问题，所述还原糖可以形成良好的物理玻璃，然而它们的醛基在典型的美拉德(Maillard)反应中攻击生物活性物质上的氨基基团，而非反应性糖类提供稳定的完全不需要冷藏的产物。由于糖类的固有吸湿性，超饱和糖浆的除水和最終干燥变得极为困难。(Annear1962)首先解决了这ー缺点，其开发了在糖类和氨基酸的溶液中含有细菌的制剂以及涉及浓缩糖浆的沸腾和泡沫形成的真空干燥方法。Roser等(美国专利6，964，771)公开了通过泡沫形成进行干燥的类似概念，所述概念包括蒸发掉大部分溶剂的浓缩步骤，随后在真空下对浓缩的糖浆进行沸腾和发泡。为了减轻在沸腾步骤中可能发生的氧化和变性损伤，Bronshtein(美国专利5，766，520,7, 153，472)介绍了含有糖类和表面活性剂的改进的保护性剂型。保护性溶液的干燥也包括在中度真空下浓缩，然后施加强真空以使剩余的水起泡沸腾，从而形成干燥的稳定泡沫的逐步过程。为了避开沸腾步骤，Busson和Schroeder (美国专利No. 6，534，087)介绍了适用于敏感性生物活性材料的制剂的液态干燥方法，并在高于30ΤΟ1Γ的非常温和的真空压カ下使用真空烘箱。在不便材料沸腾的条件下获得一定干燥水平后，供热至高于20°C，并在仅仅几小时后就收获了干燥的材料。 生物活性物质溶液在整个干燥过程期间被维持在液态中的这种类型的干燥方法，具有由于液体在沸腾期间蒸发和发泡表面所表现出的表面积增加而造成的干燥更快的优点。然而，沸腾和发泡需要输入显著热量来提供必需的溶液喷发。这样的干燥方法不能良好适用于敏感性生物物质例如活病毒、细胞或细菌的干燥，这是由于施加的热加速了酶促降解(例如蛋白质水解)和化学氧化(例如氧化和自由基攻击)，其可能破坏生物材料的活性或存活力。上面描述的干燥方法在其被放大至大型エ业过程的能力方面也是有限的。避免冷冻要求在比常规冷冻干燥或喷雾冷冻干燥过程循环中更低的真空度O7T0RR)下执行过程。上述方法的最显著的缺点是不能控制并限制容器、托盘或小瓶中泡沫的膨胀。这种无法控制的喷发和往往过度的泡沫形成使得在实践上不能开发出エ业规模的方法。沸腾步骤的喷发和发泡性质导致一部分材料溅射到容器壁上并进入干燥室中。为了缓和沸腾期间的喷发，Bronshtein (美国专利6，884，866,6, 306, 345)提出了特殊的干燥室和受控的温度/压力施加方案，所述温度/压カ施加方案将过度加热减低至可接受的程度。包含喷发和过度发泡的另ー种方法被描述在美国专利公布No. 2008/0229609中，在所述方法中将生物活性物质溶液封装在覆盖有透气膜的容器或袋子中。同样地，难以在エ业规模上实现这些方案，它们需要特殊的设备并且难以使用不同制剂可靠地重复。正如本
中已知的，干燥泡沫方法不能特别良好地适用于保存有膜生物材料例如脂质体、病毒或活细胞和细菌。脂质膜通常阻止保护剂透入到所包围的体积中，或阻止从所包围的体积中除去足够的水。在保护剂没有足够透入的情况下，酶促过程例如蛋白质水解和化学过程例如氧化和自由基攻击，可以破坏有膜生物材料的活性或存活力。残留在膜包围的体积中的低渗流体可以助长生物材料的不稳定性。Truong-le, Vu (美国专利7，381，425)描述了适合于有膜生物活性物质的冷冻干燥方法。该专利技术的组合物包括多元醇和有膜生物活性材料。干燥方法从将制剂冷却至接近脂质膜的相转变温度的温度开始，降低制剂上的压カ以形成稳定泡沫，将泡沫冷冻，然后使水从冷冻的泡沫升华以提供冻干的干燥泡沫组合物。可以采用ニ级干燥条件来进ー步干燥泡沫。对于能够在玻璃态中干燥而不沸腾和过度发泡的适合的保护性制剂，仍存在需求。特别是对于也适合于制药エ业之外的应用例如食品和农业エ业的成本效益高的制剂和可放大的干燥方法，存在着需求。为了提供足够的干燥而不暴露于高温，需要保护性制剂和温和的干燥过程。需要能够在高的温度和湿度条件下的储存中保护这些生物物质的组合物。如下所述，本专利技术为所有这些挑战提供了解决方案。本专利技术的脱水方法非常温和，并且不将活性试剂暴露于沸腾或发泡中，因此与使样品经受这些胁迫中的ー种或两种的常规冷冻干燥和泡沫干燥技术相比，具有优势。
技术实现思路
本专利技术包括用于在储存中保存敏感性生物活性材料的组合物和干燥方法，所述敏感性生物活性材料例如肽、蛋白质、酶、激素、维生素、类胡萝卜素、矿物质、药物、抗生素、杀微生物剂、杀真菌剂、除草剤、杀虫剂、杀精子剂、核酸、抗体、疫苗、细菌(益生菌或其他细菌)、病毒和/或细胞悬液。所述干燥方法提供了用于干燥包含生物活性材料、基质形成剂和玻璃形成剂的制剂的方法。通过将所有固体组分和生物活性材料分散在溶液中来制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.28 US 61/299,3151.组合物，其包含生物活性材料、至少ー种基质形成剂和至少两种玻璃形成剂。2.权利要求I的组合物，其中组合物是包含生物活性材料的干燥玻璃质组合物。3.权利要求I的组合物,其中制剂包含在约30重量％至约70重量％范围内的总固体。4.权利要求I的组合物，其中生物活性材料包括细胞、微生物、病毒、细胞培养物、细菌、益生菌、植物和土壤益生菌、酵母、蛋白质、重组蛋白质、酶、肽、激素、疫苗、药物、抗生素、维生素、类胡罗卜素、矿物质、杀微生物剂、杀真菌剂、除草剂、杀虫剂或杀精子剂。5.权利要求I的组合物，其中基质形成剂是选自下列的多糖こ酸邻苯ニ甲酸纤维素(CAP)、羧甲基纤维素、果胶、藻酸钠、藻酸的盐、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素、卡拉胶、瓜尔胶、阿拉伯胶、黄原胶、刺槐豆胶、壳聚糖和壳聚糖衍生物、淀粉和改性淀粉、环糊精、菊粉、麦芽糖糊精、葡聚糖、及其组合。6.权利要求I的组合物，其中基质形成剂以约I重量％至约20重量％范围内的量存在 于制剂中。7.权利要求I的组合物，其中玻璃形成剂易于溶解在溶液中，在与水接触后不变稠或聚合，并且在干燥期间不形成晶体。8.权利要求I的组合物，其中玻璃形成剂是蛋白质，例如人血清白蛋白和牛血清白蛋白、卵清蛋白、明胶、免疫球蛋白、分离的大豆蛋白、小麦蛋白、脱脂奶粉、酪蛋白酸盐、乳清蛋白、豌豆蛋白、和任何蛋白水解物；糖类，包括单糖(半乳糖、D-甘露糖、山梨糖等)、ニ糖包括乳糖、海藻糖、蔗糖等；氨基酸，例如赖氨酸、谷氨酸ー钠、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸或组氨酸以及疏水性氨基酸(色氨酸、酪氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等)；甲基胺类例如甜菜碱；多元醇例如三元以上糖醇，例如甘油、赤藓糖醇、丙三醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇和异麦芽酮糖醇；丙ニ醇；聚こニ醇；表面活性剤，例如糖脂肪酸酯和磷脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫迪·哈勒尔，加努阿里·斯卡伯勒，罗杰·德鲁斯，
申请(专利权)人：先进生物营养公司，
类型：发明
国别省市：