CC BY
371
УДК 576.8.095.162:615.453.2
УНИВЕРСАЛЬНАЯ ЗАЩИТНАЯ СРЕДА ДЛЯ ЛИОФИЛИЗАЦИИ ПРОБИОТИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ
Валерий Александрович Несчисляев, Екатерина Владимировна Орлова, Илья Александрович Бахтин
Пермское НПО «Биомед» (директор — докт. мед. наук А.В. Казьянин), e-mail: [email protected]
Реферат
Описана разработка универсального варианта защитной среды для лиофилизации флаконных форм пробиотических препаратов на основе лакто- и би-фидобактерий. Приведены сравнительные данные об эффективности структурообразующего компонента ксеропротектора при лиофилизации лактобактерина.
Ключевые слова: среда для лиофилизации, сублимационное высушивание, пробиотики.
Распространенные нарушения микробиоценоза играют значительную роль в патогенезе различных заболеваний, что позволяет рассматривать проблему коррекции дисбио-тических состояний как общемедицинскую [3]. Первоочередной задачей для отечественного производства пробиотиков, предназначенных для поддержания и восстановления симбиотических микробиоценозов человека, является выпуск конкурентоспособных препаратов, не уступающих по своим качественным параметрам импортным аналогам, которые доминируют в настоящее время на российском фармацевтическом рынке. Это положение диктует необходимость интенсивного развития ряда направлений прикладных исследований, в том числе оптимизации и унификации их технологии.
В настоящее время наиболее распространенным способом стабилизации бактериальных культур в производстве пробиотических препаратов остается сублимационное высушивание. Производительность сублимационного оборудования относится к лимитирующим факторам, определяющим объем выпуска пробиотиков. На эффективность использования сублимационной техники влияет продолжительность цикла высушивания того или иного препарата. Сокращение длительности процесса предполагает более жесткие условия сублимации, связанные с интенсивным подогревом биомассы. Это обстоятельство диктует повышенные требования к защитным средам для лиофилизации, которые должны обеспечить при получении сухого препарата биопротективный и структурообразующий эффекты. Представляется 122
целесообразной разработка универсального варианта защитной среды, которая может быть использована при получении пробио-тиков на основе лакто- и бифидобактерий в виде сухой биомассы во флаконах.
Практика разработки защитных сред свидетельствует, что для минимизации гибели клеток и отходов продукции по физическим свойствам состав ксеропротектора для каждого вида бактерий должен включать сбалансированный качественно и количественно набор компонентов. При этом существенное значение имеют количество клеток в бактериальной суспензии, ее эвтектические параметры, а также характер температурного воздействия при замораживании и обезвоживании [1, 2].
Унификация защитных сред, применяемых в производстве пробиотиков, предполагает ограничение количества используемых компонентов, необходимых в составе ксе-ропротекторов для жестких режимов сублимации. При таких режимах высушивания негативный биологический и структуроде-формирующий эффект нивелируется, как правило, увеличением концентрации ксеро-протектора в бактериальной суспензии. При этом добиться улучшения структуры сухой биомассы значительно сложнее, чем получить необходимое количество живых клеток в сухом препарате.
Логическим завершением процесса унификации защитных сред, на наш взгляд, можно считать разработку и применение универсального протектора для изготовления флаконных форм лактобактерина и бифи-думбактерина, а также ацилакта как наиболее массовых отечественных медицинских пробиотиков. В качестве модели для отработки оптимального унифицированного состава защитной среды был выбран лактобактерин, так как бактериальная суспензия штамма Ь. р1аП;агит 8Р-А3 отличается высоким содержанием клеток (до 1010 КОЕ/мл) и низкой температурой замерзания (не выше -40О С), что создает трудности при проведении про-
Таблица 1
Состав и эффективность защитных сред для лиофилизации
Состав защитной среды Эффект
структурообразующий компонент сахароза молоко биопротективный, % сохранения жизнеспособных клеток структурообразующий, % некондиционных образцов
Желатин + + 50,2±2,9* < 10
№-КМЦ + + 50,6±2,3* 20-50
Крахмал + + 51,0±3,1* > 50
ПВП + + 50,4±2,7* 20-50
- + + 49,9±2,7* > 80
* р>0,05 по отношению к другим защитным средам.
цессов замораживания и высушивания образцов данного препарата. Варианты защитных сред приведены в табл. 1.
Бактериальную суспензию (по 2,0 мл во флаконе) замораживали при температуре -50ОС не менее 16 часов и помещали в сублиматор ТГ-50 (Германия). Общая продолжительность цикла высушивания не превышала 50 часов. По окончании сушки флаконы герметизировали в атмосфере стерильного воздуха, в препарате определяли содержание жизнеспособных клеток и оценивали качество сухой биомассы по наличию дефектов ее структуры (% образцов, не соответствующих требованиям нормативной документации).
Подбор вариантов защитных сред базировался на результатах предварительных исследований, свидетельствующих о возможности использования традиционных компонентов: обезжиренного молока и сахарозы, которые обеспечивают высокий уровень сохранения живых клеток при различных режимах суб-
ми физическими свойствами. Было проведено сравнительное испытание следующих веществ: желатина, крахмала картофельного, натрий карбоксиметилцеллюлозы (№-КМЦ) и поливинилпирролидона (ПВП), известных своим применением в комплексных ксеро-протекторах [1, 2].
Результаты исследований показали, что все варианты защитных сред оказывали практически аналогичный протективный эффект, обеспечивая необходимый уровень выживаемости клеток. По структуре сухой биомассы лактобактерина лучший результат отмечен у варианта ксеропротектора на основе желатина (табл. 1). С учетом комплексной эффективности защитного действия, а также всех сопутствующих обстоятельств, в том числе экономического характера, сахаро-зо-желатино-молочная среда была признана наиболее пригодной к использованию в качестве производственного ксеропротектора для изготовления лактобактерина.
Таблица 2
Состав и эффективность протективного действия универсальной защитной среды
Препараты Состав бактериальной суспензии для розлива Объем разлитого препарата во флаконе, мл Соответствие лиофилизирован-ного препарата требованиям НД
бактериальная взвесь частей защитная среда биологические парамет-ры,% физические параметры (отсутствие выраженных дефектов структуры), %
СЖ, частей молоко, частей
Лактобактерин 9 2 2 2 ± 0,2 100 не менее 92
Бифидумбактерин 8 - 9 1 - 2 2 2 ± 0,2 100 не менее 96
Ацилакт 9 2 2 2 ± 0,2 100 не менее 94
лимации. Основная задача была связана с выбором высокомолекулярного структурообразующего компонента, который, наряду с биологическим эффектом, способствовал бы получению препарата с удовлетворительны-
Следующий этап наших исследований был связан с разработкой универсального варианта данной защитной среды. Балансировка ее компонентного состава была проведена в ходе параллельных исследований на мо-
дели лактобактерина, бифидумбактерина и ацилакта. В процессе исследований, связанных с разработкой универсального варианта защитной среды, были получены результаты, свидетельствующие о высоких протек-тивных свойствах универсальной среды и целесообразности ее применения при изготовлении указанных препаратов (табл. 2). В производственную практику универсальный вариант протектора был внедрен в 2007 г. на базе Пермского филиала НПО «Микро-ген». До разработки универсального варианта СЖМ среды в производстве лактобактерина при подготовке препарата к розливу использовали аналогичный по составу протектор, но с увеличенным расходом обезжиренного молока (в 1,25 раза) и сахарозо-желатиново-го компонента (в 1,5 раза). Универсальный вариант позволил снизить удельный вес защитной среды в бактериальной суспензии с 40 до 30% при сохранении всех качественных характеристик получаемой продукции.
Таким образом, исследования позволили разработать и адаптировать к условиям массового (крупносерийного) производства способ стабилизации пробиотиков, предусматривающий применение эффективной универсальной защитной среды при полу-
чении препаратов в виде сухой биомассы во флаконах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Долинов К.Е. Основы технологии сухих биопрепаратов. — М.: Медицина, 1969. — 230 с.
2. Нежута А.А., Токарик Э. Ф., Самуйленко А.Я. и др. Теоретические и практические основы технологии сублимационного высушивания биопрепаратов. — Курск, 2002. — 211 с.
3. Ткаченко Е.И., Суворова А.Н. Дисбиоз кишечника. — СПб: СпецЛит, 2007. — 238 с.
Поступила 16.10.09.
UNIVERSAL PROTECTIVE MEDIUM FOR FREEZE-DRYING OF PROBIOTIC PREPARATIONS
V.A. Nechislyaev, E.V. Orlova, I.A. Bakhtin
Summary
Described was the development of a universal version of the protective medium for lyophilization vial forms of probiotic preparations based on lacto-and bifidobacteria. Presented was the comparative data on the effectiveness of structure-forming components in xero-protector for lyophilization of lactobacterin.
Key words: medium for lyophilization, sublimation drying, probiotics.
