Автореферат и диссертация по медицине (14.04.01) на тему:Разработка технологии и стандартизация дозированных порошков синбиотиков на основе бифидобактерий

005057875

На правах рукописи

Григорян Людмила Георгиевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ДОЗИРОВАННЫХ ПОРОШКОВ СИНБИОТИКОВ НА ОСНОВЕ БИФИДОБАКТЕРИЙ

Специальность 14.04.01 - технология получения лекарств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата фармацевтических наук

г я дпр шз

Пермь-2013

005057875

Работа выполнена на кафедре промышленной технологии лекарств с курсом биотехнологии ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздрава РФ

Научный руководитель: Научный консультант:

доктор фармацевтических наук, профессор, Молохова Елена Игоревна

доктор медицинских наук, Несчисляев Валерий Александрович

Официальные оппоненты: доктор фармацевтических наук, профессор,

Сульдин Александр Владимирович кафедра фармацевтической технологии ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздрава РФ

доктор фармацевтических наук, профессор Петров Александр Юрьевич

кафедра фармации ГБОУ ВПО «Уральская государственная медицинская академия» Минздрава РФ (г. Екатеринбург)

Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Казанский государственный меди-

цинский университет» Минздрава РФ

Защита состоится «14» мая 2013 года в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.068.01 при ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздрава РФ по адресу: 614500, Пермь, ул. Полевая, д. 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздрава РФ по адресу: 614070, г. Пермь, ул.Крупской, 46

Дата размещения объявления о защите диссертации на сайте Министерства

образования и науки Российской Федерации http://www.mon.gov.ru «_» апреля

2013 г. и на сайте ГБОУ ВПО ПГФА Минздрава России http://www.pfa.ru «_» апреля 2013 г.

Автореферат разослан » апреля 2013 года.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 208.068.01

канд. фарм. н. /9 ^ Н.В. Слепова

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

Современные приемы коррекции микробных биоценозов макроорганизма включают использование пробиотиков, пребиохиков, а также их сочетаний в составе комбинированных препаратов. Разработка комплексных препаратов на основе специально подобранных композиций бактериальных штаммов (симбиотики), сочетание компонентов пре- и пробиотического происхождения (синбиотики), а также добавления продуктов метаболизма микрофлоры является одним из актуальных направлений повышения биологической эффективности соответствующих лекарственных средств и биологически активных добавок (A.B. Алешкин, 2010, В.М. Бондаренко, 2011).

Одним из перспективных направлений развития практической микро-биотологии является создание лекарственных препаратов, содержащих бифи-добактерии и лактулозу. Среди веществ с пребиотическим эффектом лактуло-за заслуживает особого внимания, так как является идеальным питательным субстратом для сахаролитических бактерий, которые растут и быстро размножаются при ее использовании (С.Ф. Блат, А.И. Хавкин, 2008).

Для отечественных производителей представляют интерес новации в технологии востребованной лекарственной формы — дозированных порошков, содержащих бифидобактерии и лактулозу. К достоинствам данной лекарственной формы можно отнести удобство при приеме, транспортировке и хранении .

Важным этапом технологии бифисодержащих препаратов является сублимационная сушка. Полученные данным методом порошки обладают высокой гигроскопичностью, низкой насыпной плотностью и неудовлетворительной сыпучестью. В технологических исследованиях при создании препаратов - синбиотиков на основе лиофилизатов возникает необходимость выбора вспомогательных веществ и производственных условий, улучшающих данные показатели.

В ранее проведенных исследованиях (М.И. Демешева, Е.И. Молохова, 2005, В.А. Несчисляев, 2010) показана целесообразность использования в составе дозированных порошков в качестве наполнителей лактозы и микрокристаллической целлюлозы, обладающих бифидогенными свойствами. При организации промышленного производства актуализируется проблема выбора определенных марок этих наполнителей, широко представленных на рынке вспомогательных веществ.

Цель исследования - выбор состава вспомогательных веществ, оптимизации технологии и стандартизация дозированных порошков синбиотиков на основе бифидобактерий.

Реализация данной цели достигалась решением следующих задач:

- получение лиофилизированной биомассы бифидобактерий и модификация ее технологических свойств, влияющих на качество дозированных порошков;

- выбор вспомогательных веществ и дозы пребиотического компонента;

- исследование технологических свойств (сыпучесть, насыпная плотность, гигроскопичность) дозированных порошков и определение составов, перспективных для промышленного производства;

- разработка технологических схем и стандартизация дозированных порошков на основе бифидобактерий;

- оценка качества дозированных порошков.

Степень личного участия

Автор участвовала в планировании, проведении, обработке и интерпретации экспериментальных данных по выбору состава вспомогательных веществ, технологических режимов получения дозированных порошков, содержащих бифидобактерии и лактулозу. Биологическая оценка дозированных порошков проведена на базе отделения препаратов бактериотерапии «Пермского НПО «Биомед», разработка методики газохромато-масс-спектрометрии лактулозы - на базе лаборатории «Фарматест» ГБОУ ВПО «ПГФА» Минздрава РФ (зав. лаб., канд. фарм.н. T.JI. Малкова) при непосредственном участии автора диссертации.

Научная новизна

В работе реализован научно-методологический подход к выбору вспомогательных веществ, направленный на создание технологически адаптированной структуры лиофилизированных биомасс бифидобактерий и позволяющий получать однородные смеси с удовлетворительными параметрами для дозирования в пакеты с учетом фракционного состава используемого наполнителя и соотношения компонентов препарата.

По результатам изучения свойств ксеропротекторов технологически обосновано введение в состав защитной среды лактулозы, позволяющее снизить гигроскопичность и повысить показатели сыпучести и насыпной плотности лиофилизированной биомассы бифидобактерий.

При оценке эффективности пребиотических препаратов с помощью экспресс-теста ингибирования индикаторного штамма Escherichia coli lum + С-50 определена зависимость биолюминесценции сенсора от концентрации лактулозы.

Установлены основные условия проведения газохромато-масс-спектрометрии для определения лактулозы в составе дозированных порошков синбиотиков на основе бифидобактерий.

Практическая значимость работы. Предложены экономичные технологические приемы, позволяющие оптимизировать процесс получения дозированных порошков на основе лиофилизатов бифидобактерий в сочетании с веществами, обладающими бифидогенными свойствами (лактозы, микрокристаллической целлюлозы, лактулозы).

Технологические схемы получения дозированных порошков на основе лиофилизатов бифидобактерий апробированы с положительным результатом в условиях отделения препаратов бактериотерапии «Пермского НПО «Биомед». Результаты проведенных исследований использованы при составлении нормативной документации на дозированный порошок «Бифибад».

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре промышленной технологии лекарств с курсом биотехнологии ГБОУ ВПО ПГФА Минздрава РФ .

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации обсуждены XVI Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство», Москва, 2010, Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биотехнология и биомедицинская инженерия», Курск, 2010, Всероссийской научно-практической конференции «Вакцинология 2010. Совершенствование иммунобиологических средств профилактики, диагностики и лечения инфекционных болезней», Москва, 2010, Всероссийской научно-практической конференции «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции», Пятигорск, 2011, научно-практических конференциях Пермской государственной фармацевтической академии, Пермь, 2009,2010.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 статьи в изданиях Перечня ВАК.

Связь задач исследования с проблемным планом научно-исследовательских работ. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздрава РФ (номер государственной регистрации 01.9.50007417).

На защиту выносятся следующие положения:

- модификация технологических свойств лиофилизированной биомассы бифидобактерий;

- состав и оптимальные условия получения дозированных порошков на основе лиофилизатов биомассы бифидобактерий и лактулозы;

- технологические схемы и показатели стандартизации вышеуказанных порошков ;

- результаты изучения стабильности дозированных порошков синбио-тиков на основе бифидобактерий и лактулозы.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста, иллюстрирована 42 таблицами и 29 рисунками. Состоит из введения, обзора литературы, 4 глав экспериментальных исследований, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 176 источников, из них 103 отечественного и 73 зарубежных авторов, приложений на 15 с.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Научные положения диссертации соответствуют формуле специальности 14.04.01 - технология получения лекарств. Результаты проведенного исследования соответствуют области исследования специальности, конкретно пунктам 2,3.4 паспорта специальности - технология получения лекарств.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава содержит анализ отечественной и зарубежной литературы, отражающий характеристику бифидобактерий как основного компонента нормофлоры кишечника и препаратов для ее восстановления. Отмечено, что бифидобактерии являются необходимым элементом питания детей групп риска: недоношенных, с родовыми травмами, находящихся на искусственном или смешанном вскармливании, родившихся от матерей с отягченным акушерским анамнезом и неблагоприятным анамнезом в отношении дисбакте-риоза. Показана актуальность разработки российских технологий препаратов комбинированного состава (синбиотиков) в виде дозированных порошков.

Рассмотрены перспективные комбинации про- и пребиотиков, обеспечивающие усиление биологического эффекта и позволяющие улучшить состояние микрофлоры в толстом кишечнике. Показаны преимущества лактуло-зы как эффективного пребиотика в составе препаратов на основе бифидобактерий.

Вторая глава посвящена описанию объектов и методов исследования, в том числе характеристики производственного штамма В. bifidum I и вспомогательных веществ, используемого в экспериментальных исследованиях. В главе также представлены физико-химические, технологические, биологические и статистические методики изучения лиофилизированных биомасс бифидобактерий и экспериментальных составов порошков .

Для анализа лактулозы разработана методика хроматомасс-спектрометрии О-триметилсилиловых эфиров углевода на газовом хроматографе Agilent 7890 А с масс-спектрометром Agilent 5975 С ( внутренний стандарт - фенил-р-Б-глюкопиранозид).

Выбор состава дозированных порошков на основе бифидобактерий (глава 3).

В главе приведены результаты исследований по изучению технологических свойств лиофилизатов бифидобактерий, установлению влияния технологических факторов на процесс получения дозированных порошков, включающего фракционный состав наполнителей, количеству антифрикционных веществ и режимов перемешивания.

При сравнительном анализе изотерм сорбции лиофилизированных биомасс рис. 1 и 2, составы которых представлены в табл. 1, было установлено существенное увеличение количества влаги, поглощаемой биомассами, что потверждает необходимость тщательного контроля за технологическими параметрами ведения процесса, в том числе и временными. Точка перегиба в районе значения относительной влажности 0,67 для всех вариантов биомасс указывает на необходимость проведения технологического процесса при получении дозированных порошков в условиях регулируемой влажности окружающей среды, которая не должна превышать 60 % .

Таблица 1

Состав бактериальных суспензий при лиофилизации биомассы бифидо-___бактерий_

Серия экспериментального образца биомассы Состав бактериальной суспензии для розлива

Бактериальная взвесь, частей Содержание компонентов защитной среды, части

Обезжиренное молоко Сахароза Желатин Лактулоза

I 9 2 части 0,5 части 0,5 части -

II 9 2 часть 1 часть - -

VII 9 1 часть 1 часть - 1 часть

4.5

3.5 3 2.5 2

1.5 1

0.5 0

Рис. 1. Изотермы сорбции влаги поверхностей биомасс бифидобактерий

(через 5 ч)

биомасса биомасса биомасса

Рис. 2. Изотермы сорбции влаги поверхностей биомасс бифидобактерий

(через 24 ч)

Таблица 2

Составы защитных сред для лиофилизации бактериальных культур

№ биомассы Содержание компонентов

Обезжиренное молоко Сахароза Желатин Лактулоза

1 часть 2 части 1 часть 0,5 части 0,5 части 1 часть 2 части

I + + +

II + +

III + + + +

IV + + +

V + + + +

VI + +

VII + + +

VIII + +

на 9 частей бактериальной взвеси

Исследованиями технологических свойств лиофилизированных биомасс бифидобактерий, обобщенных в табл. 3 с различными составом защитных сред (табл. 2) установлено, что все исследуемые биомассы обладают низкой сыпучестью и насыпной плотностью. Составы в большинстве случаев имели сыпучесть, не превышающую допустимую. Наиболее высокой сыпучестью (удовлетворительной) обладал состав V с сахарозо-молочной средой с добавлением концентрированного раствора лактулозы. Показатели насыпной массы для изучаемых лиофилизатов не превышают 340 кг/м3.

Через 48 часов экспозиции все образцы при влажности 100% превращались из порошкообразной смеси в липкую пористую массу или карамелеоб-разный сгусток, труднорастворимый даже в теплой воде, что свидетельствует о высокой влагопоглощающей способности лиофилизатов бифидобактерий. При этом наибольший прирост влагосодержания характеризует биомассу II с сахарозо-молочной защитной средой.

Таким образом, для использования лиофилизатов биомасс бифидобактерий в промышленном производстве дозированных порошков необходимо применение вспомогательных веществ, обеспечивающих удовлетворительные показатели сыпучести, насыпной плотности и гигроскопичности.

В качестве вспомогательных веществ-наполнителей в работе использовали, лактозу и микрокристаллическую целлюлозу, широко применяемых в производстве твердых дозированных форм и апробированных для дозированных лекарственных форм бифидобактерий в виде капсул и саше. При изучении лактозы и микрокристаллической целлюлозы с различной формой и размерами частиц (27 различных марок) установлено существенное влияние фракционного состава наполнителя на основные технологические свойства, обеспечивающих получение качественных порошков: сыпучести, насыпной плотности и скорости влагопоглощения.

Таблица 3

Технологические характеристики биомасс бифидобактерий

Био- Сыпучесть, г/с Насыпная Равновесный прирост влаги, % Скорость при-

масса плотность, кг/м3 Время экспозиции, ч ф*=100% роста влагосо-держания, %/ч

5 4,07±0,42

I 3,13±1,42 336,73±35,15 24 48 19,26±1,34 31,35±1,66 0,81±0,08

5 9,32±0,55

II 2,76±0,13 294,12±7,07 24 48 28,71±0,32 46,27±0,07 1,86± 0,18

5 3,39±0,17

IV 3,00±0,34 317,54±12,52 24 48 13,00±0,60 21,55±1,49 0,68±0,03

5 4,4±0,31

V 3,47±1,32 357,77±11,76 24 48 14,78±0,04 22,83±1,43 0,88±0,06

5 4,43±0,01

VI 1,73±0,47 258,08±4,14 24 48 16,43±0,55 26,25±0,91 0,89±0,12

5 4,43±0,82

VII 2,90±0,10 274,05±14,78 24 48 17,93±0,32 29,45±0,07 0,89±0,16

ср* - относительная влажность воздуха

На следующем этапе работы были приготовлены дозированные порошки на основе вариантов биомассы бифидобактерий с использованием лактозы 80 М и МКЦ МС 500 в различных соотношениях. В качестве лекарственной субстанции использована лиофилизированная биомасса бифидобактерий (биомасса II) с сахаро-молочной средой. Выбор лактозы марки 80 М и МКЦ МС 500 объясняется подходящими технологическими свойствами (низкой гигроскопичностью, удовлетворительной сыпучестью и насыпной плотностью). В качестве антифрикционного вещества в состав порошков вносили аэросил А 300 в концентрации 2 и 3 %.

Получение порошков с биомассой бифидобактерий проводили по правилам получения сложных порошков: измельченную лиофилизированную биомассу бифидобактерий вводили к наполнителям, предварительно просте-рилизованным при температуре 140 °С в течение 30 минут, и смешивали до получения однородной смеси в асептических условиях. Введение аэросила осуществляли на последнем этапе получения порошка, как легкопылящего вещества, и продолжали смешивание для равномерного распределения антифрикционного вещества на поверхности твердых частиц. Составы порошков

представлены в табл. 4. У полученных порошков определены технологические свойства.

Таблица 4

Составы порошков с лиофилизатами бифидобактерий

Компоненты Серии

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 22 23 24 25

I 1:1,5 + + + +

Б 1:2 + + + +

И II 1:1,5 +

О 1:2 +

М III 1:2 +

А IV 1:1,5 +

С 1:2 +

С V 1:1,5 +

А 1:2 + +

VI 1:2 +

VII 1:2 +

Лактоза 80 М + + + + + + + + + + + + + +

МКЦ МС 500 + + + +

Аэро- г2% + + + + + + + + + +

сил 3% + +

Анализ полученных результатов показал, что на технологические свойства исследуемых композиций существенно влияет присутствие аэросила. Наилучшая насыпная плотность наблюдалась в составах, содержащих аэро-сил в количестве 2% от общей массы порошка лиофилизатов бифидобактерий на основе лактозы (составы 6, 7, 8, 9, 10, 11) (рис. 3). При этом заметно повышалась и сыпучесть порошков, соответствуя показателю «хорошо». Это можно объяснить способностью аэросила связывать воду в количестве до 40% относительно своей массы без потери сыпучести. В порошках бифидобактерий на основе МКЦ содержание аэросила не оказывает существенного влияния на показатель насыпной массы. Однако при увеличении содержания аэросила до 3% (составы 24, 25) показатель сыпучести существенно ухудшился (рис. 4).

600.00

составы порошков, содержащихаэросил

Рис. 3. Насыпная плотность экспериментальных порошков, содержащих аэросил (контроль - биомасса II)

9

составы порошков, содержащих азросил

Рис. 4 . Сыпучесть экспериментальных порошков, содержащих аэросил (контроль - биомасса II)

В результате комплексного анализа технологических параметров дозированных порошков с бифидобактериями с различными наполнителями установлена целесообразность использования в составе наполнителей, отличающихся большим содержание крупной фракции: МКЦ марок Vivapur 14, Arbocel А 300, Prosolv SMCC HD 90, МКЦ MC 500 и лактозы марок Lacto-chem Coarse Powder 60M, Lactopress Spray-dried 260, Lactopress Granulated. При этом было установлено, что все марки лактозы и МКЦ уменьшают вла-гопоглощающую способность полученных порошков по сравнению с лиофи-лизированной биомассой. При этом прирост влагопоглощения дозированных порошков с МКЦ сравним с образцами, содержащими лактозу.

Учитывая адсорбционные свойства МКЦ, это позволяет сделать предположение о формировании структуры порошков, содержащего лиофилизат бифидобактерий, обладающего необходимыми технологическими свойствами.

Оценка биологических свойств и остаточная влажность порошков, полученных на их основе, полностью соответствовали требованиям нормативной документации (КОЕ не менее 107,активность кислотообразования не менее 90° Тернера). Полученные данные использованы при разработке технологии дозированных порошков с бифидобактериями.

Разработка технологии и стандартизация дозированных порошков с бифидобактериями (глава 4).

В четвертой главе приведены данные экспериментов по определению оптимальной технологии дозированных порошков на основе бифидобактерий с использованием симплексного метод математического планирования эксперимента.

На основании проведенных исследований разработана технологическая схема получения и показатели стандартизации дозированных порошков на основе бифидобактерий. По разработанной технологической схеме было наработано 5 серий препарата и проведена оценка их качества.

При оптимизации технологии дозированных порошков на основе бифидобактерий исследование влияние свойств вспомогательных веществ на технологические параметры проводили по плану латинского квадрата 4x4 с повторными наблюдениями. В качестве параметров оптимизации использовали основные технологические характеристики дозированных порошков: сыпучесть, насыпная масса, прирост влагопоглощения.

Факторы и уровни, которые изучались при оптимизации технологии дозированных порошков на основе бифидобактерий, установлены в результате предварительных экспериментах и методом случайного баланса, представлены в табл. 5. Матрица планирования эксперимента по латинскому квадрату 4><4 и результаты исследования технологических свойств дозированных порошков на основе бифидобактерий обобщены в табл.6.

Таблица 5

Факторы и их уровни при изучении порошков с бифидобактериями

Соотношение наполнителя и биомассы (А) Антифрикционное вещество (В) Вид наполнителя (С)

а1 - лактоза 1:1 в1 - отсутствие cl - Lachtochem Coarse Powder 60

а2 - мкц 1:1 в2 - аэросил 0,5 % с2-Vivapur 14

аЗ - лактоза 1:2 вЗ - аэросил 1,5 % сЗ - Lachtochem Fine Powder 200

а4 - мкц 1:2 в4 - аэросил 2,5 % c4 - смесь лактоз или мкц

Таблица 6

Матрица планирования эксперимента по латинскому квадрату 4x4 и результаты исследования дозированных порошков на основе бифидобактерий

№ Фактор Сыпучесть, Насыпная плот- Прирост влагопог-

серии г/с ность, кг/м3 лощения, %

А В С У 1 У 2 УЗ

1 а1 В1 с1 2,84 810,37 0,58

2 а2 В2 с2 4,00 800,00 0,58

3 аЗ вЗ сЗ 0,63 952,38 0,47

4 а4 в4 с4 4,00 636,94 0,44

5 а1 в1 с1 2,38 909,09 0,52

6 а2 в2 с2 5,78 740,74 0,45

7 аЗ вЗ сЗ 2,31 968,05 0,44

8 а4 в4 с4 5,46 606,06 0,47

9 а1 в1 с1 2,31 800,00 0,48

10 а2 в2 с2 5,00 606,06 0,55

11 аЗ вЗ сЗ 4,67 682,13 0,45

12 а4 в4 с4 4,00 645,16 0,50

13 а1 в1 с1 1,46 651,89 0,51

14 а2 в2 с2 5,00 571,43 0,50

15 аЗ вЗ сЗ 3,15 600,24 0,43

16 а4 в4 с4 6,80 697,84 0,43

Дисперсионным анализом установлено, что среди изученных факторов при уровне значимости 0,05 существенное влияние на показатель сыпучесть оказывает соотношение наполнителя и биомассы (Т расч. 14,80 > Б табл. 4,80), а также фактор размера частиц наполнителя (Т расч.5,09 > Б табл. 4,80). Наилучшая сыпучесть обеспечивал наполнитель на основе микрокристаллической целлюлозы (\Чуариг 14) в соотношении 1:2. При дисперсионном анализе влияния факторов на показатель насыпной плотности установлено , что все источники дисперсии оказывают существенное влияние на параметр оптимизации (Р расч. > Р табл.). Значительное превышение Р ост над Р табл. указывает на необходимость учета эффектов взаимодействия между факторами. По схеме факторного анализа типа 42 определили величину влияния на изучаемый процесс линейных факторов, а также АхВ взаимодействия. Расчетами установлено, что наибольшее влияние на показатель насыпной плотности оказывает размер частиц наполнителя, далее следует количество антифрикционного вещества и их взаимодействие . Наименьшее влияние на показатель насыпной плотности оказывает соотношение наполнителя и биомассы.

Выявленные с помощью множественного критерия Дункана различия средних величин фактора С показали, что наилучшие результаты по насыпной массе обеспечивают наполнители, имеющие наибольший размер частиц. В результате комплексного анализа установлено рациональность использова-

ние в прописи порошка микрокристаллической целлюлозы, имеющей перед лактозой биологические, технологические и экономические преимущества.

Ранжирование фактора В позволило определить, что оптимальное количество аэросила находится в интервале 0,5 % до 2,5 %, что позволяет использовать аэросил в составе порошка в минимальном количестве (0,5 %). На прирост влагопоглощения, факторы, используемые в данном эксперименте, влияния не оказывают.

Обобщение полученных результатов позволило выявить основные технологические параметры порошкообразных смесей, позволяющие получать качественные дозированные порошки на основе бифидобактерий: наполнитель с наибольшим размером частиц независимо от его химической природы, соотношение наполнителя — лиофилизированную биомассы бифидобактерий 2:1, а также содержание антифрикционного вещества (аэросила) не более 1 %. В процессе получения порошков отмечено , что стадия измельчения и смешивания порошков достаточно трудоемкая, на что надо обратить внимание в процессе перехода к промышленным сериям получения порошка

Определенные нами составы и технология дозированных порошков на основе бифидобактерий признаны рациональными и использованы нами при разработке лабораторного регламента «Бифидобактерин, порошок».

Разработанная технологическая схема получения дозированных порошков бифидобактерий, представленная на рис.5.

Производство дозированных порошков с лиофилизатами бифидобактерий включает несколько этапов:

1 этап: получение нативной микробной взвеси (ТП 1);

2 этап: лиофильная сушка (ТП 2);

3 этап: получение порошка (ТП 3);

4 этап: фасовка и упаковка порошка (УМО 4).

Перечень контрольных точек технологического процесса производства представлен в табл. 7.

Анализ качества лекарственной формы в виде дозированного порошка в пакетах было установлено, что во всех сериях порошок имел беловато-серый цвет со специфическим запахом и вкусом. При определении подлинности бактериоскопическим методом в мазках, окрашенных по Граму, обнаруживались грамположительные полиморфные палочки с бифуркациями, располагающиеся в виде скоплений или отдельных клеток.

При определении растворимости содержание пакетов растворялось в течение 5 минут с образованием гомогенной массы беловато-серого цвета. Отклонение от средней массы при взвешивании содержимого пакетов находилось в пределах ±5 %. Показатель потери массы при высушивании не превышал 5 % от всех исследуемых образцов. Значения рН порошков определялись потенциометрически и находились в пределах 5,7-6,7.

Все серии препарата были безвредны для белых мышей при перораль-ном введении 0,5 мл взвеси препарата, полученной при разведении раствором натрия хлорида 0,9 % из расчета 0,5 мл на 1 дозу.

Рис. 5. Технологическая схема получения дозированных порошков с бифидобактериями

Таблица 7

Перечень контрольных точек технологического процесса производства

кт Наименование этапа Контролируемый показатель

КТ-1 ТП-1 Накопление биомассы бифидобактерий штамма В. Ыйс1ит 1 Контроль бактериальной взвеси: - рН=5,5-6,5; активность кислотообразования не ниже 90°Т; содержание живых бифидобактерий в 1 мл не менее 1 х 108; не должна содержать посторонней микрофлоры

КТ-2 ТП-2. Лиофилиза-ция бактериальной культуры Контроль сухой биомассы: - рН=5,5-6,5; активность кислотообразования не ниже 90 Т; содержание живых бифидобактерий в 0,3 г не менее 1х108; - не должна содержать посторонней микрофлоры

КТ-3 ТП-3. Приготовление порошка Испытания микрокристаллической целлюлозы

КТ-4 ТП-4. Приготовление порошка Испытания аэросила по показателям безопасности ГОСТ 14922-77

КТ-5 ТП-5. Приготовление порошка Контроль порошка в производственном подразделении: рН=5,0-6,5; активность кислотообразования не ниже 90°Т; содержание живых бифидобактерий не менее 1хЮ8 КОЕ/г

КТ-6 УМО-4. Фасовка Средняя масса порошка 0,90+0,045 г

КТ-7 Контроль готовой продукции Контроль препарата в ОБТК: - органолептические свойства; - подлинность; - рН=5,0-6,5; - потеря в массе при высушивании не более 5,0 %; - средняя масса порошка 0,90+0,045 г; - активность кислотообразования не ниже 90 °Т; - содержание живых бифидобактерий не менее 1хЮ8 КОЕ/г; - микробиологическая чистота

Контролируемые серии характеризовались отсутствием посторонних микроорганизмов и грибов. При определении количества живых микробных клеток в 1 дозе препарата содержание жизнеспособных бифидобактерий не менее 108 КОЕ. Показатель активности кислотообразования во всех испытуемых образцах не менее 90 °Т.

Полученный и проконтролированный препарат «Бифидобактерии порошок» в количестве 5 серий заложен на хранение в сухое, защищенное от света место при температуре от 2 до 10 °С.

Порошки всех серий через 1 год 3 месяца не изменили своих свойств и соответствовали, предъявляемым требованиям по всем показателям: внешне-

му виду, подлинности, растворимости, средней массе, показателю рН, потери в массе при высушивании, безвредности, отсутствию посторонних микроорганизмов и грибов, специфической активности. Полученные материалы позволили установить срок хранения для данной лекарственной формы - 1 год.

Получение и исследование биологических и технологических свойств синбиотических препаратов бифидобактерий с лактулозой (глава 5).

В 5 главе описаны экспериментальные исследования, связанные с созданием комбинированного препарата на основе бифидобактерий с лактулозой в виде дозированного порошка. При этом проведена оценка биологического и технологического влияния лактулозы на бифидобактерии, обоснована методика количественного определения этого пребиотика в экспериментальных образцах, а также установлен оптимальный способ введения лактулозы в состав комплексного препарата.

В ходе создания комбинированного препарата на основе бифидобактерий в виде дозированного порошка, с учетом предполагаемой сферы применения препарата, представляло научный интерес оценить биологическое и технологическое влияние лактулозы на качество порошков с бифидобакте-риями.

Экспериментально в условиях «in vitro» показано, что традиционные культуральные микробиологические способы не позволяют выявить бакте-риотропные свойства лактулозы. Анализируя возможные методические подходы к оценке биологической активности пребиотика нами апробирован новый методический подход к оценке эффективности пребиотических препаратов с помощью экспресс- теста ингибирования биолюминесценции индикаторного штамма (Несчисляев В.А., Арчакова Е.Г. 2003). В качестве критерия эффективности использовали показатель индекса анагонистической активности пребиотика, определяемый методом ингибирования биолюминесценции тест-штамма Escherichia coli lum + С-50 при кратковременной совместной экспозиции с образцом лактулозы.

При анализе полученных данных установлена существенная зависимость биолюминесценции Escherichia coli lum + С-50 от концентрации лактулозы в изучаемых пробах. При этом достаточно высокий уровень на протяжении всего периода экспозиции (до ИАА = 60) обеспечивал наиболее разбавленный раствор лактулозы (0,3 % раствор лактулозы) (рис.6).

100

♦ целыI Я о 10 раз * в 100 роз

Рис. 6. Уровень стимуляции (гашения) свечения Escherichia coli lum+ С-50 растворами лактулозы

Полученные результаты хорошо согласуются с литературными данными по исследованию влияния лактулозы на бифидобактерии в кисломолочных напитках и учитывались нами при разработке состава комплексного препарата на основе бифидобактерий, содержащего лактулозу.

При исследовании технологических свойств порошков лактулозы установлено, что, хотя она обладает очень хорошей насыпной плотностью (714,29±0,02) кг/м3 и отличной сыпучестью (12,70±3,94)г/с, лактулоза относится в категории гигроскопичных веществ с высокой скоростью прироста влагосодержания. Учитывая гигроскопичные свойства порошка лактулозы, в последующих экспериментах ее вводили в виде раствора в состав защитной среды на этапе получения биомассы. Комплексным анализом технологических свойств установлено, что биомасса V, в состав которой был введен раствор лактулозы, характеризуется увеличением показателей насыпной плотности и сыпучести, а также уменьшением прироста влагопоглощения по сравнению с другими биомассами. Это говорит о перспективности использования данной биомассы в дозированных порошках.

Все композиции порошков показали удовлетворительную сыпучесть, и высокие показатели насыпной плотности. Наименьший прирост влагопоглощения показала серия 21, содержащая в своем составе биомассу I (1:2), лактозу и 1% аэросил, 45% МКЦ и 10% лактулозу.

Таблица 8

Составы порошков бифидобактерий с лактулозой

Компоненты Составы

15 16 18 19 20 21

Биомасса I 1:1,5 + + +

1:2 + + +

Лактоза + +

Аэросил 1% + + +

2% + +

МКЦ 45% + +

90% + + + +

Лактулоза 10% + + + + + +

Таким образом, введение лактулозы в состав защитной среды позволяет получить качественные порошки, имеющие удовлетворительные технологические свойства. На основании полученных результатов внесены изменения в технологическую схему получения дозированных порошков бифидобактерий с лактулозой на стадии получения защитной среды и внесения вспомогательных веществ.

Рис. 7. Сыпучесть порошков с лактулозой

Рис. 8. Насыпная плотность порошков с лактулозой

¡¡А!

Рис. 9. Хроматограмма доз порошка с лактулозой

4-?7 14Я1.4 52! Л

гя'г -- 40 50 «О ТО М 95 Ш М0120130140 150160176 163 )5СМС>21С220 230 2402СЧ) 260270263 2Э530331С 32СаЖ МО

Рис. 10. Масс-спектр силированной лактулозы

По предложенной технологии наработано и простандартизировано 5 о рий комплексного препарата бифидобактерий с лактулозой. В количестве 5 серий синбиотик заложен на хранение в сухое, защищенное от света место

при температуре от 2 до 10 °С. Кроме показателей стандартизации дозированных порошков с бифидобактериями по методике газохромато-масс-спектрометрии (рис.9 и 10) установлено, что содержание лактулозы в одной дозе составляет 70±0,07 мг. При хранении в течение 1 года 3 месяцев порошки всех серий не изменили своих свойств и соответствовали, предъявляемым требованиям по всем показателям: внешнему виду, подлинности, растворимости, средней массе, показателю рН, потери в массе при высушивании, безвредности, отсутствию посторонних микроорганизмов и грибов, специфической активности и содержанию лактулозы. Полученные материалы позволили установить срок хранения для данной лекарственной формы - 1 год.

ВЫВОДЫ

1. Обоснован методологический подход к созданию структуры дозированных порошков с лиофилизатами бифидобактерий , обеспечивающий получение дозированных порошков, пригодных для промышленного производства, включающий выбор фракционного состава используемого наполнителя, соотношения биомассы и вспомогательных веществ, а также необходимость введения антифрикционного вещества.

2. С использованием математических методов планирования установлены рациональные параметры технологического процесса получения и состав дозированных порошков бифидобактерий: сухая биомасса бифидобактерий — 0,300 г, микрокристаллическая целлюлоза МКЦ МС 50 (У1уариг 14) - 0,595 г, аэросил - 0,005 г.

3. В результате комплекса проведенных технологических и биологических исследований определены оптимальный состав и технология дозированных порошков - синбиотиков бифидобактерий с лактулозой.

4. Показана приемлемость использования методики газохромато-масс-спектрометрии с использованием О-триметилсилиловых производных для определения лактулозы в составе дозированных порошков синбиотиков на основе бифидобактерий. Содержание лактулозы в составе порошка составило 70±0,7 мг.

5. Разработаны технологические схемы и показатели стандартизации дозированных порошков синбиотиков на основе бифидобактерий.

6. Исследованием стабильности экспериментальных образцов разработанных лекарственных форм установлен срок годности препарата - 1 год.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Григорян, Л.Г., Москотина, О.В. Разработка состава наполнителя для дозированных порошков на основе бифидобактерий/ Л.Г. Григорян, О.В. Москотина // Вестник Пермской государственной фармацевтической академии, 2009 - № 5,- С.218-220.

2. Молохова, Е.И., Григорян, Л.Г. Технологические исследования по разработке дозированных порошков бифидобактерина с лактулозой // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции Сборник научных трудов. - Пятигорск, 2009.- вып.64,- С. 190-192.

3. Молохова, Е.И., Биофармацевтическая оценка лекарственных форм препаратов-пробиотиков / Е.И. Молохова, Ю.В. Сорокина, Л.Г. Григорян / сборник материалов XVII Российского национального конгресса «Человек и лекарство», 2010,- С.683.

4. Молохова, Е.И., Выбор марки лактозы для дозированных порошков с бифидобактериями / Е.И. Молохова, Л.Г. Григорян // Сборник трудов III Всероссийской конференции «Биотехнология и биомедицинская инженерия». -Курск, 2010,- С.124-126.

5. Молохова, Е.И., Влияние технологических параметров вспомогательных веществ на качество порошков с бифидобактериями / Е.И. Молохова, Л.Г. Григорян // Вестник РУДН 2010,-Медицина. - Москва, 2010,- С. .357-360 (статья ВАК).

6. Молохова, Е.И., Вспомогательные вещества, перспективные для создания лекарственных - форм пробиотиков/ Е.И. Молохова ,Л.Г. Григорян, // тезисы Всероссийской научно-практической конференции «Вакцинология

2010. Совершенствование иммунобиологических средств профилактики, диагностики и лечения инфекционных болезней»- М.,2010, С.85.

7. Зерда Тешфа, Использование микрокристаллической целлюлозы в составе дозированных порошков с бифидобактериями / Зерда Тешфа, Л.Г. Григорян // Вестник Пермской государственной фармацевтической академии. - Пермь, 2010. - № 6. - С. 248-250.

8. Григорян, Л.Г., О возможности использования лактулозы в качестве компонента дозированных порошков с бифидобактериями / Л.Г. Григорян, Е.И. Молохова // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции Сборник научных трудов. - Пятигорск, 2011.- вып.66.- С. 249-251.

9. Молохова, Е.И., Экспериментальное обоснование состава твердых дозированных лекарственных форм с бифидобактериями / Е.И. Молохова, Л.Г. Григорян, М.И. Демешева // Сибирский медицинский журнал. - Томск,

2011. - Т.26, вып. 2. - С. 85-88 (статья ВАК).

Григорян Людмила Георгиевна (Россия)

Разработка технологии и стандартизация дозированныхпорошков симбиотиков на основе бифидобактерий

Изучены технологические характеристики лиофилизированных биомасс бифидобактерий с модифицированными защитными средами и различных марок лактозы и микрокристаллической целлюлозы, рекомендуемых для промышленного производства дозированных порошков. Комплексным анализом технологических свойств показано, что лиофилизат, в состав которой был введен раствор лактулозы, характеризуется увеличением показателей насыпной плотности и сыпучести, а также уменьшением прироста влагопоглощения по сравнению с другими биомассами. Это говорит о перспективности использования данной биомассы в дозированных порошках.

Установлены технологические факторы, влияющие на процесс получения дозированных порошков с бифидобактериями: фракционный состав наполнителей, количество антифрикционного вещества, режимы перемешивания. Разработана технология дозированных порошков на основе бифидобактерий с использованием дисперсионного метода анализа латинского квадрата. Обоснован состав дозированных порошков с бифидобактериями: сухая биомасса бифидобактерий - 0,300 г, микрокристаллическая целлюлоза МКЦ МС 500 (Vivapur 14) - 0,595 г, аэросил - 0,005 г

Проведена оценка биологического и технологического влияния лактулозы на бифидобактерии, разработана методика количественного определения газохромато-масс-спектрометрии этого пребиотика в экспериментальных образцах, а также подобран состав симбиотика, содержащего бифидобактерии и лактулозу.

Technological characteristics of freeze-dried biomass of bifidobacteria with modified protective environments as well as different grades of lactose and micro-crystalline cellulose, which are recommended for the industrial production of powders, were studied. It was found that lyophilizate with lactulose solution is characterized by increased parameter of bulk density, flow properties and reduced water absorption rate compared to other biomass. Application of this biomass was found to be perspective for powder production.

Technological factors such as the size distribution of fillers, the amount of anti-friction material, mixing regimes were studied and found to be important for the production of powders with bifidobacteria. Technology of powders with bifidobacteria was developed. The composition of powders with bifidobacteria was proved (dry biomass of bifidobacteria - 0,300 g, microcrystalline cellulose MCC MS 500 (Vivapur 14) - 0,595 g, Aerosil - 0,005 g).

Evaluation of biological and technological influence of lactulose on bifidobacteria was carried out. GC-MS method for quantitative determination of this pre-biotic was developed. Composition of symbiotic with bifidobacteria and lactulose was determined.

Подписано в печать 08.04.2013. Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 813/2013.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии издательства Пермского национального исследовательского политехнического университета. Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113. Тел. (342)219-80-33.