Безопасность

Наполнитель Желатин

  1. Введение
    • Источник происхождения желатина
    • Различные виды желатина
    • Химическая структура
  2. Свойства
    • Представление
    • Степень желатинизации по Блуму
    • Размер ячейки
    • Водородная связь
  3. Желатин, как наполнитель препарата LANTOX® (ЛАНТОКС®)
    • Свойства Ботулотоксина Тип А
    • Применение желатина в качестве стабилизатора в Ботулотоксине Тип А
    • Сравнение Желатина с другими стабилизаторами на основе протеина, связанными с Ботулотоксином Тип А

Введение

Источник производства желатина

В общих словах, желатин получают из богатых коллагеном тканей животных, таких как кожа и кость. Этот сырой материал получают из быков и свиней. На заводе-изготовителе, желатин получают из коллагена, добытого из тканей свиней или быков после предварительной обработки кислотой или щелочью, соответственно. Желатин, полученный после обработки кислотой, называется Тип А, в то время как желатин, полученный после обработки щелочью, называется Тип Б

Различные виды желатина

Желатин Тип А получают при помощи кислотного гидролиза из кожных тканей свиньи. Такой вид получения выбран потому, что возраст умерщвленных животных относительно небольшой (8-9 месяцев). Коллаген обладает относительно невысокой степенью сетчатой структуры; поэтому гидролиз не занимает много времени. С другой стороны, ткани, полученные из бычьей или коровьей шкуры получают при помощи обработки щелочью. Такой способ в основном используется при производстве желатина тип Б. Для бычьих или коровьих шкур требуется больше времени на гидролиз и денатурации в извести, благодаря более плотной сетчатой структуре.

Химическая структура

Химическое название и номер по СAS: Желатин [9000-70-8]

Желатин получают путем термического гидролиза и денатурации коллагена. Химическая структура желатина состоит из 18 различных аминокислот, соединенных между собой и формирующих полипептидную цепочку. Основным составляющим компонентом является большое количество глицина, пролина и 4-гидроксипролина. Молекулярный вес дистрибуции желатина от 15,000 до 250,000. Это разнообразие зависит от сырья, вида предварительной подготовки и параметров получения. Частицы желатина могут быть представлены в виде полипептидной цепочки первичной структуры, вторичной структуры в виде левосторонней спирали и третичной структуры.

Свойства

Представление

Желатин имеет вид стекловидного, хрупкого твердого тела, без вкуса и запаха, а также обладает возможными оттенками отсветло-янтарного до тускло желтого. Существует форма хранения желатина в виде полупрозрачных листов, гранул, а также порошка.

рН показатель: При отношении веса к объёму водного раствора в 1% при 25□: рН = 3.8 к 6.0 (тип А); рН = 5.0 к 7.4 (тип Б)

Плотность: 1.325 г/см3 для типа А; 1.283 г/см3 для типа Б

Изоэлектрическая точка: 7 к 9 для типа А; 4.7 к 5.3 для типа Б

Степень желатинизации по Блуму

Наиболее важным показателем желатина является его прочность. Этот показатель определяется при помощи стандартного метода, называемого методом определения прочности по Блуму. Прочность/ размер по Блуму классифицируется как высокая прочность: 200 - 300; средняя прочность: 100 - 200 и низкая прочность: 50 - 100.

Размер ячейки

Частицы желатина могут быть разделены на несколько классов, в соответствии с размерами их частиц: 0.1 мм 140 ячейка очень тонкого измельчения; 0.5 мм 35 ячейка тонкого измельчения; 0.8 мм 20 ячейка нормального измельчения; 10 мм 3/8 дюйма очень крупного измельчения.

В принципе, раствор желатина низкой концентрации можно приготовить, используя частицы любого размера. С другой стороны, для высококонцентрированных растворов, следует использовать крупные частицы; они не агрегируют и производят меньше пузырьков воздуха. При этом, такие крупные частицы забирают воду медленнее, так что они и набухают медленнее и медленнее образуют раствор.

Водородная связь

Желатиновая структура на основе аминокислот обеспечивает образование водородной связи с другой молекулой протеина. Следовательно, белок-белковое взаимодействие формируется между желатином и дополнительными протеинами. В высушенном состоянии, эти стабилизированные взаимодействия позволяют защитным коллоидам брать на себя роль молекулы воды, находящейся в растворенном состоянии.

Данное свойство позволяет широко использовать желатин в качестве стабилизатора в лиофилизированных протеиновых/биологических препаратах.

Ссылки:

1. Babel W. Gelatin- a Versatile Biopolymer Manufacture, Applications and Chemical Modification. Reprint from the Special Interest Magazine "Chemie in unserer Zeit". DGF STOESS AG, THE GELITA FROUP.

2. Albumin from http://www.albumin.org/

3. Gelatin. Pharmaceutical Excipients. London: Pharmaceutical Press. Electronic version, 2005, from http://www.medicinescomplete.com/mc/

4. Albumin. Pharmaceutical Excipients. London: Pharmaceutical Press. Electronic< version, 2005, from http://www.medicinescomplete.com/mc/

Желатин, как наполнитель препарата LANTOX® (ЛАНТОКС®)

Свойства Ботулотоксина Тип А

Было обнаружено, что кристаллический ботулотоксин тип А состоит исключительно из биологически активных кислот, как нейротоксичных, так и нетоксичных протеинов.

По некоторым утверждениям, при условии рН 3.5 - 6.8, нейротоксичный компонент, молекулярный вес которого 150,000, связан нековалентной связью с гемагглютинином. Это сохраняет и помогает стабилизировать втрричную и третичную структуры токсина, от чего зависит сохранение его токсичности. В слабо щелочной среде (рН>7.1), а также крови и тканях животных и человека, нейротоксин высвобождается из комплекса токсинов.

Токсичность зависит от конформации молекулы, температуры, водородного показателя и концентрации Биологическая активность (токсичность) препарата во многом зависит от конформационной структуры нейротоксической части молекулы. Таким образом, нетоксичные протеины играют важную роль в стабильности нейротоксина. Детоксикация, которая может разрушить форму, происходит при рН выше 7 и температуре свыше 40П. Более того, снижение токсичности также происходит при формировании пузырьков воздуха на стыке воздуха и жидкости, вызывая растяжение и разрыв вторичной и третичной конформации молекулы нейротоксина.

Растворение до предельно низкой концентрации (нанограмм на миллиметр) также приводит к снижению стабильности нейротоксина, но это может быть предотвращено путем разведения буферного раствора (при рН 6.8 или ниже), содержащего другой протеин, такой как желатин и некоторые другие протеины из группы альбуминов (бычий или альбумин человеческой сыворотки).

Применение желатина в качестве стабилизатора в Ботулотоксине Тип А

Желатин Тип Б, полученный из бычьей кожи, используется в качестве стабилизатора в препарате Ботулотоксин Тип А для медицинских целей, ЛАНТОКС®. 5 мг желатина добавляют в ампулы 100 или 50 ЕД LANTOX® (ЛАНТОКС®).

Это желатин высокой прочности, размер по Блуму 225, что обеспечивает более высокую точку плавления и желатинизации. Более того, уменьшается необходимое количество препарата. Показатель Блума также отражает способность желатина абсорбировать воду, обычно он составляет 6-10-кратное превышение первоначального веса. Размер ячейки 40, желатин тонкого измельчения, применяемый в LANTOX® (ЛАНТОКС®), быстро растворяется в физиологическом растворе (2 мл - 4 мл, в зависимости от дозировки, применяемой при лечении) для формирования раствора желатина слабой концентрации 1.25 - 2 мг/мл.

Сравнение желатина с другими стабилизаторами на основе протеина, связанными с Ботулотоксином

Тип А С точки зрения структурального анализа, желатин является крайне эффективным для стабилизации препаратов на основе протеина, в данном случае, ботулотоксин тип А. В растворенном виде он предотвращает молекулу от агломерации и денатурации во время хранения. В высушенном состоянии, молекула токсина стабилизируется при помощи белок-белкового взаимодействия.

Другой стабилизатор на основе протеина, например, человеческий альбумин, вследствие присутствия групп SH, содержащихся в аминокислотах цистеина (не представленных в желатине); обладает высокой склонностью к самообразованию конгломератов через формирование дисульфидных мостиков. Эта конгломерация затем изменит естественные свойства структуры токсина, и, как результат, снизит токисчность и стабильность токсина. Более того, SH-группы из цистеина могут повлиять на стабильность дисульфидной связи (связи между тяжелой и легкой цепочкой) в структуре токсина; и, как следствие, снизить токсичность и стабильность молекулы токсина.

С точки зрения передачи человеческих заболеваний, так как человеческий альбумин получают из крови человека, есть риск передачи вирусных заболеваний, таких как гепатиты и ВИЧ.

В заключение стоит сказать, что после сравнения двух имеющихся в продаже стабилизаторов протеина на основе желатина, а также человеческого альбумина, с точки зрения химической структуры и возможности передачи человеческих заболеваний, видно, что желатин в большей степени подходит для того, чтобы быть стабилизатором ботулотоксина тип А. Желатин формирует белок-белковое взаимодействие с молекулой ботулотоксина типа А, стабилизирующей структуру токсина и, следовательно, поддерживает токсичность и эффективность. Более того, желатин не содержит цистеин. Он позволяет избежать денатурации, вызываемой свободными SH-группами, в отличие от человеческого альбумина. Наиболее важным фактом является то, что желатин не несет в себе угрозы передачи человеческих заболеваний.

Ссылки:

1. Wang YC. Properties of Botulinum crystalline toxin and neurotoxin. BTXA Expert Report.

2. Goodnough MC, Johnson EA. Stabilization of Botulinum Toxin Type A during Lyophilization. Applied and Environmental Microbiology. 1992; 58 (10): 3426-3428.

3. Proteins from http://www.friedli.com/herbs/phytochem/proteins.html

4. Pubmed abstract: Wetzel R, Becker M, et al. Temperature behaviour of human serum albumin. Eur J Biochem. 1980; 104 (2): 469-78, from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&d opt=Abstract&list_uids=6244951 &query_hl= 13