PT100679B

PT100679B - Processo para a producao de esteres de amido, esteres de amido e seu uso

Info

Publication number: PT100679B
Application number: PT100679A
Authority: PT
Inventors: Harald Forster; Fatima Asskali; Ernst Nitsch
Original assignee: Laevosan Gmbh & Co Kg
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1999-09-30
Also published as: EP0593605B1; SK2394A3; CZ5994A3; CA2113162A1; HU9400064D0; PT100679A; ATE160576T1; PL170733B1; DK0593605T3; GR3025927T3; FI940097A0; HUT72587A; SK279878B6; WO1993001217A1; JPH06511506A; AU2277592A; FI940097A7; DE59209043D1; EP0593605A1; RU2093522C1

Description

Ο presente invento refere-se a um processo para a produção de ésteres de amido solúveis em água e fisiologicamente assimiláveis, para aplicação clínica, nomeadamente parenteral.

Para soluções de infusão, substitutas do plasma sanguíneo, hemodiluição ou soluções para a diálise peritoneal há uma grande necessidade de polímeros solúveis em água e biocompatíveis. Até à data têm sido utilizadas para estes fins, particularmente, gelatina, derivados de gelatina, dextrano e hidroxietilamido (ver, por exemplo, US-A-3937821; DE-A-3313600; Rõmpp: Chemie Lexikon, 9^a edição, página 919 e 1509).

Presentemente utilizam-se para aplicações clínicas, sobretudo para soluções substitutas do plasma sanguíneo, preferentemente os polissacáridos dextrano e hidroxietilamido. O inconveniente essencial do dextrano consiste em, devido à existência de anticorpos pré-formados, poderem ocorrer reacções anafilácticas, as quais tornam a aplicação desta substância perigosa ou a complicam por obrigarem a um pré-tratamento com um hapteno neutralizante de baixo peso molecular. É certo que em aplicações directas de curta duração do hidroxietilamido raras vezes se observaram efeitos secundários imediatos; a aplicação do hidroxietilamido a longo prazo é, no entanto, fortemente restringida pela sua armazenagem, sobretudo no tecido reticulendotelial. O hidroxietilamido não pode ser degradado pelas enzimas do corpo senão lentamente e de maneira incompleta, dado que a eterificação torna o ataque das glicosidases do corpo difícil. É certo que até à data não se tem ainda a certeza se esta armazenagem prejudica o funcionamento do sistema reticulendotelial, no entanto pensa-se que a ocorrência de prurido, como efeito secundário, que se observa na aplicação do hidroxietilamido, está relacionada com essa armazenagem. Recentemente foi feita também a proposta de utilizar ésteres de amido com ácidos mono- ou dicarboxílicos alifáticos de cadeia curta, nomeadamente do acetilamido, cuja vantagem, em comparação com as substâncias antes mencionadas, consiste sobretudo no

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facto de não serem antigénicos e de poderem ser completamente segregados ou metabolizados. Um polímero que se destina a aplicações clinicas, nomeadamente parenterais, para além de uma boa solubilidade na água, tem, também, que satisfazer as exigências seguintes:

- A solução do polímero deverá apresentar, em concentrações de aplicação terapêutica, uma viscosidade que não seja superior à do plasma;

- A substância deverá ter um tempo de permanência no organismo adaptado à respectiva aplicação, sendo completamente degradável após aplicação parenteral. Nos acilamidos é possível corresponder a esta exigência pelo ajuste do grau de esterificação, dado que uma substituição molar crescente implica um retardamento da degradabilidade pela α-amilase do corpo;

- A substância não deve ser tóxica, pirogénica nem antigénica.

Os ésteres de amido até à data usuais não preenchem estas exigências ou apenas o fazem em parte.

Para a aplicação em alimentos utiliza-se acetilamido de alta viscosidade com um teor máximo em acetilo de 2,5%, correspondendo a uma substituição molar (SM) máxima de 0,064 mol/mol. Produtos deste género não são utilizáveis em aplicações clínicas, devido à consistência pegajosa das suas dispersões aquosas e à sua rápida degradação que se deve à baixa substituição molar. Acetilamidos de viscosidade reduzida e baixo peso molecular são utilizados para gomar têxteis e colar papel; estes produtos são igualmente impróprios para aplicações clínicas por causa da sua baixa substituição molar, da distribuição não definida do seu peso molecular e do seu grau de pureza insuficiente (para se informar sobre o nível actual da técnica, compare-se, por exemplo, O.B. Wurzburg, Modified Starches, Properties and Uses, CRC Press Inc.; Boca Raton, Florida, 1986, páginas 55 a 74).

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O presente invento propõe-se, por isso, proporcionar ésteres de amido solúveis em água e fisiologicamente assimiláveis próprios para aplicações clínicas, nomeadamente parenterais, que não tenham os inconvenientes, acima mencionados, dos produtos até à data utilizados para aplicações desse género e, sobretudo, que preencham todas as exigências dos polímeros que se destinam a aplicações clínicas, nomeadamente parenterais. Este problema é resolvido através do presente invento.

Objecto do invento é um processo para a produção de ésteres de amido solúveis em água e fisiologicamente assimiláveis, caracterizado por se transformar um amido, através de hidrólise ácida ou enzimática, num hidrolisado parcial com um peso molecular médio PM entre 10 000 e 500 000 Dalton, por se acilar este hidrolisado parcial em solução aquosa por meio do anidrido ou do halogeneto de um ácido monocarboxílico alifático com 2 a 4 átomos de carbono ou de um ácido dicarboxílico alifático com 3 a 6 átomos de carbono, ou das suas misturas, e dum agente de basificação, até uma substituição molar de 0,1 a 1,0, e por se eliminarem os sais da mistura reaccional assim obtida.

De acordo com o invento utiliza-se como amido, de preferência, um amido que consiste em amilopectina praticamente isento de amilose, contendo no máximo uma percentagem de 1% em peso de amilose. Exemplos de amidos utilizados de preferência de acordo com o invento são amido de milho ST, amido de arroz ST ou amido de sorgo ST.

A estrutura molecular da amilopectina corresponde em elevado grau à do glicogénio do corpo, e por isso não é de esperar que tenha um efeito antigénico ou tóxico. Após a dissociação dos grupos acilo facilmente hidrolisáveis pelas enzimas do corpo, a molécula restante praticamente não se distingue de glicogénio, estando sujeita ao mesmo metabolismo.

A degradação parcial do amido realizada com o processo de acordo com o invento, torna possível ajustar a viscosidade das

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soluções de aplicação terapêutica a um valor necessário. Prefere-se hidrolisar o amido até este atingir um peso molecular médio PM entre 40,000 e 250,000 Dalton.

É possível realizar a hidrólise, de maneira em princípio conhecida, usando hidrólise ácida ou enzimática. Para a hidrólise ácida utilizam-se, de preferência, ácidos inorgânicos fortes, como por exemplo ácido clorídrico ou sulfúrico. Para a hidrólise enzimática prefere-se, um enzima, α-amilase. É também possível combinar, numa ordem qualquer, uma hidrólise ácida com uma hidrólise enzimática.

grau hidrolítico pode facilmente ser controlado através da medição da viscosidade de uma amostra diluída com água, para se determinar desta maneira a degradação desejada e o fim da reacção de hidrólise.

O passo processual de acordo com o invento que se segue à degradação hidrolítica, consiste em acilar o amido parcialmente hidrolisado, em solução aquosa, por meio do anidrido ou do halogeneto de um ácido monocarboxílico alifático com 2 a 4 átomos de carbono ou de um ácido dicarboxílico alifático com 3 a

átomos de carbono até uma substituição molar de 0,1 a 1,0 mol/mol, de preferência de 0,3 a 0,7 mol/mol. O anidrido ou halogeneto que se utiliza para este fim é derivado de um ácido monocarboxílico alifático com 2 a 4 átomos de carbono ou de um ácido dicarboxílico alifático com 3 a 6 átomos de carbono. Ácidos monocarboxílicos alifáticos são, por exemplo, ácido butírico, ácido isobutírico, ácido propiónico e, sobretudo, ácido acético. Os ácidos dicarboxílicos alifáticos com 3 a 6 átomos de carbono, utilizados de acordo com o invento, podem ser saturados ou insaturados; de preferência, são derivados de ácidos α-dicarboxílicos e são, por exemplo, ácido glutárico, ácido adípico e, sobretudo, ácido succínico e ácido maleico. Como halogenetos peferem-se os cloretos, mas os brometos e iodetos também são apropriados. De acordo com o invento prefere-se trabalhar sobretudo com cloreto de acetilo e particularmente com anidrido acético.

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É também possível utilizar uma mistura de dois ou vários dos ácidos mono- ou dicarboxílicos de acordo com o invento.

A acilação é realizada em presença de um agente de basificação, pelo que são neutralizados os ácidos que se formam ao mesmo tempo. Como aqentes de basificação preferem-se utilizar hidróxidos, carbonatos ou óxidos alcalinos e alcalinos terrosos, sobretudo hidróxido de sódio, carbonato de sódio, hidróxido de cálcio e/ou óxido de magnésio.

As condições da reacção de acilação por meio do anidrido ou do cloreto de ácido correspondem às usuais em acilações deste tipo; a reacção é realizada, de preferência, com agitação forte e à temperatura ambiente. A separação dos sais da mistura reaccional obtida através da acilação realiza-se, de preferência, através de diálise, ultrafiltração ou permuta iónica. É também possível empregar em série dois ou vários métodos de dessalinização, iguais ou diferentes.

Conforme a utilização visada dos ésteres de amido de acordo com o invento pode também ser conveniente separar, não apenas os sais, mas também outros componentes de baixo peso molecular como, por exemplo, pelo menos a maior parte, dos produtos de degradação do amido de partida de baixo peso molecular. Isto pode ser feito antes e/ou após a fase de acilação, por exemplo através de diálise e sobretudo através de ultrafiltração, sendo possível adaptar a porosidade das membranas à respectiva utilização prevista. Convém realizar, após a acilação, a separação dos componentes de baixo peso molecular juntamente com a dos sais. Conforme o grau de pureza desejado é possível empregar em série duas ou várias fases de purificação.

A mistura reaccional obtida após a hidrólise (hidrolisado parcial) e/ou sobretudo a mistura reaccional obtida após a separação dos sais e, eventualmente, de outros componentes de baixo peso molecular, submete-se, antes do tratamento posterior ou utilização, de preferência, a uma filtração esterilizadora.

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sais e, eventualmente, de outros componentes de baixo peso molecular pode ser utilizada directamente; para facilitar o seu manuseamento e armazenagem prefere-se transformar a solução do éster de amido num produto seco. Isto é realizado especialmente através de concentração cuidadosa da solução por evaporação no vácuo e secagem subsequente no vácuo. No entanto é também possível transformar a solução de éster de amido num produto liofilizado.

Devido às suas propriedades, sobretudo à sua boa solubilidade em água e assimilabilidade fisiológica, os ésteres de amido obtidos através do processo de acordo com o invento são particularmente próprios para aplicações clínicas, nomeadamente parenterais.

Os ésteres de amido de acordo com o invento são utilizados sobretudo para a produção de preparações farmacêuticas para a diálise parenteral, assim como para a produção de substitutos do plasma sanguíneo (ver o requerimento de patente alemã P41 22 999.1 Metabolisierbarer Plasmaersatz” e o requerimento de patente alemã P41 23 001.9 Pharmazeutische Zusammensetzung fur die Peritonealdialyse da mesma requerente, e com a mesma data de requisição).

Os exemplos seguintes servem para pormenorizar o invento. As percentagens acima e abaixo indicadas são percentagens em peso e as partes são partes em peso, a não ser que se indique de outro modo. As indicações de temperaturas referem-se à escala de Celsius.

Exemplos

Exemplo 1

Produção de um hidrolisado parcial de amido de milho de ceráceo (PM cerca de 200.000)

Suspenderam-se 4000 g de amido de milho ceráceo com um teor

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em água de 10,0%, correspondendo a 3600 g de amido anidro, em

12,5 kg de água dessalinizada, a seguir adicionaram-se 3,85 g de di-hidrato de cloreto de cálcio e 1 g de α-amilase (Termamyl 60 L; empresa NOVO, Copenhague), e aqueceu-se com agitação, rapidamente, até 95°C. O amido dissolveu-se sem formação de uma fase de alta viscosidade. Manteve-se a temperatura a 95°C até que uma amostra, diluída a 20% com água, apresentava uma viscosidade relativa de 1,5, em relação a água a 20°C. Fez-se parar a degradação através da adição de ácido clorídrico até um pH de 3,0; a seguir manteve-se a mistura reaccional ainda durante 10 minutos a 95°C, arrefeceu-se até à temperatura ambiente, ajustou-se a pH 5,5 por meio de solução de hidróxido de sódio, e fez-se uma filtração através de camadas esterilizadas. A solução de amido degradado, ligeiramente amarelada, 15,6 kg, com um teor em massa seca de 22,4%, foi submetida, para separar componentes de baixo peso molecular, a uma diafiltração através de uma membrana de ultrafiltração com um limite de separação de 30 000 Dalton, e obteve-se 10,2 kg de uma solução a 19,6% contendo 2,0 kg de amilopectina degradada. Utilizaram-se partes aliquotas desta solução para os exemplos 2 e 3 seguintes.

Exemplo 2

Produção de um acilamido (PM cerca de 200 000, SM cerca de 0.35)

A 826,5 g da solução de amido degradado obtida de acordo com o exemplo 1, contendo 162 g de massa seca (1 mol de ch₆h₁₀o₅), foram adicionados durante uma hora, em porções regulares e com agitação forte com um agitador magnético, 40,8 g (0,40 mol) de anidrido acético, adicionando ao mesmo tempo, através de um circuito pH-Stat solução de hidróxido de sódio 2N, de modo a se manter um valor de pH entre 8,0 e 8,5. Para este fim gastaram-se 225 ml (0,45 mol).

A solução obtida desta maneira foi submetida a uma diafiltração através de uma membrana de ultrafiltração (limite de separação: 30 000 Dalton) até uma condutibilidade de < 1

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Exemplo 3

Produção de um acilamido (PM cerca de 200 000, SM cerca de 0,50)

A 826,5 g da solução de amido degradado obtida de acordo com o exemplo 1, contendo 162 g de massa seca (1 mol de CH₆HjqO₅), foram adicionados durante duas horas, em porções regulares e com agitação forte com um agitador magnético, 64,85 g (0,635 mol) de anidrido acético, adicionando ao mesmo tempo, através de um circuito ⁿpH-Stat solução de hidróxido de sódio 2N, de modo a se manter um valor pH entre 8,0 e 8,5. Para este fim gastaram-se 500 ml (1 mol).

A solução obtida desta maneira foi submetida a uma diafiltração através de uma membrana de ultrafiltração (limite de separação: 30 000 Dalton) até uma condutibilidade de < 1 micro S/cm. Após a adição de 1,6 g de carvão activado foi filtrada a solução através de camadas esterilizadas, concentrada no vácuo até dar um xarope espesso, e a seguir foi seca na estufa de secagem no vácuo, dando como resultado uma massa frágil e bolhosa, branca. 0 rendimento após a moagem era de 166,4 g. A determinação da substituição molar deu como resultado 0,502 mol/mol. Provou-se, num teste em coelhos de acordo com Ph.Eur., que a substância não era pirogénica, e não houve reacção da parte das cobaias após a sua digestão.

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Exemplo de aplicação

Produção de soluções substitutas do plasma

Como éster de amido utilizou-se um acetilamido de acordo com o invento com um peso molecular médio (PM) de cerca de 200 000 Dalton e um grau de substituição de 0,3 ou 0,5.

Este serviu para a produção das seguintes soluções substitutas do plasma:

Solução de acetilamido com uma concentração de 3, 6 e 10% em peso em solução fisiológica de cloreto de sódio (0,9% em peso)

Solução de acetilamido com uma concentração de 6% em peso em solução de glicerol com uma percentagem de 2,5% em peso (solução substituta do plasma isenta de electrólitos)

Ensaios referentes à degradabilidade biológica

As soluções de acetilamido produzidas conforme se indicou acima, com uma concentração de 3, 6 e 10% em peso em acetilamido (com um grau de substituição de 0,3 ou 0,6) em solução fisiológica de cloreto de sódio foram ministradas a ratazanas sob a forma intravenosa (18 ml ao longo de 3 horas).

As infusões foram muito bem toleradas e não se detectaram nenhuns efeitos secundários imediatos. Imediatamente após as infusões terem terminado, havia, em função da dose aplicada, níveis de acetilamido no sangue (6 a 25 mg/ml). Estes níveis eram comparáveis aos que se obtiveram com a aplicação de soluções de hidroxietilamido (HES 200/0.5; PM cerca de 200 000 Dalton, substituição molar 0,5 mol). Ainda 3 horas após as infusões terem terminado podia detectar-se acetilamido no sangue das cobaias (1,0 a 10 mg/ml); estas quantidades corrrespondiam igualmente às quantidades que se obtiveram com a solução de hidroxietilamido (HES 200/0,5) sob condições análogas. No

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-11---da (S entanto, 24 horas após o fim das infusões, já não era detectável nenhum acetilamido no sangue das cobaias tratadas.

A figura 1 mostra o teor que se detectou no soro (em mg/ml), após uma infusão de duração de três horas, imediatamente a seguir à infusão (A a E) e 3 horas após o fim da infusão (F, G, H).

A figura 2 mostra o teor em hidrocolóide que se detectou no rim (em mg/ml) imediatamente a seguir à infusão (B, C, D, E e NaCl), 3 horas após o fim da infusão (F, G) e 18 a 24 horas após o fim da infusão (I, J, K, L).

A figura 3 mostra as respectivas indicações de acordo com a figura 2 no que diz respeito aos pulmões.

As indicações A a L nas figuras 1 a 3 referem-se às soluções substitutas do plasma seguintes:

A - acetilamido a 3%; B - acetilamido a 6%; C - acetilamido a 10%; D - HES 200/0,5 a 6%; E - HES 200/0,5 a 10%; F acetilamido a 6%; G - acetilamido a 10%; H - acetilamido a 3%; I - acetilamido a 6%; J - acetilamido a 10%; K - HES 200/0,5 a 6%; L - HES 200/0,5 a 10%. NaCl = cloreto de sódio.

Claims

REIVINDICACÕES

1 - Processo para a produção de ésteres de amido solúveis em água e fisiologicamente assimiláveis, caracterizado por se transformar um amido, por hidrólise ácida ou hidrólise enzimática, num hidrolisado parcial com um peso molecular (PM) médio entre 10 000 e 500 000 Dalton, e por se acilar este hidrolisado parcial em solução aquosa por meio do anidrido ou halogeneto de um ácido monocarboxílico alifático com 2 a 4 átomos de carbono, ou de um ácido dicarboxílico alifático com 3 a 6 átomos de carbono, ou com misturas de ambos, e um agente de alcalinização até uma substituição molar entre 0,1 e 1,0 Mol/Mol e por se eliminarem, da mistura reaccional obtida desta maneira, os sais.
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o amido utilizado consistir em amilopectina praticamente isenta de amilose.
3 - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o amido ser amido de milho ceroso, de arroz ceroso ou de sorgo ceroso.
4 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por se hidrolisar o amido até um peso molecular (PM) médio entre 40 000 e 250 000 Dalton.
5 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por se utilizar para uma hidrólise enzimática a-amilase.
6 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por se acilar até uma substituição molar de 0,3 a 0,7 Mol/Mol.
7 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por se utilizar, como anidrido ou halogeneto de um ácido monocarboxílico, o anidrido ou halogeneto de ácido

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8 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por se utilizar, como anidrido ou halogeneto de um ácido dicarboxílico, o anidrido ou halogeneto de ácido succínico ou ácido maleico.
9 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por se utilizar, como agente de alcalinização, hidróxido de sódio, carbonato de sódio, hidróxido de cálcio ou hidróxido de magnésio.
10 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por se eliminarem, antes e/ou após a acilação, componentes de baixo peso molecular.
11 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por se realizar a eliminação de sais e/ou de componentes de baixo peso molecular, por diálise, ultrafiltração e/ou permuta iónica.
12 - Ésteres de amido solúveis em água e fisiologicamente assimiláveis obteníveis por um processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 11.
13 - Uso de um éster de amido de acordo com a reivindicação 12 para a produção de preparações farmacêuticas para uso clínico, nomeadamente parenteral, ou para formulações dietéticas.