CN103159829B - 达托霉素的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种达托霉素的提取方法，该方法首先使发酵液中的达托霉素形成胶束，经陶瓷膜***过滤后，再采用多段大孔吸附树脂分离***和弱碱性阴离子交换树脂分离***进行分离纯化，最后浓缩、冷冻干燥，获得色谱纯度大于96％的达托霉素固体。本发明方法简单易行，成本低廉，适合进行工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及达托霉素的制备方法，具体的说涉及一种采用陶瓷膜过滤、树脂层析技术从发酵液提取制备高纯度达托霉素的方法。
背景技术
随着抗生素的发展及抗生素的滥用，病原菌对抗生素的耐药性是当今社会面临的最严峻挑战。除了控制抗生素滥用外，目前寻找一种有效的对抗耐药菌的抗生素成了解决这一问题的最佳途径，万古霉素曾被认为是对抗革兰氏阳性菌的最后一道防线，但现在全世界临床已发现越来越多的耐此药菌。
达托霉素(Daptomycin)是由Lilly(礼来)公司最初研究，Cubist制药公司开发的一环脂肽类抗生素。应病人对新型耐药抗生素的迫切需求，2003年底，美国食品与药物管理局(FDA)经过快速审理程序批准注射用达托霉素(Daptomycin)(商品名cubicin)用于治疗由一些革兰氏阳性敏感菌株引起的并发性皮肤及皮肤结构感染，如脓肿、手术切口感染和皮肤溃疡。达托霉素的作用机制与其他抗生素不同，它通过扰乱细胞膜对氨基酸的转运，从而阻碍细菌细胞壁肽聚糖的生物合成，改变细胞质膜的性质；另外，它还能通过破坏细菌的细胞膜，使其内容物外泄而达到杀菌的目的，因此细菌对达托霉素产生耐药性可能会比较困难。
达托霉素虽然已经在美国实现工业化生产，但在中国并未实现规模生产，其主要原因在于没有能够实现工业化的提取技术。
现有的达托霉素提取方法，例如中国专利申请200910058577.7所描述的达托霉素提取方法，仅采用大孔树脂分离纯化达托霉素，所得的达托霉素色谱纯度仅为80％-90％，不但不能满足制药需求，而且因为其成本高昂而无法实现工业化生产。中国专利申请200910085837.X虽然采用离子交换树脂方法获得高纯度的达托霉素，但是因存在达托霉素被严重破坏的问题而无法实现分离纯化达托霉素的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简便、成本低廉的托霉素的制备方法，从达托霉素发酵液提取制得高纯度达托霉素。本发明的技术方案如下：
一种达托霉素的提取方法，包括如下步骤：
1)将达托霉素发酵液调节pH2.0-4.5后，用膜孔径为0.01μm-0.1μm的陶瓷膜进行过滤，然后用pH2.0-4.0的酸性水溶液循环洗涤陶瓷膜，弃滤液，再用pH8-10的碱性水溶液循环洗涤陶瓷膜，收集达托霉素滤液；
2)将步骤1)所得达托霉素滤液调节pH4.5-7.0，经多段大孔吸附树脂吸附、洗脱后得到达托霉素洗脱液；
3)将步骤2)所得达托霉素洗脱液经弱碱性阴离子交换树脂层析后得达托霉素层析液；
4)将步骤3)所得达托霉素层析液经截留分子量为50-500的纳滤膜***浓缩，得到达托霉素浓缩液；
5)将步骤4)所得达托霉素浓缩液真空冻干干燥后得到固体达托霉素。
上述步骤1)中，首先将发酵液pH调至2.0-4.5，由于达托霉素等电点为PI3.5，在pH2.0-4.5的条件下，达托霉素形成分子量很大的胶束，不会透过陶瓷膜。洗涤所用的pH2.0-4.0酸性水溶液可以采用磷酸溶液，其用量通常是发酵液体积的1-2倍；所述碱性水溶液可以是pH8-10的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其用量以发酵液体积的4-5倍为宜。洗涤完后，达托霉素的收率在92％以上。
上述步骤2)采用大孔吸附树脂分离***分离纯化达托霉素，优选D101树脂。D101树脂价格便宜，成本低，而且其颗粒较粗，相当于起到预柱作用。该步骤所使用的大孔吸附树脂分离***由多根小段柱和一根大段柱组成，其中多根大孔吸附树脂小段柱依次串联用于吸附，洗脱时多根串联的小段柱再串联一根大孔吸附树脂大段柱用于分离，使达托霉素在这第一次层析时就能达到很高的分离纯化效果。D101树脂小段柱的装填内径和高度比一般为1∶7～1∶10，优选为1∶10，柱长20cm～35cm，其树脂用量为D101树脂大段柱的10％～15％。大段树脂柱的装填内径和高度比为1∶5～1∶7，优选1∶6，柱长35cm～52cm。洗脱液可采用pH6.5的含0.06N醋酸钠和30％～40％乙醇的溶液。
上述步骤3)采用弱碱性阴离子交换树脂层析***进一步分离纯化达托霉素，优选D301树脂，D301树脂价格便宜，成本低，而且它对达托霉素的选择性较强。D301树脂的装填内径和高度比一般为1∶5～1∶7，优选为1∶6。洗脱液可采用pH5.5-6.0的NaCl溶液。
上述步骤4)纳滤膜的截留分子量优选为100-200。
上述各步骤，一般的，采用磷酸、乙酸和氢氧化钠来调节溶液的pH。
在本发明方法中，达托霉素发酵液经过陶瓷膜***、大孔树脂分离***分离纯化、弱碱性阴离子交换树脂分离***处理后，得到的达托霉素其色谱纯度在98％以上。该方法简单易行，成本低廉，适合进行工业化生产。
具体实施方式
以下通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例所用实验材料均为达托霉素发酵液，其为pH7.0左右的较粘稠料液。
实施例1
将达托霉素发酵液用磷酸调节至pH3.0后，经过孔径0.05μm的陶瓷膜过滤除去达托霉素发酵液中的水溶性蛋白、色素等大分子物质，然后用原料液1-2倍体积的pH3.0的磷酸水溶液循环洗涤陶瓷膜(滤液弃去)，再用原料液4-5倍体积的pH9.0的氢氧化钠溶液循环洗涤陶瓷膜得到陶瓷膜滤液，所得滤液澄清透明，且颜色为红黄色。
将滤液用稀乙酸调节pH6.0，然后依次过3小段直径3.5cm长35cm的串联的D101树脂柱，断开串联，各小段柱分别用水洗至每段流出液基本无色，然后将3小段D101树脂柱依次串联后再与直径5cm长50cm的1大段D101树脂串联，并用pH6.5的0.06N乙酸钠、30％乙醇溶液洗脱。
所得洗脱物用稀乙酸调节pH5.5上直径5cm长50cm的D301树脂柱，水洗D301树脂，然后用pH5.5～6.0的300mM的氯化钠溶液洗脱。
D301树脂洗脱物经过截留分子量为100-200的纳滤膜纳滤浓缩，浓缩后达托霉素浓度在20％(w/w)。
浓缩液真空冻干，所得固体达托霉素采用高效液相色谱法(检测条件与欧洲专利“PROCESS FOR THE PURIFICATION OF DAPTOMYCIN”(EP 1 586 580 A2)公开的方法相同)检测达托霉素纯度，其纯度在98％以上。
实施例2
将达托霉素发酵液用磷酸调节至pH3.5后，经过孔径0.05μm的陶瓷膜过滤除去达托霉素发酵液中的水溶性蛋白、色素等大分子物质，然后用原料液1-2倍体积的pH3.0的磷酸水溶液循环洗涤陶瓷膜(滤液弃去)，再用原料液4-5倍体积的pH10的氢氧化钠溶液循环洗涤陶瓷膜得到陶瓷膜滤液，所得滤液澄清透明，且颜色为红黄色。
将滤液用稀乙酸调节pH6.0，依次过3小段直径3.5cm长35cm的串联在一起的D101树脂柱，断开串联，各小段柱分别用水洗至每段流出液基本无色，然后将3小段D101树脂柱再次串联后再与大根的直径5cm长50cm的1大段D101树脂串联，并用pH6.5的0.06N乙酸钠、30％乙醇溶液洗脱。
所得洗脱物用稀乙酸调节pH5.5上直径5cm长50cm的D301树脂柱，水洗D301树脂，然后用pH5.5～6.0的300mM的氯化钠溶液洗脱。
D301树脂洗脱物经过截留分子量为100-200的纳滤膜纳滤浓缩，浓缩后达托霉素浓度在20％(w/w)。
浓缩液真空冻干，所得固体达托霉素采用高效液相色谱法(检测条件与欧洲专利“PROCESS FOR THE PURIFICATION OF DAPTOMYCIN”(EP 1 586 580 A2)公开的方法相同)检测达托霉素纯度，其纯度在96％。
实施例3
将达托霉素发酵液用磷酸调节至pH3.0后，经过孔径0.05μm的陶瓷膜过滤除去达托霉素发酵液中的水溶性蛋白、色素等大分子物质，然后用原料液0.5-1倍体积的pH3.0的磷酸水溶液循环洗涤陶瓷膜(滤液弃去)，再用原料液2-3倍体积的pH10.0的氢氧化钠溶液循环洗涤陶瓷膜得到陶瓷膜滤液，所得滤液澄清透明，且颜色为红黄色。
将滤液用稀乙酸调节pH6.0，依次过3小段直径3.5cm长35cm串联的D101树脂柱，断开串联，各小段柱分别水洗至每段流出液基本无色，然后将3小段D101树脂柱再次串联后再与大根的直径5cm长50cm的1大段D101树脂串联，并用pH6.5的0.06N乙酸钠、30％乙醇溶液洗脱。
所得洗脱物用稀乙酸调节pH5.5上直径5cm长50cm的D301树脂柱，水洗D301树脂，然后用pH5.5～6.0的300mM的氯化钠溶液洗脱。
D301树脂洗脱物经过截留分子量为100-200的纳滤膜纳滤浓缩，浓缩后达托霉素浓度在20％(w/w)。
浓缩液真空冻干，所得固体达托霉素采用高效液相色谱法(检测条件与欧洲专利“PROCESS FOR THE PURIFICATION OF DAPTOMYCIN”(EP 1 586 580 A2)公开的方法相同)检测达托霉素纯度，其纯度在97％以上。
本发明所用膜在使用后均要用膜清洗剂清洗，必要时用0.5％亚硫酸氢钠溶液浸泡保存，以达到膜的重复利用。
本发明综合采用膜、层析技术提供一种生产可行、成本低廉的制备高纯度达托霉素的工艺技术。尤其是发酵液在胶束情况下过陶瓷膜和D101分段吸附串柱解吸设计更是高纯度达托霉素制备的关键工艺控制点。虽然本文已经对该发明进行了详尽的描述，但可以理解，在不违背本发明精神和实质的基础上，本领域技术人员可以做一些修改或变动，这些修改或变动均在本发明要求保护的范围之内。
Claims (6)
1.一种达托霉素的提取方法，包括下述步骤：
1)将达托霉素发酵液调节pH2.0-4.5后，用膜孔径为0.01μm-0.1μm的陶瓷膜进行过滤，然后用pH2.0-4.0的酸性水溶液循环洗涤陶瓷膜，弃滤液，再用pH8-10的碱性水溶液循环洗涤陶瓷膜，收集达托霉素滤液；
2)将步骤1)所得达托霉素滤液调节pH4.5-7.0，采用多根小段柱和一根大段柱组成多段D101树脂分离***，其中多根小段柱串联起来用于吸附，洗脱时将多根小段柱串联后再与大段柱串联，经多段D101树脂吸附、洗脱后得到达托霉素洗脱液；
3)将步骤2)所得达托霉素洗脱液经弱碱性阴离子交换树脂层析后得达托霉素层析液，所述弱碱性阴离子交换树脂为D301树脂，其装填内径和高度比为1∶5～1∶7；
4)将步骤3)所得达托霉素层析液经截留分子量为100-200的纳滤膜***浓缩，得到达托霉素浓缩液；
5)将步骤4)所得达托霉素浓缩液真空冻干干燥后得到固体达托霉素。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中洗涤所用的酸性水溶液为磷酸溶液，其用量是发酵液体积的1-2倍。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述碱性水溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其用量为发酵液体积的4-5倍。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述大段柱长35cm～52cm，装填内径和高度比为1∶5～1∶7；所述小段柱长20cm～35cm，装填内径和高度比为1∶7～1∶10，树脂用量为大段柱的10％～15％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)采用pH6.5的含0.06N醋酸钠和30％～40％乙醇的溶液将达托霉素从D101树脂上洗脱下来。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)采用pH5.5-6.0的NaCl溶液将达托霉素从D301树脂上洗脱下来。
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