CN108403716B - 一种超顺磁氧化铁的制备方法 - Google Patents

一种超顺磁氧化铁的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超顺磁氧化铁的制备方法，该制备方法由以下步骤组成：(1)右旋糖酐10还原并羧甲基化得到聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液；(2)聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液调节pH至中性；(3)聚葡萄糖山梨醇羧甲醚与三氯化铁溶液、氯化亚铁溶液混合后，在碱性条件下，注入空气，进行氧化反应得到超顺磁氧化铁；(4)超顺磁氧化铁超滤过滤。与现有技术相比，本发明省略了将聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液提纯及固化的步骤，在保持超顺磁氧化铁质量指标不变的情况下，通过本发明方法，缩短了生产步骤，节省了生产时间，大幅降低了生产成本。

Description

一种超顺磁氧化铁的制备方法
技术领域
本发明属于药物化学领域，涉及静脉铁制剂原料药的制备，具体涉及以右旋糖苷10为起始物料制备超顺磁氧化铁的方法。
背景技术
超顺磁氧化铁(Ferumoxytol)是由聚葡萄糖山梨醇羧甲醚包裹氧化铁形成的纳米颗粒，该药物的注射剂于2009年由FDA批准上市，用于治疗慢性肾病(CKD)成人患者的缺铁性贫血。
缺铁性贫血(IDA)是体内铁的储存不能满足正常红细胞生成的需要而发生的贫血。是由于铁摄入量不足、吸收量减少、需要量增加、铁利用障碍或丢失过多所致。形态学表现为小细胞低色素性贫血。缺铁性贫血不是一种疾病，而是疾病的症状，症状与贫血程度和起病的缓急相关。
缺铁和贫血是许多严重疾病常见的并发症，这些疾病包括慢性肾病、慢性心力衰竭、肿瘤化疗引起的贫血、炎症性肠病、大量月经出血和产后出血。慢性肾病患者、育龄妇女、怀孕妇女、发育期儿童中是缺铁性贫血的高危人群。
缺铁性贫血会严重降低病人的生活质量，增加住院甚至死亡的风险，同时也增加了患者的医疗负担。数据显示，合并缺铁性贫血的慢性病患者的医疗费会增加30-40％。因此采用有效的治疗方案是病人血液管理的一项重要内容。
IDA的治疗主要有口服铁剂、肠道外制剂(即静脉铁剂)、输血治疗以及膳食调整和其他类治疗。治疗IDA首选是口服铁剂，对于不能耐受口服铁剂、对口服铁剂没有充分响应的患者，以及患有肠道吸收疾病的患者，可以采取静脉铁剂。美国市场主流静脉铁制剂有：①右旋糖苷铁注射液(iron dextran)；②蔗糖铁注射液(iron sucrose)；③羧基麦芽糖铁注射液(ferric carboxymaltose)；④复合葡萄糖酸钠铁(sodium ferric gluconatecomplex)；⑤超顺磁氧化铁注射液(ferumoxytol)。中国市场主流静脉铁剂有右旋糖酐注射液和蔗糖铁注射液。
Ferumoxytol是胶体铁-碳水化合物复合物。该分子以氧化铁为中心，外覆聚葡萄糖-山梨醇-羧甲基纤维素钠外壳，这样可以在药物到达肝、脾、骨髓的巨噬细胞前阻止有生物活性的二价铁与血浆成分接触。在巨噬细胞内铁离子从复合物中释放出来，然后进入细胞内的铁存贮池(如，铁蛋白)或者通过血浆转铁蛋白转运至红系祖细胞合成血红蛋白。整体胶粒大小为直径17-31纳米。
在一项“CKD患者缺铁性贫血”临床Ⅲ期研究表明，与口服铁剂相比，两次注射Ferumoxytol可更为显著提高血红蛋白量，同时耐受性良好。
比口服铁剂和蔗糖铁相比，超顺磁氧化铁效果更好，因为其载铁量较蔗糖铁高，且使用方便，只需注射两次，提高了患者的依从性，减少了医疗操作，并降低了部分成本。
研究表明分子量及氧化铁核心越小，铁制剂越不稳定.活性铁释放越快，由活性铁引起的不良反应更多，也更易被机体清除，临床应用间隔时间及单次用药剂量也只能更小。而具有较高分子量及较大氧化铁核心颗粒的铁制剂则意味着更加安全和方便。超顺磁氧化铁的分子量达到750kD，具有较高的安全性。
聚葡萄糖山梨醇羧甲醚是超顺磁氧化铁的关键起始物料，其由右旋糖酐10经过硼氢化钠还原、羧甲基化、提纯、固化等几个步骤制备而得。
常规聚葡萄糖山梨醇羧甲醚提纯及固化主要采用以下两种方式：
①聚葡萄糖山梨醇羧甲醚用乙醇精制3次，除去反应液中杂质，再用大量的乙醇使其固化，最后减压干燥。该方法需使用大量乙醇，且干燥时间长，生产成本高，提纯及精制过程中乙醇成本约占总成本30％，不利于产业化。
②聚葡萄糖山梨醇羧甲醚用3000Da分子量超滤膜超滤，使用膜分离手段提纯，采用喷雾干燥方式干燥成固体，该方法成本低于第一种方法，但是需要引入膜提纯设备及喷雾干燥设备，且操作繁琐，不利于产业化。
发明人发现超顺磁氧化铁起始物料聚葡萄糖山梨醇羧甲醚提纯步骤繁杂，产业化成本增高。
发明内容
为降低生产成本、缩短生产周期，本发明以聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液为物料制备超顺磁氧化铁，省去了提纯及固化等繁琐步骤。
本发明制备超顺磁氧化铁的步骤由以下步骤组成：
(1)右旋糖酐10还原并羧甲基化得到聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液；
(2)聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液调节pH至中性；
(3)超顺磁氧化铁原料药制备；
(4)超顺磁氧化原铁料药纯化。
具体的，步骤(1)为将右旋糖酐10与硼氢化钠进行还原反应后，与溴乙酸羧甲基化，得到聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液。
步骤(2)，使用盐酸将聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液pH调节至中性，pH可为6.2-7.0。
步骤(3)，将步骤(2)得到的聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液和三氯化铁溶液混合后，过滤，以去除部分不溶性杂质，再混合入氯化亚铁溶液，在碱性条件下，注入空气，进行氧化反应，最后进行超滤过滤。
与现有技术相比，本发明省略了将聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液提纯及固化的步骤，即本发明制备超顺磁氧化铁的步骤不包括将聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液提纯及固化的步骤。
所省略的提纯固化步骤，具体为：向调节pH至中性的聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液中加入乙醇，搅拌，静置后将粘稠物溶于水，加入氯化钠后，再次加入乙醇，搅拌，静置后将粘稠物再次溶于水中，第三次添加乙醇，搅拌析晶，过滤，减压干燥，得到聚葡萄糖山梨醇羧甲醚纯品。
在提纯固化的整个操作过程中需要使用大量溶剂，如果生产12kg聚葡萄糖山梨醇羧甲醚大约需要乙醇384L，物料烘料时间需要48小时。在上述整个聚葡萄糖山梨醇羧甲醚提纯及固化过程，物料损失为20％，且操作繁琐，生产时间长，提纯及精制过程中乙醇成本约占总成本30％。
通过本发明方法，在保持超顺磁氧化铁质量指标不变的情况下，缩短了生产步骤，节省了生产时间，大幅降低了生产成本。
超顺磁氧化铁为一种高分子纳米药物，主要从其分子量、粒径的角度去判断产品是否一致。另外，由于纯化聚葡萄糖山梨醇羧甲醚主要是除掉里面大量的无机盐(以氯化钠为主)，故而对其浓缩液中的氯离子进行监控；反应液中含量大量的氨水，发明人又对铵离子含量进行了监控。以保证去除杂质水平一致。其中质量标准中，氯含量小于50ppm，氨离子小于1000ppm。
附图说明
图1：实施例1液相图
图2：实施例2液相图
实施例1和实施例2所示例的方法，得到的超顺磁氧化铁产品质量一致。
具体实施例
在下面将对本发明进行详细描述。然而，本发明可能具体体现为许多不同的形式，而且它不应该被局限于此处所描述的实施例中，提供这些实施例中的目的是使所披露内容更完整与全面。所用试剂和原料，除了提供制备方法的除外，其余均为市售。除非另有定义，否则本文中所有科技术语具有的含义与权利要求主题所属技术领域人员通常理解的含义相同。
实施例1现有技术制备超顺磁氧化铁
聚葡萄糖山梨醇羧甲醚(PSC)的制备：
将15kg右旋糖酐10搅拌溶于30L纯化水中；分别加入50％氢氧化钠溶液312g，硼氢化钠246g，加毕室温搅拌反应4小时；再分别加入50％氢氧化钠12kg，加入溴乙酸3.9kg，室温反应10小时，用6N盐酸调节体系pH至6.2；向调节PH后的反应液搅拌下加入72L乙醇，搅拌10min后静置10min；倒掉上清液；将粘稠物溶于24L水中，加入120g氯化钠，搅拌溶解，加入24L乙醇，搅拌10min后静置10min，倒掉上清液(重复洗涤3次)；将粘稠物溶于24L水中，缓慢加入240L无水乙醇中，搅拌析晶1小时，过滤，样品于减压干燥箱中60℃烘干48小时，得聚葡萄糖山梨醇羧甲醚纯品12kg。
超顺磁氧化铁的制备：
将12kg PSC溶于132kg纯化水中；将5.15kg六水三氯化铁溶解于51.5kg纯化水中；将配制好的三氯化铁溶液搅拌下倒入PSC溶液中，然后经滤芯过滤滤至300L反应釜中，通入氮气排空气，冰浴冷却至1～6℃；将2.58kg氯化亚铁,四水溶解于9kg纯化水中；加入上述混合液中；在搅拌条件下，滴加氨水溶液，升温至78～83℃，保温反应1小时；使用空气注入法替代氮气，并将混合物在78～83℃下加热反应4h，进行充分氧化。冷却，将其转至装有10万道尔顿截留分子量滤芯的超滤装置中，加入纯化水至一倍体积，对混悬液进行超滤操作，共计超滤8次；浓缩液测试铁含量、分子量、粒径、氯离子、氨离子。
实施例2本发明方法制备超顺磁氧化铁
聚葡萄糖山梨醇羧甲醚反应液的制备：
将15kg右旋糖酐10搅拌溶于30L纯化水中；分别加入50％氢氧化钠溶液312g，硼氢化钠246g，加毕室温搅拌反应4小时；再分别加入50％氢氧化钠12kg，加入溴乙酸3.9kg，室温反应10小时，用6N盐酸调节体系pH至6.2；
超顺磁氧化铁的制备：
将上述溶液加入纯化水至165kg，将6.4kg六水三氯化铁溶解于64kg纯化水中，将配制好的三氯化铁溶液搅拌下倒入PSC溶液中，然后经滤芯过滤滤至300L反应釜中，通入氮气排空气，冰浴冷却至1～6℃；将3.2kg氯化亚铁,四水溶解于9kg纯化水中；加入上述混合液中；在搅拌条件下，滴加氨水溶液，升温至78～83℃，保温反应1小时；使用空气注入法替代氮气，并将混合物在78～83℃下加热反应4h，进行充分氧化。冷却，将其转至装有10万道尔顿截留分子量滤芯的超滤装置中，加入纯化水至一倍体积，对混悬液进行超滤操作，共计超滤8次；浓缩液测试铁含量、分子量、粒径、氯离子、氨离子。
实施例3检测实施例1和实施例2所制备的超顺磁氧化铁的质量指标
1.粒径检测方法：
检查方法：粒度及粒度分布测定法(中国药典2015年版通则0982第三法)
方法编号：
操作过程：
(1)仪器、试剂
仪器：马尔文激光散射粒径仪Nano ZS90
试剂：超纯水
(2)仪器参数
分散剂：水
分散剂折光系数：1.330
粘度(cP)：0.8872
Fe2O3折光系数：3.01
Fe2O3吸收：0.010
测量模式：自动
(3)标准溶液的制备
(3-1)60nm标准品溶液
试管中加入经0.22μm滤过的水，加入10～12滴60nm标准品和1～4滴4mM氯化钠，混匀，超声处理10～15秒使混悬。
(4)供试品溶液
取本品约40μl，置试管中，加入0.22μm滤过的水4ml，混合，超声10～15秒，作为供试品溶液。
(5)试验过程
(5-1)仪器校准
向样品池中注入60nm标准品溶液，并将样品池放入仪器检测窗口中，设置仪器参数，测试标准品的粒径，要求结果在标准粒径的±15％。
(5-2)供试品测定
向样品池中注入供试品溶液，并将样品池放入仪器检测窗口中，设置仪器参数，进行样品粒径的测试。
2.分子量检测方法：
检查方法：分子排阻色谱法(中国药典2015年版通则0514)
方法编号：
操作过程：
(1)仪器、试剂及对照品
仪器：高效液相色谱仪、示差折光检测器、电子分析天平
试剂：超纯水、硫酸钠(分析纯或更高)、叠氮化钠(分析纯或更高)对照品：支链淀粉对照品(P-5、P-10、P-20、P-50、P-100、P-200、P-400、P-800)(2)色谱条件
色谱柱：Waters UltrahydrogelTM 250(7.8mm×30cm)与UltrahydrogelTM 1000(7.8mm×30cm)两根色谱柱串联，排阻限大的接前面。
保护柱：Waters Ultrahydrogel(6×40mm)
检测器：示差折光检测器
流动相：0.71％硫酸钠溶液(内含0.02％叠氮化钠)
柱温：35℃
示差检测池温度：35℃
流速：0.5ml/min
进样量：20μl
稀释液：同流动相
运行时间：60分钟
(3)溶液配制
(3-1)流动相配制
称取硫酸钠7.1g，叠氮化钠0.2g，加水1000ml溶解，混匀，即得。
(3-2)空白溶液：即流动相。
(3-3)对照品溶液
取支链淀粉对照品(P-5、P-10、P-20、P-50、P-100、P-200、P-400、P-800)各10mg，分别置1ml量瓶中，加流动相适量，4℃下放置过夜使溶解，用流动相定容至刻度，缓慢摇匀，作为对照品溶液。
(3-4)供试品溶液
量取本品1ml，置10ml量瓶中，加流动相8ml，4℃下放置过夜使溶解，用流动相定容至刻度，缓慢摇匀，作为供试品溶液。
(4)进样程序
在选定分析方法下运行仪器，色谱***稳定后，取空白溶液、对照品溶液、供试品溶液依次进样，记录色谱图。
(5)计算
标准曲线：以标准物质分子量(Mp)的对数值对相应的保留时间(tR)制得三次方标准曲线的线性回归方程，相关系数应不低于0.99。用GPC软件计算出供试品的重均分子量及分子量分布。
3.质量对比：
分子量 粒径 氯含量 氨离子
实施例1 19W 35.2nm 20ppm 423ppm
实施例2 19W 35.7nm 25ppm 451ppm
实验数据表明：减少纯化固化步骤制备出的超顺磁氧化铁样品与纯化固化PSC后制备出的超顺磁氧化铁样品分子量、粒径一致，由于超顺磁氧化铁纯化过程中才有10万分子量超滤膜提纯，因而PSC反应液中的杂质均可在该阶段除去。
实施例4实施例1和实施例2收率对比
铁含量 超滤浓缩液重量 有效铁
实例一 45.6mg/g 28.95kg 1.32kg
实例二 50mg/g 32kg 1.60kg
上表可以看出同样右旋糖酐10投料量，实例二比实例一得到的超顺磁氧化铁浓缩液多出20％。

Claims (1)

1.一种超顺磁氧化铁的制备方法，该制备方法由以下步骤组成：
（1）将右旋糖酐10搅拌溶于纯化水中；分别加入50%氢氧化钠溶液，硼氢化钠，加毕室温搅拌反应；再分别加入50%氢氧化钠，加入溴乙酸，室温反应；
（2）步骤（1）反应结束后，用盐酸将反应液pH调节至6.2；
（3）将步骤（2）得到的反应液加入纯化水，将氯化铁溶液搅拌下倒入该溶液中，然后经滤芯过滤滤至反应釜中，通入氮气排空气，冰浴冷却至1~6℃；将氯化亚铁溶液加入上述混合液中；在搅拌条件下，滴加氨水溶液，升温至78~83℃，保温反应1小时；使用空气注入法替代氮气，并将混合物在78~83℃下加热反应4h，进行充分氧化，冷却，将其转至装有10万道尔顿截留分子量滤芯的超滤装置中，加入纯化水至一倍体积，对混悬液进行超滤操作。
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