DE1604769C3 - Stabihsierverfahren fur sich an der Luft verändernde Substanzen - Google Patents

Description

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Wendung organischer Lösungsmittel mit einem beschrieben. Die Versuche wurden in einer Labora-Schmelzpunkt zwischen 0 und 25° C und einem toriumsapparatur durchgeführt, die aus Glas geferSiedepunkt zwischen 80 und 160° C, wie Dioxan, tigt war und außer der Trocknungskammer einen Benzol Äthylendibromid u. dgl. bekannt, wobei Ge- durch flüssigen Stickstoff gekühlten Kondensator auffriertemperaturen von —30° und tiefer angewandt 5 wies, wobei das Ganze durch eine Schaufelpumpe werden. evakuiert wurde. Verschiedene Meß- und Regelein-

Schließlich ist es bekannt, bei der Gefriertrock- richtungen gestatten die Temperatur der Probe zu nung von Nahrungsmitteln u. dgl. das zu trocknende steuern und ihre Sublimierung zu überwachen, nachMaterial während des Trocknungsvorganges mit gas- dem das Produkt in dem abgeschlossenen Raum geförmigen oder dampfförmigen Schutzmitteln zu be- ίο froren und die Vorrichtung unter Vakuum gesetzt laden, die eine unerwünschte Veränderung der Eigen- worden ist.

schäften des zu trocknenden Materials verhindern . „,.,.. _T .. . „.. .

sollen. Als Beispiele hierfür werden Kohlendioxid, A — Stabilisierung von Losungen in flussigem

Schwefeldioxid und verschiedene organische sowie Ammoniak durch Gefriertrocknung

anorganische Säuren und Kohlenwasserstoffe genannt. 15 Seine bemerkenswerten Eigenschaften machen

Diese Substanzen werden während der Gefriertrock- flüssiges Ammoniak zu einem außergewöhnlichen

nung eingeleitet und an den zu behandelnden Nah- Lösungsmittel, und sein Verhalten hat viele Ähnlich-

rungsmitteln od. dgl. absorbiert, adsorbiert oder ehe- keiten mit dem von Wasser. Flüssiges Ammoniak löst

misch gebunden. Sie stellen also kein Lösungsmittel nämlich nicht nur zahlreiche organische Stoffe, son-

für die Stabilisierung der behandelnden Stoffe dar. so dem auch Mineralsalze, die darin in ionische Disso-

Demgegenüber hat die Erfindung sich die Aufgabe ziation übergehen können. So gibt es Ammoniolyse-

gestellt, die Stabilisierung von in Wasser und organi- reaktionen, zumal flüssiges Ammoniak NH₂ und H⁺

sehen Lösungsmitteln mit einem Schmelzunkt ober- enthält, die mit den gelösten Stoffen reaktionsfähig

halb 0° C unlöslichen Substanzen sowie solcher Sub- sind. Schließlich lassen sich zahlreiche besondere

stanzen zu ermöglichen, die nur bei sehr tiefer Tem- 25 Umsetzungen nur in flüssigem Ammoniak vorneh-

peratur, z.B. unterhalb — 100⁰C beständig sind. men, wie Metall-Ammoniakumsetzungen. Diese Ge-

Die Erfindung geht aus von einem Stabilisierungs- friertrocknung ist also ein ideales Mittel für die Isoverfahren für sich an der Luft verändernde, in Wasser lierung und Abtrennung von gelieferten Verbindun- und organischen Lösungsmitteln mit einem Schmelz- gen, von denen bestimmte höchst unbeständig sind, punkt oberhalb 0° C unlösliche Substanzen oder für 30 Das in flüssigem Stickstoff erstarrte Ammoniak solche, die nur bei sehr tiefen Temperaturen z. B. zeigt eine progressive Schmelzung in der Umgebung unterhalb —100° C beständig sind, durch deren Ver- von —77,5° C. Verschiedene in flüssigem Ammoniak dünnung in einem Lösungsmittel, Einfrieren und Ent- in Lösung gehaltene Stoffe modifizieren sein Verhalfernen des Lösungsmittels durch Sublimation. Sie ist ten. So erniedrigt sich in Gegenwart von 1-Lysin in dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Am- 35 einer Konzentration von 10 % die Temperatur der moniak oder Kohlendioxid ist, wahlweise ein halo- beginnenden Schmelzung auf ungefähr —85° C. genisierter Kohlenwasserstoff oder ein aliphatisches Nach den vorstehenden Angaben soll also die Ge-Amin, deren Schmelzpunkte im Bereich von 100° C friertrocknung von Lösungen in flüssigem Ammoniak liegen. Durch die Verwendung eines Lösungsmittels bei sehr tiefer Temperatur erfolgen, von derart tief liegendem Schmelzpunkt wird es mög- 40 . ,.., . . . _T .. _{Λ Λ} „, . _τ . lieh, gegenüber der Lufteinwirkung sehr unbeständige Ausfuhrungsform mit .einer Losung von 10 0/01-Lysm Stoffe mit den vorstehend genannten Eigenschaften in Ammoniak zu stabilisieren. Das Produkt wird zunächst bei -196⁰C einge-

Wenn die zu stabilisierende Substanz eine nicht froren und dann in das Gefäß gegeben, das herme-

sublimierbafe Flüssigkeit enthält, so wird gemäß 45 tisch abgeschlossen und unter Vakuum gesetzt wird,

einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung Der Druck wird mindestens 10 Minuten auf 3,5 Milli-

die Flüssigkeit vor dem Einfrieren durch ein leicht bar gesenkt und bleibt dann bis zum Ende des Vor-

sublimierbares Lösungsmittel verdrängt. ganges bei ungefähr 2,5 Millibar. Das Produkt er-

Liegt die zu stabilisierende Substanz in schwacher wärmt sich langsam, die Sublimierung beginnt bei

Konzentration vor, so ist es zweckmäßig, gemäß der 5° etwa —130° C und wird bei —110° C intensiv. Die

Erfindung der Substanz vor dem Einfrieren mit dem Temperatur soll dann sehr genau überwacht und

sublimierbaren Lösungsmittel einen anderen nicht konstant unterhalb —100° C, vorzugsweise nahe bei

sublimierbaren Stoff zuzusetzen. — 110⁰C, gehalten werden. Wenn die Temperatur

Für das Verfahren nach der Erfindung eignet sich ansteigt, schmilzt das Produkt unter Vakuum, und

als Lösungsmittel besonders gut flüssiges Kohlen- 55 die Arbeit wird beeinträchtigt. Die Sublimierung

dioxid, das anschließend bei Luftdruck in der Nähe einer Schicht von 7 bis 8 mm dauert ungefähr 7 bis

von — 80° C sublimiert wird. 8 Stunden. Einschließlich der Endtrocknungsphase

Bei Verwendung von flüssigem Ammoniak als Lö- dauert die Arbeit ungefähr 20 Stunden,

sungsmittel erfolgt die Sublimierung zweckmäßig im Das Fertigerzeugnis hat die Form schwach einge-

Vakuum unterhalb —100° C, bei Verwendung von 60 schnürter und konkaver weißer Pastillen, die biswei-

Tetrachlorkohlenstoff erfolgt sie in der Nähe von len durch Schrumpfrisse, zerbrochen sind. Es ist von

-55⁰C. Wenn es sich bei dem in schwacher Kon- harter Konsistenz, obwohl es sehr leicht und fein

zentration vorliegenden Stoff um eine lipoidlösliche porös ist. Trotzdem läßt es sich leicht zerbrechen

Substanz handelt, so eignet sich als nicht sublimier- und löst sich augenblicklich in Wasser oder Ammo-

bare dritte Substanz insbesondere Glycoldistearat. 65 niak auf. Die Lyophilisierung in Ammoniak ist in

Nachstehend werden beispielshalber einige zweck- mehrerer Hinsicht von großem Interesse:

mäßige Ausführungsbeispiele für Stabilisierungsmaß- Flüssiges Ammoniak ist ein eigentümliches Lö-

nahmen an Substanzen in nicliiwäßriger Umgebung sungsmittel und gestattet daher die Herstellung ver-

schiedener unter anderen Bedingungen nichtlöslicher Produkte in trockenem und haltbarem Zustand. Das Ammoniak kann außerdem einen unerwünschten Körper entfernen,· der sich einer Gefriertrocknung unter normalen Bedingungen widersetzt. So ist es gewöhnlich nicht möglich, morphologisch die Feinstruktur von eingefrorenen Geweben in Gegenwart von Glycerin zu untersuchen. Das Glycerin scheidet sich nämlich im Verlauf der Gefriertrocknung aus und konserviert sich derart, daß am Ende des Vorganges das wieder weich gewordene Gewebe im konzentrierten Glycerin schwimmt. Um diesen Mangel zu beheben, kann man das Glycerin auch aus dem eingefrorenen Gewebe extrahieren, indem man es einige Minuten in flüssiges Ammoniak bei —75° C eintaucht. Die Eiskristalle werden ebenfalls aufgelöst. Man kann dann das Gewebe bei —196° C einfrieren und das feste Ammoniak sublimieren. Man erhält schließlich ein völlig trockenes und morphologisch unbeschädigtes Muster.

Das flüssige Ammoniak ist ein besonderes Reaktionsmittel, und zwar können hierin neue chemische Arten gebildet werden, die sehr häufig instabil sind. Die Gefriertrocknung bietet dann ein Mittel, um sie zu stabilisieren und zu untersuchen. Sie bietet somit eine zusätzliche Arbeitsmethode für die chemische Forschung.

Die Gefriertrocknungen in flüssigem Ammoniak können bei tiefer Temperatur wie — 110⁰C vorgenommen werden, wodurch es in gewissen Fällen möglich ist, sehr instabile Produkte von hoher Reaktionsfähigkeit herzustellen und zu isolieren.

B — Stabilisierung von Lösungen von Lipiden

oder ähnlichen Substanzen in Tetrachlorkohlenstoff

durch Gefriertrocknung

Tetrachlorkohlenstoff, CCl₄, ist ein gutes Lösungsmittel für Fette und kann daher für deren Gefriertrocknung gebraucht werden. CCl₄ verfestigt sich leicht und gibt eine starre Masse von glasigem Aussehen, die bei tiefer Temperatur in ähnlicher Weise wie Glycerin zerbricht. Bei allmählicher Wiedererwärmung zeigt es eine wichtige glasige Transformation bei etwa — 50° C und scheint dann zwischen —48 und — 30⁰C teilweise umzukristallfsieren, um dann schließlich bei —23° C plötzlich zu schmelzen. Dieser Vorgang ist völlig reversibel und verändert ίο sich nicht durch die thermische Behandlung. Die Lösungen in CCl₄" haben im allgemeinen ein ähnliches Verhalten und sublimieren in analoger Weise zum reinen Lösungsmittel, d. h.· von — 80° C an und in der Hauptsache gegen — 55° C.

Untersuchung einer »Ladungssubstanz«

Um sehr kleine Mengen aktiver Substanzen unter Gefrieren trocknen zu können, hat man eine »Ladungssubstanz« untersucht, die in der Lage ist, die Rolle zu spielen, die man dem Glykokoll, Dextran oder Albumin vorbehalten hat, nämlich die Bildung einer homogenen und starren Tablette zu erleichtern. Das Glykoldistearat, dessen 7,5°/oige Lösung in Tetrachlorkohlenstoff leicht durch Gefriertrocknung zwischen —80 und -3O⁰C einen leichten und haltbaren festen Stoff liefert, hat sich als sehr gut geeignet für diesen Verwendungszweck erwiesen. So kann man die Gefriertrocknung eines vitaminisierten tierischen Öles in einer Konzentration von l°/o erreichen, indem man 7',5 % Glykoldistearat als Träger hinzufügt.

Nach den vorstehenden Beispielen kann man auch zahlreiche Systeme, die eine oder mehrere von Wasser verschiedene Flüssigkeiten enthalten, in derselben Weise behandeln. So kann man Lösungen in Diäthylamin bei etwa — 6O⁰C, in Methylamin bei etwa — 100⁰C und in Kohlendioxid bei etwa -8O⁰C (nahe bei Luftdruck) gefriertrocknen.

Claims (3)

1 2 rung solcher Stoffe, wie von Steroiden, Hormonen Patentansprüche: und Älkaloiden durch Auflösung in einem organischen Lösungsmittel mit einem zwischen etwa 0 und

1. Stabilisierungsverfahren für sich an der Luft 25° C liegenden Schmelzpunkt und einem zwischen verändernde, in Wasser und organischen Lösungs- 5 etwa 80 und 160° C liegenden Siedepunkt, wie beimitteln mit einem Schmelzpunkt oberhalb 0° C spielsweise Dioxan oder Benzol, anschließendem unlösliche Substanzen oder für solche, die nur Ausfrieren und Entfernen' des Lösungsmittels durch bei sehr tiefen Temperaturen, z.B. unterhalb Sublimierung unter Vakuum in Nähe der Umgebungs-—100° C, beständig sind, durch deren Verdün- temperatur vorzunehmen. Dieses Verfahren gestattet nung in einem Lösungsmittel, Einfrieren und Ent- ίο jedoch nur die Verwendung einer begrenzten Zahl fernen des Lösungsmittels durch Sublimation, von Lösungsmitteln und infolge dessen nicht die dadurch gekennzeichnet, daß das Lö- Gefriertrocknung unter für die Industrie brauchbaren sungsmittel Ammoniak oder Kohlendioxid ist, Bedingungen, besonders hinsichtlich der Betriebswahlweise ein halogenierter Kohlenstoff oder ein dauer bei Substanzen, die sich entweder nur in sehr aliphatisches Amin, deren Schmelzpunkte im Be- 15 flüchtigen Lösungsmitteln auflösen oder in einer bei reich von —100° C liegen. niedriger Temperatur nach dem Gefrieren nicht sub-

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zu limierbaren Flüssigkeit vorliegen oder nur bei sehr stabilisierende Substanz eine nicht sublimierbare tiefer Temperatur beständig werden.

Flüssigkeit enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Bei einem bekannten Gefriertrocknungsverfahren

diese Flüssigkeit vor dem Einfrieren durch ein 20 für pharmazeutische oder diätetische Erzeugnisse ist

leicht sublimierbares Lösungsmittel verdrängt es bekannt, in der wäßrigen Lösung, Dispersion oder

wird. Emulsion unter Druck Kohlendioxid zu lösen, diese

3. Verfahren nach Anspruch 1, mit in schwa- dann zu gefrieren und anschließend der Gefriercher Konzentration vorliegender zu stabilisieren- trocknung zu unterwerfen. Das gelöste Kohlendioxid der Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß der 25 tritt unter der Einwirkung des Vakuum-aus der geSubstanz vor dem Einfrieren mit dem sublimier- frorenen Masse aus und verleiht dieser dadurch eine baren Lösungsmittel ein anderer nicht sublimier- Porosität, so daß die Verdampfungsfläche vergrößert barer Stoff zugesetzt wird. und die Verdampfung beschleunigt wird. Bei der Herstellung von getrockneter Katalase ist es ferner be-

:— 30 kannt, einem wäßrigen, gereinigten Leberextrakt zum

Schützender Aktivität des Enzyms Glyzin, Lactose,

Die Erfindung betrifft ein Stabilisierungsverfahren Natriumchlorid oder Natriumzitrat vor der Gefrierfür sich an der Luft verändernde Substanzen, ins- trocknung zuzusetzen. Ein ähnliches Verfahren wurde besondere organische und biologische Stoffe, ver- für die Gefriertrocknung von Stiersamen beschrieben, mittels Verdünnung in einem organischen Stoff, Ab- 35 Nach einem anderen bekannten Verfahren wird kühlung bis zum Erstarren des Verdünnungsmittels ein trockener Kaffee-Extrakt dadurch gewonnen, und anschließendem Entfernen des Verdünnungs- daß man frisch gerösteten und gemahlenen Kaffee mittels durch Sublimierung. mit einem niedrigsiedenden anorganischen polaren

Zahlreiche chemische und biologische Systeme sind Lösungsmittel von einem Siedepunkt nicht über unbeständig, wenn sie sich in Lösung oder in Gegen- 40 20° C extrahiert und aus dem abgetrennten flüssigen wart erheblicher Flüssigkeitsmengen befinden. Hau- Kaffee-Extrakt das Lösungsmittel entfernt. Als Long nimmt man daher als sichere Konservierung ihre sungsmittel ist hierbei flüssiges Schwefeldioxid bevor-Trocknung zu Hilfe. Nach Entfernen der Flüssigkeit zugt, doch kann dies auch durch flüssiges Kohlenkönnen dann die behandelten Stoffe über lange Zeit- dioxid oder flüssigen Ammoniak ersetzt sein. Die räume ihre Struktur und Aktivität behalten. Beim 45 Extraktion mit dem Schwefeldioxid erfolgt oberhalb Trocknen durch Erwärmung oder selbst bei Um- 0° C, und der vom ausgelaugten gemahlenen Kaffee gebungstemperatμr verändert sich jedoch häufig die abgezogene Extrakt wird auf -9⁰C und gegebenenzu konservierende Substanz in starkem Maße. Man falls in einer weiteren Stufe auf — 20 bis — 30° C nimmt daher die Stabilisierung von Stoffen in wäß- abgekühlt, bevor das Lösungsmittel abgedampft wird, riger Umgebung durch Gefriertrocknung, das söge- 5° Bei den in Betracht kommenden Temperaturen ist nannte Lyophilisierungsverfahren vor, indem man die Lösung flüssig, es handelt sich also bei diesem das wäßrige Mittel durch Abkühlung zum Gefrieren bekannten Verfahren nicht um eine Gefriertrocknung, bringt und dann das Eis durch Sublimierung unter Bei der Herstellung von pharmazeutischen Mehr-Vakuum entfernt. Das Verfahren gestattet die Sta- Stoffpräparaten ist es zum Ausschalten einer wechselbilisierung und Konservierung verschiedener Stoffe, 55 weisen Einwirkung der Bestandteile aufeinander wähinsbesondere biologischer Substanzen, über lange Zeit- rend der Lagerung bekannt, getrennte Lösungen der räume ihre Regenerierung erfolgt dann in einem Zu- Bestandteile abwechselnd schichtweise der Gefrierstand nahe dem ursprünglichen durch einfache Wie- trocknung zu unterziehen, so daß ein trockenes deraufnahme von Wasser. Das Verfahren gestattet mehrschichtiges Produkt entsteht, dessen Schichten jedoch einerseits nicht die Stabilisierung von in 60 abwechselnd verschiedene Bestandteile aufweisen. Wasser unlöslichen Stoffen, wie insbesondere den Als Lösungsmittel für die Ausgangsstoffe sind hierbei Lipiden, lipiodlöslichen Vitaminen, gewissen Stero- neben Wasser auch p-Butylalkohol und Chloroform iden und Polymeren und andererseits nicht die Sta- genannt. Die Schichten werden bei einer Temperatur bilisierung von Stoffen, die in ihrer Umgebung noch zwischen etwa —20 und — 80°C eingefroren, und bei Temperaturen unbeständig sind, bei denen die 65 der Mehrschichtkörper wird im Vakuum bei einer Sublimierung des Eises noch mit einer tragbaren Temperatur zwischen etwa —40 und — 6O⁰C geGeschwindigkeit erfolgt, wie in der Nähe von—50° C. trocknet. Für die Sterilisierung von thermolabilen

Man hat auch schon vorgeschlagen, die Stabilisie- Substanzen ist auch die Gefriertrocknung unter An-