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具有滲壓劑和二價微量元素的膽堿硅酸絡合物.pdf

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具有 滲壓劑 二價 微量元素 膽堿 硅酸 絡合物
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摘要
申請專利號:

CN200710186024.0

申請日:

20030320

公開號:

CN101171927B

公開日:

20130515

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A01N59/06,A01P1/00,A61K31/695,A61K31/14,A61P17/00,A61P19/04,A61P19/08,A01N37/46 主分類號: A01N59/06,A01P1/00,A61K31/695,A61K31/14,A61P17/00,A61P19/04,A61P19/08,A01N37/46
申請人: 生物礦物股份有限公司
發明人: D·A·R·范登伯格
地址: 比利時代斯特爾貝亨
優先權: 02076099.7
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 代理人: 李華英
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200710186024.0

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及一種生物制劑,其包括原硅酸和硅酸,初級(“常數/第一”)滲壓劑膽堿和沒有游離羥基的弱堿化劑;以及涉及一種制備該制劑的方法,其包括:i)水解包括硅的膽堿溶液,從而形成膽堿穩定的原硅酸和低聚物溶液;ii)通過加入不具有羥基的弱堿化劑來堿化膽堿原硅酸和低聚物溶液;以及iii)任選加入二價微量元素和/或次級滲壓劑,以獲得生物制劑,并且涉及一種生物制劑的用途。

權利要求書

1.一種制備生物制劑的方法,所述生物制劑包括原硅酸和硅酸,為用于不同生物體的儲備溶液形式,所述方法包括步驟:i)水解包括硅的膽堿溶液,從而形成膽堿穩定的原硅酸和低聚物溶液;ii)通過加入不具有游離羥基的弱堿化劑來堿化膽堿原硅酸和低聚物溶液,其中所述堿化劑是CaCO或甜菜堿;以及iii)任選加入二價微量元素和/或次級滲壓劑。2.如權利要求1的方法,其中所述二價微量元素在堿化步驟期間或之后加入。3.如權利要求2的方法,其中所述二價微量元素選自Mn、Sr、Fe、Cu、Zn和Mg。4.如權利要求1-3任一項的方法,其中所述儲備溶液具有濃度超過0.5%的硅。5.如權利要求4的方法,其中所述儲備溶液具有濃度至多0.9%的硅。6.如權利要求1所述的方法,其中所述堿化劑是CaCO,所述次級滲壓劑選自甜菜堿、甘氨酸、牛磺酸、肉毒堿、肌醇、乙醇胺和它們的磷酸鹽和單糖。7.如權利要求1所述的方法,其中所述堿化劑是甜菜堿,所述次級滲壓劑選自甘氨酸、牛磺酸、肉毒堿、肌醇、乙醇胺和它們的磷酸鹽和單糖。8.如權利要求1-7任一項所述方法制備的生物制劑。9.一種儲備溶液形式的生物制劑,其包括原硅酸和硅酸,初級滲壓劑膽堿和沒有游離羥基的弱堿化劑,其中堿化劑為CaCO或甜菜堿。10.如權利要求9所述的制劑,其中制劑包括CaCO,還包括從甜菜堿、甘氨酸、牛磺酸、肉毒堿、肌醇、乙醇胺和它們的磷酸鹽和單糖中選擇的次級滲壓劑。11.如權利要求9所述的制劑,其中制劑包括甜菜堿,還包括從甘氨酸、牛磺酸、肉毒堿、肌醇、乙醇胺和它們的磷酸鹽和單糖中選擇的次級滲壓劑。12.如權利要求8-所述的制劑,其中還包括二價微量元素。13.如權利要求8-12中任一項所述的制劑,為稀釋的形式。14.如權利要求8-12中任一項所述的生物制劑制備用于治療動物和人類中與骨、皮膚、軟骨、毛發和指甲以及結締組織有關的病癥的藥物的用途。15.如權利要求8-12中任一項所述的生物制劑作為植物營養素和/或真菌感染抵抗劑的用途。16.如權利要求8-12中任一項所述的生物制劑制備用于動物或人類的營養素的用途。17.如權利要求14-16中任一項所述的用途,其中所述生物制劑以稀釋形式使用。18.如權利要求17所述的用途,其中所述稀釋形式的生物制劑具有低于0.07%的硅濃度。

說明書

本申請是2003年3月20日提交的,申請號為03809155.0,發明題目為“具有滲壓劑和二價微量元素的膽堿硅酸絡合物”的分案申請。

本專利申請描述了使用Ca2+和/或滲壓劑(osmolytes)的用于植物、動物和人類的特殊膽堿-(原)硅酸絡合物的用途和制備。膽堿以非常低的pH抑制高濃度的原硅酸(OSA)和低聚物的膠凝作用,以便能夠制備即用的穩定溶液,所述溶液對人類、植物和動物是可生物利用的。OSA的聚合物是大分子(也稱為高分子),由數百或數千個稱作單體(OSA)的單元中形成,然而低聚物是中等尺寸的分子-比單體大得多,但是小于高分子(Brinker?CJ?et?al,Sol-Gel?Science,The?physics?and?Chemistry?ofSol-Gel?processing,Academic?Press,Boston,p.5)。膽堿在人類和動物的脂肪代謝中起重要的作用,并且是以磷脂酰膽堿的形式,我們細胞膜的一種重要的磷脂作為各種活細胞的一部分。人類從甘氨酸中合成膽堿,但是這種合成對長期良好的健康狀況似乎是不夠的。它也作為乙酰膽堿,一種重要的神經遞質存在。它作為維生素B4也是公知的。而且,膽堿是滲壓劑和另一種重要的滲壓劑,甜菜堿的前體。在如下條件下,即酒精中毒、Alzheimer病、心絞痛、動脈硬化、哮喘、肝硬化、胱氨酸尿癥、抑郁癥、糖尿病、濕疹、脂肪肝、頭發和指甲問題、肝炎、高膽固醇、高血壓、肝腎損壞、MS等,它也可以作為食品增補劑。它也與葉酸鹽的作用有關。雖然大多數人通過他們的食物攝取足夠的營養(卵磷脂),但是還有極大多數人缺乏膽堿的報道。葉酸鹽的低的攝取量可能是身體內缺乏膽堿的原因。近年來對大鼠的初步研究顯示了膽堿可能與成骨和骨的重塑有關(Gugulielmottic?et?al.,IADR?80?th?General?Session,2002)。膽堿的日攝取量估計在200-1000mg/天。在研究表明以缺乏膽堿的膳食為食物的自愿者不能夠產生足夠的膽堿之后,國家科學院于1998年將膽堿分類為必需營養素(Institute?of?Medicine,Food?and?Nutrition?Board,Dietary?referenceIntake,1998,390-422)。能夠觀察到,缺乏膽堿能夠引起軟骨的組織病理學變化,即骨、關節處和軟骨的發展緩慢,這些變化類似于在缺乏錳的小雞中發現的變化。最近對膽堿、蛋氨酸和甜菜堿之間的相互關系以及它們的差異進行了評論(Workel?et?al.,1998,World?Poultry,14,1998)。膽堿單獨成為用于磷酯、骨的軟骨基質的正常熟化以及防止雛雞的骨短粗病的必要成分。

植物、動物和人類中的硅的作用得到了很好的證明。已知原硅酸是生物活性分子;并且還已知食物和飲用水中的硅必須轉化為可以吸收和在生物體內可以進行輸送的原硅酸。原硅酸是一種非常弱的酸,在pH低于9.5的情況下根本不穩定,并且迅速沉淀或形成溶膠或凝膠,所述溶膠或凝膠對生物體來說是不可利用的。因此,很難制備高濃度(>0.5%硅)的原硅酸和低聚物的溶液,所述溶液對不同的生物體來說便于作為儲備溶液。在早期專利申請(WO95/21124)中的方法描述了制備在不同的溫度下及時穩定的高濃度溶液。這些儲備溶液極大多數是非常強的酸(pH<1),以防止凝膠和溶膠的形成。與其它硅化合物(硅酸鹽,粘土,二氧化硅,馬尾狀礦脈(horsetail),沸石等等)相比,它們的生物利用率是相當高的,但是這些制劑在稀釋之后變得不穩定。

已經研發了標準制劑,以獲得濃縮的生物可用的膽堿-硅酸(SA)-滲壓劑溶液的長期溶液。所有滲壓劑中僅測試了與膽堿、甜菜堿、肌醇、乙醇胺、甘氨酸、牛磺酸和如甘露醇和山梨糖醇這樣的單糖結合的產生酸穩定溶液的配方。因為甜菜堿在保持健壯的骨、軟骨、毛發、指甲和各種GAG系統中起很大的作用,所以可為優選。

還不知道這些硅酸稀釋液能夠用在植物(如在植物的葉子上進行噴灑)或廣泛分布的動物(如豬、家禽、馬)的飲用水中。因此,在水中具有膽堿-硅酸絡合物的特殊溶液已經被測試,并且為特定用途而適當地制備,以及對生物利用率和生理效應進行比較。以下描述用于植物、動物和人類的特殊制劑和使用本發明的這些制劑所產生的出人意料的效果。

植物和動物中的鈣的益處在文獻(Poovaiah?et?al.,1988,Hortscience,23,267-71;Dell?et?al.,1987,Handbook?of?Nutritionally?Essential?MineralElements,Marcel?dekker,NY)中得到很好的證明。還不知道在膽堿存在的情況下,鈣對于OSA是完全惰性的,并且不影響高濃度SA的沉淀或膠凝作用。文獻中已披露了鹽的加入加速了凝膠的形成,特別是已知鈣離子對硅的聚合是非常有效的(Heald?et?al.,1955,J?Appl?Chem?London,5,425)。在測試Ca2+和OSA的不同組合之后,出人意料地發現Ca2+在pH<0.7時對高濃度SA不產生任何影響。pH值達到7.5的稀釋溶液在硅濃度低于0.07%時完全穩定,其便于用作植物營養液、動物飲用水或動物食品噴霧使用。因此,在堿化步驟中,CaCO3中鈣的引入在我們的制劑中是合適的。其它的微量元素,如Mn2+、Sr2+、Fe2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+的二價離子可在堿化步驟期間或之后結合CaCO3的同時添加。氯化物的形成和它們的溶解度是限制因素。Zn2+的加入在動物應用中是很有益的,因為在高濃度OSA的吸收期間,Zn迅速從身體中除去,從而在OSA補給和不足的Zn的補給(低Zn膳食)期間,足夠的Zn是血清中減少的唯一元素。這種觀察是新穎的,并且顯示了在不足的Zn的補給量期間結合Zn和OSA的重要性。有趣地是,在植物中不會獲得這些結果。通過在葉子上噴灑增加濃度的OSA之后,植物中Zn的濃度不會受到影響。SA-絡合物儲備溶液稀釋1000倍,并且在夏季(7月和8月)期間作為胡蘿卜植物的噴霧使用。分析胡蘿卜中的Si、Zn、Cu、Mg、Ca和Fe。在葉子上一周一次進行噴灑之后,除了Si的濃度變成兩倍之外,其它的金屬沒有很大的差異。

在堿化步驟期間,在SA-膽堿絡合物的制劑中加入CaCO3以形成穩定的溶液(在低pH時),并且具有高的生物可用性。加入其它的堿(NaOH,KOH等等),使pH達到0.5,在1周至3個月之后,會產生膠凝。相反,加入CaCO3,可以有2年的穩定期。我們也使用另外的化合物,如甜菜堿,一種滲壓劑來代替CaCO3,以用于堿化。鈣和滲壓劑的結合以及甜菜堿和其它的滲壓劑的結合也是可以的。

本發明涉及一種生物制劑,其制備方法,以及它們在失調和疾病的處理過程中作為營養素和藥劑的用途。

本發明還涉及一種作為植物營養素和/或真菌感染抵抗劑的生物制劑的用途,如減少莊稼中的殺蟲劑和毒性化合物的濃度。

配方

所有的配方都含有膽堿。

含有鈣的配方1

氯化膽堿在真空下干燥,并且用干鹽酸處理。在保持溫度低于40℃條件下,將四氯化硅(IV)加至形成的酸性膽堿溶液中(SiCl4與氯化膽堿的比值是每3至5mol為1mol)。

對于水解來說,當冷卻時,水(冰/冰水)加至溶液中,其中溫度保持在-10℃至-30℃范圍內。在水中70-75%的氯化膽堿溶液以1∶1的比值加至水解溶液中。所得到的溶液通過加入每升50g的CaCO3濃度的無水碳酸鈣來進行堿化。

使用29Si-NMR的結構表征在-30至-70ppm之間不顯示任何信號,其是用于碳化硅(Si)的光譜區。光譜顯示了大約-72,-82,-92,-102和-112的共振,并且分別是用于Q0,Q1,Q2和Q4種類的特征。

含有鈣和鋅的配方2

制備在配方1中描述的制劑。在堿化之后以100mg?Zn/ml的終濃度加入ZnCl2。

含有甜菜堿的配方3

氯化膽堿在真空下干燥,并且用干鹽酸處理。在保持溫度低于40℃的條件下,將四氯化硅(IV)加至形成的酸性膽堿溶液(SiCl4與氯化膽堿的比值是每3至5mol為1mol)。

溶液A:對于水解來說,當冷卻時,水(冰/冰水)加至溶液中,其中溫度保持在-10℃至-30℃。

溶液B:通過向1升蒸餾水中加入重量為1至1.5kg的甜菜堿來制備甜菜堿溶液。

1.8升70-75%的含水氯化膽堿溶液加到2升溶液A中。所得到的溶液通過加入0.2升的溶液B進行堿化。

含有鈣和甜菜堿的配方4

氯化膽堿在真空下干燥,并且用干鹽酸處理。四氯化硅(IV)加至溫度保持在低于40℃的條件下,將四氯化硅(IV)加至形成的酸性膽堿溶液(SiCl4與氯化膽堿的比值是每3至5mol為1mol)。

溶液A:對于水解來說,當冷卻時,水(冰/冰水)加至溶液中,其中溫度保持在-10℃至-30℃。

溶液B:通過向體積為1升的蒸餾水中加入重量為1至1.5kg的甜菜堿來制備甜菜堿溶液。

1.8升70-75%的含水氯化膽堿溶液加至2升溶液A中。

所得到的溶液通過加入0.1升的溶液B和無水碳酸鈣(每升25gCaCO3)來進行堿化。

含有鈣和牛磺酸(100mg/ml)的配方5

制備在配方1中描述的制劑。在堿化之后以每升100mg的終濃度加入牛磺酸。

含有甜菜堿和山梨糖醇(300mg/ml)的配方6

氯化膽堿在真空下干燥,并且用干鹽酸處理。溫度保持在低于40℃的條例下,將四氯化硅(IV)加至形成的酸性膽堿溶液(SiCl4與氯化膽堿的比值是每3至5mol為1mol)。

對于水解來說,當冷卻時,水(冰/冰水)加至溶液中,其中溫度保持在-10℃至-30℃。通過向體積為1升的蒸餾水中加入重量為1至1.5kg的甜菜堿來制備甜菜堿溶液。

溶液A:對于水解來說,當冷卻時,水(冰/冰水)加至溶液中,其中溫度保持在-10℃至-30℃。

溶液B:通過向體積為1升的蒸餾水中加入重量為1至1.5kg的甜菜堿來制備甜菜堿溶液。

1.8升70-75%的含水氯化膽堿溶液加至2升溶液A中。

所得到的溶液通過加入0.2升的溶液B來進行堿化。在堿化之后以每毫升300mg的山梨糖醇的終濃度加入山梨糖醇。

所有的制劑也可以與其它的二價離子結合。

實施例

實施例1:增加植物的保水力

甜菜堿-膽堿-SA制劑(0.9%的硅)稀釋500倍,并且每周一次噴灑在萵苣作物上。具有同種作物和保持相同耕種條件的土地同時用對照物(水)和草本硅提取物(herbal?silica?extrct)(Equisletum?arvense)進行噴灑。調查所收獲作物的幾種產品參數,以研究產品質量,如穗穩固性、可商用土地(marketable?field)、總鮮重和失重(表1)。用甜菜堿-膽堿-SA進行處理形成最高的鮮重和可商用土地。在用甜菜堿-膽堿-SA進行處理之后,由于在保存期間失重較低,和穗穩固性增加,因此與對照或草本硅處理相比,所收獲的作物的質量也更高。這些結果表示了甜菜堿-膽堿-SA的使用增加了植物中水的保持力。

表1:在萵苣作物上使用甜菜堿-膽堿-SA的結果

(1)等級:1=最好的處理;2=次好的處理;3=最壞的處理

實施例2:

測定補充甜菜堿-膽堿-SA在小雞中增加的骨密度。在童子雞正常的膳食(1.4mg?Si/g)中用甜菜堿-膽堿-SA(B-ch-SA)補充,以調查硅對血清鈣濃度的作用和股骨內的骨無機鹽含量(BMC)密度(BMD)。

一組42,500只小雞連續6周在它們的飲水中給予B-ch-SA(13.5mgSi/100kg體重/2天),其增加整個飲食中的Si的攝取量不足0.5%。對照組相同雞齡的42,600只小雞同時開始同樣的飼喂,但是不補充B-ch-SA。在6周時從每組中隨機選擇30只小雞樣品以分析血清鈣濃度和股骨。股骨的BMC和BMD通過雙能X射線吸收測量儀進行分析。記錄整個股骨和股骨中5目標個區域的掃描結果。平均值之間的差異采用one-tailedStudent?t-test進行評價。

與對照組小雞(69.47±15.99mg/ml,n=60)相比,在所補充的小雞中血清鈣濃度(74.85±13.82mg/ml,n=60)明顯增高(p<0.05)。

與對照組小雞相比,對于所補充的小雞來說,在股骨的所有掃描區域中BMC明顯增高。與對照組小雞相比,對于所補充的小雞來說,總BMC也是明顯增高(+8.4%,p=0.016)。

與對照組小雞相比,對于所補充的小雞來說,在中間段(+4.25%,p=0.0209)、遠端的干骨后端(+4.88%,p=0.0102)以及臀部區(+5.6%,p=0.014)BMD明顯增高。

以B-ch-SA的形式,以小于0.5%的量來增加童子雞的整個膳食攝取將導致明顯增高的血清鈣濃度、較高的骨質量和在股骨的皮質層和小梁骨內的密度。

實施例3:減少胡蘿卜中的白霉菌感染。

胡蘿卜中常見的真菌感染是葉子上的白霉菌感染(Eryphe?heraclei)其目視為白色斑點。通常使用殺真菌劑,但是這往往帶來以下缺陷:由于被作物吸收,因而對食用者造成中毒或過敏反應。

甜菜堿-膽堿-SA的稀釋物在播種之后第3個月開始在3種不同種類的胡蘿卜(Nerac,Tyne,Napa)上進行每周一次地噴灑。具有同種作物和保持在相同耕種條件下的田地用殺真菌劑進行噴灑。在處理之后的一周,與未處理的對照組的作物相比,用甜菜堿-膽堿-SA處理的作物和用殺真菌劑處理的作物的葉子上具有明顯減少的白色斑點。可以觀察到受到影響的葉子上的差異,一直到作物收獲(見表2)。

表2:在使用甜菜堿-膽堿-SA之后作物的產量

(1)感染評分:1=嚴重感染,9=未感染

與未處理的作物相比,用甜菜堿-ch-SA處理之后的作物發現其產量明顯增高,并且與用殺真菌劑處理的作物的產量相類似。

實施例4:甜椒中的硅的轉移。

甜椒生長在營養液(hydraculture)中。甜菜堿-膽堿-SA在營養液中稀釋500倍。同種作物和保持在相同耕種條件下的其它植物不進行補充。葉子和根部上的硅的濃度通過原子吸收光譜測定法在6周補充之后進行測定。與未補充的對照葉子相比,用甜菜堿-膽堿-SA補充的植物葉子上的硅的濃度大于十倍以上。這些實驗清楚地顯示了來自甜菜堿-膽堿-SA的硅從根部轉移到葉子上。

實施例5:減少植物中的毒性化合物水平。

殺蟲劑通常用在作物的栽培中,以防止或處理真菌感染。由于對人類、動物和環境的毒性,因此預防劑的使用必須保持最小量。嚴格地調節收獲的作物上的殘余毒劑的上限,并且使其盡可能低,以保證作物的質量。發現使用鈣-膽堿-SA(見配方1)稀釋液有如下優點:

i)使作物更能抵抗真菌感染,其允許使用更低劑量的殺真菌劑。

ii)減少收獲作物中的殘余毒劑濃度。

a)萵苣

鈣-膽堿-SA制劑以3ml/10L濃度加至殺蟲劑溶液中。對照植物僅僅用殺蟲劑進行處理(見表A)。

在播種之后的三天進行栽培,葉處理開始,并且重復4次。處理之間的周期為每4天一次。作物在最后處理之后的三周收獲,并且分析殘余物(異丙脲,二硫代氨基甲酸酯(dithiocarbamates))的濃度。

表A:殺蟲劑處理

當作物用鈣-膽堿-SA制劑處理后,殘余毒劑濃度明顯降低:二硫代氨基甲酸酯和異丙脲分別發現減少超過64%和30%(見表B)。沒有發現任何作物受到真菌感染。

表B:用鈣-膽堿-SA進行處理后在萵苣中的殘余殺蟲劑。

在用鈣-膽堿-SA制劑(102μg?Si/g干重)處理的萵苣中,其中的硅濃度高約45%。

當鈣-膽堿-SA制劑與低劑量的常用殺真菌劑歇利防霉劑(fungicideShirlan)(fluazinam,500g/L)結合時,對Phytophthora感染的發病率進行評價。Shirlan的最小推薦劑量每公頃為0.4升,以防止作物受到Phytophthora感染。當殺真菌劑的劑量減少到50%,并且與每公頃為0.5L鈣-膽堿-SA制劑結合時,作物沒有受Phytophthora感染的痕跡,仍然保持良好,然而不進行處理的栽培植物的地區受到嚴重感染。

從上面的實施例中很清楚地得知:尤其與鈣和諸如甜菜堿這樣的滲壓劑結合的新型膽堿-SA制劑對植物和動物有非常高的生物可利用性。這些制劑可以作為營養素和藥劑使用,所述藥劑可以對植物加強防衛并且抵抗不同的不良條件(干旱條件,來自微生物和昆蟲感染的應力狀態(stresscondition))。這些制劑能夠用作動物的正常膳食(富含硅)。這意味著這些制劑(膽堿-SA-滲壓劑的混合物)是真正具有活性的。因此,對于某種生理情況,它們的使用具有很好的效果。

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