Estudo de via alternativa para a obtenção de heparina utilizando tecnologia enzimática e processos de separação por membranas

Abstract

A produção de heparina é de grande importância para a sociedade, principalmente devido à sua aplicação como anticoagulante. No entanto, o processo de produção pouco mudou ao longo dos anos. Tradicionalmente a heparina vem sendo obtida, em escala industrial, empregando técnicas de hidrólise alcalina e resinas de troca iônica, intercalando processos de liberação desse composto para o meio e purificação, com dessulfatação e precipitação de proteínas. Durante esses processos, diversos compostos químicos são adicionados, o que aumenta o risco de contaminação do produto e dificulta as etapas de purificação. Hoje há uma série de novas tecnologias disponíveis que poderiam ser empregadas em sua melhoria. Nesse sentido, estudou-se um método de produção de heparina tendo como base a hidrólise enzimática de mucosa suína e os processos de separação com membranas, uma vez que essas tecnologias têm ganhado espaço devido ao baixo impacto ambiental e a alta seletividade. Após testes de hidrólise, as condições de processamento enzimático foram definidas em pH inicial 9, temperatura de 50 ºC, 20% m/m de água adicionada à mucosa, agitação de 200 rpm e enzima Savinase® 16L 0,8% m/m. O material hidrolisado foi ultrafiltrado com membrana de 5 kDa e coletado o retido e o permeado. Para efeito de comparação com processos comuns na indústria, uma amostra foi produzida por hidrólise alcalina e recuperação por resina Purolite A860S. As amostras obtidas foram analisadas por NIR, ensaios fluorimétricos em kits de detecção de heparina e fator Xa e FTIR. Os resultados mostraram que a heparina estava presente em todas as amostras, mas com diferenças entre a fração do retido e do filtrado, de 0,76 U/g e 0,11 U/g, respectivamente, indicando uma possível variação da massa molar das moléculas de heparina presentes em cada uma dessas frações, resultante do processo enzimático e da permeação pelas membranas. A atividade anticoagulante da heparina foi detectada pelo ensaio fluorimétrico de Factor Xa em ambas as frações da permeação, embora em concentrações de 140 ug/L no filtrado e 34 ug/L no retido.

Abstract: Heparin?s production has great importance to society, mainly due to its applicability as an anticoagulant. However, the production process has changed little over the years. Traditionally, heparin has been obtained, on an industrial scale, using alkaline hydrolysis techniques and ion exchange resins, interspersing processes of releasing this compound into the medium and purification, with desulfation and protein precipitation. During these processes, several chemical compounds are added, which increases the risk of contamination of the product and complicates the purification steps. Today there are a few new technologies available that can be used to improve the process. In this sense, this study investigated a method of producing low molar mass heparin, based on enzymatic hydrolysis and ultrafiltration, since these technologies have gained space due to low environmental impact and high selectivity. After hydrolysis tests, the conditions of enzymatic hydrolysis were pH 9, 50 ºC, 20% w / w of water applied to the mucosa, at 200 rpm stirring rate, and 0,8% w/w Savinase® 16L. The hydrolyzed material was filtered through a 5 kDa ultrafiltration membrane. For comparison with common industry processes, a sample was produced by alkaline hydrolysis and Purolite A860S recovery. Samples were characterized using FTIR, NIR, and fluorometric assays. The results show that the heparin is present in all the samples, but at different concentrations in the retentate and permeate of 0,76 U/g and 0,11 U/g, respectively. The presence of heparin was observed in all samples in different ranges, which indicates the delivery by the hydrolytic process and the separation of molar masses by the membranes. Heparin activity was detected with the Factor Xa assay in both membrane retentate and permeate fractions, although at concentrations of 140 ug/L in the permeate and 34 ug/L in the retentate.