用於氧載體的氟化碳乳液的製作方法

2023-07-09 02:35:41

專利名稱：用於氧載體的氟化碳乳液的製作方法
技術領域：
本發明涉及有關血液稀釋的改進位劑。所述改進位劑包括氧載體(其量以連續監測混合靜脈氧分壓(PvO2)，或其它組織氧合指標為基礎確定)，還包括自身血液，或能保持PvO2，或其它指標達預定水平，或預定水平以上的附加氧載體。
背景技術：
僅就美國而言，每年要收集一千三百萬單位以上的血液，並且有1千萬單位左右輸入4百萬個受治者。輸注單位的約2/3被用於外科手術中，而其餘的主要用於治療嚴重貧血或急救。臨床研究經驗表明、如果血紅蛋白濃度不降到10g/dL以下(即從前普遍接受的輸血指示指標，參見Zauder，Anesth，Clin，North Amer.8471-80(1990))，則手術後的康復期可以縮短。但部分由於目前對同種異體輸血並發的危險性之認識提高，因而該標準正被重新評價(NIH Consensus Conference JAMA 2602700-2703(1988))。這就導致了人們對使用自體輸血技術的新興趣，特別是予捐獻，以及緊急正常血量血液稀釋(ANH)技術。
雖然自體輸血(即再輸進患者自己的血)在170年前就已開始採用，但直到1970年代早期因為加深對肝炎傳播的考慮才廣泛採用。而尤其是目前，因為愛滋病的出現對患者和醫生的刺激，使自體輸血更受青睞。儘管對自體輸血的優點加深了認識並被接受，但最近的研究表明自體予捐血仍普遍利用不足(估計全國範圍內只佔抽血總單位的2-5％)。
ANH是一種方法，即手術開始從患者身上抽出幾單位血，而同時用晶體樣或膠體人造血漿增容劑來代替(Stehling等人，Transfusion 31857(1991))。補償大部分因稀釋血降低的氧容量之基本機理是提高心臟血輸出量並增加器官血流量，即在低血細胞比容水平下改善血液流動性(就是說粘度較低)，從而達到所需指標(Messmer等人，Eur.Surg.Res.18254-263(1986))。Weisskopf，在Transfusion 35(1)37-41(1995)上介紹了有關手術失血前緊急等容血稀釋的數學分析法，該方法用於確定同種異體輸血可能減少的幅度。Weisskopf得出結論，手術前等容血稀釋可以避免同種異體輸血，或減少輸血量。
予捐血一般包括術前6星期之內抽取患者幾單位血。為避免嚴重貧血，對術前幾星期的安全予捐血量要加以限制，即限制於ANH期間可能抽除的血量。
除了ANH和予捐血外，人們還建議在手術期間，可以用紅細胞替代品，或血液替代品來代替同種異體輸血(即來自他人的血液)。採用合成氧載體或血液替代品有助於自體血利用的方法公開在US專利5,344,393(Roth等人)中。過去20年來有關血替代品的深入研究已推出了幾種候選組合物。這些包括全氟化碳乳液、例如FLUOSOL(GreenCross Corporation，Tapan)和OXYGENT(Alliance Pharmaceutical Corp.，San Diego，USA)，以及血紅蛋白組合物，例如來自人，動物和重組體源的血紅蛋白組合物。
傳統的想法是，以體積等於用於同樣目的的全血之量給予紅細胞替代品。早期應用中，此種血替代品以大體積之量在輸血時替代血液的方式並不完全令人滿意。例如早期研究中，用FLUOSOL作為大體積血替代品，發現隨後引起失血，FLUOSOL是「中度貧血不必要，重度貧血無效」。參見Gould等人New Engl.J.Med.3141653(1986)。該研究表明，在帶有藥物時動脈氧含量的平均增加只有0.7ml/dL。因此得出結論，若使用氟化碳乳液作為血替代品，對嚴重貧血和失血病人沒有明顯好處。事實上，雖然美國食品和藥物管理局，在1989年批准FLUOSOL用作皮下透光冠狀血管造型術(PTCA)中為提高心肌氧氧合作用的輸注劑，但早期並未批准其作為大量血替代品的一般應用。
使用氟化碳乳液和血紅蛋白組合物作為紅細胞替代品或血液替代品，補償手術，疾病或受傷造成的失血時存在的問題，在於這些物質在體內的血循環半衰期相對較短。健康人一般需要約二禮拜製造新的紅細胞，和在失血後將其血細胞比容提高到正常水平。與此相對照，在體內氟化碳乳液和血紅蛋白替代品在血管內的半衰期一般短於72小時，大部分通常大大短於24小時。因此即使在手術期間和/或手術後施用足夠量的紅細胞替代品，(例如，為提供足夠的氧氣輸送)，而在身體可以製造新的紅細胞加以補充以前很長一段時間，氧的攜載能力仍將明顯降低。，因而，本發明的一個方面是定義一種改進方法，使用紅細胞替代品或血液替代品，聯合自體血保留策略用於臨時短期手術，作為達到減少或消除同種異體輸血之手段。
治療冠狀動脈內血栓症，例如心肌梗死，通常涉及系統性施用溶血栓劑，例如組織血漿酶原活性劑(tPA)，或鏈激酶。也使用皮下冠狀血管造型術(PTCA)這樣的機械介入法。目前的治療法中，絕無有將血液有意識的加以稀釋的先例，因為這將使紅細胞濃度變稀，因而減少對心臟的輸氧量。但在心肌梗死病例中，許多血細胞元素是有害的。例如眾所周知血栓形成過程中必需血小板，若減少血小板，則梗死後血栓形成速度減緩。而且，已知某些白血細胞，如多形核白細胞(中性白細胞)在梗死位被激活，釋放包括氧自由基在內的胞毒成分，當成功地開通狹窄動脈時，這些胞毒成分通過稱之為「再輸注傷害」這一現象而對正常細胞造成損傷。因此，如果在心肌梗死治療期間或治療後的特定時間內，將血液稀釋，使會造成心肌梗死結果惡化的血小板和中性白細胞減少，那將是非常有益的。然而血液稀釋這種技術並未採納，因為同時還需要保持高水平血紅細胞，以輸送氧氣到心肌。
因此，本發明也定義一種將紅細胞替代品或血液替代品用於與心肌梗死治療相結合的暫時短期施治中的改進方法，以此作為減小或消除與梗死症伴生的損傷惡果，而同時又作為提高對組織的輸氧量之手段。

發明內容
本發明提供了一種用於氧載體的氟化碳乳液，該載體有助於需要的患者自體輸血的使用，其中所述氟化碳乳液具有連續相和60％w/v的非連續氟化碳相，並且所述非連續氟化碳相含有氟化碳的混合物，其中至少一種所述氟化碳是全氟辛基溴，其中所述氟化碳乳液是適宜於靜脈輸入形式，其量與供患者組織達所需組織氧合水平之量相符。
在本發明的一個實施方案中，其中氟化碳乳液進一步含有一種乳化劑，優選其中乳化劑是磷脂，更優選其中乳化劑是蛋黃磷脂。優選其中乳化劑的存在量為所述乳液的2-14％w/v。
在本發明的一個實施方案中，氟化碳乳液含有第二種溴化全氟碳。
在本發明的一個實施方案中，其進一步含有NaCl、EDTA、NaH2PO4·H2O、Na2HPO4·7H2O、d-α-生育酚和水。
本發明提供一種組合物，該組合物用在有助於面臨失血的患者利用自體血的方法中，所述方法包括下述步驟抽取並貯存患者一份血液，同時靜脈輸入足夠量生物相容性液體，使患者的血紅蛋白水平達到所需濃度；靜脈輸入生物相容性氧載體，同時周期性地或連續地測定患者組織的氧合作用，然後患者經受再次失血；再對測定的氧合作用數據作出反應，將貯存的血靜脈再輸入病人體內，維持其氧合作用測定值達所需值或所需值以上。一個實施方案中，生物相容性液體包括血液稀釋劑。另一實施方案中血液稀釋劑與氧載體分開給藥。該方法還包括施用附加的氧載體，以對氧合作用測定值作出反應，在再輸入貯存血以前，維持測定的氧合作用值在所需值或所需值以上這一步驟。所述氧載體優選來自人，動物，植物，或重組血紅蛋白，或者可以是氟化碳乳液。
如果氧載體是氟化碳乳液，則該氧載體施用體積小於生物相容性液體體積的50％有利。氟化碳乳液優選濃度至少40％，50％或60％(w/v)更宜。
選自類晶體、膠體、生物相容性氧載體或它們的結合物的生物相容性液體是有益的。該方法還可包括在所述過程中給患者施用呼吸用氧氣之步驟。失血通常是外科手術引起的失血，此外是受傷出血。
施用氧載體量通常根據患者體重為0.5-10ml/kg左右。所需血紅蛋白濃度為8g/dL左右較宜。患者組織氧合作用可通過評估PvO2(例如使用肺動脈導管)來測定。與上面相應的所需PvO2值優選約40mmHg。
本發明還包括一種用於器官局部缺血或梗死(包括心肌梗死)治療方法中的組合物。所述方法包括下面幾個步驟抽取需要治療器官局部缺血或梗死的患者一份血液、並靜脈輸入足夠量生物相容性液體，使患者血紅蛋白水平降至所需濃度；與抽血步驟相配合靜脈施用生物相容性非紅細胞氧載體，以使患者組織的氧合作用維持在預定水平，或預定水平之上。一個實施方案中，生物相容性液體包括血液稀釋劑，另一實施方案中，所述血液稀釋劑與氧載體分開給藥。氧載體和生物相容性液體可以相同，或不同，可以如上面所介紹的。該方法也優選包括進行該操作時施用呼吸用氧氣給病人這一步驟。施用氧載體量優選根據患者體重為0.5-10ml/kg左右。如上所述，血液稀釋後血紅蛋白優選濃度為約8g/dL。為了保證包括心肌在內的組織有足夠的氧合作用，如上面所介紹的，該方法還包括通過評估PvO2而測定患者組織中的氧合作用這一步驟，以維持PvO2所需值達(例如)40mmHg左右。在一個改進方法中，氧載體構成生物相容性液體的至少一部分。
除了前面所述，本發明還包括稀釋患者血液方法中所用的一種組合物，該方法包括以下幾個步驟抽取和貯存一份患者的血液，同時靜脈輸入生物相容性氧載體、並且周期性地或連續地測定患者組織的氧合作用，然後病人經受再次失血，給患者施用附加的氧載體，以對氧合測定值作出反應，維持氧合測定值在所需值或所需值以上。該方法還進一步包括再輸入貯存血液給病人之步驟。氧載體和所需氧載體輸送值，以及氧合作用值均如上面所述。該方法也包括該操作中給病人施用呼吸用氧氣之步驟。
本發明還有一個方面是稀釋患者血液方法中所用的一種組合物，該方法包括以下幾個步驟抽取並貯存一份患者的血液，同時靜脈輸入生物相容性氧載體，並周期性地或連續地測定患者組織的氧合作用，然後患者經受再次失血。該方法可以進一步包括將貯存血再輸給所述患者之步驟。氧載體，及氧載體輸送所需值和氧合作用所需值均如上所述。該方法也可以包括該操作中給患者施用呼吸用氧氣之步驟。
附圖簡要說明

圖1表示不進行血液稀釋、輸入同種異體血、或輸入合成氧載體的情況下，手術期間可接受的失血量，手術時患者的正常血紅蛋白(Hb)濃度為14g/dL，而手術結束時，要求該濃度為10g/dL。輸血以前經計算的允許失血量認為達1682ml是必要的。
圖2表示使用常規血液稀釋法在手術期間可接受的失血量。假定不給與同種異體血，開始ANH是Hb為10gm/dL時，在Hb為8gm/dL時手術中輸入ANH血，手術結束時Hb為10gm/dL。允許失血計算量達2366ml。
圖3表示使用Weisskops所述(Transfusion 35(1)37-41(1995))等容血液稀釋法在手術期間可接受的失血量。該方法允許失血2500ml。
圖4表示使用本發明方法手術期間可接受的失血量，該方法允許失血4000ml。本例在血紅蛋白濃度為8gm/dL時，使用1.8gm/kg全氟辛基溴(perflubron)乳液。該方法設定Hb濃度為8gm/dL時開始ANH。當手術開始失血時，進行ANH輸血，維持Hb於8gm/dL。
圖5表示正常條件下(血細胞比容＝45％)血液中血紅蛋白輸送的O2和心臟輸出量之間的關係。總O2利用率(或消耗率；VO2)等於心臟輸出量乘以動脈與靜脈O2含量差之積，圖中以陰影斜線面積表示。OxyHb解離曲線由Winslow在Int.J.Clin.Monitor Comp.281-93(1985)中設計的模型提供的數據而產生。
具體實施例方式
A.本發明綜述本發明介紹下面利用靜脈內有限半衰期氧載體(血替代品)與血液稀釋法相結合，以提高手術中的允許失血量。提高了允許失血量，則降低了自體輸血及同種異體輸血的需求量，由此減少或消除了隨之帶來的危害及引起的併發症。本發明也提供使用血液稀釋法和施用靜脈內氧載體輔助治療器官局部缺血或梗死症(包括心肌梗死)的方法。
本發明的一個實施方案中，手術程序開始以前，抽取患者的血液，並貯存該抽出之血供以後回輸給該患者。該抽出的血由一種特定的(asanguineous)流體代替，一般是以類晶體和/或膠體為基礎的溶液，也可以是以血紅蛋白(Hb)或氟化碳為基礎的氧載體血紅細胞替代品，以維持正常血量，同時使紅細胞所含血紅蛋白濃度降至預定水平。此時，如果在ANH期間氧載體尚未作為血液稀釋劑施用時，則給與所述氧載體。再從患者身上抽血，同時監測混合靜脈氧分壓(PvO2)，或者全部或局部組織氧合作用的其它指標。藉助氧電極，NADH螢光或其它方法可以測定組織氧合作用。如果PvO2或其它指標達到某一啟動值，即可開始手術。在手術進行期間，PvO2或其它氧合指標被連續地或周期性地監測，並回輸自體血給該患者，以對氧合作用水平作出反應，使該水平維持於啟動水平或啟動水平之上。此外，可以施用附加劑量的氧載體直至達到最大耐受劑量。
在用以類晶體和/或膠體為基礎的溶液稀釋血液期間或以後，給病人施用氧載體，以補充血液的載氧能力，或者氧載體本身也可作為稀釋劑使用。對該臨床應用來說，要給與血液稀釋患者一個安全性的餘額，即要提高總氧輸送量。
該自體血和血替代品輸入技術的結合使用，避免了同種異體輸血。本發明意欲使用預貯存和圍繞手術的自體輸血技術，同時各種載氧血替代品製劑的輸入優選小於1∶1體積。本發明包括任何這些技術，或者說所有這些技術的應用，無論其在所述的圍繞手術臨床安排上的順序或程度如何。
本發明的另一方面是提供治療器官局部缺血或梗死(包括心肌梗死)的組合技術及其應用。為更有利的輔助治療，既採用血液氧合技術又採用稀釋技術。本發明這一方面包括用以普通類晶體和/或膠體為基礎的溶液給患器官局部缺血的病人進行血液稀釋。從患者體內抽血，並用一種特定流體代替，而同時給患者施用氧載體紅細胞替代品，例如氟化碳乳液或血紅蛋白溶液。如前所述，所述以類晶體或膠體為基礎的溶液也可以是以血紅蛋白(Hb)或氟化碳為基礎的氧載體紅細胞替代品。施用氧載體保證有足量的氧輸送到心臟或其它組織，同時血液稀釋降低了血小板、中性血細胞以及其它惡化心肌梗死的細胞成分的數量。連續或周期性地監測PvO2或其它氧合指標，並給與氧載體附加劑量直至達到其最大耐受劑量為止，以此對氧合水平作出反應，而使該水平維持在啟動水平或啟動水平之上。
在用以類晶體和/或膠體為基礎的溶液稀釋血液期間，給患者施用氧載體以補充血液載氧能力。該臨床病例中總氧輸送量提高，而血液中有害細胞數量卻降低了。
本發明的一個獨特特徵是非常重要的。通過監測手術中或器官局部缺血患者的混合靜脈氧分壓或其它氧合指標(不使用常規血紅蛋白或血細胞比容測定法)，並使用非血氧載體，可以安全地增加出血量(在外科手術病例中，其輸出啟動值在常規以血細胞比容為基礎的輸血啟動值以下)。因此本發明提高了自體輸血技術的安全性範圍，即提高了手術期間的安全失血量，並能更為精確地測定組織的氧合情況。也提高了對心肌及其它器官和組織的輸氧量，同時減少了能惡化局部缺血及梗死的血細胞數量。
B.材料大量適宜於本發明使用的材料是本技術領域已知的，某些有代表性的材料將在下面討論，但並不以此限制本發明之範圍。
人們已建議採用幾種組合物，或已證明其有靜脈氧載體之功能。這些包括氟化碳乳液類，其中包括(但不限於)全氟化碳乳液。此種乳液一般是有非連續氟化碳相及連續水相的水包氟化碳乳液。該乳液一般包括乳化劑和滲透劑，並加有緩衝劑及電解質。
氟化碳乳液可以從範圍很廣的適宜乳液中挑選，優選水包氟化碳乳液，優選使用的每單位體積含氟化碳濃度約5％-約125％重量(w/v)。
氟化碳是氟取代的烴，被用於醫藥應用中，作為成像劑和血替代品。授與Long的美國專利3,975,512披露氟化碳(包括溴代的全氟化碳)被用作放射照相的提高反差介質。已知溴代氟化碳和其它氟化碳在適當應用於醫藥中時是安全、生物相容性的物質。
另外還知道氧和一般氣體在某些氟化碳中有很高溶解性。這一特徵使得研究者們開發乳化氟化碳作為血替代品。有關用氟化碳作血替代品這一目標的總介紹，以及為達此目的所作的努力和存在的問題之回顧，參見「Reassessment of Criteria for the Selection of Perfluorochemicals forSecond -Generation Blood SubstitutesAnalysis of Structure/PropertyRelationship」by Iean G.Riess，Artificial Organs 834-56(1984)。
在一優選實施方案中，氟化碳是全氟化碳或取代的全氟化碳。這些乳液中使用的氟化碳分子可以是各種結構的、包括直鏈、支鏈或環狀結構，如Riess在J.Artificial Organs 8(1)44-56(1984)中所述。這些分子也可以有一定程度的不飽和度，還可以含有溴或氫原子，或者它們可以是胺衍生物。氟化碳可以在乳液中以任何有用濃度存在，但通常在約5％-125％w/v範圍。本文全文中所用的濃度定義為重量/體積，應理解為代表grams/ml，及單位體積％重量代表grams/100ml。
雖然低至5％w/v的濃度也能用，但優選實施方案中該濃度至少25％或30％，優選至少40％、50％、55％、60％、75％或80％w/v。60％、85％、90％和100％的乳液特別優選。優選氟化碳乳液製劑是美國專利4,865,836，4,987,154及4,927,623所介紹的，這些文獻引入本文作為參考。
有很多氟化碳被考慮用於本發明中，這些氟化碳包括二(F-烷基)乙烷，例如C4F9CH＝CH4CF9(有時寫作「F-44E」)、i-C3F9CH＝CHC6F13(「F-i36E」)、和C6H13CH＝CHC6F13(「F-66E」)；環狀氟化碳，例如C10F18j(「F-萘烷」、「全氟萘烷」或「FDC」)、F-金剛烷(「FA」)、F-甲基金剛烷(「FMA」)、F-1，3-二甲基金剛烷(「FDMA」)、F-二或F-三甲基二環[3.3.1]壬烷(「壬烷」)；全氟化胺，例如F-三丙胺(「FTPA」)和F-三丁胺(「FTBA」)、F-4-甲基八氫喹嗪(「FMOQ」)、F-正-甲基十氫異喹啉(「FMIQ」)、F-正甲基十氫喹啉(「FHQ」)、F-正-環己基吡咯烷(「FCHP」)和F-2-丁基四氫呋喃(「FC-75」或「RM101」)。其它適宜的氟化碳可以選自溴代氟化碳，例如1-溴-十七氟-辛烷(C8F17Br，有時稱為全氟辛基溴、「PFOB」，或「perflubron」)，1-溴-十五氟庚烷(C7F15Br)、和1-溴-十三氟己烷(C6F13Br，有時稱作全氟己基溴或「PFHB」)。其它溴代氟化碳由Long的美國專利3,975,512介紹過。也包括有非氟取代基的氟化碳，例如全氟辛基氯、全氟辛基氫化物，以及有不同數量碳原子(例如6-12個碳原子)的相似化合物。
根據本發明的其它氟化碳包括全氟烷基醚或聚醚，例如(CF3)2CFO(CF2CF2)2OCF(CF3)2、(CF3)2CFO-(CF2CF2)3OCF(CF3)、(CF3)CFO(CF2CF2)F、(CF3)2CFO(CF2CF2)2F、(C6F13)2O。還包括氟化碳-烴類化合物，例如通式為CnF2n+1-Cn′F2n′+1，CnF2n+1OCn′F2n′+1，或CnF2n+1CF＝Cn′F2n′+1，其中n和n′相同或不相同，是約1-約10(只要該化合物或含該化合物的混合物在室溫下為液體即可)。此類化合物例如包括C8F17C2H5和C6F13CH＝CHC6H13。應注意到酯類，硫醚類，及各種改性混合氟化碳-烴類化合物，也包括在適宜於本發明使用的廣義定義的「氟化碳」物質之列。氟化碳的混合物也可採用。本文沒有列出的其它氟化碳，但其具有本文所述性質，能將其用作根據本發明的體內施用者均包括在內。
本發明乳液中使用的乳化劑可以是陰離子、陽離子、或非離子表面活性劑或其結合物，正如化學領域已知的那些。或者可以是合成化合物混合物，例如Pluronic F-68，一種環氧乙烷與丙二醇的縮合產物，如Long的美國專利4,073,879所用的。氟化表面活性劑、例如J.Riess等人在Int』lSymposium on Blood Substitutes，Montreal，(1987年5月)中所介紹的那些，是特別適宜的，均可使用。乳化劑也可以是上面試劑的混合物。特別適宜的乳化劑可以包括天然兩親化合物，例如磷脂，特別是卵磷脂、它們結合有親水性和疏水性，能使該分子既聯繫水系又聯繫氟化碳系，由此形成乳液滴。每類磷脂還分為不同品種，例如卵磷脂，包括飽和和不飽和脂肪酸與甘油形成的各種不同種類的卵磷脂。卵磷脂是一種豐富的天然物質(lecithin)，可以從蛋黃中提純，或可合成生產(Avanti PolarLipids，Pelham，AL)。特別優選磷脂乳化劑，尤其是蛋黃磷脂和卵磷脂。
磷脂乳化劑一般含2-14％w/v範圍，通常隨氟化碳濃度提高而提高磷脂濃度。含75％w/v溴代氟化碳的乳液中膦脂優選量是2.5-5％w/v，而含有100％w/v溴代氟化碳的乳液中、磷脂為3.5-10％w/v。優選實施方案中，磷脂含乳液的至少2％w/v。
乳化作用需要大量能量，來使兩相互不溶混體系轉化成水連續相中疏水流體非連續性小滴的懸浮液。一般通過兩種普通方法之一給體系提供能量，將氟化碳的整個體積破碎成小滴，由此完成氟化碳乳化作用。超聲乳化法中，將探針插入氟化碳、乳化劑和水相的混合物中，從探針尖釋放出爆破力。而機械法中，例如由微強化流態裝置(微射流技術，Newton，MA 02164)進行時，混合乳液成分的液流通過裝置控制於高速和高壓下(例如15,000psi)，並且由施加於流體上的機械應力產生高剪切力和渦凹，從而形成乳液。
乳液的水相可以含有溶於其中賦於乳液所需性質的成分。例如，可以含滲透劑使乳液具有生理等滲性。所述滲透劑可以是氯化鈉，或可以是多羥基化合物、例如糖或甘露糖醇。該水相也含可溶性緩衝劑。
乳液的脂相也可含溶於其中的成分，例如卵磷脂乳化劑可含甘油，磷脂醯甘油、其它磷脂或膽固醇與之混合，還可含抗氧化物質，例如生育酚，以保護脂類不受氧化。
幾種用作靜脈內氧載體的氟化碳乳液已有工業規模生產。這包括從前由Alpha Therapeutics Corp.(Los Angeles，California)以商品名FLUOSOL出售的混合萘烷乳液，由Alliance Pharmaceutical Corp.(SanDiego，California)以商品名OXYGENT生產的以全氟辛基溴(Perflubron)為基礎的乳液。
一種典型的全氟辛基溴乳液是下述配方1的90％(w/v)全氟辛基溴乳液(Alliance，Pharmaceutical Corp.，San Diego，CA)配方1 全氟辛基溴乳液成分百分比(w/v)全氟辛基溴90.000蛋黃磷脂 4.000NaH2PO4·H2O，USP 0.052Na2HPO4·7H2O，USP0.355NaCl，USP 0.280EDTA，USP 0.020d-α-生育酚，USP 0.002注射用水 48.400
考慮用於本發明的血紅蛋白組合物是已知的，此類組合物公開在例如下述美國專利中(引入本文作為參考)US.Patent Nos.4,911,929；4,861,867；4,857,636；4,777,244；4,698,387；4,600,531；4,526,715；4,473,494；和4,301,144。
各種各樣的物質已成功地用作血漿增容劑與血紅蛋白處置技術結合應用，包括已知類晶體型組合物(例如購自Baxter Healthcare Corp.，Deerfield，IL腺Ringers乳酸和鹽水(0.9％))以及膠體組合物。膠體組合物包括(1)改性流體明膠。例如以下述商品名出售的PLASMAGEL(R.Bellon Lab.，Neuilly-sur Seine，France)，GELIFUNDOL(Biotest，Frankfurt，Germany)，GELOFUSINE(Braun，Melsungen，Germany)和HAEMACEL(Hoechst-Roussel Pharmaceutical Inc.，Sommerville，NJ)；(2)葡聚糖溶液，例如由下述商品名出售的MACRODEX(dextran-70)和RHEOMACRODEX(dextran-40)both from Pharmacia，Piscataway，NJ；(3)白蛋白溶液，例如以下述商品名出售的ALBUTEIN(Alpha Therapeutics，Los Angeles，CA)和人血清白蛋白(5％)來自Abbott Labs，North Chicago，IL；(4)澱粉溶液例如Hetastarch(羥乙基澱粉)，HAES(Fresenius，Hamburg，Germany)和HESPAN(DuPont，Willmington，DE)。這些物質以各種不同體積施用，使患者血液體積維持於正常範圍，並且在伴隨血紅細胞處置的同時使心臟輸出血量增加。一般來說，以類晶體為基礎的溶液需給與的體積與抽出血液體積之比為2∶1或3∶1)，而膠體通常給出量較少。
C.程序自體血的應用有效地消除了患輸血引起的血液承受病，以及供體血與受體血之間不相容性所產生的輸血反應之可能性。為隨後輸血所用的自體血可以由許多方法獲得，包括下述一種或多種方法預貯存法、圍繞手術的等容血液稀釋法、手術中搶救法。
預貯存要求在實際日期前就手術作周密計劃。在手術前幾個星期內由病人獻出血，將其貯存供隨後輸回該病人。放血350-400ml一般以2-7天間隔進行，同時最後一次取血要在手術前72小時以前。該血可以作為全血以液體貯存，或者可以將其分成紅細胞和血漿冷凍保護易變成分。
圍繞手術的等體積血液稀釋法，是在手術將要開始時收取血，並同時用足量體積類晶體或膠體溶液來代替的方法。該措施降低手術中血液的粘度，由此降低心臟工作負擔，使心臟輸出量增加，並改善微循環氧流通和分布。一般來說，抽出足量血使血紅蛋白濃度從普通正常值約14g/dL降至10g/dL左右。該血被貯存供手術中或手術後回輸給患者。抽出一些血後，或者在抽的同時，將類晶體或膠體血漿增容劑(或二者)輸給患者，使血液體積保護在所需值，一般在正常值。
手術中血液搶救法，指在手術中收集從創口或體腔流失的血，加以處理，並將該處理的血再輸給同一病人。如果採取某些預防措施，保證該血不受細菌或其它病原體，或有害細胞汙染，則該法既安全又有效。為收集、過濾、和回輸血用的自體輸血裝置是市售的。還有一些裝置可分離並洗滌血紅細胞，由此避免輸入由碎片、衝洗溶液、激活因子、抗凝血劑及游離血紅蛋白汙染的血液。這類適宜的裝置例如由Haemonetics Cell Separator和Cell Washer，Haemonetics Corp.(Braintree，MA)所提供的。
有關自體輸血法和緊急等容血液稀釋法，或正常血量血液稀釋法的詳細綜述，例如參見Stehling，等.Transfusion 31857(1991)和Mercuriali，等，Autologous Blood，Transmedica Europe Limited，Eastbourne，UnitedKingdom(1991)，這些文獻列入本文作為參考。
本發明實踐中，自體血液處置(優選包括圍繞手術的血液稀釋法)與施用非血氧載體相結合，這些氧載體包括血紅蛋白組合物和(更優選)氟化碳乳液，再配合靜脈血氧分壓(PvO2)或病人其它氧合指標的監測。
雖然一般認為靜脈血氧壓反映該靜脈血流出之組織內的PO2，但並不測定該值，因為除非在非普通情況下，監測從個體組織或器官中排出之靜脈血的PO2一般是不現實的。因此，混合靜脈PO2(PvO2)通常作為全身氧輸送/消耗比的可接受評估值，並被用作全身氧合狀態的指南。因此用PvO2作為手術處置期間或受傷情況下需要輸血的指示，便是合乎邏輯的。
在圍繞手術期間，當血紅蛋白(Hb)濃度或血細胞比容達到臨界值時，按慣例要輸入血液。該臨界水平傳統上是Hb濃度為10g/dL時。為測定最低可接受Hb水平和適宜的輸血啟動值水平，必需首先考慮血液稀釋期間因抽血和維持正常血量而產生的變化。
當患者進行血液稀釋時，無論作為自體血保存方案之部分，或手術出血後維持正常血量之部分，其Hb濃度及動脈O2含量(CaO2)均降低。因為紅細胞濃度降低，則全血粘度隨之降低，這一點，再加上同時出現的靜脈回流增加，引起心臟輸出量(CO)增加，並改善對組織的輸送氧總量(PO2)。這種生理補償達到的程度主要取決於CO對紅細胞群減少的反應。某些權威得出結論Hb濃度降低和CO之間的關係是線性的，而其它一些權威堅持認為它遵循曲線關係，發現彎曲度是極小的，這使得許多研究人員進行計算假定其具有線性關係。
對男性而言，心臟輸出量隨Hb濃度降低而增加的程度由每改變1gmHb，每分鐘增加0.25l，到增加0.70L/分/g之間變化。因此，心臟輸出量對血液稀釋的反應病人之間有差別，這將影響血液中需要附加載氧能力的Hb水平。輸入血紅細胞的必要性也取決於血管健康狀況(這將使得粘度對總系統抗性的影響發生變化)，和低Hb水平下心肌發揮功能的能力之類的因素。適度血液稀釋期間，心肌血流量比總心臟輸出量按比例提高更多，因此，在無明顯冠狀動脈粥樣硬化的情況下，不會出現心肌局部缺血。然而，業已證明對於患有全身性血管粥樣硬化的患者來說，手術後低的血細胞比容(Hct)可能並發手術後心肌局部缺血。雖然試圖定義臨界Hct水平，但應避免使用經驗性的自體輸血啟動值，而紅細胞的輸入應針對個體患者來確定，並由他或她對貧血的反應來啟動。
當動脈血通過組織時，進入組織的小動脈中和組織本身中血液的PO2之間存在分壓梯度。因此，氧從紅細胞中的血紅蛋白中釋放，也從血漿中的溶液裡釋放，然後氧擴散入組織中。從毛細血管靜脈端流出的血的PO2將反映(但並不一定相等)毛細血管通過之組織的遠(靜脈)端的PO2，正常情況下，這與和毛細血管外部接觸的間質流體的PO2基本相同。血液與組織之間平衡程度，可能取決於血液通過毛細血管床的速度，在由極度貧血引起的臨界氧輸送條件下，沒有時間可供組織和血液PO2水平之間平衡，這可能導致比預期混合靜脈PO2(PvO2)較高的值。雖然如此，但在臨床應用中，一般還是認為，為評估氧供給與需要之間的總平衡的可能最可靠單一生理顯示指標，是混合靜脈氧壓。因此。人們理解到寧可採用PvO2作為組織氧合總體充足的顯示，並用作輸血啟動指示，而不用傳統的「10/30規則」作為需血紅細胞輸入的指示。
如果PvO2被接受作為病人安全的合理指示指標，那麼相應出現的問題是，可以考慮屬於安全水平的該指標到底是什麼？雖然對於動物的臨界氧輸送水平積累了很多數據，但很少顯示有可用於臨床狀況的臨界PvO2數據。可獲取的數據表明該水平是極為多變的。例如，就準備進行心肺分流術的病人來說，臨界PvO2在約30mmHg和45mmHg範圍之間變化，在發現的該正常範圍內之值中，較後的值對病人很相宜。而且組織中血分流將引起PvO2水平升高，例如敗血症休克的病人所出現的情況，並將產生供氧從屬性。
35mmHg或更高PvO2值可認為表示總的組織氧是充足的，但這內含有假定血管舒縮系統是未損傷的和有功能之條件。對於心肺功能良好的患者來說，Hb為約4g/dL時便可達到該PvO2值，如果採用分級提高吸入O2濃度(FiO2S)的辦法，則某些病人甚至對更低PvO2仍能忍受。各種情況下都需維持一個安全性餘額，就氧動力學考慮來看最好取能使患者明顯處於良好狀況的PvO2輸血啟動值。
涉及氧合指標測量和計算的生理學和臨床研究，通常使用心臟輸出測量法來進行，所述測量使用肺動脈導管(例如Swan-Ganz導管)通過熱稀釋法來獲得。然後使用Fick公式，從測量和計算動脈和混合靜脈氧含量推導出氧的輸送和氧的消耗量(VO2)。該Fick公式是根據動脈和靜脈氧含量之差乘以心臟輸出量來確定氧消耗。該公式如下VO2＝(CaO2-CvO2)×CO其中VO2＝氧消耗量，CaO2＝動脈氧含量、CvO2＝靜脈氧含量，而CO＝心臟靜出量。
因此，本發明的一個實施方案涉及抽取病人一份血液，並輸入靜脈流體使患者的血紅蛋白濃度從大致正常值水平14g/dL左右降至第一啟動點。靜脈流體優選包括血漿增容劑，例如膠體或類晶體溶液，這些溶液可以是以Hb或PFC為基礎的氧載體紅細胞替代品或血替代品。此種抽血通常是有意的，雖然本發明也可被用於受傷者或遭受無意失血的其它患者。與有意抽血同時將該血貯存，等以後再輸入該病人。
當血紅蛋白水平達到第一啟動點時，如果尚未輸過氧載體，作為ANH程序之部分、則靜脈輸入氧載體。然後再抽去額外的血，連續地或周期性地監測PvO2和/或組織氧合的其它指示指標，例如使用肺動脈導管，直至氧合作用達到第二啟動點。在該點，可以輸給病人自體血，使氧合作用維持於第二啟動點或其上，或者可以給與附加劑量的氧載體，直至達到最大耐受劑量為止。在某些情況下，因為氧載體的最初劑量足以使氧合作用維持在第二啟動點之上，患者將不會處於第二啟動點，這樣就不需要輸入附加氧載體或自體血。
使用的氧載體是非血紅細胞類，優選一種前面討論的生物相容性氟化碳乳液，雖然血紅蛋白組合物也被考慮作為其它氧載體。
本發明的另一方面提供血液稀釋和施用氧載體相結合，作為器官局部缺血和梗死(包括心肌梗死)輔助治療的應用。通常的處置是將較高濃度的吸入氧給予患心肌梗死的患者，以保證血紅細胞中血紅蛋白的最大飽和，而由此給受損傷的，或可能受損傷的心肌組織輸送極大量氧。但絕無將血液有目的的加以稀釋的情況，因為這將稀釋血紅細胞濃度，和降低血攜氧到心臟的能力。即使已知血中其它細胞成分是有害的(即參與心肌梗死引起的損傷)，而仍然那樣處理。例如，血小板是血栓形成過程中必需的，已知中性白細胞在梗死位被激活而釋放胞毒成分，包括自由基，這些成分起到損害正常細胞的作用。
因此，如果可以保持足量的氧輸送到心肌或其它組織，那麼在治療心肌梗死期間或治療後的特定時間內，將血液稀釋，以便降低會使心肌梗死結果惡化的血小板和中性白細胞數量，那將是有利的。
本發明使用類晶體或膠體為基礎的血液稀釋劑，並靜脈輸入非血氧載體，例如血紅蛋白組合物，或氟化碳乳液，為患器官局部缺血或梗死的病人提供血液稀釋處理。此外血液稀釋劑也可以是氧載體。在血液稀釋和施用氧載體期間，監測患者的PvO2或其它氧合指標，輸入氧載體以維持所述PvO2或其它氧合指標處於預定水平或預定水平之上。
本發明的該實施方案包括在治療器官局部缺血或梗死症期間和/或治療後一特點期間，抽出一份病人的血液，並輸入靜脈內流體，使病人的血紅蛋白濃度從正常值約14g/dL降至第一啟動點。該靜脈流體優選包括血漿增容劑，例如類晶體或膠體溶液，也可以是根據Hb或PFC的載氧紅細胞替代品，或血替代品。該血被貯存，用於以後給病人任意再輸回。一個實施方案中，靜脈流體含氧載體，不進一步血液稀釋，而本發明血液稀釋程序即完成。該方法減低血循環中血小板和中性白細胞之量，降低血液粘度，並由於加入氧載體而保證了組織內的足量輸注。
本發明的一個器官局部缺血或梗死治療任選方案中，當血紅蛋白水平達到第一啟動點時，如果尚未輸入氧載體作為ANH程序之部分，則輸入氧載體。然後再抽出另一些血，並連續地或周期性地監測組織氧合作用的PvO2和/或其它指示指標(例如使用肺動脈導管)直至氧合作用達到第二啟動值。這時，可給予附加劑量氧載體，直至達最大耐受劑量，以維持氧合作用於第二啟動點或第二啟動點以上，或者可給病人輸入自體血。
不管血液稀釋配合手術，或血液稀釋配合治療器官局部缺血或梗死，給患者進行靜脈內流體輸入之體積，至少要大致等於從患者體內抽出血液之體積的75％，優選至少100％，更優選約150％到300％之間，這取決於是否該流體主要是膠體或類晶體，並取決於它是否由氧載體組成或含氧載體。此外，輸給病人的靜脈內流體體積，足以使患者血紅蛋白濃度降至上面討論的啟動水平。
一個實施方案中，靜脈內流體含大部分血漿增容劑和少部分氧載體。施用增容劑與氧載體之體積比從0∶1到至少10∶1，取決於該流體是否是類晶體或膠體，還取決於氧載體的組合，氧載體的濃度、PO2和心臟輸出量。若使用高濃度氟化碳乳液，則最為希望的該範圍為至少約40％，優選至少約50％或60％氟化碳(w/v)。
一個優選實施方案中，以全氟辛基溴乳液之類的氟化碳乳液作氧載體使用，實際給予患者的全氟化碳總量從約0.5g/kg至約10g/kg有利，優選1-6g/kg(根據患者的體重計)。如果使用90％w/v或100％w/v氟化碳乳液，則必需輸送所希望劑量的乳液之體積為約0.25或0.255ml/kg至約10或11ml/kg，優選約1-6ml/kg。當使用不同濃度氟化碳時，通過簡單計算即可提供優選乳液體積。
血液稀釋的病人優選施用富含氧的呼吸用氣體，優選至少50-60％，最優選75％或100％氧。富氧呼吸用氣體的效果，由血液稀釋提高的氧輸出量、氧載體、以及循環靜脈內流體和血漿水相中溶解的氧，所有這些相結合給病人供給高水平的氧。對給患者輸氧的這些因素的結合影響，在下面第D節將更詳細討論。
在手術處置期間或以後，或者其它情況引起的失血，或者器官局部缺血或梗死治療以後，可以再輸給患者從該患者身上抽出的自體血(或其紅細胞部分，以維持PvO2和/或其它氧合指標處於第二啟動點或第二啟動點以上。同時氧載體在相當短的時間內從血循環中被清除，並且如果需要的話，其載氧功能以自體紅細胞輸入來加以補充。
因此，存在對於本發明應用至關重要的各種啟動點。一個是如果ANH期間尚未施用氧載體的情況下，需輸入氧載體時的血紅蛋白或PvO2值。其它的是氧載體附加劑量，或開始輸入自體血時的PvO2值。對於任何特定情況下或任何特定類型處置的適當值，將考慮年齡、性別、體重、心臟狀況、病患狀態之類可變因素來確定。但是一般來說，人們預期血液稀釋期間，在血紅蛋白水平處於約7-10g/dL，一般約8g/dL時第一啟動點應出現，(另外在PvO2值為約35mmHg至約45mmHg，優選約40mmHg時可出現)。人們預期在PvO2值為約30mmHg至約50mmHg，優選40mmHg時第二啟動點出現。
使用常規方法和使用本發明時，可接受的失血水平的比較示於圖1-4中。
圖1表示不進行血液稀釋、輸入同種異體血、或輸入合成氧載體的情況下，手術期間可接受的失血量。手術時患者的正常血紅蛋白濃度為14g/dL，而手術結束時要求該濃度為10g/dL。一般不允許血紅蛋白濃度手術後降到約10g/dL以下。認為輸血以前允許失血量1682ml是必要的。
圖2表示使用常規血液稀釋法手術期間可接受的失血量，其中血紅蛋白濃度允許降至約8gm/dL水平。該方法允許失血量高達約2366ml。
圖3表示使用Weisskopf所述數學分析法(Transfusion 35(1)37-41(1995)手術期間可接受的失血量。設定手術失血開始前完成血液稀釋，手術失血開始時便開始輸入抽出的血，並且要以維持血細胞比容達目標值的速度施用失血代用品，該方法允許失血量為2500ml。
圖4是使用本發明手術期間可接受的失血量，通過監測PvO2水平和組織氧合的其它指標，作為患者總氧合狀態的指示指標，而不測量血紅蛋白和血細胞比容，並通過輸入氧載體，失血可安全地提高到4000ml。本例使用1.8gm/kg全氟辛基溴乳液，於8gm/dL血紅蛋白濃度時給予。該方法設定開始ANH處理是在Hb濃度8gm/dL時。當手術失血開始時，輸入ANH血維持Hb於8gm/dL。
D.對組織的氧輸送雖然並不企圖與任何具體手術理論相連繫，但下面的討論，提供一種了解參與本發明功能的身體和生理學機理的框架。
氧輸送到組織可考慮為通過兩種過程實現，第一是傳遞性(批量)輸氧到組織中，第二是通過擴散輸氧到組織。
(1)傳遞性輸氧第一種方式，即傳遞性O2輸送由Fick公式描述VO2＝(CaO2-CvO2)×CO雖然該Fick公式是很易懂的，但包容了很多重要的生理學變量。例如，氧含量CaO2-CvO2中動脈-靜脈差，分別由動脈(CaO2)和靜脈(CvO2)血二者中的氧含量決定，而它們本身又直接關係到血紅蛋白(Hb)濃度和O2飽和度，以及血漿中的O2接觸。氧飽和度由PO2和由oxyHb(Hb的氧合形式)離解曲線布局來確定。PO2由吸入空氣中的氧壓和肺氧合肺毛細血管血的功能來確定。最後oxyHb離解曲線的布局由2，3-二磷酸甘油酸酯(2，3-DPG)以及pH值和pCO2來確定，動脈和靜脈之間以及溫度均使其有差異。
同樣，心臟輸出量由許多因素來控制，包括心跳速度，左心室充注體積和排出分數(即搏動體積)，以及組織需氧量(即氧消耗VO2)。設定恆定血體積和穩定血動力學條件下，左心室充注體積與血液粘度成比例，對於正常人來說，粘度基本上是血細胞比容(血中紅細胞百分比)的函數。
此種複雜關係某些可由圖解表示(見圖5)。該圖5中，O2含量對O2壓(PO2)作圖。圖5呈現的數據是一個正常的70kg體重處於靜止狀態的男性，其血紅蛋白濃度14.4g/dL(血細胞比容＝45％)。用於建立該圖示的oxyHb離解曲線的數據由Winslow(1995)設計的模型產生，該模型計算出溶於血漿並與血紅蛋白結合的總O2含量。對於分別給定的動脈和靜脈PO2100torr和40torr，動脈與靜脈氧含量差(CaO2-CvO2)是5ml/dL。在正常心臟輸出量5L/分條件下，O2消耗(VO2，由陰影線面積表示)大致是250ml/分或5ml/kg/分。
正常情況下，輸送到組織的氧比能利用的更多，提供一個「安全性餘額」。當傳遞性(批量)輸氧降至某一臨界點，組織功能可能受到損傷伴隨各種後果，例如組織缺氧，產生乳酸、梗塞形成、壞死等等。一旦達到該臨界輸氧水平(即此時O2輸送嚴重受限)，隨後VO2(耗氧量)的供給受限。臨界氧輸送水平實際值很難指定，因為對於不同器官或不同毛細血管床很可能有不同的值。
當O2消耗未處於供給受限時，動脈血中氧含量的變化可由其它正常生理機理來補充。例如患貧血症時，心臟輸出量升高(見下面)，正如紅細胞2，3-DPG水平所起作用一樣。後者嚴重偏移oxyHb離解曲線向右(降低親和力，提高P50[血紅蛋白被O250％飽和時的PO2])。
在緊急等容血液稀釋期間出現相似的補救機理(關係到心臟輸出量)(Messmer等人，Res.Exp.Med.159152-56(1986))。因血液稀釋期間血細胞比容降低，血液粘度明顯降低，這使得在不明顯改變心臟工作負荷的情況下提高了心臟輸出量，以這種方式可維持總氧輸送量(DO2)。
Guyton等人(Cardiac Output and its Regulation，2nd Ed.Saunders，Philadelphia(1973))表明在很廣範圍內，心臟輸出與血細胞比容成反比。血細胞比容處於約40-45％範圍時，對於正常的，處於休息狀態時的人最為適宜。如果血細胞比容超過45％，血粘度限制了心臟輸出量，以至於由於血循環中紅細胞數增加帶來的附加攜氧能力，不會有什麼有利效果。如果血細胞比容小於約40％，則較低的粘度引起針對血流動的總周邊抗性降低，而所述血流周邊抗性可使心臟輸出提高而保持正常氧輸送。
應當注意到，通過施用無細胞氧載體增加輸氧量有幾個重要方面不同於簡單輸血。關鍵一點在於將低劑量無細胞「血替代品」的價值理解為提高血漿中氧，而不是像輸血情況下一樣是增加紅細胞氧。紅細胞輸入將提高大批量血粘度，可以引起心臟輸出量減少，而因此並不能增加大批量O2輸送。
另一方面無細胞O2的加入，由於提高了血漿氧含量並能夠增加心臟輸出量(因為綜合血粘度減小)而將增加批量O2輸送。對DO2附加的影響主要由於提高了溶解於血漿空間的O2量。在要提供甚至更大安全餘額的條件下，通過加入一劑全氟辛基溴乳液或其它氧載體，可進一步提高DO2。
因此，與先有技術方法相比，血細胞比容和血紅蛋白水平可以明顯降低，因為血紅細胞和血細胞比容測量值不足以反映加入的液體體積中攜帶的氧，和由氧載體所攜帶的氧，這還不算血液稀釋後所增加的心臟輸出量。因此PvO2測量是一種較好的病人氧合狀況的指示。
(2)擴散氧輸送給組織輸氧也通過擴散來實現。從紅細胞到組織途中存在一系列O2必需通過的邊界。Fick氏擴散定律表示氣體從一個空間擴散到另一空間的速度由擴散梯度、即兩空間之中氣體濃度(P1-P2)之差，和擴散常數Kd′決定，所述擴散常數是許多因素的集總反映，其中也包括邊界層性質、溫度等。
d(O2)dt=Kd(Pc-Pt)]]>O2擴散過程可以簡單地由水通過分隔開的高位水槽和低位水槽之壁上的洞流動的情況來描述。水供給最初高度(P1)，並流向第二較低水平(P2)。該流動產生的靜水壓與兩槽高度之差垂直。水流動總速度也由隔板(該板對水從隔間1流向隔間2提供對抗力)上洞的橫截面積來限制。與此相似，兩槽水位相當於Fick氏擴散定律的兩O2壓(P1和P2)，如上所示，而隔板(水穿過其中流過)上洞的橫截面積則如擴散常數Kd。
實驗研究表明，從紅細胞到組織，對於O2擴散來說可能存在兩個「隔板」圍繞血紅細胞未攪動的血漿層，和將血漿空間與相鄰組織的細胞胞質隔開的共同膜。提高血漿中PO2，將有加速擴散入組織的效果，因為如前面的模擬中，血漿代表「中間水位槽」。事實上，如果紅細胞中不存在供氧限制的話，氧從血漿到組織的運動速度將與該血漿「槽」成比例。這代表了建議使用低劑量O2載體，減少異體同種輸血需求的本質。
已有提出的機理假設槽中可獲得的O2稍降低(例如血液稀釋)將不會太大改變擴散總速度，因為假定由血漿和組織胞質空間之間的膜所代表的擴散屏障才是對速度起限制作用的。已有實驗證據支持這一假設。
提高對組織的擴散輸氧，有時稱為「擴散促進法」，可以在輸氧可能受其它供給限制的情況下提高對組織的輸氧量。換言之，提高溶解(血漿)O2濃度，可望降低臨界輸氧出現的水平，並由此提高避免組織缺氧的安全性餘額。事實上，實驗證據顯示確實如此。
由Faithfull和Cain進行的研究(J.Crit Care 314-18(1988))中，用6％葡萄糖(平均分子量70,000，在Tyrode氏溶液中)，或全氟化碳乳液FLUOSOL先給狗進行血液稀釋，然後逐步失血，測定臨界氧吸取比例。在臨界O2輸送點，FLUOSOL處理的狗有較低混合靜脈PvO2水平，和較高O2吸取分數。這表明FLUOSOL中的全氟化學物質可以促進O2擴散進組織中。該效果在有關FLUOSOL研究中很為明顯，因為由於在注射僅僅1-2ml FLUOSOL乳液後，狗會立即出現嚴重的毛細血管流動不均勻性，從而很可能這些狗有受損害的微循環(Faithfull等，Microvasc.Res.33183-93(1987))。
應注意到紅細胞輸入將不會影響按上述同樣方式的O2擴散。事實上，由Federspiel等人(Microvasc.Res.32164-89(1986))所述的附加生理效應，認為，正常毛細管床中，當紅細胞個體地穿過毛細血管同時，它們被分開相當遠的距離。預期O2從紅細胞輸送到組織主要要穿過紅細胞與脈管系統襯裡的內皮細胞緊密相接觸的區域。無細胞O2載體的加入可以提高O2輸送速度，簡單的依據是有更多的氧將與內皮細胞接觸。
總的來說，藉助血液稀釋改善血流動性已證明提高了各器官中平均的組織PO2(Messmer等人，Res.Exp.Med.159152-56(1973))。此種組織PO2提高歸因於微循環水平的更均勻流量分配，並理解為改善組織的氧合作用。另一方面，Homer在Microvasc.Res.22308-23(1981)中指出，對於急性貧血來說，紅細胞PO2和血漿PO2之間可存在很大差別。這種情況的出現是由於通過血漿(它有很低O2溶解特性)O2從紅細胞擴散被減慢的結果。隨著血液稀釋，組織毛細血管中血紅細胞之間的間隔增加，由於血漿的擴散障礙增加了，從而進一步減慢了O2從紅細胞向外擴散的速度。在紅細胞於毛細血管中停留的短時間內所產生的PO2增減可能分辨不出(即不是所有的氧有時間離解下來)，由此O2吸取可能降低(Gutierrez，Respirat.Physiol.6379-96(1985)。
加入全氟化合物之類的附加O2載體於血漿中，將提高血液中血漿空間中的O2總含量，可促進O2從紅細胞擴散入組織中。加入相對小劑量(3ml[2.7g全氟辛基溴]/kg BW)濃的90％w/v全氟辛基溴乳液，將使血漿中總O2含量明顯提高。如果在吸入100％O2期間進行，並存在緊急等容血稀釋(到血細胞比容為25％)最後結果將表明可獲取的氧增加了。正常的氧消耗優先來自全氟辛基溴和血漿，因為這些氧只是物理溶解，因此很容易利用(與作為配位體與血紅蛋白化學結合的O2相比較而言)。因此紅細胞攜載的其餘O2表示額外O2的可利用性貯備，當需要的時候，可補充額外的氧，避免某些敏感組織達到輸氧臨界水平。
因此低劑量無細胞氧載體，對於組織氧合作用來說，與其它紅細胞輸入相比更為優越。此種氧載體在手術緊急期間或器官局部缺血或梗死之後，用於暫時性提高輸氧量。目前為止尚無有氧載體可認為是有效的「血替代品」，因為它們與紅細胞相比在血循環中保留時間很短，只有幾個小時，而紅細胞有幾個月。對常規使用、尤其是挑選的不複雜的手術與緊急等容血液稀釋法相結合，可降低「輸血啟動點」。配合本發明，連續地或周期性地監測PvO2或組織氧合的其它指標，給患者輸入自體血或附加氧載體，以對PvO2水平作出反應，則所謂「輸血啟動點」可更進一步降低。在許多病例中，可消除對輸入異體同種紅血細胞的需求，由此明顯降低輸血承受病和輸血反應的危險。本發明也提供作為對器官局部缺血或梗死輔助治療的血液稀釋法，該方法保持對組織充足輸氧，同時降低已知會惡化局部缺血和梗死結果的細胞數量。
實施例1由全氟化碳乳液增加O2輸送量在將要進行手術時，給病人進行圍繞手術的等容血液稀釋。抽血貯存備用。抽血同時靜脈內由類晶體溶液替代。在此期間，患者的分級吸入氧濃度(FiO2)提高到1。該患者進行血液稀釋直至血紅蛋白濃度達8gm/dL，同時各等分量抽出的血由3體積Ringers乳酸鹽替代。含配方1組合物的90％w/v全氟辛基溴乳液經靜脈輸入，至總劑量為1.8gm/kg體重，同時用Swan-Ganz套管監測患者的PvO2。繼續血液稀釋和輸入全氟辛基溴乳液，直到PvO2達到40mmHg(血紅蛋白水平為2gm/dL)。然後開始手術，同時失血高達31。然後再輸入自體血給病人，維持PvO2在40mmHg或其上。
雖然本發明以參考具體優選的實施方案未加以描述，但本發明的範圍由下述權利要求來劃分，並應當包括合理的等同內容。
權利要求
1.一種用於氧載體的氟化碳乳液，該載體有助於需要的患者自體輸血的使用，其中所述氟化碳乳液具有連續相和60％w/v的非連續氟化碳相，並且所述非連續氟化碳相含有氟化碳的混合物，其中至少一種所述氟化碳是全氟辛基溴，其中所述氟化碳乳液是適宜於靜脈輸入形式，其量與供患者組織達所需組織氧合水平之量相符。
2.根據權利要求1的氟化碳乳液，其中氟化碳乳液進一步含有一種乳化劑。
3.根據權利要求2的氟化碳乳液，其中乳化劑是磷脂。
4.根據權利要求3的氟化碳乳液，其中乳化劑是蛋黃磷脂。
5.根據權利要求1的氟化碳乳液，氟化碳乳液含有第二種溴化全氟碳。
6.根據權利要求1的氟化碳乳液，其進一步含有NaCl、EDTA、NaH2PO4·H2O、Na2HPO4·7H2O、d-α-生育酚和水。
7.根據權利要求2的氟化碳乳液，其中乳化劑的存在量為所述乳液的2-14％w/v。
全文摘要
本發明提供了一種用於氧載體的氟化碳乳液，該載體有助於需要的患者自體輸血的使用，其中所述氟化碳乳液具有連續相和60％w/v的非連續氟化碳相，並且所述非連續氟化碳相含有氟化碳的混合物，其中至少一種所述氟化碳是全氟辛基溴，其中所述氟化碳乳液是適宜於靜脈輸入形式，其量與供患者組織達所需組織氧合水平之量相符。
文檔編號A61K9/107GK1720904SQ20051005440
公開日2006年1月18日 申請日期1996年6月7日 優先權日1995年6月7日
發明者N·S·法福爾, P·E·凱佩爾特, D·J·羅思, R·M·霍金斯 申請人:聯合藥品公司