用於容量治療的溶液的製作方法

2023-07-26 06:13:51

專利名稱：用於容量治療的溶液的製作方法
技術領域：
本發明涉及人工類血漿溶液和它們的使用方法。所述主題的溶液用於各種應用中，特別是在宿主的至少一部分血液容量被血液替代物替代的那些應用中。
背景技術：
生理上可接受的溶液用於醫學，生物醫學研究和相關領域中的各種不同的應用中。例如，生理上可接受的溶液在需要替換大量的血漿容量的外科應用中用作血漿替代物。此類應用包括在外科手術或創傷過程中，或當組織、器官或器官組或整個受試者需要被維持在低溫或冷凍狀態時，對失血的處理。此類應用還包括其中患者的血液流過外部裝置 (例如心肺轉流儀)的應用，其中由將患者的循環系統附著於所述裝置而產生的附加循環體積空間必須用相容的血液替代物(即血液容量擴充物)填充。適合用作血漿擴充物/替代物的生理上可接受的溶液必須能夠與血液自由混合而不會不可接受地損害其成分，例如在小血管中產生嚴重阻礙流動的沉澱物，破壞其形成元素(細胞，血小板)的不可接受的部分，引入對身體細胞和組織有破壞性的試劑或產生對身體細胞和組織有破壞性的水、離子不平衡或分子不平衡，或引起有害的生理活動(例如不適當地加速或抑制心跳、神經傳導或肌肉收縮等)。最初被利用的血漿替代溶液源自哺乳動物血液。雖然此類溶液已被成功地使用，由於此類溶液源自天然的血液，它們可含有各種致病性物質，例如病毒病原體(如HIV，B型肝炎)和其它病原體(例如朊病毒，例如與克-雅二氏病相關的那些)等。如此，使用源自天然血液的血液替代物和血漿替代溶液並不是無併發症的。由此，開發了各種合成的血液和血漿替代溶液，它們是從源自非血液的成分製備的。雖然合成的類血漿溶液已被越來越多地用於各種應用中，沒有單一的溶液被證明適用於所有潛在的應用而沒有副作用。因此，對於開發適於用作血漿替代物並模擬血液的生理特性的新的生理上可接受的水溶液有持續的興趣。特別感興趣的是開發適用於低溫外科應用(如心臟外科手術等)的溶液。所以，本發明的目的是提供適於用作血液容量擴充物的新的生理上可接受水溶液。這些溶液應模擬血液的生理特性。發明的公開所述的目的已經通過本發明實現了。本發明提供了用作血液容量擴充物的、在下面所公開的特定溶液中的膠體，優選
羥乙基澱粉。在EP1164841中，公開了非磷酸鹽緩衝的液體細胞培養基。現在，令人驚訝地發現了其中公開的溶液對於膠體，特別是羥乙基澱粉是改善的載體溶液。術語「血液容量擴充物」，或「血液容量擴充物溶液」，或「血液替代物」，如本申請中所使用的，是指意欲用於替代，擴充或維持血液容量的生理液體溶液。所以，這些溶液用於替代血容量不足導致的血液容量的損失。
術語「血容量不足」，如本申請中所使用的，是指血液容量降低的狀態，或更特別地，指血漿體積降低的狀態。血容量不足的通常原因包括脫水，燒傷，出血或攝入某些藥物 (例如利尿劑和血管擴張劑)。在一個實施方式中，所述溶液將包括多種電解質，包括鈉離子，氯離子，鉀離子和任選地鈣離子。所述溶液的鈉離子的濃度範圍將為約70至160mmol/L，通常為約100 至150mmol/L，並優選地為約llOmmol/L。在另一個優選的實施方式中，鈉離子濃度是 135mmol/L。所述溶液中的氯離子的濃度範圍將為約70至180mmol/L，通常為約80至 160mmol/L，更通常地為約100至135mmol/L，在一些實施方式中為約110至125mmol/L。鉀離子的濃度範圍將是約0. 1至6. 2mmol/L,通常為2. 5至6. 2mmol/L,更通常地為約4. 0至5. 5mmol/L，其中在本發明的許多實施方式中，鉀離子的濃度範圍將是約1至 5. 5mmol/L,通常為約4. 5至5. 5mmol/L，其中在某些實施方式中，鉀離子的濃度可以高於 5. 5mmol/L,並高至約6. 2mmol/L或更高，但通常將不超過約6. 2mmol/L0最優選地，鉀離子的濃度是5mmol/L。所述溶液也可以包括鈣離子。鈣離子的濃度範圍將為約0至6.0mmol/L，在許多實施方式中，範圍將是約0. 1至4. Ommol/L，通常為約0. 1至2. 5mmol/L，優選地為1. 1至 1. 4mmol/L，更優選地為1. 2至1. 3mmol/L，甚至更優選地為約1. 25mmol/L。所述溶液可進一步可以包括鎂離子。鎂離子的範圍將為約0至lOmmol/L，通常為約0. 2至3. 0mmol/L和更通常地為約0. 3至0. 5mmol/L。優選地，所述溶液包含約0. 45mmol/ L的鎂離子。在一個優選的實施方式中，所述溶液含有的鈣離子和鎂離子的濃度比為 5:1-1: 1，優選地濃度比為4 1至2 1，更優選地為約3 1。優選地，氯離子作為鈉，鉀，鈣和鎂鹽被提供。優選地，當存在時，膽鹼也是作為鹽酸鹽被提供的。所述溶液還包括膠體。所述膠體包括下列分子其大小通過容易地穿過毛細血管床的膜孔進入身體組織的間質空間而足以防止它從循環中失去。作為組，膠體被列舉為血漿擴充物。在本發明中用作膠體的化合物可以是天然的或合成的，通常將是多聚的組合物，其具有的平均分子量為至少約40，OOODa，通常為至少約100，000Da，其中可使用具有 300，OOODa或更高的分子量的膠體。羥乙基澱粉通過形成優選的膠體而對於本發明而言是特別感興趣的。羥乙基澱粉 (HES)的類型在物理化學上由下列表徵其平均分子量，摩爾取代和C2/C6比。摩爾取代被定義為羥乙基殘基的數目/葡萄糖亞單位，而C2/C6比描述了葡萄糖環中碳原子的羥乙基化模式。HES化合物可源自不同的植物來源例如蠟質玉米，豌豆和土豆。用於本發明的羥乙基澱粉的平均分子量的範圍可以是10，000至1，000，000道爾頓(Da)或更高，其中所述分子量範圍將典型地為約40，000至1，000，OOODa，通常為約 100，000至900，OOODa,更通常為約200，000至800，OOODa0優選的組合物中羥乙基澱粉的平均分子量範圍為約50，000至1，000, OOODa,通常為約100，000至900，OOODa,更通常地為約100，000至800，OOODa。取代程度的範圍將為約0. 1至10，其中在某些實施方式中，取代程度的範圍將為7至10，在其它的實施方式中，範圍將為3至5，和在其它實施方式中範圍將是6至7。所以，一類優選的溶液將包括具有約6至7個羥乙基基團/10個葡萄糖單位的羥乙基澱粉。另一類優選的溶液將包括約4至5個羥乙基基團/10個葡萄糖單位。又一類優選的溶液將包括約7至8個羥乙基基團/10個葡萄糖單位。特別優選的膠體是羥乙基澱粉(Hetastarch) (Fresenius Kabi)，一種源自蠟質玉米澱粉的人工膠體，所述羥乙基澱粉幾乎完全由支鏈澱粉組成，其中羥乙基醚基團被引入 α (1,4)連接的葡萄糖單位中，並且所述羥乙基澱粉具有約0.7個羥乙基基團/葡萄糖單位的摩爾取代。羥乙基澱粉的平均分子量是480，OOODa,範圍為400，000至550，OOODa,並且 80%的聚合物落入30，000至2，400，OOODa的範圍中。另一個特別優選的擴張劑(oncotic agent)是噴他澱粉(Pentastarch)，其具有的摩爾取代為約0. 5個羥乙基基團/葡萄糖單位，並且具有的平均分子量範圍為約150，000 至 350，OOODa, 80% 10，000 和 2，000，OOODa 之間。另一個特別優選的擴張劑是「Hexastarch」，其具有的摩爾取代為約0. 62個羥乙基基團/葡萄糖單位，並且具有的平均分子量為約220，OOODa0另一個特別優選的擴張劑是「Tetrastarch」，其具有的摩爾取代為約0.4個羥乙
基基團/葡萄糖單位並且具有的平均分子量為約130，OOODa0在某些實施方式中，羥乙基澱粉將是最初的羥乙基澱粉源的選擇級分，特別是大小選擇級分，其中通常所述級分將是至少一種下列的級分具有小於約1，000，OOODa的平均分子量的級分，或具有大於約50，OOODa的平均分子量的級分。可使用常規的分級手段來製備所述級分。溶液中擴張劑的濃度足以實現(當與上面所討論的鈉、鈣和鎂的鹽酸鹽， 來自鈉的有機鹽的有機離子和己糖一同考慮時)接近正常人血清滲透壓的膠體滲透壓，約 28mmHg0關於羥乙基澱粉的製備、分析和特性參見Sommermeyer，Cech，Schmidt等人』 Chromatographia 1988,25,167-168 ；Jungheinrich 禾口 Neff, Clin Pharmacokin 2005,44(7),681-699 John Milton Mishler IV, Pharmacology of hydroxyethyl starches(1982)Oxford Medical Publications, p.1—30。通常，溶液中膠體量的範圍將是約0. 5至30 %，通常為約0. 5至25 %，且更通常地為約0. 5至8 %。當所述膠體是羥乙基澱粉時，溶液中存在的量的範圍將為約0. 5至30%， 通常為約0. 5至15%，並且更通常地為約0. 5至8%。令人驚訝地，發現加入特定的胺基酸對溶液的生理相容性具有強的影響。當用作血漿擴充物時，發現特別是穀氨醯胺對所述溶液具有有益的效果。因此，所述溶液含有的穀氨醯胺量為至少100 μ mol/L。在另一個實施方式中，所述溶液含有100-2000 μ mol/L的穀氨醯胺，優選約 400ymol/L。穀氨醯胺組分可備選地作為前體藥物被提供，特別是作為含有其它天然或非天然胺基酸的二肽，或者其可以是經藥學上包被的以實現更高的穩定性，引起所述溶液更長的保存期。所述溶液還可含有緩衝劑，其中術語緩衝劑是用於指發揮作用以使溶液的pH在體內環境中保持在一定範圍內的一種或多種試劑。所述緩衝劑(如果存在)不是無機磷酸鹽緩衝劑。優選地，所述非無機磷酸鹽緩衝劑在水溶液中、於20°C時具有7. 1至7. 5的pKa值。在一個實施方式中，所述非磷酸鹽緩衝劑以下述濃度存在1至12mmol/L，優選地 3至7mmol/L，更優選地4至6mmol/L，和最優選地約5mmol/L。優選地，所述緩衝劑選自2-(N-嗎啉基)乙磺酸(MES)，N-(2-乙醯氨基)亞氨基二乙酸(ADA)，N-2-(乙醯氨基)-2-氨基乙磺酸(ACES)，N，N-雙(2-羥乙基)甘氨酸 (BICINE)，哌嗪-N，N，-雙乙磺酸)(PIPES)，N-三(羥甲基)甲基甘氨酸(TRICINE)， N-2-羥乙基哌嗪-N，-2-羥基丙磺酸(HEPES)，3-(N-嗎啉基)丙磺酸(MOPS)，2-([2-羥基-1，1-雙(羥甲基)乙基]氨基)乙磺酸(TEQ，3-[N-三(羥基-甲基)乙基氨基]-2-羥乙基]-1-哌嗪丙磺酸(EPPS)，N，N-雙(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)，三[羥甲基]-氨基甲烷(THAM)，和三[羥甲基]甲基氨基甲烷(TRIS)，或它們的組合。最優選地，所述緩衝劑選自3-(N-嗎啉基)丙磺酸(1 ^5)，2-([2-羥基-1，1-雙(羥甲基)乙基]氨基)乙磺酸(TES)和N，N-雙(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)，或它們的組合。在一個實施方式中，所述溶液利用了天然緩衝劑系統。優選地，此緩衝系統採用了天然生理緩衝系統的形式，即NaHC03/pC02，其與兩性離子Good』 s緩衝劑BES (Good等人， Biochemistry 5 :467-477)相組合而用於根據本發明的溶液，所述BES由於其在10_37°C 溫度範圍的理想PKa起作用以提供穩定的pH。已顯示BES甚至對長期研究中培養的哺乳動物細胞是非毒性的，並且顯示出可忽略的對Ca2+或Mg2+的結合，從而去除當使用常規的碳酸氫鹽/磷酸鹽或雙磷酸鹽緩衝溶液時發生的二價離子沉澱的潛在危害。作為使用N， N-雙-(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)的備選方案，可能使用嗎啉丙磺酸(MOPS)或N-三 (羥甲基)甲基-2-氨基乙磺酸(TES)。優選地，所述溶液含有18至40mmol/L，更優選地21至35mmol/L，最優選地約 25mmol/L的碳酸氫根離子。天冬氨酸和穀氨酸也可被包括在根據本發明的溶液中，以通過補充TCA循環中間產物而增強氧化代謝，從而甚至在缺血性損傷中維持高能磷酸水平。類似地，穀氨酸參與維持細胞內的氧化-還原電勢。實質上，暗示了通過優化天冬氨酸-蘋果酸和甘油磷酸穿梭， 細胞將維持最佳的NAD/NADH平衡並從而維持腺嘌呤核苷酸水平。胺基酸組分可包含穀氨酸(特別是L-穀氨酸)5至400ymol/L，特別是約 300ymol/L。胺基酸組分也可包含天冬氨酸(特別是L-天冬氨酸)5至200 μ mol/L,特別是 20 μ mol/L。硫胺素輔羧酶在α -酮酸的氧化中起關鍵作用，並被包括在所述組合物中以防止丙酮酸和丙酮醛的積累並從而防止細胞毒性。在三羧酸循環中，TPP是α -酮戊二酸代謝中的輔因子，以通過氧化脫羧作用形成琥珀醯輔酶Α，或通過還原胺化作用形成穀氨酸。基本上，TPP參與許多相互關聯的生物化學通路，特別是戊糖磷酸和糖酵解通路的那些。硫胺素可以例如作為硫胺素焦磷酸或作為硫胺素二醯胺被利用。
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優選地，所述溶液包含1至120nmol/L硫胺素，特別是作為氯化硫胺素焦磷酸，更優選地為約40nmol/L的硫胺素，特別是氯化硫胺素焦磷酸。維生素樣肉鹼已被報導在改善心臟功能方面有多種效果，這除了通過簡單地優化氧化代謝外，還例如通過促進備選底物的利用，並且還可改善冠狀血流。相對於D-或DL-異構體，L-肉鹼是優選的，因為它不引起對乙醯輔酶A/游離脂肪酸代謝的抑制。優選地，所述維生素樣組分包含40至70 μ mol/L,特別是50 μ mol/L的肉鹼，特別是[-]-3-羥基-Y -三甲基氨基-丁酸鹽酸鹽(L-肉鹼)。在本發明中，在所述溶液的配製中包括肉鹼的L-異構體是意在優化長鏈脂肪酸從細胞溶質到線粒體基質中3-氧化位點的轉運，從而通過刺激從肉鹼乙醯轉移酶合成乙醯肉鹼而緩衝線粒體內的乙醯CoA/CoA比率。乙醯CoA/CoA比率的所述降低將引起乙醯肉鹼從線粒體中流出，伴以相關的丙酮酸脫氫酶的刺激和脂肪酸對葡萄糖氧化的抑制的反轉。最後，優化利用游離脂肪酸作為能量源對於所有類型的細胞而言是關鍵的，但這必須伴以通過優化參與糖酵解的酶(例如，己糖激酶，葡糖激酶，磷酸果糖激酶)的功能而保持利用碳水化合物(葡萄糖)來進行。使用人重組胰島素不僅排除了受體細胞/組織/器官中抗原或病毒汙染的危險 (所述危險可能是用源自其它哺乳動物或動物種類的胰島素時的情況)，並且引起實現了胰島素分子與人胰島素受體結構更好的匹配，即受體特異性將被最佳化，以保留胰島素在細胞過程中的許多相關功能。所述溶液任選地包含5至200ml. U. /L,優選地5至100ml. U. /L,最優選地約^ml.
U. /L的重組人胰島素，其例如是在大腸桿菌中表達的。葡萄糖，甘油和膽鹼被任選地加入所述溶液中。除了它們被代謝的能力外，甘油和葡萄糖也具有自由基清除和膜穩定化的特性，這已被顯示是重要的。優選地，底物組分包含2至15mmol/L，優選地2至llmmol/L和更優選地約lOmmol/L的葡萄糖，特別是D-葡萄糖；50至150ymol/L，優選地約110 μ mol/L的甘油；和7至15 μ mol/L，優選地約IOymol/ L膽鹼，特別是L-膽鹼，優選地作為鹽酸鹽。所述溶液也可含有15至215 μ mol/L，優選地約60 μ mol/L的焦穀氨酸和/或20 至200 μ mol/L,優選地約100 μ mol/L的精氨酸，優選L-精氨酸。所述溶液也可含有生理上可接受的其它組分。本發明的溶液用於治療遭受嚴重燒傷的受試者中引起的血容量不足或間質液和細胞外液喪失的方法中。此外，本發明的溶液可用於防止和/或改善再灌注損傷的方法中。因此，本發明的一個目的是本申請中所定義的溶液作為藥物和容量擴充物的用途。在另一方面，本發明提供了如本申請中所定義的藥物用於治療血容量不足和/或燒傷，和用於防止和/或改善再灌注損傷。本發明的溶液可對需要此類治療的受試者全身施用，特別是靜脈內或動脈內施用。本發明的優選實施方式是下表中公開的溶液表 權利要求
1.生理上可接受的水溶液，其包含選自鈉、鉀、和任選地鈣和/或鎂離子的電解質；濃度為至少100 μ mol/L的穀氨醯胺；和至少一種濃度範圍為0. 5至30%的膠體。
2.根據權利要求1的生理上可接受的水溶液，其中所述溶液的鈉離子濃度範圍為約 70至160mmol/L、優選約110mmol/L，其中鉀離子的濃度範圍為約2. 5至6. 2mmol/L，優選約 5. Ommol/L，其中鈣離子的濃度範圍為0至6. Ommol/L,優選約1. 25mmol/L,和其中鎂離子的範圍將為約0至10mmol/L，優選約0. 45mmol/L。
3.根據權利要求1或2中任一項的生理上可接受的水溶液，其中所述溶液含有不是磷酸鹽無機緩衝劑的緩衝劑。
4.根據權利要求3的生理上可接受的水溶液，其中所述緩衝劑選自3-(N-嗎啉基)丙磺酸(M0PQ，2-([2-羥基-1，1-雙(羥甲基)乙基]氨基)乙磺酸(TEQ和N，N-雙(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)。
5.根據權利要求1至4中任一項的生理上可接受的水溶液，其中所述膠體是羥乙基澱粉。
6.根據權利要求5的生理上可接受的水溶液，其中羥乙基澱粉的量的範圍將為約0.5 至30 %，優選地約0. 5至15 %和更優選地約0. 5至8 %。
7.根據權利要求1至6中任一項的生理上可接受的水溶液，其包含18至40mmol/L，更優選地21至35mmol/L，最優選地約25mmole的碳酸氫根離子。
8.根據權利要求1至7中任一項的生理上可接受的水溶液，其包含5至400μ mol/L,特別是約300 μ mol/L的穀氨酸，特別是L-穀氨酸，和/或5至200 μ mol/L,特別是20 μ mol/ L的天冬氨酸，特別是L-天冬氨酸。
9.根據權利要求1中8任一項的生理上可接受的水溶液，其包含10至120nmol/L的硫胺素，特別是作為氯化硫胺素焦磷酸，更優選地約40nmol/L硫胺素，特別是氯化硫胺素焦磷酸。
10.根據權利要求1至9中任一項的生理上可接受的水溶液，其包含40至70μ mol/L, 特別是50 μ mol/L的肉鹼，特別是L-肉鹼。
11.根據權利要求1至10中任一項的生理上可接受的水溶液，其包含5至200m.I. U. / L，優選5至100m. I. U. /L，最優選約28. 0m. I. U. /L的重組人胰島素。
12.根據權利要求1至11中任一項的生理上可接受的水溶液，其包含葡萄糖和/或甘油和/或膽鹼，其中所述葡萄糖、特別是D-葡萄糖存在的範圍為2至15mmol/L，優選2 至llmmol/L並且更優選約lOmmol/L ；其中甘油存在的範圍為50至150 μ mol/L，優選約 110 μ mol/L ；和其中膽鹼，特別是L-膽鹼存在的範圍為7至15 μ mol/L，優選約10 μ mol/L。
13.根據權利要求1至12中任一項的生理上可接受的水溶液，其包含約llOmmol/L的 NaCl，約 5mmol/L 的 KCl，約 1. 25mmol/L 的 CaCl2,約 0. 45mmol/L 的 MgCl2,約 25mmol/L 的 NaHCO3,約 5mmol 的 BES,約 IOmmol 的 D-葡萄糖，約 0. llmmol/L 的甘油，約 0. 3mmol/L 的 L-穀氨酸，約0. 4mmol/L的L-穀氨醯胺，約0. 02mmol/L的L-天冬氨酸，約0. 05mmol/L的 L-肉鹼，約0. Olmmol/L的氯化膽鹼，約40nmol/L的硫胺素焦磷酸，約^mIU/L的人重組胰島素和0. 5-6%的平均分子量為100，000-500, OOODa的羥乙基澱粉。
14.根據權利要求1至13中任一項的生理上可接受的水溶液作為藥物的用途。
15.根據權利要求1至13中任一項的生理上可接受的水溶液作為容量擴充物的用途。
16.根據權利要求1至13中任一項的生理上可接受的水溶液用於治療血容量不足和/ 或燒傷，和用於防止和/或改善再灌注損傷的用途。
全文摘要
本發明涉及人工類血漿溶液和它們的使用方法。所述主題的溶液用於各種應用中，特別是用於宿主的至少一部分血液量被血液替代物替代的那些應用中。
文檔編號A61K9/08GK102256593SQ200980150712
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月18日 優先權日2008年12月19日
發明者N·布雷特 申請人:弗雷澤紐斯卡比德國有限公司