專利名稱：組合物和用攜氧表面活性劑乳化全氟化碳的方法
組合物和用攜氧表面活性劑乳化全氣化碳的方法發(fā)明背景發(fā)明領域本發(fā)明涉及全氟化碳乳劑，更特別地，涉及組合物和用攜氧表面活性 劑乳化全氟化碳以生成生理上可接受的血管內(nèi)氧載體的方法。相關技術的描述如同在世界范圍內(nèi)，隨著看護嬰兒的臨時工臨近退休年齡和外國沖突 所導致的不可避免的人員傷亡，使得美國對于血液的需求日益增多。意外 事故和燒傷的受害者、癌癥患者和其他接受手術與醫(yī)療的患者每天也需要 大量的血液和血液制品。事實上，每二十名美國人中就有一人在他們生命 的某一時刻需要輸血。對于血液驚人和不斷的需求以及血液供應供體的嚴重不足，使得獲得 生理上可接受的合成血液制品成為了生物醫(yī)學研究的有價值的目標，特別 是在近些年來。全氟化碳是化學惰性的合成分子，其主要由碳和氟原子組 成，而且形成了無色液體。由于它們具有物理溶解顯著量氣體(包括氧氣 和二氧化碳)的能力，因而使得全氟化碳看起來似乎是血液的合理替代品。然而，盡管具有這樣溫和(affable)的性能，但全氟化碳是疏水的，由此使 得其與水不相混溶。因此，全氟化碳在靜脈內(nèi)使用之前必須進行乳化。在越戰(zhàn)期間，軍隊致力于開發(fā)用于戰(zhàn)場用途的基于血紅蛋白的血液替 代品。在與此相同的時期，辛辛那提兒童醫(yī)院的LelandClark博士首先使 用全氟化碳作為備選的合成血液制品來開始進行實驗。盡管軍隊在開發(fā)臨 床上可接受的基于血紅蛋白的血液替代品方面并沒有立即成功，但是由 Clark博士、 Robert Geyer、 Henry Sloviter和他人所進行的前期工作導致日 本Green Cross公司生產(chǎn)出了 Fluosol DA——其為第一代純粹的合成氧載體，顯示出可行的人用前景。然而，F(xiàn)luosolDA的問題在于水相中的全氟化碳乳劑在熱力學和動力 學方面是固有地不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定性要求以冷凍狀態(tài)來貯存乳劑，并且 進一步需要在使用前立即將乳劑與其他輔助溶液混合的既耗時又耗力的 過程。此外，在使用Fluosol DA治療期間，足量的氧供應和交換需要將 患者維持在70-100%的氧。第二代的合成氧載體對Fluosol DA加以改進，其利用了較小的全氟化 碳分子鏈以便更有效地乳化所述全氟化碳，從而允許乳劑中存在較高濃度 的活性劑，并由此具有較強的攜氧能力。第二代乳劑還比Fluosol DA更 為穩(wěn)定，其能夠在4。C貯存幾個月而且活性不會顯著下降。盡管具有這些改進，但是由于只有直徑約0.16pm或更小的液滴才能 被生理系統(tǒng)良好耐受，因而制造和穩(wěn)定合成氧載體仍存在巨大的技術挑 戰(zhàn)。此外，基于全氟化碳的乳劑在水中不相混溶，因而其固有地不穩(wěn)定。 諸如蛋黃磷脂和卵磷脂等已知乳化劑還包括外加組分，而所述外加組分危 害用作靜脈內(nèi)氧載體的最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性。因此，存在對組合物和用攜氧表面活性劑乳化全氟化碳以生成生理上 可接受的人工氧載體的方法的需求。有利地，這樣的組合物和方法將產(chǎn)生 精細的全氟化碳乳劑，所述乳劑具有小的粒徑、全氟化碳與乳劑的水相和 全氟化碳相之間增加的親合力，和增強的攜氧能力。本文公開并要求了這 樣的組合物和方法的纟又利。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是響應當前的技術狀態(tài)，特別是響應本領域通過當前可獲得 的、用表面活性劑乳化全氟化碳從而生成生理上可接受的人工氧載體的組 合物和方法仍然不能完全解決的問題和需求而開發(fā)的。因此，本發(fā)明經(jīng)開 發(fā)提供了組合物和用攜氧表面活性劑乳化全氟化碳的方法，所述組合物和 方法克月l了以上所討i侖的本領域缺點中的多種或全部。依據(jù)本發(fā)明某些實施方案的全氟化碳乳劑組合物包括全氟萘烷和在連續(xù)的水相中形成所述全氟萘烷的穩(wěn)定乳劑的氟化的攜氧表面活性劑。全氟萘烷可以組合物重量的大約5%到大約85%之間的量提供，而氟化的攜 氧表面活性劑可以組合物重量的大約5%到大約50%之間的量提供。氟化 的攜氧表面活性劑可包括6個到12個碳原子的脂肪酸，并且在一些實施 方案中，可進行全氟化以便增強其攜氧能力。在一個實施方案中，所述全氟化碳乳劑組合物包括作為氟化的攜氧表 面活性劑的大豆卵磷脂。在其他實施方案中，所述氟化的攜氧表面活性劑 可包括磷酯酰膽堿、磷脂酰肌醇和磷脂酰乙醇胺中的一種，其中前述的每 一種來源于大豆卵磷脂。用于制備所述全氟化碳乳劑組合物的方法可包括提供大豆卵磷脂，將 脂肪酸根取代至大豆卯磷脂，和氟化脂肪酸根以生成氟化的攜氧表面活性 劑。然后所述方法可包括在連續(xù)的水相內(nèi)乳化氟化的攜氧表面活性劑與全 氟萘烷，以便生成生理上可接受的人工氧載體。在一個實施方案中，取代至大豆卵磷脂的脂肪酸根可包括具有約12 個到約22個碳原子的碳鏈。在一些實施方案中，可對脂肪酸根進行全氟 化以便增強其攜氧能力。遍及整個說明書所提及的特征、優(yōu)勢或類似的術語并不意味著本發(fā)明 可實現(xiàn)的所有特征和優(yōu)勢都應在或者都在本發(fā)明的任何一個實施方案中。 相反，提及所述特征和優(yōu)勢的術語應理解為是指連同實施方案進行描述的 具體特征、優(yōu)勢或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施方案中。因此，遍及 整個說明書的特征、優(yōu)勢和類似術語的討論可以指(但不是必須地)相同 的實施方案。此外，本發(fā)明所描述的特征、優(yōu)勢和特性可以任何適宜的方式組合在 一個或多個實施方案中。相關領域的技術人員應理解的是，本發(fā)明可在特 定實施方案的一個或多個具體的特征或優(yōu)勢之外實施。在其他例子中，另 外的特征和優(yōu)勢可在某些實施方案中進行驗證，而不必存在于本發(fā)明所有 的實施方案中。根據(jù)隨后的說明和所附的權利要求，本發(fā)明的這些特征和優(yōu)勢將變得 更加充分明顯，或者其可通過下文提出的本發(fā)明的實踐而被掌握。發(fā)明詳述遍及整個說明書所提及的"一個實施方案"、"實施方案"或類似的 術語，是指連同實施方案進行描述的特定特征、結構或特性包括在本發(fā)明 的至少一個實施方案中。因此，遍及整個說明書所出現(xiàn)的短語"在一個實 施方案中"、"在實施方案中，，和類似的術語可以全部指(但不是必須地) 相同的實施方案。此外，本發(fā)明所描述的特征、結構和特性可以任何適宜的方式組合在 一個或多個實施方案中。在以下的描述中，為了徹底理解本發(fā)明的實施方 案，公開了大量具體的細節(jié)。但是，相關領域的技術人員應理解的是本發(fā) 明可在一個或多個具體的細節(jié)之外實施，或與其他的方法、組分、物質(zhì)等 一起實施。在其他例子中，為了避免本發(fā)明的方面不清楚，未展示公知的 結構、物質(zhì)或操作或者是不對其進行詳細地描述。如本說明書所使用的術語"全氟化碳，，是指碳-氟(flourine)化合物， 其特征在于高氣體溶解能力、低粘度、化學惰性和生物惰性。術語"全氟 化的"是指其中與碳原子相關的每個氫原子都被氟替換的有機結構。本發(fā)明包括組合物和用攜氧表面活性劑乳化全氟化碳以產(chǎn)生符合生 理系統(tǒng)使用標準的合成氧載體的方法。具體地，依據(jù)本發(fā)明某些實施方案 產(chǎn)生的合成氧載體可形成穩(wěn)定的精細乳劑，所述乳劑無毒、無誘變性且與 血細胞和上皮細胞相容，具有不足道的藥理、生理和生化活性，并且^皮無 改變地分泌或在生理系統(tǒng)中形成無害的代謝產(chǎn)物。依據(jù)本發(fā)明的組合物和方法的適應癥可包括急性外科失血、高風險的 血管成形術、胰腺保藏、包括胰島細胞的移植組織的運送、糖尿病的胰島 細胞存活力/胰島細胞原(pre-islet cell)移植、肺瘤放射敏感性的增強、 視網(wǎng)膜手術、急性心肌梗死、急性缺血性中風、各種休克綜合征和/或本 領域技術人員已知的任何其他適應癥。實際上，除了在生理系統(tǒng)中作為血液替代品使用之外，依據(jù)本發(fā)明的 組合物可特別有利地用于運送期間移植組織的保藏。例如，胰島移植物具有使血糖水平標準化的潛力，而且預防了與糖尿病相關的并發(fā)癥。但是， 胰島細胞易碎的性質(zhì)意味著它們中的絕大部分在收獲、貯藏、運送和隨后 的移植過程中傾向于死亡。因此，具有高胰島產(chǎn)量的胰島保藏和恢復方法 對于胰島移植過程的最終成功至關緊要?？蓪⒁罁?jù)本發(fā)明的組合物用作防 腐劑溶液來對單層貯存的胰島細胞進行保藏，并由此通過使氧耗減至最低 而提高胰島產(chǎn)量。依據(jù)本發(fā)明的組合物可包括含有活性藥物成分的全氟化碳。例如，在 一些實施方案中，全氟化碳可包括全氟化的環(huán)烴。在一個實施方案中，全 氟化碳包括全氟萘烷的至少一種順式和反式異構體，所述全氟萘烷是一種良好表征的無機分子，其具有經(jīng)驗式d。F,8且分子量為462.08。全氟萘烷， 也稱為十八氟代十氫化萘、全氟那芬和/或全氟代十氫化萘，其沸點為142 。C ，熔點為-l(TC至142°C ，閃點為40°C ，以及在25°C的堆密度為1.917 kg/l。 盡管全氟萘烷在水中不溶，但是本發(fā)明利用全氟萘烷作為活性藥物成分的 實施方案經(jīng)證實具有低粘度和小粒徑，從而促成了在肉眼看來似乎是物理 均勻溶液的精細、穩(wěn)定的乳劑?？蓪θ镣榛蚱渌娜歼M行純化 以便用于醫(yī)療用途。在一些實施方案中，乳劑所包括的全氟萘烷可為組合物重量的大約百 分之五到百分之八十五(5-85%)。在其他實施方案中，所述組合物可進 一步包括第二活性藥物成分，其例子如第二全氟化的環(huán)烴，其中所述第二 全氟化的環(huán)烴還以組合物重量的大約百分之五到百分之八十五(5-85% ) 之間的量存在。在又一實施方案中，如下文所進行的更為詳細的描述，全 氟萘烷或其他主要的活性藥物成分可完全或部分地替換為全氟化的或高 度氟化的攜氧表面活性劑。實際上，在某些實施方案中，所述組合物包括具有顯著氟含量和水分 散性能的、經(jīng)純化可用于醫(yī)療用途的表面活性劑。在一些實施方案中，所 述表面活性劑表現(xiàn)出足以使其起表面活性劑和活性藥物成分雙重功能的 高攜氧能力。所述表面活性劑可由天然存在的前體物質(zhì)(如卵磷脂)、由 卵磷脂衍生物質(zhì)的合成配對物，或由本領域技術人員已知的任何其他物質(zhì) 制備。在一個實施方案中，所述表面活性劑包括大豆卵磷脂，如Phospholipon 90 G。大豆卵磷脂是磷脂、糖脂、甘油三酯、甾醇和少量 脂肪酸、碳水化合物和鞘脂類的復雜混合物。大豆卵磷脂的主要磷脂成分 包括磷脂酰膽堿(13-18%)、磷脂酰乙醇胺(10-15%)、磷脂酰肌醇 (10-15%)、磷脂酸(5-12%)?？蓪μ烊淮嬖诘穆蚜字?包括大豆卵磷脂)的天然狀態(tài)進行#*飾以便 減少乳劑中存在的偽添加劑，所述乳劑在拒臺標明是用作生理系統(tǒng)的合成 氧載體。盡管在大多數(shù)情況中，可包括組合物重量大約百分之五到百分之 八十五(5-85%)的表面活性劑，但是包括在組合物中的表面活性劑的量 可根據(jù)活性藥物成分的濃度和依賴于所探尋的具體乳劑性質(zhì)而改變。在一些實施方案中，所述表面活性劑可反應以形成表現(xiàn)出與乳劑的水 相和全氟化碳相具有強大相容性的衍生物。在一個實施方案中，所述表面 活性劑包括經(jīng)修飾用來增強與乳劑的全氟化碳相和/或水相的親合力的卯 磷脂餾分。如以上就特別提及的大豆卵磷脂所進行的描述，卵磷脂餾分可 包括，例如磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、肌醇、膽堿、腦磷脂和/或本領 域技術人員已知的其他卵磷脂餾分。可通過氟化或通過向基礎分子添加高 度水分散的酯基來對卵磷脂餾分進行修飾。在一些實施方案中，所述卵磷 脂餾分可包括氟化的磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺酯和/或其混合物。在一個實施方案中，所述表面活性劑通過使卯磷脂餾分磷脂酰膽堿與 氟化的脂肪酸甘油基酯化而制備。具體地，氟化的脂肪酸根可取代至膽堿 的甘油基羥基，同時保留磷脂?；?。可選地，磷脂酰膽堿上天然存在的脂 肪酸成分可與氟化的脂肪醇酯化成同一酯?？傊糜邗セ闹舅峄蛑?肪醇可包括大約6個到8個碳原子。依據(jù)本發(fā)明某些實施方案的酯化反應可通過制備第一溶液來實施，所 述第一溶液包括大約百分之十(10%)重量的do氟化或全氟化的酸、包 括大約百分之九十(90%)重量的C2o全氟化的酸溶劑，以及包括大約百 分之O.l (0.1%)重量的諸如鹽酸或硫酸等礦物酸。通過施用大約五十到 六十攝氏度(50-60°C)之間的中度加熱來制備所述第一溶液。通過使磷 脂酰膽堿皂化成甘油基磷脂酰膽堿來制備第二溶液。然后在大約五十到六 十攝氏度(50-60°C )之間通過向所述第一溶液緩慢地添加所述第二溶液來實現(xiàn)酯化，從而誘發(fā)酯化反應。在其他實施方案中，可同樣地進行醇的 酯化過程，除了在與氟化的脂肪醇反應之前需要除去膽堿的酸基團的步驟 可以省略之外。通過添加適量的水來形成乳劑可以形成包括以上制備的氟化的脂肪 酸酯化的甘油基磷脂酰膽堿的乳劑。水量范圍可在例如組合物重量的大約百分之五十到百分之七十(50-70%)之間。依據(jù)本發(fā)明某些實施方案的組合物可進一步包括非活性成分，以便防 止組合物隨著時間的降解或者促進該組合物在生理系統(tǒng)中的有效使用，所 述非活性成分如抗凝劑、防腐劑、抗氧化劑和/或本領域技術人員已知的 任何其他非活性成分。例如，在一個實施方案中，所述組合物包括以下的 活性成分和非活性成分成分名稱g/47g% (w/w)g/升全氟萘烷29.992063.738879.58Phospholipon 90G (大豆卯磷脂)2.69805.73479.12甘氨酸0.29930.6368.78EDTA 二鈉0.00610.0130.18磷酸鈉， 一元的，一 水合物，晶體0.01840.0390.54磷酸鈉，二元的，無 水的0.00240.0050.07水14.039229.836411.73本發(fā)明可以其他具體的形式體現(xiàn)，而不脫離其實質(zhì)或本質(zhì)的特征。所描述的實施方案在所有方面均#:認為僅用作說明而非限制。因此，本發(fā)明 的范圍通過所附的權利要求而非通過前述的說明來指明。在權利要求等效 的定義和范圍內(nèi)的所有變化都包括在他們的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種在生理上可接受的連續(xù)水相中的全氟化碳乳劑組合物，所述組合物包括全氟萘烷；和氟化的攜氧表面活性劑，其在所述連續(xù)水相中形成所述全氟萘烷的穩(wěn)定乳劑。
2. 根據(jù)權利要求1所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述全氟萘烷 以所述組合物重量的大約5%到大約85%之間的量存在。
3. 根據(jù)權利要求1所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述氟化的攜 氧表面活性劑以所述組合物重量的大約50%到大約70%之間的量存在。
4. 根據(jù)權利要求1所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述氟化的攜 氧表面活性劑包括具有6個到12個碳原子的脂肪酸。
5. 根據(jù)權利要求1所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述氟化的攜 氧表面活性劑是全氟化的。
6. 根據(jù)權利要求1所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述氟化的攜 氧表面活性劑包括大豆卵磷脂。
7. 根據(jù)權利要求6所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述氟化的攜 氧表面活性劑包括來源于所述大豆卵磷脂的磷脂酰膽堿。
8. 根據(jù)權利要求6所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述氟化的攜 氧表面活性劑包括來源于所述大豆卵磷脂的磷脂酰肌醇。
9. 根據(jù)權利要求6所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述氟化的攜 氧表面活性劑包括來源于所述大豆卵磷脂的磷脂酰乙醇胺。
10. —種適合用作生理上可接受的人工氧載體的全氟化碳乳劑組合 物，所述組合物包括全氟萘烷；和氟化的大豆卵磷脂，其在連續(xù)的水相中形成所述全氟萘烷的穩(wěn)定乳劑。
11. 根據(jù)權利要求10所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述全氟萘烷以所述組合物重量的大約5%到大約85%之間的量存在。
12. 根據(jù)權利要求10所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述氟化的 大豆卵磷脂以所述組合物重量的大約50%到大約70%之間的量存在。
13. 根據(jù)權利要求10所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述氟化的 大豆卵磷脂包括來源于所述大豆卵磷脂的磷脂酰膽堿。
14. 根據(jù)權利要求13所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述磷脂酰 膽堿是全氟化的。
15. 根據(jù)權利要求10所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述氟化的 大豆卵磷脂包括脂肪酸。
16. 根據(jù)權利要求15所述的全氟化碳乳劑組合物，其中所述脂肪酸 包括具有長度為約12個到約22個碳原子的碳鏈。
17. —種用于制備適合用作生理上可接受的人工氧載體的全氟化碳 乳劑組合物的方法，所述方法包括提供大豆卵磷脂；將脂肪酸根取代至所述大豆卵磷脂；氟化所述脂肪酸根以生成氟化的攜氧表面活性劑；和在連續(xù)的水相內(nèi)乳化所述氟化的攜氧表面活性劑與全氟萘烷，以生成 生理上可接受的人工氧載體。
18. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中所述大豆卵磷脂包括磷脂酰 膽堿、磷脂酰肌醇和磷脂酰乙醇胺中的一種，其中所述磷脂酰膽堿、磷脂 酰肌醇和磷脂酰乙醇胺中的每一種來源于所述大豆卵磷脂。
19. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中將脂肪酸根取代至所述大豆 卵磷脂包括選擇具有約12個到約22個碳原子的碳鏈的脂肪酸根。
20. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中氟化所述脂肪酸根包括全氟 化所述脂肪酸根。
全文摘要
一種生理上可接受的全氟化碳乳劑組合物，其包括全氟萘烷和在連續(xù)的水相中形成穩(wěn)定乳劑的氟化的攜氧表面活性劑?？蓪λ龇臄y氧表面活性劑進行分餾以便增加其生理相容性，并且該表面活性劑可進一步包括經(jīng)全氟化而增加其攜氧能力的脂肪酸根。因此，本發(fā)明的全氟化碳乳劑組合物表現(xiàn)出改善的穩(wěn)定性和效力，從而拓寬了其應用并且提高了其作為人工氧載體的有效性。
文檔編號A61K9/00GK101242808SQ200680030461
公開日2008年8月13日 申請日期2006年7月27日 優(yōu)先權日2005年7月27日
發(fā)明者托馬斯·C·德雷斯 申請人:托馬斯·C·德雷斯