CN100340578C - 高分支的、未经取代的或经低取代的淀粉产物,包含该淀粉产物的透析溶液和血浆扩充剂及其用途 - Google Patents

高分支的、未经取代的或经低取代的淀粉产物,包含该淀粉产物的透析溶液和血浆扩充剂及其用途 Download PDF

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Abstract

已知的在腹膜透析中用作胶体渗透剂和用作增容剂(血浆扩充剂)的羟乙基化和羟丙基化淀粉类有这样的缺点，即由于羟乙基或羟丙基程度不同的广泛取代，由淀粉酶完全降解是不可能的。其结果是，残余片断保留在体内并且仅仅非常缓慢地被消除，或储存在各种器官/组织中，尤其是以相当高的剂量和/或长期储存。上述不利性能可以根据本发明的具有高分支的、未经取代的或经低取代淀粉产物完全避免，即，使用显著高于分支淀粉的分支度或具有糖原的α-1，6分支度或更高，并且若取代的话，取代度不超过0.3的淀粉产物。

Description

高分支的、未经取代的或经低取代的淀粉产物，包含该淀粉产物的透析溶液和血浆扩充剂及其用途
本发明涉及一种尤其适合在腹膜透析中用作胶体渗透剂和用作增容剂(血浆扩充剂)的高分支的、未经取代的或经低取代的淀粉产物。
目前主要用于腹膜透析的渗透剂是葡萄糖。已证明葡萄糖尤其适用于短期断续使用(停留时间约2至3小时)、为非毒性的、与透析溶液的其它组分非常相容并且在非碱性条件下是可蒸气杀菌的。此外，葡萄糖是相对低成本的。然而由于在腹膜透析期间会产生不希望的副作用，因此葡萄糖并不是理想的试剂。这样必然的非生理性低pH值和高渗透压溶液会引起刺激。由于再吸收进血液迅速，会出现高血糖和血脂水平。因此超滤效果仅可以保持相当短的时间。
除避免对腹膜隔膜的副作用和过压(当透析溶液不断变换时，增加腹膜炎的危险)外，已表明尤其在连续的流动腹膜透析中(下文也称为CAPD)，采用一种允许透析溶液在腹膜腔中的停留时间更长的试剂来代替葡萄糖，从而减少病人的压力。在本发明中，利用这种认识，即溶液的足够超滤效果和足够贫化(“清除率”)不只通过渗透压的调节，而且还通过大分子施加的所谓的胶体渗透压来达到。透析溶液可以由此在等渗或低渗范围内使用。
对此还使用通过氢化未改性的玉米淀粉而获得的并且分子量为约20 000的葡萄糖聚合物(icodextrin)。
这类透析溶液的停留时间为约8至12小时。借助淋巴系统的主动吸收，虽然大分子也被再吸收并随即被降解，然而以麦芽糖和葡萄糖寡聚物形式的降解产物是无碍的。
然而，这类经水解的淀粉片断的根本缺陷在于，水溶解性随着分子量的升高而降低限制了的分子量，从而其并不是处于所需用途的最佳范围。此外，具少量或非分支的淀粉片断趋于退变-通常是指淀粉的直链部分-并且可引起不期望的沉淀。当选择富含直链淀粉的淀粉作为水解的初始物质时，这种现象都会出现。此外，麦芽糖糊精类淀粉产物在高压灭菌条件下易于形成不期望的在某些环境中有害的副产物，如甲醛和醛糖酸。
在现有技术中原则上可用于产生胶体渗透压的另一种试剂是有效作为胶体渗透介质的羟乙基淀粉(HES)。
目前HES是最新和最广泛使用的增容剂。除其最终产物的不同组合外，活性物质还以区别于分子量、不同的取代程度和取代模式的多种变体使用。
羟乙基淀粉原则上相同于其它的增容剂如明胶、葡聚糖或人造胶体表现出高度耐受性，基于这样的事实，用作HES的初始物质是蜡状玉米淀粉(Wachsmaisstrke)、超过98％的组分为支链淀粉的特定淀粉类(其化学结构与内源糖原贮存物质相似)。余量约2％为少量或几乎无支链的直链淀粉。
与糖原一样，支链淀粉由葡萄糖单元构成，这些单元在主链上经由α-1，4键和在支链点经由α-1，6键连接在一起。然而，具有约5％α-1，6键(约每20个葡萄糖单元)的支链淀粉显然比具有10至16％的α-1，6键(每6至10个葡萄糖单元)的糖原更少分支。支链淀粉不溶于水。如果其是可溶的，将被内源淀粉酶迅速降解并以无效形式存在。例如用环氧乙烷、环氧丙烷的醚化作用使得支链淀粉可溶于水，此外取决于取代度(醚化度)延缓淀粉酶的降解，从而与所设定的分子量一并决定HES的使用中(例如作用增容剂)所需的作用时间。
所有已知羟乙基化和羟丙基化淀粉类的严重缺陷在于，经羟乙基或羟丙基分别或多或少的取代而造成经淀粉酶的完全降解的困难或不可能。其结果是，残余片断保留在体内，并且仅仅是非常缓慢地被排除，或储存在各种器官/组织中，例如脾、肝和肺。在较高和/或长期剂量的情形下尤其会产生危险的作用。已猜测已知的副作用如侧面疼痛或痒是由此引起的。对分子量范围为40000至450000和取代度为0.5和0.7的HES类在腹膜透析中的研究表明：再吸收的HES和其片断储存在脾、肺和肝中，从而不能认为利用HES作为胶体渗透剂是没有问题的。这类不期望的HES储存可归因于内源淀粉酶不能完全降解高度取代的HES。
就改善储存问题来说，已经提供了规格为130/0.4的HES类，通过特定的制备方法优化其取代模式，从而保留对抗淀粉酶作用相关的羟乙基侧基的量，但是同时总的取代度降低。
尽管从而可显著降低在器官/组织中HES残余片断的储存，但不能完全消除。
因此本发明的任务在于提供一种具有本领域已知的羟乙基和羟丙基淀粉的有利性质，但不再具有残余片断HES储存在器官和组织中的不利性质的试剂。
已发现本发明的任务可以采用高分支的、未经取代的或经低取代的淀粉产物达到，即采用比支链淀粉的分支度显著更高并且具有糖原的α-1，6分支度，或甚至超过其分支度，并且若是经取代的，具有取代度MS仅高至0.3，优选0.05至0.3的淀粉。
术语MS(摩尔取代)指每脱水葡萄糖单元的羟乙基或羟丙基的平均数。MS通常是通过测定样品中羟乙基或羟丙基的含量和所计算的分配至其中所含脱水葡萄糖单元来测定的。MS也可通过气相色谱来测定。
分支度可以通过气相色谱甲基化分析以在聚合物中连接到脱水葡萄糖的α-1，4，6-糖苷的mol％来加以测定。由于本发明的淀粉产物为多分散的化合物，分支度在每种情况下涉及平均数。
将淀粉中的葡萄糖单元和糖原或本发明产物通过α-1，4和α-1，6键连接。分支度指在所有脱水葡萄糖总量的mol％中的α-1，4，6-连接的葡萄糖单元的比例。
C2/C6比例表示在C-2对比C-6上的比例或取代之比。
本发明的淀粉产物的分支度为8％至20％，可通过借助于分支酶的转糖苷步骤获得。可用于该目的的初始原料原则上可以是任何淀粉，但优选具高比例支链淀粉或其支链淀粉片断的蜡状淀粉。对于用于本发明的淀粉产物必须的分支度范围为8％至20％，以脱水葡萄糖的mo1％表示。这意味着可用于本发明目的的淀粉产物具有平均量为每12.5至5个葡萄糖单元一个α-1，6连接，即一个分支点。
优选的淀粉产物的分支度超过10％至20％，并且尤其为11至18％。越高的分支度意味着本发明淀粉产物的溶解度越大，以及在体内这些溶解的淀粉产物的生物可利用性就越高。
尤其优选的是分支度高于10％，尤其为11％至18％的未改性的淀粉产物。
本发明的淀粉产物的制备可通过利用所谓的分支或转移酶按希望地酶促合成，视需要地随后进行具有羟乙基或羟丙基的自由羟基的部分衍生化。可代替上述步骤的是通过利用所谓的分支或转移酶的酶促合成将羟乙基化或羟丙基化的淀粉转化成本发明的淀粉产物。从分支度高至10％的小麦淀粉酶促制备分支淀粉产品本来就是已知的并且描述于例如WO-A-00/66,633中。适宜的分支或转移酶及其制备描述于WO-A-00/18,893、US-A-4,454,161、EP-A-418,945、JP-A-2001/294,601或US-A-2002/65,410中。最后所述的出版物描述了分支度大于4％至10％或更高的未改性的淀粉产物。
酶促转糖基化可以以本来就已知的方法进行，例如通过用适合的酶在pH值介于6和8之间，温度为加以25和40℃之间的温和条件下于水溶液中温育蜡状玉米淀粉。
如同在现有技术中临床使用的HES类，分别根据用途平均分子量(Mw)范围优选为10 000至450 000，并且视需要，C2/C6比例的范围为4至20。分子量范围为10 000至200 000，尤其为20 000至40 000是优选用于CAPD的，并且分子量范围为40 000至450 000优选用作血浆扩充剂。
在本说明书中，分子量Mw指分子量的重量平均值。其可以通过各种本来就已知的方法进行测定，即以与光散射和RI检测相结合的凝胶渗透色谱法(GPC)或高压液相色谱法(HPLC)。
经取代的淀粉的优选C2/C6比例范围为5至9。采用本领域技术人员已知的方法用于在还原性末端还原或氧化醛基可以避免形成不期望的副产物如醛糖酸和甲醛。
本发明淀粉产物的高分支度增加了其在水中的溶解性，以致可以完全或很大程度地放弃羟乙基或羟丙基取代，也能在溶液中保留淀粉产物。
主要的优点尤其是该平均分子量可以以适宜的方式超出腹膜的渗透界限。所谓的基部部分BF90％的GPC值(于90％峰面积的分子量作为较小分子部分的比例的计量)可用于该情形的特征性变量。通过适当地提高分子量，在腹膜膜的吸收急剧减少的同时可以达到较高的UF-效果。同时，由于缺乏或由羟乙基或羟丙基极低的取代，通过内源淀粉酶降解且不再进一步被淀粉酶降解并且储存在器官或组织中的较高分子量的残余片断不再产生或现在仅产生少量。此外，由于与现有技术中的HES类相比，与内源糖原更大的生理相似性，因此预期其仅有相当低的副作用或无副作用。此外，由于仅有少量或无支链的未经取代的、仅少量或无分支的直链淀粉的类似的结构组成，观察到避免了退变的可能性和与其相关的沉淀。
由适宜的高分支淀粉开始，可以通过现有技术已知的方法用最小的成本制备适用于腹膜透析的胶体渗透剂，其可以容易地以同样已知的方法与多种电解液、氨基酸、乳酸盐、乙酸盐、碳酸氢盐等，以及与其它渗透性活性剂如葡萄糖相结合。同样可以通过适当选择分子量以获得用作增容剂的产物，以这种方式通过淀粉产物高分支的空间扩张对其体积效应又是有利的。还可以通过选择分子量分布调节在体内的保留时间。
本发明产物以具有羟乙基淀粉用于增容的本领域已知的优点，但是不再具有其典型缺点而著称。这使得其尤其适用于腹膜透析。增容剂必须在短时间内相对大量静脉注射、或者例如在突然丧失听觉的情形下较长时间的静脉注射的应用领域中，上述优点显然是尤其有利的。然而由于在腹膜透析使用中仅部分能穿透腹膜或通过淋巴路径被吸收而能到达血液，在增容治疗中将HES直接加入血流。尽管，例如对于130/0.4规格的HES目前施用一次的上限通常为3g/kg体重/天，但是可使用更大量的本发明产物施用而没有问题。
本发明的产物的特点还在于显示已知的用于腹膜透析的胶体渗透剂的优点，而不形成有害副产物或趋于退变的缺点。
本发明的产物可通过改变其平均分子量既可用于增容又可用于腹膜透析中。
本发明同样涉及包含水、本发明淀粉产物和其它通常用于透析溶液的添加剂的透析溶液。添加剂的实例为电解液、氨基酸、乳酸盐、乙酸盐、碳酸氢盐和其它的渗透性活性剂如葡萄糖。
本发明的淀粉产物通常以浓度为基于透析溶液的2-10重量％，优选为4-7.5重量％的本发明透析溶液存在。
本发明还涉及包含水、本发明淀粉产物和其它通常用于血浆扩充剂的添加剂的增容剂(血浆扩充剂)。后者的实例是用于制备生理耐受的输注溶液的氯化钠。
本发明的淀粉产物通常以浓度为基于血浆扩充剂的2-12重量％，优选为4-10重量％的本发明血浆扩充剂而存在。
本发明还涉及将本发明的淀粉产物用于透析，优选用于腹膜透析的用途。
本发明还涉及将本发明的淀粉产物作为血浆扩充剂的用途。
本发明淀粉产物的效果现通过下面的实施例进行详细说明。
实施例：
重复施用后对组织储存的研究
在48只雌鼠上进行对照性研究。连续24天每天输注本发明的14C-标记的淀粉产物(平均分子量Mw为25500Da；摩尔取代为0.15；分支度为12.4mol％)或14C-标记的HES 130/0.4(平均分子量Mw为135600Da；摩尔取代为0.41；分支度为6.29mol％；每个实例中1g/kg体重)，在最后施用后的2、10、22和46天对肝、肺、脾和肾的组织的储存进行研究。结果如下表所示。
如表中所表明的，在所有的组织研究中发现，与HES 130/0.4相比本发明产物的储存明显更低(P＜0.01)。该结果清楚表明与对照产物相比本发明产物会显著减少组织储存。
对所研究的组织的放射性测定(以施用的总活性的％)
  组织   淀粉产物   HES130/0.4   淀粉产物   HES130/0.4   淀粉产物   HES130/0.4   淀粉产物   HES130/0.4
  最后处理后2天   最后处理后10天   最后处理后22天   最后处理后46天
  肝   0.20   1.30   0.06   0.31   0.02   0.20   0.01   0.06
  脾   0.01   0.06   0.01   0.04   0.00   0.02   0.00   0.02
  肺   0.02   0.08   0.01   0.04   0.01   0.03   0.00   0.03
  肾   0.02   0.13   0.01   0.05   0.00   0.01   0.00   0.01

Claims (13)

1.一种用于临床使用的经改性的、未经取代的或经羟乙基或羟丙基取代的淀粉产物，其特征在于经羟乙基或羟丙基取代的淀粉产物的分支度范围为8-20mol％和取代度MS高至0.3，并且其中未经取代的淀粉产物的分支度范围为11-20mol％。
2.根据权利要求1的淀粉产物，其特征在于是经羟乙基或羟丙基取代的并且取代度MS为0.05至0.3。
3.根据权利要求1的淀粉产物，其特征在于其平均分子量(Mw)范围为10000至450000。
4.根据权利要求2的淀粉产物，其特征在于其平均分子量(Mw)范围为10000至40000。
5.根据权利要求2的淀粉产物，其特征在于其平均分子量(Mw)范围为40000至450000。
6.根据权利要求1的淀粉产物，其特征在于其是经羟乙基或羟丙基取代的，并且其中C2/C6比例范围为4至20。
7.根据权利要求5的淀粉产物，其特征在于C2/C6比例范围为5至9。
8.根据权利要求1的淀粉产物，其特征在于其是羟乙基化的淀粉。
9.根据权利要求1的淀粉产物，其特征在于它的还原性末端通过氧化作用或还原作用是失活的。
10.一种透析溶液，其特征在于包含水、经改性的、未经取代的或经羟乙基或羟丙基取代的分支度范围为8-20mol％，并且在取代的情况下，取代度MS高至0.3的淀粉，以及常规添加剂。
11.一种血浆扩充剂，其特征在于包含水、经改性的、未经取代的或经羟乙基或羟丙基取代的分支度范围为8至20mol％，并且在取代的情况下，取代度MS高至0.3的淀粉，以及常规添加剂。
12.将一种经改性的、未经取代的或经羟乙基或羟丙基取代的分支度范围为8-20mol％，并且在取代的情况下，取代度MS高至0.3的淀粉产物在透析中，尤其是在腹膜透析中用作胶体渗透剂的用途。
13.将一种经改性的、未经取代的或经羟乙基或羟丙基取代的分支度范围为8至20mol％，并且在取代的情况下，取代度MS高至0.3的淀粉产物用作血浆扩充剂的用途。
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