CN100558370C - 口服用吸附剂 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种口服用吸附剂,其特征为包含直径0.01-1mm、以朗谬尔吸附公式求得的比表面积为1000m2/g或以上、且以式(1)求得的衍射强度比(R值)为1.4或以上的球状活性炭;R=(I15-I35)/(I24-I35) (1)式中,I15为X射线衍射法的衍射角(2θ)为15°时的衍射强度,I35为X射线衍射法的衍射角(2θ)为35°时的衍射强度,I24为X射线衍射法的衍射角(2θ)为24°时的衍射强度。又,本发明亦揭示一种口服用吸附剂,其特征为包含具有上述直径、比表面积、衍射强度比(R值)、且总酸性基为0.40-1.00meq/g、总碱性基为0.40-1.10meq/g的表面改性球状活性炭。这种口服用吸附剂,表现出对人体内有益成分的吸附性小、对毒素的吸附性能多的有益的选择吸附特性。
Description
技术领域
本发明与由具有特殊细孔构造的球状活性炭所构成的口服用吸附剂,及由将前述球状活性炭进一步氧化处理及还原处理而制成且具有同样特殊细孔构造的表面改性球状活性炭所构成的口服用吸附剂有关。
依据本发明的口服用吸附剂,具有不但对消化酶等人体内有益成分的吸附性小,而且对有毒的毒素的吸附性能多的选择吸附特性,此外,因具有特殊细孔构造,故较于现有的口服用吸附剂,前述选择吸附特性显著提升。因此,特别是当作肝肾疾病患者用的口服用吸附剂有效。
背景技术
肾功能或肝功能受损的患者,伴随该等脏器的功能障碍,在血液中等体内生成并蓄积有害的毒素,因而引起尿毒症或意识障碍等脑病。由于这种患者人数有逐年增加的趋势,因此开发具有代替这种受损脏器而将毒素排出体外的功能的脏器代用机器或治疗药成为重要的课题。现在,就人工肾脏而言,以藉由血液透析的有毒物质排出方式最为普及。然而,由于这种血液透析型人工肾脏中使用特殊装置,故在安全管理上须要专业技术人员,另外亦有因将血液取出体外而导致患者肉体上、精神上、及经济上负担大等的缺点,故并非完全令人满意。
近年,作为解决这类缺点的方法,能够经口服用,并能治疗肾脏或肝脏功能障碍的口服吸附剂备受瞩目。具体而言,日本专利特公昭62-11611号公报中记载的吸附剂,是由具有特定官能基的多孔性球形碳质物质(以下称为表面改性球状活性炭)所构成,其对生物体的安全性及稳定性大,同时具有即使在肠内的胆汁酸存在下,对有毒物质的吸附性亦优异,并且对肠内有益成分如消化酶等的吸附小的所谓的有益的选择吸附性,此外,作为便秘等副作用少的口服治疗药,在临床上广泛利用于例如肝肾功能障碍患者。又,前述日本专利特公昭62-11611号公报中记载的吸附剂,是以石油沥青等沥青类作为碳源,调制球状活性炭后进行氧化处理及还原处理而制造的。
发明内容
本发明者在寻求较由沥青类调制球状活性炭,进行氧化还原所得的现有多孔性球状碳质物质所构成的口服吸附剂表现出更优异的选择吸附性的口服用吸附剂时,出乎意料地发现,以热固性树脂作为碳源而调制的球状活性炭,即使在实施氧化处理及还原处理之前的状态下,表现对被视为生物体中尿毒症性物质之一的β-氨基异丁酸的优良吸附性,且对有益物质的消化酶(如α-淀粉酶)等的吸附性小,而具有有益的选择吸附性,更发现其选择吸附性的程度优于前述日本专利特公昭62-11611号公报所记载的吸附剂。由于以热固性树脂为碳源所调制的前述球状活性炭,对β-氨基异丁酸表现优异的吸附性,因此想必对具有相同分子大小的其他毒素,如对羟苯-β-羟乙胺或α-氨基丁酸、甚至肾脏病的毒素及其前体如二甲基胺、天冬氨酸、或精氨酸等水溶性的碱性及两性物质亦表现优异的吸附性。
现有的多孔性球状碳质物质,亦即在前述日本专利特公昭62-11611号公报中记载的吸附剂所使用的表面改性球状活性炭,一般认为是由沥青类调制球状活性炭后再以氧化处理及还原处理导入官能基,而使其表现前述的选择吸附性,因此本发明者的前述发现,亦即在实施氧化处理及还原处理前的球状活性炭状态下即表现选择性吸附性能,且其吸附性能优于现有的口服用吸附剂,实令人惊奇。
又,本发明者等发现,前述球状活性炭进一步进行氧化处理及还原处理所调制的表面改性球状活性炭,对被视为生物体中尿毒症性物质之一的β-氨基异丁酸的吸附性优良,且对有益物质的消化酶(如α-淀粉酶)等的吸附性小的前述有益的选择吸附性,较前述日本专利特公昭62-11611号公报中记载的吸附剂更进一步地提升。因此想必对具有与β-氨基异丁酸相同分子大小的其他毒素,如对羟苯-β-羟乙胺、α-氨基丁酸、甚至肾脏病的毒素及其前体如二甲基胺、天冬氨酸、或精氨酸等水溶性的碱性及两性物质亦表现更进一步优异的选择吸附性。
本发明是依据这种见解而完成。
因此,本发明关于口服用吸附剂,其特征为:包含直径0.01-1mm、以朗谬尔吸附公式求得的比表面积为1000m2/g或以上、且以式(1)求得的衍射强度比(R值)为1.4或以上的球状活性炭;
R=(I15-I35)/(I24-I35) (1)
[式中,I15为X射线衍射法的衍射角(2θ)为15°时的衍射强度,I35为X射线衍射法的衍射角(2θ)为35°时的衍射强度,I24为X射线衍射法的衍射角(2θ)为24°时的衍射强度]。
又,本发明亦关于口服用吸附剂,其特征为:包含直径0.01-1mm、以朗谬尔吸附公式求得的比表面积为1000m2/g或以上、总酸性基为0.40-1.00meq/g、总碱性基为0.40-1.10meq/g、且以式(1)求得的衍射强度比(R值)为1.4或以上的表面改性球状活性炭;
R=(I15-I35)/(I24-I35) (1)
[式中,I15为X射线衍射法的衍射角(2θ)为15°时的衍射强度,I35为X射线衍射法的衍射角(2θ)为35°时的衍射强度,I24为X射线衍射法的衍射角(2θ)为24 °时的衍射强度]。
附图说明
图1为依现有方法调制的表面改性球状活性炭的X射线衍射图(曲线A)、依现有方法调制的表面改性球状活性炭糊体的X射线衍射图(曲线B)、及作为本发明的口服用吸附剂使用的表面改性球状活性炭的X射线衍射图(曲线C)。
图2为显示依本发明的表面改性球状活性炭的表面构造的扫描型电子显微镜照片(50倍)。
图3为显示依本发明的表面改性球状活性炭的截面构造的扫描型电子显微镜照片(200倍)。
图4为显示依现有方法调制的表面改性球状活性炭的表面构造的扫描型电子显微镜照片(50倍)。
图5为显示依现有方法调制的表面改性球状活性炭的截面构造的扫描型电子显微镜照片(200倍)。
图6为显示观察本发明的口服用吸附剂对血清肌酸酐的效果的结果的曲线图。
图7为显示观察本发明的口服用吸附剂对血中尿素氮的效果的结果的曲线图。
图8为显示观察本发明的口服用吸附剂对肌酸酐清除率的效果的结果的曲线图。
图9为显示观察本发明的口服用吸附剂对尿蛋白排泄量的效果的结果的曲线图。
图10为显示以本发明的口服用吸附剂观察对ICG(靛青绿)的效果的结果的曲线图。
图11为显示观察本发明的口服用吸附剂对GOT(谷草转氨酶)的效果的结果的曲线图。
图12为显示观察本发明的口服用吸附剂对GPT(谷丙转氨酶)的效果的结果的曲线图。
具体实施方式
依据本发明的当作口服用吸附剂所使用的球状活性炭或表面改性球状活性炭,是如前所述,前述式(1)求得的衍射强度比(R值)为1.4或以上。
首先,说明衍射强度比(R值)。
对于前述日本专利特公昭62-11611号公报的实施例1-3中记载的依现有方法调制的表面改性球状活性炭实施粉末X射线衍射,则得如图1的曲线A所示趋势的X射线衍射图形。又,图1的曲线A本身是为依后述比较例1制得的表面改性球状活性炭的X射线衍射图形。由曲线A可知,在衍射角(2θ)为20°-30°附近出现来自002面的衍射峰;而于衍射角(2θ)高于30°的高角度侧,因衍射X射线的减少,强度亦减低。另一方面,于衍射角(2θ)低于20°的低角度侧,即使在来自002面的衍射X射线几乎无法观测的衍射角15°或以下的区域,亦观测到强的X射线。再者,使前述日本专利特公昭62-11611号公报的实施例1-3中记载的表面改性球状活性炭吸附水分后,实施粉末X射线衍射测定,则得如图1的曲线B所示趋势的X射线衍射图形。又,图1的曲线B本身是使依后述比较例1制得的表面改性球状活性炭吸附水分后所得的X射线衍射图形。由曲线B可知,相较于曲线A,曲线B的低角度侧的X射线强度大幅降低。此现象可解释为低角度侧的X射线强度是起因于微小的细孔,而藉由在细孔中吸附水分,降低X射线散射强度。
另一方面,如后述实施例所示,依据本发明者发现的调制方法所得的球状活性炭或表面改性球状活性炭,在不吸附水分的状态下,一般得到如图1的曲线C所示趋势的X射线衍射图形。又,图1的曲线C本身是依后实施例1制得的表面改性球状活性炭的X射线衍射图形。亦即,衍射角(2θ)为15°或以下的低角度区域下的曲线C的散射强度,相较于曲线A的散射强度显然有较强的趋势。另外,于图1中,曲线A、曲线B、及曲线C均标准化,使衍射角(2θ)为24°时的衍射强度均为100。
很明显,表现如图1的曲线A所示趋势的X射线衍射图的多孔体,与表现如图1的曲线C所示趋势的X射线衍射图的多孔体,其细孔构造是不同的。又,由曲线A与曲线B的比较,表面改性球状活性炭的X射线衍射中在低角度侧观测的散射强度显然起因于细孔构造,而散射强度愈强,则具有愈多的细孔。散射角与细孔径的关系,可推测为愈高角度侧的散射,则其细孔径愈小。于细孔构造的解析方面,一般已知以吸附法求取细孔分布的方法,但因细孔的大小、形状、吸附物质的大小、及吸附条件等的不同,多数情况下难以精确解析细孔构造。本发明者推测:来自002面的衍射X射线的影响少,且推定为反映微细孔引致的散射的15°附近的散射强度,成为代表难以用吸附法测定的超微细孔存在的指标,这种微细孔的存在对有害物质β-氨基异丁酸的吸附有效。亦即,推测衍射角(2θ)为15°附近的散射强度愈强的球状活性炭或表面改性球状活性炭,对有害物质β-氨基异丁酸的吸附愈有效。
又,如于后述的实施例所示,本发明者以实验确认,如与表现如图1的曲线A所示趋势的X射线衍射图的现有球状活性炭或表面改性球状活性炭比较时,表现如图1的曲线C所示趋势的X射线衍射图的本发明的球状活性炭或表面改性球状活性炭显示更优异的选择吸附性能。
因此,为使前述的关系明确化,于本说明书中是以前述式(1)计算出的衍射强度比(R值)来规定球状活性炭或表面改性球状活性炭。于前述式(1)中,I15为衍射角(2θ)为15°时的衍射强度,在曲线A与曲线C之间为衍射强度差变大的区域。I24为衍射角(2θ)为24°时的衍射强度,在曲线A与曲线C之间为衍射强度差变小的区域。又,I35为衍射角(2θ)为35°时的衍射强度,其是为校正各测定样品间因背景产生的测定误差为目的而导入的。
于是,以前述式(1)计算出的衍射强度比(R值),就曲线A是成为
R=t/u,
就曲线C是成为
R=s/v。
本发明者就周知的代表性口服用表面改性球状活性炭确认的结果,其衍射强度比(R值)均未满1.4,而衍射强度比(R值)为1.4或以上的口服用表面改性球状活性炭,就本发明者所知尚未发现。另一方面,如后述的实施例所示,衍射强度比(R值)为1.4或以上的表面改性球状活性炭,如与衍射强度比(R值)未满1.4的表面改性球状活性炭比较,已知其β-氨基异丁酸的吸附性能提升,当作毒素的选择吸附性提升的口服用吸附剂是有效的。
又,使用为本发明的口服用吸附剂的球状活性炭或表面改性球状活性炭中,其以前述式(1)计算的衍射强度比(R值),以1.4或以上为优选,并以1.5或以上更优选,而1.6或以上进一步优选。
依据本发明者所发现,衍射强度比(R值)为1.4或以上的球状活性炭或表面改性球状活性炭,可例如取代作为已知的口服用吸附的碳源而使用的沥青类,而使用热固性树脂作为碳源进行调制。或与已知的口服用吸附剂同样地使用沥青类为碳源,在非熔融处理的步骤中拓展交联构造,以打乱碳的六角网面的排列而调制。
首先,说明使用热固性树脂作为碳源时的调制方法。
将由热固性树脂构成的球状体,在与碳具有反应性的气流(如蒸气或二氧化碳气体)中以700-1000℃的温度活化处理,可得当作本发明的口服用吸附剂使用的球状活性炭。在此,球状“活性炭”意指将球状热固性树脂等碳前体热处理后,进行活化处理所得的多孔体,其于球状下的比表面积为100m2/g或以上,于本发明中以1000m2/g或以上优选。
又,由热固性树脂构成的前述球状体因热处理而软化,使形状变形为非球状,或各球状体互相熔合的情况,在实施前述活化处理前,于含氧的气氛下经150-400℃进行氧化处理作为非熔融处理,可抑制软化。
又,热处理前述热固性树脂球状体时大量发生热分解气体等时,亦可在进行活化操作前适当地进行预锻烧,以事先去除热分解生成物。
再者,欲进一步提升选择吸附性时,将如上制得的球状活性炭,继续在氧含量0.1-50vol%(优选为1-30vol%、特优选为3-20vol%)的气氛下,以300-800℃(优选为320-600℃)的温度氧化处理,再以800-1200℃(优选为800-1000℃)的温度、在非氧化性气体气氛下经加热反应进行还原处理,即可得当作本发明的口服用吸附剂使用的表面改性球状活性炭。在此所谓表面改性球状活性炭,即为将前述球状活性炭进行前述氧化处理及还原处理所得的多孔体,在球状活性炭表面以良好平衡赋予酸性点与碱性点,藉以提升肠道中有毒物质的吸附特性。
当作起始材料使用的前述热固性树脂球状体,其粒径以约0.02-1.5mm为宜。
当作起始材料使用的前述热固性树脂是为能够成形球状体的树脂,重要的是在500℃或以下的热处理中不熔融或不软化,且不发生形状变形。又,只要是以氧化处理等的所谓非熔融处理能够避免熔融氧化的热固性树脂均可使用。
当作起始材料使用的前述热固性树脂,其热处理的碳化产率高为优选。若碳化产率低,当作球状活性炭的强度变弱。又,因形成非必要的细孔,使球状活性炭的体积密度减低,每单位体积的比表面积减低,而引起给药体积增加,口服变难的问题。因此,热固性树脂的碳化产率愈高愈好,在非氧化性气体气氛下800℃热处理的产率的优选值为40重量%或以上,而45重量%或以上更优选。
当作起始材料使用的前述热固性树脂,具体可举例酚树脂,如酚醛清漆型酚树脂、可熔型酚树脂、酚醛清漆型烷基酚树脂、或可熔型烷基酚树脂,其他亦可使用呋喃树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、或环氧树脂等。作为热固性树脂亦可进一步使用二乙烯基苯与苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、或甲基丙烯酸的共聚物。
又,前述热固性树脂亦可使用离子交换树脂。离子交换树脂一般由二乙烯基苯与苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、或甲基丙烯酸的共聚物(即,热固性树脂)所构成,基本构造为离子交换基结合于具有三维网状骨架的共聚物母体上。离子交换树脂由离子交换基种类,可粗略分类为具有磺酸基的强酸性离子交换树脂、具有羧酸基或磺酸基的弱酸性离子交换树脂、具有季铵盐的强碱性离子交换树脂、及具有伯胺或叔胺的弱碱性离子交换树脂,此外,特殊树脂有具有酸碱两种离子交换基的所谓混合型离子交换树脂,而于本发明中,所有此等离子交换树脂均可当作原料使用。于本发明中,以使用酚树脂为起始材料为特优选。
其次说明使用沥青类为碳源,于非熔融处理的步骤中拓展交联构造,打乱碳六角网面的排列,藉以调制当作口服用吸附剂使用的球状活性炭或表面改性球状活性炭的方法。
首先,对石油沥青或煤沥青等沥青,添加沸点200℃或以上的二环式或三环式芳香族化合物或其混合物作为添加剂并加热混合后,予以成形而得沥青成形体。又,因前述球状活性炭或表面改性球状活性炭为口服用,故其原料必须具有足够安全的纯度,且品质须稳定。
其次,将前述沥青成形体在热水中搅拌下进行分散造粒,予以微球体化。继之,使用对沥青具低溶解度且对前述添加剂具高溶解度的溶剂,由沥青成形体中提取去除添加剂,将所得的多孔性沥青以氧化剂氧化,即得对热具不熔性的多孔性沥青。将如此而得的不熔性多孔性沥青再于与碳具有反应性的气流(如蒸气或二氧化碳气体)中加热处理,则可得球状活性炭。
接着,将如上所得的球状活性炭在含氧气氛中于加热下氧化处理,再于非氧化性气体气氛中经加热反应进行还原处理,即可得本发明的当作口服用吸附剂使用的表面改性球状活性炭。
于前述制造方法中,含特定量氧的气氛可使用纯氧、氧化氮、或空气等作为氧源。又,对碳为非活性的气氛,可使用如氮、氩、或氦等,可单独使用或使用该等的混合物。
对前述原料沥青添加芳香族化合物的目的,在于提升原料沥青的流动性,使其容易微球体化,以及通过由成形后的沥青成形体萃取去除该添加剂,使成形体成为多孔状,使通过后续步骤的氧化控制碳质材料的构造及锻烧容易进行。这种添加剂可使用如萘、甲基萘、苯基萘、苄基萘、甲基蒽、菲、或联苯等,可单独使用或使用其2种或以上的混合物。相对沥青的添加量,以相对沥青100重量份添加10-50重量份的芳香族化合物的范围优选。
为达成均匀混合,沥青与添加剂的混合最好在加热熔融状态下进行。沥青与添加剂的混合物,最好成形为粒径约0.01-1mm的粒子,以便控制制得的球状活性炭或表面改性球状活性炭的粒径(直径)。成形可在熔融状态下进行,亦可通过混合物冷却后进行粉碎等方法进行。
由沥青与添加剂的混合物萃取去除添加剂所使用的溶剂,以如丁烷、戊烷、己烷或庚烷等脂肪族烃,石脑油、煤油等以脂肪族烃为主成分的混合物,或甲醇、乙醇、丙醇或丁醇等脂肪族醇类较适合。
通过以这类溶剂自沥青与添加剂的混合物成形体萃取出添加剂,可维持成形体的形状而将添加剂由成形体去除。据推测,此时在成形体中形成添加剂的孔洞,而得具有均匀多孔性的沥青成形体。
其次,将如此所得多孔性沥青成形体进行不溶化处理,亦即使用氧化剂,优选在常温至300℃的温度下氧化处理,藉此即可得对热具不熔性的多孔性不熔性沥青成形体。此处所使用的氧化剂可列举如氧气(O2)或将氧气(O2)以空气或氮气等予以稀释的混合气。
依据本发明的当作口服用吸附剂使用的球状活性炭或表面改性球状活性炭,是以热固性树脂或沥青为原料,以例如前述制造方法制造的,同时其直径为0.01-1mm。球状活性炭或表面改性球状活性炭的直径若未满0.01mm,球状活性炭或表面改性球状活性炭的外表面积增加,容易引起消化酶等有益物质的吸附,故属不优选者。又,若直径超过1mm,毒素向球状活性炭或表面改性球状活性炭内部扩散的距离增加,导致吸附速度减低,故不宜。直径以0.02-0.8mm优选。另外,于本说明书中“直径为Di-Du”的表述,意指于依据JIS K 1474制成的粒度累积曲线图(与平均粒径测定方法关联于后说明)中,对应于筛孔Di-Du范围的筛通过百分率(%)为90%或以上。
依据本发明的当作口服用吸附剂使用的球状活性炭或表面改性球状活性炭,其由朗谬尔吸附公式求得的比表面积(以下有时简称为“SSA”)为1000m2/g或以上。SSA小于1000m2/g的球状活性炭或表面改性球状活性炭,其毒素的吸附性能减低,故不宜。SSA优选为1000m2/g或以上。SSA的上限并无特别限定,但由体积密度及强度的观点而言,SSA以3000m2/g或以下为优选。
依据本发明的当作口服用吸附剂使用的球状活性炭或表面改性球状活性炭,其特定细孔直径范围中的细孔容积并无特别限定。例如于前述日本专利特公昭62-11611号公报中,记述由细孔半径100-75000的空隙容积(即细孔直径20-15000nm的细孔容积)为0.1-1mL/g的表面改性球状活性炭所构成的吸附剂,而于依据本发明的当作口服用吸附剂使用的球状活性炭或表面改性球状活性炭中,细孔直径20-15000nm的细孔容积为0.1-1mL/g,或可以是0.1mL/g或以下。又,细孔直径20-1000nm的细孔容积若超过1mL/g,消化酶等有益物质的吸附量有时会增加,故细孔直径20-1000nm的细孔容积为1mL/g或以下优选。
又,于依据本发明的当作口服用吸附剂使用的球状活性炭或表面改性球状活性炭中,由获得更优异选择吸附性的观点而言,细孔直径7.5-15000nm的细孔容积以未满0.25mL/g、尤其0.2mL/g或以下为优选。
依据本发明的当作口服用吸附剂使用的表面改性球状活性炭(即,前述球状活性炭进一步经氧化处理及还原处理所制造的生成物),其官能基的组成是总酸性基为0.40-1.00meq/g、总碱性基为0.40-1.10meq/g。于官能基的组成方面,如满足总酸性基为0.40-1.00meq/g、总碱性基为0.40-1.00meq/g的条件,可提升前述的选择吸附特性,尤其可提高前述有毒物质的吸附性能,故优选。于官能基的组成方面,总酸性基为0.40-0.90meq/g优选、总碱性基为0.40-1.00meq/g优选。
本发明的吸附剂当作肝肾疾病治疗药使用时,其官能基的组成以总酸性基为0.40-1.00meq/g、总碱性基为0.40-1.10meq/g、酚性羟基为0.20-0.70meq/g、及羧基为0.15meq/g或以下的范围,且总酸性基(a)与总碱性基(b)的比(a/b)为0.40-2.5、总碱性基(b)与酚性羟基(c)及羧基(d)的关系[(b+c)-d]为0.60或以上为优选。
依据本发明的当作口服用吸附剂使用的球状活性炭或表面改性球状活性炭所具有的各物理特性值,即平均粒径、比表面积、细孔容积、总酸性基、及总碱性基通过以下述方法测定。
(1)平均粒径
依据JIS K 1474制成球状活性炭或表面改性球状活性炭的粒度累积曲线图。于粒度累积曲线图中,由横座标50%的点的垂直线与粒度累积曲线的相交点,沿横座标引水平线,求取交点所示的筛孔(mm),即为平均粒径。
(2)比表面积(由朗谬尔公式计算比表面积的方法)
可使用利用气体吸附法的比表面积测定器(如MICROMERITICS公司制“ASAP2010”),测定球状活性炭或表面改性球状活性炭样品的气体吸附量,以朗谬尔公式计算比表面积。具体方法为,装填球状活性炭或表面改性球状活性炭试样于样品管中,于300℃下减压干燥后,测定干燥后的样品重量。其次,冷却样品管至-196℃,导入氮气于样品管,使球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品吸附氮气,测定氮气分压与吸附量的关系(吸附等温线)。
设氮气的相对压力为p、此时的吸附量为v(cm3/g STP),进行朗谬尔绘图。亦即,令纵坐标为p/v、横坐标为p,在p为0.05-0.3范围内进行标绘,将此时的斜率定为b(g/cm3),则比表面积S(单位=m2/g)可由下式求得。
其中,MA为氮分子的截面积,使用0.162nm2。
(3)水银压入法测定细孔容积
可使用水银孔度计(如MICROMERITICS公司制“AUTOPORE9200”)测定细孔容积。将球状活性炭或表面改性球状活性炭样品装入样品容器,在2.67Pa或以下的压力下脱气30分钟。其次,将水银导入样品容器中,缓缓加压以使水银压入球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品的细孔中(最高压力=414MPa)。由此时的压力与水银压入量的关系,使用以下各计算式,测定球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品的细孔容积分布。
具体方法为,测定由相当于细孔直径22μm的压力(0.06MPa)至最高压力(414MPa:相当于细孔直径3nm)为止,被压入球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品的水银体积。对于细孔直径的计算,以压力(P)将水银压入直径(D)的圆筒形细孔时,设水银表面张力为“γ”、水银与细孔壁的接触角为“θ”,则由表面张力与作用于细孔截面的压力的平衡,下式成立:
-πD γcosθ=π(D/2)2.P
因此,D=(-4γcosθ)/P。
于本说明书中,令水银表面张力为484dyne/cm、水银与碳的接触角为130度、压力P为MPa、且细孔直径D以μm代表时,由下式:
D=1.27/P
求得压力P与细孔直径D的关系。例如本发明中细孔直径20-1000nm范围的细孔容积,相当于从水银压入压力1.27MPa至63.5MPa所压入的水银体积。
(4)衍射强度比(R值)
将球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品于120℃减压干燥3小时后,装填于铝样品板(于35×50mm2、t=1.5mm的板上开20×18mm2的孔),以经石墨单色仪单色化的CuKα射线(波长λ=0.15418)为射线源,以反射式衍射法测定衍射角(2θ)为15°、24°、及35°时各角度下的衍射强度I15、I24、I35。X射线产生部及狭缝的条件为:外加电压40kV、电流100mA、发散狭缝1/2°、受光狭缝0.15mm、散射狭缝1/2°。关于衍射图形的校正,不进行有关洛伦兹偏光因数、吸收因数、原子散射因数等的校正,用标准物质用高纯度硅粉末的(111)衍射线来校正衍射角。
(5)总酸性基
在0.05标准NaOH溶液50mL中,添加粉碎为200目或以下的球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品1g,振荡48小时后,滤除球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品,由中和滴定求得的NaOH消耗量即是。
(6)总碱性基
在0.05标准HCl溶液50mL中,添加粉碎为200目或以下的球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品1g,振荡24小时后,滤除球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品,由中和滴定求得的HCl消耗量即是。
本发明的当作口服用吸附剂使用的球状活性炭或表面改性球状活性炭,如后述实施例所示,不但对肝脏疾病憎恶因子或肾脏病的毒素的吸附性优异,而且对于消化酶等有益物质的吸附性少,选择吸附性优异,故可当作肾脏疾病治疗用或预防用口服用吸附剂使用,或可当作肝脏疾病治疗用或预防用口服用吸附剂使用。
肾脏疾病可举例如慢性肾衰竭、急性肾衰竭、慢性肾盂肾炎、急性肾孟肾炎、慢性肾炎、急性肾炎综合征、急性进行性肾炎综合征、慢性肾炎综合征、肾病综合征、肾硬化症、间质性肾炎、肾小管症、脂性肾病、糖尿病性肾病、肾血管性高血压、或高血压综合征、或伴随前述原发性疾病的续发性肾脏疾病、及透析前的轻度肾衰竭,并可使用于透析前的轻度肾衰竭的病理改善或透析中的病理改善(参照“临床肾脏学”,朝仓书店,本田西男、小矶谦吉、黑川清,1990年版;“肾脏病学”,医学书院,尾前照雄、藤见惺编集,1981年版)。
又,肝脏疾病可举例如暴发性肝炎、慢性肝炎、病毒性肝炎、酒精性肝炎、肝纤维症、肝硬化、肝癌、自身免疫性肝炎、药剂过敏性肝障碍、原发性胆汁性肝硬化、震颤、脑病、代谢异常、或机能异常。其他亦可使用于因体内存在的有害物质所引起的疾病,即精神病等的治疗。
因此,将依据本发明的口服用吸附剂当作肾脏疾病治疗药使用时,含有前述球状活性炭及/或表面改性球状活性炭作为有效成分。本发明的口服用吸附剂当作肾脏疾病治疗药或肝脏疾病治疗药使用时,其给药量根据给药对象为人或其他动物,受年龄、个人差异、或病情等左右,有时视情况以下述范围以外的给药量为适当,但一般以人为对象时的口服量可以每日1-20g,分3-4次服用,进一步可依症状适当增减。给药形态可为散剂、颗粒、锭剂、糖衣锭、胶囊剂、悬剂、棒剂、分包包装体、或乳剂等。当作胶囊剂服用时,除通常的明胶外,可依需要使用肠溶性胶囊。当作锭剂使用时,需要在体内分解为原来的微小粒状体。另外亦可以作为其他药剂的与氢氧化铝凝胶或聚苯乙烯磺酸钠等电解质调节剂配合的复合剂的形态使用。
(实施例)
以下用实施例具体说明本发明,但本发明的范围并不限定于该等。
于下述实施例中,α-淀粉酶吸附试验及DL-β-氨基异丁酸吸附试验是以下述方法实施,而选择吸附率是以下述方法计算。
(1)α-淀粉酶吸附试验
将球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品干燥后,精确量取干燥样品0.125g于带塞栓的三角烧瓶中。另外,精确秤取α-淀粉酶(液化型)0.100g,加入pH7.4磷酸盐缓冲液溶解,使其精确成为1000mL液体(原液),取其50mL精确加入前述带塞栓的三角烧瓶中,于37±1℃振荡混合3小时。将此烧瓶内容物以滤孔0.65μm膜过滤器吸滤,丢弃起初的约20mL滤液,取其后的约10mL滤液当作样品溶液。
另一方面,使用pH7.4磷酸盐缓冲液进行相同的操作,将其滤液当作校正液。以pH7.4磷酸盐缓冲液为对照,对样品溶液与校正液以吸光度测定法进行试验,测定波长282nm下的吸光度。样品溶液吸光度与校正液吸光度的差为试验吸光度。
标准曲线是精确分取α-淀粉酶原液0mL、25mL、50mL、75mL及100mL的量于量瓶中,以pH7.4磷酸盐缓冲液使其成为100mL,测定波长282nm下的吸光度而制成。
由试验吸光度与标准曲线计算α-淀粉酶残余量(mg/dL)。
为测定球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品的量的依存性,将球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品的量定为0.500g,并以与上述方法相同的方法测定试验吸光度,计算α-淀粉酶残余量。
(2)DL-β-氨基异丁酸吸附试验
将球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品干燥后,精确量取干燥样品2.500g于带塞栓(共栓)的三角烧瓶中。另外,精确称取DL-β-氨基异丁酸0.100g,加入pH7.4磷酸盐缓冲液溶解,使其精确成为1000mL液(原液),再取其50mL精确加入前述带塞栓的三角烧瓶中,于37±1℃振荡混合3小时。将此烧瓶内容物以滤孔0.65μm膜过滤器吸滤,丢弃起初的约20mL滤波,取其后的约10mL滤液当作样品溶液。
精确量取样品溶液0.1mL于试管中,精确加入pH8.0磷酸盐缓冲液5mL并混合后,再精确加入溶解萤光胺0.100g于非水滴定用丙酮100mL的溶液1mL并混合后,静置15分钟。对此溶液以萤光光度法进行试验,测定激发波长390nm及萤光波长475nm下的萤光强度。
使DL-β-氨基异丁酸原液以0mL、15mL、50mL、75mL及100mL的量经pH7.4磷酸盐缓冲液成为100mL,经搅拌、过滤后精确量取滤液0.1mL于试管中,精确加入pH8.0磷酸盐缓冲液5mL并混合后,再精确加入溶解萤光胺0.100g于非水滴定用丙酮100mL的溶液1mL并混合后,静置15分钟。对此等溶液以萤光光度法进行试验,测定激发波长390nm及萤光波长475nm下的萤光强度,制成标准曲线。以上述标准曲线计算最后DL-β-氨基异丁酸残余量(mg/dL)。
为测定球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品的量的依存性,将球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品的量定为0.500g,并以与上述方法相同的方法测定试验萤光强度,计算DL-β-氨基异丁酸残余量。
(3)选择吸附率
依据球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品的使用量为0.500g时α-淀粉酶吸附试验中α-淀粉酶残余量,及同样地,球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品的使用量为0.500g时DL-β-氨基异丁酸吸附试验中DL-β-氨基异丁酸残余量各自的数据,以下示计算式计算。
A=(10-Tr)/(10-Ur)
(其中,A为选择吸附率,Tr为DL-β-氨基异丁酸的残余量,Ur为α-淀粉酶的残余量)
(实施例1)
将球状酚树脂(粒径=10~700μm:商品名“高机能真球树脂マリリン HF500型”;群荣化学股份有限公司制)以筛孔250μm的筛予以筛选而去除微粉末后,取已去除微粉的球状酚树脂150g放入带有孔板的石英制立式反应管中,在氮气流下以1.5小时升温至350℃,再以6小时的时间升温至900℃后,于900℃下保持1小时,得球状碳质材料68.1g。随后在氮气(3NL/min)与水蒸气(2.5NL/min)的混合气气氛下,以900℃进行活化处理。当球状活性炭的填充密度减少至0.5mL/g时终止活化处理,得球状活性炭29.9g(产率19.9wt%)。
所得球状活性炭的衍射角(2θ)15°下衍射强度为743cps,衍射角(2θ)35°的衍射强度为90cps,衍射角(2θ)24°的衍射强度为473cps。因此衍射强度比(R值)为1.71。
所得球状活性炭的特性如表1及表2所示。
图1中的曲线C为将实施例1所得的球状活性炭以120℃真空干燥2小时后,以与前述“衍射强度比(R值)”测定方法相同的步骤测定所得衍射曲线。
(实施例2)
除以住友ベ-クライト股份有限公司制的球状酚树脂(平均粒径=700μm:商品名“酚树脂球状硬化物ACS系列PR-ACS-2-50C”)代替实施例1所使用的酚树脂(群荣化学股份有限公司制)外,其余重复实施例1所记述的方法,得球状活性炭。产率为26.5%。
所得球状活性炭的衍射角(2θ)15°的衍射强度为788cps,衍射角(2θ)35°的衍射强度为72cps,衍射角(2θ)24°的衍射强度为492cps。因此衍射强度比(R值)为1.71。
所得球状活性炭的特性如表1及表2所示。
(实施例3)
将实施例1所得的球状活性炭再经流化床在氧浓度18.5vol%的氮气与氧气的混合气气氛下,以470℃进行3小时15分钟的氧化处理,继而再以流化床在氮气气氛下,以900℃进行17分钟的还原处理,得表面改性球状活性炭。
所得表面改性球状活性炭的衍射角(2θ)15°的衍射强度为627cps,衍射角(2θ)35°的衍射强度为66cps,衍射角(2θ)24°的衍射强度为400cps。因此衍射强度比(R值)为1.68。
所得表面改性球状活性炭的特性如表1及表2所示。
(实施例4)
除以实施例2所得的球状活性炭作为起始材料外,其余重复实施例3所记述方法,得表面改性球状活性炭。
所得表面改性球状活性炭的衍射角(2θ)15°的衍射强度为702cps,衍射角(2θ)35°的衍射强度为74cps,衍射角(2θ)24°的衍射强度为428cps。因此衍射强度比(R值)为1.77。
所得表面改性球状活性炭的特性如表1及表2所示。
(实施例5)
除以离子交换树脂(苯乙烯类:有效粒径=0.50~0.65mm:商品名“Amberlite 15WET”;organo股份有限公司制)代替酚树脂外,其余重复实施例3所记述方法,得表面改性球状活性炭。
所得表面改性球状活性炭的衍射角(2θ)15°的衍射强度为765cps,衍射角(2θ)35°的衍射强度为82cps,衍射角(2θ)24°的衍射强度为485cps。因此衍射强度比(R值)为1.69。
所得表面改性球状活性炭的特性如表1及表2所示。
又,表示所得表面改性球状活性炭表面构造的扫描型电子显微镜照片(50倍)如图2所示。此外,表示所得表面改性球状活性炭截面构造的扫描型电子显微镜照片(200倍)如图3所示。
(比较例1)
将石油类沥青(软化点=210℃;喹啉不溶成分=1重量%以下;H/C原子比=0.63)68kg与萘32kg装入附搅拌翼的内容积300L耐压容器中,以180℃进行熔融混合后,冷却至80~90℃,挤出而得线状成形体。其次,将此线状成形体粉碎成直径与长度比约1~2。
将前述粉碎物投入溶解有0.23重量%聚乙烯醇(皂化度=88%)且加热至93℃的水溶液中,以搅拌分散使它球状化后,以水置换前述聚乙烯醇水溶液而冷却,于20℃下冷却3小时,进行沥青的固化及萘结晶的析出,得球状沥青成形体浆。
以过滤去除大部分水后,用球状沥青成形体约6倍重量的正-己烷萃取去除沥青成形体中的萘。将如此所得的多孔性球状沥青,利用流化床,一边通入加热空气,一边升温至235℃后,在235℃下保持1小时使它氧化,得对热不熔性的多孔性球状氧化沥青。所得多孔性球状氧化沥青的氧含量为14重量%。
接着,使用流化床将此多孔性球状氧化沥青在含50vol%水蒸气的氮气气氛下以900℃活化处理170分钟,得球状活性炭,再使用流化床,在氧浓度18.5vol%的氮气与氧气的混合气气氛下,以470℃将其进行3小时15分钟的氧化处理,继之使用流化床在氮气气氛下,以900℃进行17分钟的还原处理,得表面改性球状活性炭。
所得表面改性球状活性炭的衍射角(2θ)15°的衍射强度为647cps,衍射角(2θ)35°的衍射强度为84cps,衍射角(2θ)24°的衍射强度为546cps。因此衍射强度比(R值)为1.22。
所得表面改性球状活性炭的特性如表1及表2所示。
图1中的曲线A为将比较例1所得的表面改性球状活性炭经120℃真空干燥2小时后,以与前述“衍射强度比(R值)”测定方法相同的步骤测定所得的衍射曲线;图1中的曲线为对比较例1所得的表面改性球状活性炭200mg滴加离子交换水2-3滴而使它成糊状,再就此糊状表面改性球状活性炭以相同方式测定所得的衍射曲线。
又,表示所得表面改性球状活性炭表面构造的扫描型电子显微镜照片(50倍)如图4所示。此外,显示所得表面改性球状活性炭截面构造的扫描型电子显微镜照片(200倍)如图5所示。
(比较例2)
除球状活性炭不进行氧化处理及还原处理外,其余重复比较例1记述的方法,制得球状活性炭。
所得球状活性炭的衍射角(2θ)15°的衍射强度为651cps,衍射角(2θ)35°的衍射强度为81cps,衍射角(2θ)24°的衍射强度为548cps。因此衍射强度比(R值)为1.22。
所得球状活性炭的特性如表1及表2所示。
表1
前述表1记述的“细孔容积(Hg孔隙)”相当于以水银压入法求得的细孔直径20~1000nm范围的细孔容积。
前述表1记述的“SSA(BET式)”为当作参考而记述的比表面积的测定值,其是以下述方法测定。
与朗谬尔式测定比表面积相同,于-196℃使球状活性炭样品或表面改性球状活性炭样品吸附氮气,测定氮气分压与吸附量的关系(吸附等温线)。
设氮气的相对压力为p、此时的吸附量为v(cm3/g STP),进行BET绘图。亦即,定纵座标为p/(v(1-p))、横座标为p,在p为0.05~0.3的范围内进行标绘,由此时的斜率b(单位=g/cm3)及截距c(单位=g/cm3),可由下式求得比表面积S(单位=m2/g)。
其中,MA为氮分子的截面积,使用0.162nm2。
表2
药理效果确认试验1:肾脏疾病改善作用
使用将肾脏摘除3/4制成的肾不全的模型大鼠,进行给药本发明的口服用吸附剂对肾衰竭的药理效果确认试验。试样使用前述实施例1及实施例3所得的口服用吸附剂。按照模型大鼠从制作开始经6周后时组间没有偏差,将确认试验分成:对照组(6只;以下称C1组)、实施例1的口服用吸附剂给药组(6只;以下称P1组)、及实施例3的口服用吸附剂给药组(6只;以下称P2组)。
各组均供给粉状饲料。对各组的供饲量以C1组2~3日间的平均摄取量为基准而决定。对P1组及P2组供给与前述C1组相同的粉状饲料,并补加混合5重量%的口服用吸附剂。从口服用吸附剂给药开始后至第8周,测定血清中肌酸酐、尿素氮、尿中肌酸酐、肌酸酐清除率、及蛋白排泄量。又,对未摘除肾脏的正常大鼠(6只)亦进行相同的实验(正常组)。
结果如图6~图9所示。血清中肌酸酐(图6)及尿素氮(图7)从给药开始经8周时,P1组及P2组较C1组均表现显著低值。作为肾功能指标的肌酸酐清除率(图8)在C1组表现低下,而于P1组及P2组则相对于C1组所表现的低下而表现显著抑制效果。另一方面,作为肾小管功能指标的蛋白排泄量(图9)在C1组表现增加,但于P1组及P2组则表现显著抑制其增加。又,于尿中肌酸酐方面亦获得相同的结果。
由以上结果明显得知,本发明的口服用吸附剂可抑制或改善慢性肾衰竭的恶化,并能够防止肾功能降低且维持肾功能。
药理效果确认试验2:肝脏疾病改善作用
使用以四氯化碳诱发肝脏疾病的模型大鼠,进行给药本发明的口服用吸附剂对肝脏疾病的药理效果确认试验。试样使用前述实施例1及实施例3所得的口服用吸附剂。
具体方法为,使用Sprague-Dauley大鼠(日本クレア制;雄性7周龄),将四氯化碳按12mg/kg的量,以每周2次的比例进行皮下给药,且持续至本药理效果确认试验终止时(为期约4个月)。四氯化碳开始给药经2个月后确认肝功能降低,按使各组间的病况无偏差,模型大鼠分成:对照组(6只;以下称C2组)、实施例1的口服用吸附剂给药组(6只;以下称Q1组)、及实施例3的口服用吸附剂给药组(6只;以下称Q2组)。
各组均供给粉状饲料。对各组的供饲量以C2组2~3日间的平均摄取量为基准而决定。对Q1组及Q2组供给与前述C2组相同的粉状饲料,并追加混合5重量%的口服用吸附剂,从分组后给药2个月。又,对未给药四氯化碳的正常大鼠亦进行相同的实验(正常组)。
在开始给药口服用吸附剂至给药实验完成的约2个月期间,测定ICG(靛青绿),GOT(谷草转氨酶),及GPT(谷丙转氨酶)。从开始给药口服用吸附剂至2个月后的结果示于图10(ICG)、图11(GOT)、及图12(GPT)。对比反映肝脏实质功能的ICG测验时,Q1组及Q2组均较C2组表现显著低值。再者,在逸脱酶GOT及GPT方面,Q1组及Q2组亦均较C2组表现显著低值。
由以上结果明显得知,本发明的口服用吸附剂可改善肝功能低下。
依据本发明的口服用吸附剂,由于具有特别的细孔构造,故经口服用时,具有不但对消化酶等体内有益成分的吸附性小,而且对消化器官系统中有毒的毒素的吸附性能优异的选择吸附性能,与已知的口服用吸附剂比较时,前述选择吸附特性显著提升。
本发明的口服用吸附剂,可当作肾脏疾病的治疗用或预防用口服用吸附剂使用,或当作肝脏疾病的治疗用或预防用口服用吸附剂使用。
肾脏疾病可举例如慢性肾衰竭、急性肾衰竭、慢性肾盂肾炎、急性肾孟肾炎、慢性肾炎、急性肾炎综合征、急性进行性肾炎综合征、慢性肾炎综合征、肾病综合征、肾硬化症、间质性肾炎、肾小管症、脂性肾病、糖尿病性肾病、肾血管性高血压、或高血压综合征、或伴随前述原发性疾病的续发性肾脏疾病、及透析前的轻度肾衰竭,并可使用于透析前的轻度肾衰竭的病理改善及透析中的病理改善(参照“临床肾脏学”,朝仓书店,本田西男、小矶谦吉、黑川清,1990年版;“肾脏病学”,医学书院,尾前照雄、藤见惺编集,1981年版)。
又,肝脏疾病可举例如暴发性肝炎、慢性肝炎、病毒性肝炎、酒精性肝炎、肝纤维症、肝硬化、肝癌、自身免疫性肝炎、药剂过敏性肝障碍、原发性胆汁性肝硬化、震颤、脑病、代谢异常、或机能异常。其他亦可使用于因体内存在的有害物质所引起的疾病,即精神病等的治疗。
以上是依特定方案说明本发明,但本领域技术人员所公知的变化或改良均包含于本发明的范围之中。
Claims (8)
1.口服用吸附剂,其用于肾脏疾病治疗或预防、用于与尿毒症性物质相关的疾病的治疗或预防或者用于肝脏疾病治疗或预防,其特征为:包含直径为0.01-1mm、以朗谬尔吸附公式求得的比表面积为1000m2/g以上、且以式(1)求得的衍射强度比R值为1.4以上的球状活性炭:
R=(I15-I35)/(I24-I35) (1)
式中,I15为X射线衍射法的衍射角2θ为15°时的衍射强度,I35为X射线衍射法的衍射角2θ为35°时的衍射强度,I24为X射线衍射法的衍射角2θ为24°时的衍射强度。
2.权利要求1的口服用吸附剂,其用于肾脏疾病治疗或预防、用于与尿毒症性物质相关的疾病的治疗或预防或者用于肝脏疾病治疗或预防,其包含细孔直径7.5-15000nm的细孔容积未满0.25mL/g的球状活性炭。
3.权利要求1的口服用吸附剂,其用于肾脏疾病治疗或预防、用于与尿毒症性物质相关的疾病的治疗或预防或者用于肝脏疾病治疗或预防,其包含以热固性树脂作为碳源而调制的球状活性炭。
4.权利要求1的口服用吸附剂,其用于肾脏疾病治疗或预防、用于与尿毒症性物质相关的疾病的治疗或预防或者用于肝脏疾病治疗或预防,其包含以热固性树脂作为碳源而调制的球状活性炭,所述热固性树脂在非氧化性气体气氛下800℃热处理的碳化产率为40重量%以上。
5.口服用吸附剂,其用于肾脏疾病治疗或预防、用于与尿毒症性物质相关的疾病的治疗或预防或者用于肝脏疾病治疗或预防,其特征为:包含直径0.01-1mm、以朗谬尔吸附公式求得的比表面积为1000m2/g以上、总酸性基为0.40-1.00meq/g、总碱性基为0.40-1.10meq/g、且以式(1)求得的衍射强度比R值为1.4以上的表面改性球状活性炭:
R=(I15-I35)/(I24-I35) (1)
式中,I15为X射线衍射法的衍射角2θ为15°时的衍射强度,I35为X射线衍射法的衍射角2θ为35°时的衍射强度,I24为X射线衍射法的衍射角2θ为24°时的衍射强度。
6.权利要求5的口服用吸附剂,其用于肾脏疾病治疗或预防、用于与尿毒症性物质相关的疾病的治疗或预防或者用于肝脏疾病治疗或预防,其包含细孔直径7.5-15000nm的细孔容积未满0.25mL/g的表面改性球状活性炭。
7.权利要求5的口服用吸附剂,其用于肾脏疾病治疗或预防、用于与尿毒症性物质相关的疾病的治疗或预防或者用于肝脏疾病治疗或预防,其包含以热固性树脂作为碳源而调制的表面改性球状活性炭。
8.权利要求5的口服用吸附剂,其用于肾脏疾病治疗或预防、用于与尿毒症性物质相关的疾病的治疗或预防或者用于肝脏疾病治疗或预防,其包含以热固性树脂作为碳源而调制的表面改性球状活性炭,所述热固性树脂在非氧化性气体气氛下800℃热处理的碳化产率为40重量%以上。
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