CN101242808A - 组合物和用携氧表面活性剂乳化全氟化碳的方法 - Google Patents

Abstract

一种生理上可接受的全氟化碳乳剂组合物，其包括全氟萘烷和在连续的水相中形成稳定乳剂的氟化的携氧表面活性剂。可对所述氟化的携氧表面活性剂进行分馏以便增加其生理相容性，并且该表面活性剂可进一步包括经全氟化而增加其携氧能力的脂肪酸根。因此，本发明的全氟化碳乳剂组合物表现出改善的稳定性和效力，从而拓宽了其应用并且提高了其作为人工氧载体的有效性。

Description

组合物和用携氧表面活性剂乳化全氟化碳的方法

发明背景

发明领域

本发明涉及全氟化碳乳剂，更特别地，涉及组合物和用携氧表面活性剂乳化全氟化碳以生成生理上可接受的血管内氧载体的方法。

相关技术的描述

如同在世界范围内，随着看护婴儿的临时工临近退休年龄和外国冲突所导致的不可避免的人员伤亡，使得美国对于血液的需求日益增多。意外事故和烧伤的受害者、癌症患者和其他接受手术与医疗的患者每天也需要大量的血液和血液制品。事实上，每二十名美国人中就有一人在他们生命的某一时刻需要输血。

对于血液惊人和不断的需求以及血液供应供体的严重不足，使得获得生理上可接受的合成血液制品成为了生物医学研究的有价值的目标，特别是在近些年来。全氟化碳是化学惰性的合成分子，其主要由碳和氟原子组成，而且形成了无色液体。由于它们具有物理溶解显著量气体(包括氧气和二氧化碳)的能力，因而使得全氟化碳看起来似乎是血液的合理替代品。然而，尽管具有这样温和(affable)的性能，但全氟化碳是疏水的，由此使得其与水不相混溶。因此，全氟化碳在静脉内使用之前必须进行乳化。

在越战期间，军队致力于开发用于战场用途的基于血红蛋白的血液替代品。在与此相同的时期，辛辛那提儿童医院的Leland Clark博士首先使用全氟化碳作为备选的合成血液制品来开始进行实验。尽管军队在开发临床上可接受的基于血红蛋白的血液替代品方面并没有立即成功，但是由Clark博士、Robert Geyer、Henry Sloviter和他人所进行的前期工作导致日本Green Cross公司生产出了Fluosol DA——其为第一代纯粹的合成氧载体，显示出可行的人用前景。

然而，Fluosol DA的问题在于水相中的全氟化碳乳剂在热力学和动力学方面是固有地不稳定。这种不稳定性要求以冷冻状态来贮存乳剂，并且进一步需要在使用前立即将乳剂与其他辅助溶液混合的既耗时又耗力的过程。此外，在使用Fluosol DA治疗期间，足量的氧供应和交换需要将患者维持在70-100％的氧。

第二代的合成氧载体对Fluosol DA加以改进，其利用了较小的全氟化碳分子链以便更有效地乳化所述全氟化碳，从而允许乳剂中存在较高浓度的活性剂，并由此具有较强的携氧能力。第二代乳剂还比Fluosol DA更为稳定，其能够在4℃贮存几个月而且活性不会显著下降。

尽管具有这些改进，但是由于只有直径约0.16μm或更小的液滴才能被生理系统良好耐受，因而制造和稳定合成氧载体仍存在巨大的技术挑战。此外，基于全氟化碳的乳剂在水中不相混溶，因而其固有地不稳定。诸如蛋黄磷脂和卵磷脂等已知乳化剂还包括外加组分，而所述外加组分危害用作静脉内氧载体的最终产品的稳定性。

因此，存在对组合物和用携氧表面活性剂乳化全氟化碳以生成生理上可接受的人工氧载体的方法的需求。有利地，这样的组合物和方法将产生精细的全氟化碳乳剂，所述乳剂具有小的粒径、全氟化碳与乳剂的水相和全氟化碳相之间增加的亲合力，和增强的携氧能力。本文公开并要求了这样的组合物和方法的权利。

发明内容

本发明是响应当前的技术状态，特别是响应本领域通过当前可获得的、用表面活性剂乳化全氟化碳从而生成生理上可接受的人工氧载体的组合物和方法仍然不能完全解决的问题和需求而开发的。因此，本发明经开发提供了组合物和用携氧表面活性剂乳化全氟化碳的方法，所述组合物和方法克服了以上所讨论的本领域缺点中的多种或全部。

依据本发明某些实施方案的全氟化碳乳剂组合物包括全氟萘烷和在连续的水相中形成所述全氟萘烷的稳定乳剂的氟化的携氧表面活性剂。全氟萘烷可以组合物重量的大约5％到大约85％之间的量提供，而氟化的携氧表面活性剂可以组合物重量的大约5％到大约50％之间的量提供。氟化的携氧表面活性剂可包括6个到12个碳原子的脂肪酸，并且在一些实施方案中，可进行全氟化以便增强其携氧能力。

在一个实施方案中，所述全氟化碳乳剂组合物包括作为氟化的携氧表面活性剂的大豆卵磷脂。在其他实施方案中，所述氟化的携氧表面活性剂可包括磷酯酰胆碱、磷脂酰肌醇和磷脂酰乙醇胺中的一种，其中前述的每一种来源于大豆卵磷脂。

用于制备所述全氟化碳乳剂组合物的方法可包括提供大豆卵磷脂，将脂肪酸根取代至大豆卵磷脂，和氟化脂肪酸根以生成氟化的携氧表面活性剂。然后所述方法可包括在连续的水相内乳化氟化的携氧表面活性剂与全氟萘烷，以便生成生理上可接受的人工氧载体。

在一个实施方案中，取代至大豆卵磷脂的脂肪酸根可包括具有约12个到约22个碳原子的碳链。在一些实施方案中，可对脂肪酸根进行全氟化以便增强其携氧能力。

遍及整个说明书所提及的特征、优势或类似的术语并不意味着本发明可实现的所有特征和优势都应在或者都在本发明的任何一个实施方案中。相反，提及所述特征和优势的术语应理解为是指连同实施方案进行描述的具体特征、优势或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，遍及整个说明书的特征、优势和类似术语的讨论可以指(但不是必须地)相同的实施方案。

此外，本发明所描述的特征、优势和特性可以任何适宜的方式组合在一个或多个实施方案中。相关领域的技术人员应理解的是，本发明可在特定实施方案的一个或多个具体的特征或优势之外实施。在其他例子中，另外的特征和优势可在某些实施方案中进行验证，而不必存在于本发明所有的实施方案中。

根据随后的说明和所附的权利要求，本发明的这些特征和优势将变得更加充分明显，或者其可通过下文提出的本发明的实践而被掌握。

发明详述

遍及整个说明书所提及的“一个实施方案”、“实施方案”或类似的术语，是指连同实施方案进行描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，遍及整个说明书所出现的短语“在一个实施方案中”、“在实施方案中”和类似的术语可以全部指(但不是必须地)相同的实施方案。

此外，本发明所描述的特征、结构和特性可以任何适宜的方式组合在一个或多个实施方案中。在以下的描述中，为了彻底理解本发明的实施方案，公开了大量具体的细节。但是，相关领域的技术人员应理解的是本发明可在一个或多个具体的细节之外实施，或与其他的方法、组分、物质等一起实施。在其他例子中，为了避免本发明的方面不清楚，未展示公知的结构、物质或操作或者是不对其进行详细地描述。

如本说明书所使用的术语“全氟化碳”是指碳-氟(flourine)化合物，其特征在于高气体溶解能力、低粘度、化学惰性和生物惰性。术语“全氟化的”是指其中与碳原子相关的每个氢原子都被氟替换的有机结构。

本发明包括组合物和用携氧表面活性剂乳化全氟化碳以产生符合生理系统使用标准的合成氧载体的方法。具体地，依据本发明某些实施方案产生的合成氧载体可形成稳定的精细乳剂，所述乳剂无毒、无诱变性且与血细胞和上皮细胞相容，具有不足道的药理、生理和生化活性，并且被无改变地分泌或在生理系统中形成无害的代谢产物。

依据本发明的组合物和方法的适应症可包括急性外科失血、高风险的血管成形术、胰腺保藏、包括胰岛细胞的移植组织的运送、糖尿病的胰岛细胞存活力/胰岛细胞原(pre-islet cell)移植、肿瘤放射敏感性的增强、视网膜手术、急性心肌梗死、急性缺血性中风、各种休克综合征和/或本领域技术人员已知的任何其他适应症。

实际上，除了在生理系统中作为血液替代品使用之外，依据本发明的组合物可特别有利地用于运送期间移植组织的保藏。例如，胰岛移植物具有使血糖水平标准化的潜力，而且预防了与糖尿病相关的并发症。但是，胰岛细胞易碎的性质意味着它们中的绝大部分在收获、贮藏、运送和随后的移植过程中倾向于死亡。因此，具有高胰岛产量的胰岛保藏和恢复方法对于胰岛移植过程的最终成功至关紧要。可将依据本发明的组合物用作防腐剂溶液来对单层贮存的胰岛细胞进行保藏，并由此通过使氧耗减至最低而提高胰岛产量。

依据本发明的组合物可包括含有活性药物成分的全氟化碳。例如，在一些实施方案中，全氟化碳可包括全氟化的环烃。在一个实施方案中，全氟化碳包括全氟萘烷的至少一种顺式和反式异构体，所述全氟萘烷是一种良好表征的无机分子，其具有经验式C₁₀F₁₈且分子量为462.08。全氟萘烷，也称为十八氟代十氢化萘、全氟那芬和/或全氟代十氢化萘，其沸点为142℃，熔点为-10℃至142℃，闪点为40℃，以及在25℃的堆密度为1.917kg/l。尽管全氟萘烷在水中不溶，但是本发明利用全氟萘烷作为活性药物成分的实施方案经证实具有低粘度和小粒径，从而促成了在肉眼看来似乎是物理均匀溶液的精细、稳定的乳剂。可对全氟萘烷或其他的全氟化碳进行纯化以便用于医疗用途。

在一些实施方案中，乳剂所包括的全氟萘烷可为组合物重量的大约百分之五到百分之八十五(5-85％)。在其他实施方案中，所述组合物可进一步包括第二活性药物成分，其例子如第二全氟化的环烃，其中所述第二全氟化的环烃还以组合物重量的大约百分之五到百分之八十五(5-85％)之间的量存在。在又一实施方案中，如下文所进行的更为详细的描述，全氟萘烷或其他主要的活性药物成分可完全或部分地替换为全氟化的或高度氟化的携氧表面活性剂。

实际上，在某些实施方案中，所述组合物包括具有显著氟含量和水分散性能的、经纯化可用于医疗用途的表面活性剂。在一些实施方案中，所述表面活性剂表现出足以使其起表面活性剂和活性药物成分双重功能的高携氧能力。所述表面活性剂可由天然存在的前体物质(如卵磷脂)、由卵磷脂衍生物质的合成配对物，或由本领域技术人员已知的任何其他物质制备。在一个实施方案中，所述表面活性剂包括大豆卵磷脂，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、碳水化合物和鞘脂类的复杂混合物。大豆卵磷脂的主要磷脂成分包括磷脂酰胆碱(13-18％)、磷脂酰乙醇胺(10-15％)、磷脂酰肌醇(10-15％)、磷脂酸(5-12％)。

可对天然存在的卵磷脂(包括大豆卵磷脂)的天然状态进行修饰以便减少乳剂中存在的伪添加剂，所述乳剂在柜台标明是用作生理系统的合成氧载体。尽管在大多数情况中，可包括组合物重量大约百分之五到百分之八十五(5-85％)的表面活性剂，但是包括在组合物中的表面活性剂的量可根据活性药物成分的浓度和依赖于所探寻的具体乳剂性质而改变。

在一些实施方案中，所述表面活性剂可反应以形成表现出与乳剂的水相和全氟化碳相具有强大相容性的衍生物。在一个实施方案中，所述表面活性剂包括经修饰用来增强与乳剂的全氟化碳相和/或水相的亲合力的卵磷脂馏分。如以上就特别提及的大豆卵磷脂所进行的描述，卵磷脂馏分可包括，例如磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、肌醇、胆碱、脑磷脂和/或本领域技术人员已知的其他卵磷脂馏分。可通过氟化或通过向基础分子添加高度水分散的酯基来对卵磷脂馏分进行修饰。在一些实施方案中，所述卵磷脂馏分可包括氟化的磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺酯和/或其混合物。

在一个实施方案中，所述表面活性剂通过使卵磷脂馏分磷脂酰胆碱与氟化的脂肪酸甘油基酯化而制备。具体地，氟化的脂肪酸根可取代至胆碱的甘油基羟基，同时保留磷脂酰基。可选地，磷脂酰胆碱上天然存在的脂肪酸成分可与氟化的脂肪醇酯化成同一酯。总之，用于酯化的脂肪酸或脂肪醇可包括大约6个到8个碳原子。

依据本发明某些实施方案的酯化反应可通过制备第一溶液来实施，所述第一溶液包括大约百分之十(10％)重量的C₁₀氟化或全氟化的酸、包括大约百分之九十(90％)重量的C₂₀全氟化的酸溶剂，以及包括大约百分之0.1(0.1％)重量的诸如盐酸或硫酸等矿物酸。通过施用大约五十到六十摄氏度(50-60℃)之间的中度加热来制备所述第一溶液。通过使磷脂酰胆碱皂化成甘油基磷脂酰胆碱来制备第二溶液。然后在大约五十到六十摄氏度(50-60℃)之间通过向所述第一溶液缓慢地添加所述第二溶液来实现酯化，从而诱发酯化反应。在其他实施方案中，可同样地进行醇的酯化过程，除了在与氟化的脂肪醇反应之前需要除去胆碱的酸基团的步骤可以省略之外。

通过添加适量的水来形成乳剂可以形成包括以上制备的氟化的脂肪酸酯化的甘油基磷脂酰胆碱的乳剂。水量范围可在例如组合物重量的大约百分之五十到百分之七十(50-70％)之间。

依据本发明某些实施方案的组合物可进一步包括非活性成分，以便防止组合物随着时间的降解或者促进该组合物在生理系统中的有效使用，所述非活性成分如抗凝剂、防腐剂、抗氧化剂和/或本领域技术人员已知的任何其他非活性成分。例如，在一个实施方案中，所述组合物包括以下的活性成分和非活性成分：

成分名称	g/47g	％(w/w)	g/升
				全氟萘烷	29.9920	63.738	879.58
Phospholipon 90G(大豆卵磷脂)	2.6980	5.734	79.12
				甘氨酸	0.2993	0.636	8.78
EDTA二钠	0.0061	0.013	0.18
				磷酸钠，一元的，一水合物，晶体	0.0184	0.039	0.54
磷酸钠，二元的，无水的	0.0024	0.005	0.07
				水	14.0392	29.836	411.73

本发明可以其他具体的形式体现，而不脱离其实质或本质的特征。所描述的实施方案在所有方面均被认为仅用作说明而非限制。因此，本发明的范围通过所附的权利要求而非通过前述的说明来指明。在权利要求等效的定义和范围内的所有变化都包括在他们的范围内。

Claims (20)

1.一种在生理上可接受的连续水相中的全氟化碳乳剂组合物，所述组合物包括：

全氟萘烷；和

氟化的携氧表面活性剂，其在所述连续水相中形成所述全氟萘烷的稳定乳剂。

2.根据权利要求1所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述全氟萘烷以所述组合物重量的大约5％到大约85％之间的量存在。

3.根据权利要求1所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述氟化的携氧表面活性剂以所述组合物重量的大约50％到大约70％之间的量存在。

4.根据权利要求1所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述氟化的携氧表面活性剂包括具有6个到12个碳原子的脂肪酸。

5.根据权利要求1所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述氟化的携氧表面活性剂是全氟化的。

6.根据权利要求1所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述氟化的携氧表面活性剂包括大豆卵磷脂。

7.根据权利要求6所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述氟化的携氧表面活性剂包括来源于所述大豆卵磷脂的磷脂酰胆碱。

8.根据权利要求6所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述氟化的携氧表面活性剂包括来源于所述大豆卵磷脂的磷脂酰肌醇。

9.根据权利要求6所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述氟化的携氧表面活性剂包括来源于所述大豆卵磷脂的磷脂酰乙醇胺。

10.一种适合用作生理上可接受的人工氧载体的全氟化碳乳剂组合物，所述组合物包括：

全氟萘烷；和

氟化的大豆卵磷脂，其在连续的水相中形成所述全氟萘烷的稳定乳剂。

11.根据权利要求10所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述全氟萘烷以所述组合物重量的大约5％到大约85％之间的量存在。

12.根据权利要求10所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述氟化的大豆卵磷脂以所述组合物重量的大约50％到大约70％之间的量存在。

13.根据权利要求10所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述氟化的大豆卵磷脂包括来源于所述大豆卵磷脂的磷脂酰胆碱。

14.根据权利要求13所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述磷脂酰胆碱是全氟化的。

15.根据权利要求10所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述氟化的大豆卵磷脂包括脂肪酸。

16.根据权利要求15所述的全氟化碳乳剂组合物，其中所述脂肪酸包括具有长度为约12个到约22个碳原子的碳链。

17.一种用于制备适合用作生理上可接受的人工氧载体的全氟化碳乳剂组合物的方法，所述方法包括：

提供大豆卵磷脂；

将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携氧表面活性剂；和

在连续的水相内乳化所述氟化的携氧表面活性剂与全氟萘烷，以生成生理上可接受的人工氧载体。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述大豆卵磷脂包括磷脂酰胆碱、磷脂酰肌醇和磷脂酰乙醇胺中的一种，其中所述磷脂酰胆碱、磷脂酰肌醇和磷脂酰乙醇胺中的每一种来源于所述大豆卵磷脂。

19.根据权利要求17所述的方法，其中将脂肪酸根取代至所述大豆卵磷脂包括选择具有约12个到约22个碳原子的碳链的脂肪酸根。

20.根据权利要求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。