CN101909623B - 用于治疗囊性纤维化的组合物和方法 - Google Patents

用于治疗囊性纤维化的组合物和方法 Download PDF

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Abstract

具体的方面提供电动产生的流体(例如，电动产生的富含气体的流体和溶液)和治疗组合物以及包括在治疗至少一种囊性纤维化症状中使用它们的方法。在具体的实施方式中，由本发明治疗的至少一种囊性纤维化症状包括假单胞菌感染的抑制、与用于抗细菌感染的妥布霉素(包括TOBI)的协同作用、以及与支气管扩张剂的协同作用。在具体的实施方式中，电动产生的流体或治疗组合物和方法包括与其他治疗剂(例如，抗生素、沙丁胺醇、布地奈德等)的组合。在某些方面，所述方法包括通过调节细胞膜、膜电位、膜蛋白(例如膜受体，包括但不限于G蛋白偶联受体)和细胞间连接(例如紧密连接、间隙连接、黏着带和桥粒)中的至少一种来调控或调节细胞内信号转导。

Description

用于治疗囊性纤维化的组合物和方法
发明领域
本公开内容总体上涉及用于治疗囊性纤维化的组合物和方法，并且更具体地涉及电动产生的流体(例如，电动产生的富含气体的流体和溶液)、以及治疗组合物和包括在治疗至少一种囊性纤维化症状(例如，抑制假单胞菌(Pseudomonas)感染、与用于抗细菌感染的妥布霉素(包括TOBI)的协同作用、与支气管扩张剂的协同作用等)中使用它们的方法，并且其中所述电动产生的流体或治疗组合物和/或方法可以包括与其他治疗剂(例如，抗生素、沙丁胺醇、布地奈德等)的组合治疗。在某些方面，所述方法涉及通过调节细胞膜、膜电位、膜蛋白(例如膜受体，包括但不限于G蛋白偶联受体)和细胞间连接(例如紧密连接、间隙连接、黏着带(zonaadherins)和桥粒(desmasome))中的至少一种来调控或调节细胞内信号转导。
发明背景
囊性纤维化(CF)涉及一种以常染色体隐性方式遗传的遗传性肺部疾病，并且其一般影响儿童和年轻的成年人。CF中受影响的组织是分泌上皮，它介导在血液与管腔之间的界面的水、盐和其他溶质的运输。皮肤、肺和消化道中的CF上皮细胞不能正确地运输氯离子穿过它们的膜，从而改变了水的分泌和粘液产生。CF的临床特征包括呼吸道的涉及，其中气道被大量异常稠密的粘液阻塞，以及随后的感染，尤其是假单胞菌属的感染。在大多数患者中还涉及胃肠道，包括吸收不良和胰腺功能不全。
已经克隆了与CF相关的一种基因并且该基因被称为CFTR(囊性纤维化跨膜传导调节因子)。CFTR基因产物是充当受调控的氯离子运输通道的蛋白。CFTR基因的点突变和缺失导致了上皮细胞中缺陷型的氯离子运输通道的表达，这引起了随后有害的CF症状。
在患有CF的个体中存在支气管肺的病毒感染和微生物感染的大量表现。由于抗生素抗性菌株的再现，这些感染中许多引起很大的关注，例如由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)的耐药菌株引起的结核病。引起如肺炎的疾病的其他物种也表现出不断增加的耐药性。此外，病毒感染不能用抗生素来治疗，并且极少的令人满意的抗病毒药物是可用的。肺的CF粘膜环境的继发效应是伴有慢性进行性肺病和急性恶化发作的支气管肺感染。铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)在气道的群集和与洋葱假单胞菌(Pseudomonas cepacia)的交叉感染是CF中肺退化的主要原因。假单胞菌属的成员被称为机会病原体，它们对大部分通常使用的抗生素具有内生抗性。因此，开发治疗这些微生物和病毒性支气管肺感染的替代性方法将是本领域中显著的进步。
尽管对于囊性纤维化还没有已知的治愈法，但是现有的治疗一般涉及双管齐下的方法：1)提高和促进粘液和分泌物从呼吸道去除；和2)控制与疾病相关的继发感染。继发感染会阻碍受治疗者的防御，使细菌免受抗生素的杀伤作用并增加粘液的粘度，使得患者咳出粘液日益困难。
在现有治疗中存在几种局限性。有助于从呼吸道去除粘液的药剂并非完全有效。减少炎症的治疗剂(如布洛芬)略微有效，但是是非特异性的，并且大部分不能在长时间内大量使用。此外，由于抗生素的长期使用是治疗持续性感染所必需的，所以更加可能形成抗生素抗性细菌的感染，这使得有效的抗生素治疗日益困难。
发明概述
本发明的具体方面提供了用于治疗囊性纤维化的方法，所述方法包括向需要其的受治疗者施用治疗有效量的电动改变的含水流体，所述电动改变的含水流体适合于改变细胞膜的结构或功能至足以提供对受治疗者的细胞中的细胞内信号转导的调节，其中囊性纤维化或至少一种囊性纤维化症状被治疗或减轻。在某些方面，电动改变的含水流体的改变包括将该流体暴露于流体动力诱导的、局部化的电动效应。在某些实施方式中，暴露于局部化的电动效应包括暴露于电压脉冲和电流脉冲的至少一个。在具体的方面，将流体暴露于流体动力诱导的、局部化的电动效应包括将该流体暴露于用来产生该流体的装置的诱导电动效应的结构部件。
在该方法的某些方面，所述至少一种囊性纤维化症状选自由以下组成的组：支气管收缩、微生物感染、粘液分泌增加、疼痛和气流减少。在具体实施方式中，电动改变的含水流体减少支气管收缩。
该方法的某些方面还包括通过用另一种支气管扩张剂同时或辅助治疗受治疗者来协同或非协同地抑制或降低支气管收缩。在具体实施方案中，所述其他支气管扩张剂包括沙丁胺醇。
该方法的某些方面还包括糖皮质激素类固醇的施用。在具体实施方式中，糖皮质激素类固醇包括布地奈德或其活性衍生物。
在某些方面，所述电动改变的含水流体的施用降低了受治疗者中的微生物感染。在具体实施方式中，所述微生物感染包括假单胞菌的感染。
该方法的某些方面还包括通过用另一种抗生素药剂同时或辅助治疗受治疗者来协同或非协同地抑制或降低微生物感染。在具体实施方式中，所述抗生素选自由以下组成的组：妥布霉素(包括TOBI)、阿米卡星、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、奈替米星、巴龙霉素、链霉素、安普霉素、阿奇霉素、头孢克洛、头孢他啶、头孢氨苄、环丙沙星、亚胺培南、氧氟沙星、哌拉西林、黏菌素以及它们的抗微生物活性衍生物。具体实施方式包括通过用妥布霉素或其抗微生物活性衍生物同时或辅助治疗受治疗者来协同抑制或降低微生物感染。
在该方法的某些方面，所述电动改变的含水流体改变盐或水进入上皮细胞或出上皮细胞的移动。
在该方法的某些方面，改变细胞膜的结构或功能包括改变膜相关蛋白的构象、配体结合活性或催化活性。在具体实施方式中，膜相关蛋白包括选自由以下组成的组的至少一种：受体、跨膜受体、离子通道蛋白、细胞内附着蛋白、细胞黏着蛋白、整联蛋白等。在具体方面，跨膜受体包括G蛋白偶联受体(GPCR)。在具体实施方式中，G蛋白偶联受体(GPCR)与G蛋白的a亚基(例如，与选自由以下组成的组的至少一种：Gas、Gai、Gaq和Ga12)相互作用。在某些实施方式中，所述至少一种G蛋白的a亚基是Gaq。
在该方法的某些方面，改变细胞膜的结构或功能包括改变膜的电导率或膜电位。在具体的实施方式中，调节细胞膜电导率包括调节全细胞电导，并且在某些实施方式中，调节全细胞电导包括调节全细胞电导的至少一种电压依赖性贡献。
在该方法的某些方面，细胞内信号转导的调节包括钙依赖性细胞通信途径或系统的调节(例如包括磷脂酶C活性的调节或腺苷酸环化酶(AC)活性的调节)。
在该方法的某些方面，细胞内信号转导的调节包括与选自由以下组成的组的至少一种病症或症状有关的细胞内信号转导的调节：支气管收缩、微生物感染、粘液分泌增加、疼痛和气流减少。
该方法的某些方面包括对细胞网络或细胞层的施用，并且还包括其中细胞间连接的调节。在具体方面，细胞间连接包括选自由以下组成的组中的至少一种：紧密连接、间隙连接、黏着带和桥粒。在具体实施方式中，细胞网络或细胞层包括选自由肺上皮、支气管上皮和肠上皮所组成的组中的至少一种。
在该方法的某些方面，电动改变的含水流体是充氧的，并且其中在该流体中的氧的存在量为大气压下至少8ppm、至少15，ppm、至少25ppm、至少30ppm、至少40ppm、至少50ppm或至少60ppm的氧。
在具体方面，电动改变的含水流体包含溶剂化电子和电动改性或带电的氧类(oxygen species)的至少一种，并且在某些实施方式中，所述溶剂化电子或电动改性或带电的氧类的存在量为至少0.01ppm、至少0.1ppm、至少0.5ppm、至少1ppm、至少3ppm、至少5ppm、至少7ppm、至少10ppm、至少15ppm或至少20ppm。在具体方面，电动改变的充氧的含水流体包含通过分子氧稳定的溶剂化电子。
在具体方面，改变细胞膜的结构或功能至足以提供对细胞内信号转导的调节的能力在封闭的容器中(例如，在封闭的气密容器中)持续了至少两个月、至少三个月、至少四个月、至少五个月、至少六个月。
附图简述
图1是现有技术混合装置的局部横截面、局部框图。
图2是混合装置的示例性实施方式的框图。
图3是将第一材料递送到图2的混合装置的示例性系统的图解。
图4是图2的混合装置顶端部分的不完全局部横截面视图。
图5是图2的混合装置第一侧面部分的不完全横截面视图。
图6是图2的混合装置第二侧面部分的不完全局部横截面视图。
图7是位于图5的第一侧面部分与图6的第二侧面部分之间的图2的混合装置的侧面部分的不完全横截面视图。
图8是图2的混合装置的转子和定子的透视图。
图9是图2的混合装置的第一室内部的透视图。
图10是包括泵410的替代实施方式的图2的混合装置的第一室内部的不完全横截面视图。
图11是图2的混合装置的第二室内部的透视图。
图12是混合装置的替代实施方式的侧面部分的不完全横截面视图。
图13是供混合装置的替代实施方式使用的壳体的中部的替代实施方式的透视图。
图14是供混合装置的替代实施方式使用的轴承壳体的替代实施方式的不完全横截面视图。
图15是通过垂直于旋转轴的平面而取得的图2的混合装置的混合室的横截面视图，描绘了当转子的穿孔接近(但不对齐)定子的孔隙时由穴泡引起的旋转流类型。
图16是通过垂直于旋转轴的平面而取得的图2的混合装置的混合室的横截面视图，描绘了当转子的穿孔对齐定子的孔隙时由穴泡引起的旋转流类型。
图17是通过垂直于旋转轴的平面而取得的图2的混合装置的混合室的横截面视图，描绘了当之前对齐定子的孔隙的转子的穿孔不再与其对齐时由穴泡引起的旋转流类型。
图18是转子的替代实施方式的侧视图。
图19是通过垂直于转子的旋转轴的平面而取得的放大的不完全横截面视图，描绘了在转子中形成的穿孔和在定子中形成的穿孔的替代构型。
图20是通过经过并沿转子的旋转轴延伸的平面而取得的放大的不完全横截面视图，描绘了在转子中形成的穿孔和在定子中形成的穿孔的构型。
图21是通过经过并沿转子的旋转轴延伸的平面而取得的放大的不完全横截面视图，描绘了在转子中形成的穿孔和在定子中形成的穿孔的替代偏移构型。
图22是可用来构建转子的穿孔和/或定子的孔隙的形状的图解。
图23是可用来构建转子的穿孔和/或定子的孔隙的形状的图解。
图24是可用来构建转子的穿孔和/或定子的孔隙的形状的图解。
图25是可用来构建转子的穿孔和/或定子的孔隙的形状的图解。
图26是在表面附近形成的电双层(“EDL”)的图解。
图27是混合室的内部的模型的透视图。
图28是图27的模型的横截面视图。
图29是实验装置的图解。
图30图解了用图2的混合装置中的氧处理并储存于各自在65度华氏温度封盖的500ml薄壁塑料瓶和1000ml玻璃瓶中的水中的溶解氧水平。
图31图解了用图2的混合装置中的氧处理并储存于均在39度华氏温度制冷的500ml薄壁塑料瓶和1000ml玻璃瓶中的水中的溶解氧水平。
图32图解了用图2的混合装置中的氧处理的500ml饮料流体的溶解氧保留。
图33图解了用图2的混合装置中的氧处理的500ml布劳恩(braun)平衡盐溶液的溶解氧保留。
图34图解了另外一个实验，其中通过用图2的混合装置中的氮气处理水，图2的混合装置被用来排除水中氧。
图35图解了在标准的温度和压力下通过图2的混合装置排除水中氧。
图36是示例性纳米笼(nanocage)的图解。
图37A和37B图解了富含氧的流体的瑞利散射效应；
图38图解了在富含气体的流体和去离子对照流体的存在下促有丝分裂测定的细胞因子概况；以及
图39图解了在本发明的电动产生的流体中各种溶解氧饱和率的假单胞菌属细菌的生长速率的差异。
图40A和40B图解了使用富含氧的细胞培养基和非富含气体的培养基的创伤的体外愈合。
图41A到41F示出真皮和表皮体内创伤愈合的组织学横切片。
图42图解了用来检测酸性粘多糖例如透明质酸的处理和对照的愈合创伤中Hale染色的表达；
图43图解了用来检测在处理和对照的愈合创伤中血管发生的血管假性血友病因子(von Willebrand’s Factor)染色的表达；
图44图解了用来检测在处理和对照的愈合创伤中弹性蛋白的Luna染色的检测；
图45图解了对于处理和对照的愈合创伤的每个视野的肥大细胞的数目；
图46图解了在使用本发明的富含气体的培养基和对照培养基的角膜成纤维细胞测定中在单个时间点的死细胞的百分比。
图47图解了在聚合物袋中本发明的富含气体的流体的储存期限；
图48图解了在加压罐充氧的流体(1)、本发明的富含气体的流体(2)或对照去离子的流体(3)的存在下使脾细胞与MOG接触的结果。
图49-58示出细胞因子的全血样品评估结果。
图59-68示出支气管肺泡灌洗流体(BAL)样品评估的对应的细胞因子结果。
图69-75示出缓激肽B2膜受体被固定到氨丙基硅烷(aminopropylsilane)(APS)生物传感器上的研究。在图69中指明了样品板设置，并且根据如图71中所指明的样品设置对缓激肽与固定化受体的结合进行了评定。缓激肽结合的结果示于图72中。根据在图73中所指明的设置进一步滴定与受体结合的缓激肽。如图74所表明的，与B2受体结合的缓激肽是浓度依赖性的，并且在本发明公开的专利的富含气体的盐水流体中与生理盐水相比提高了结合亲和力。与B2受体结合的缓激肽的稳定示于图75中。
图76-83示出显示本文公开的具体实施方式影响调节性T细胞的能力的数据。该研究涉及辐射抗原呈递细胞和引入抗原和T细胞。
图84示出本发明的电动产生的流体减少了鲑鱼降钙素和动物模型的血清摄入。结果与紧密连接的增强是一致的。
图85-89示出在肺组织中的紧密连接相关蛋白的表达水平，所述肺组织是来自用于产生图84的数据的动物模型。
图90-94示出从暴露于RDC1676-01(通过具有添加的额外的氧的本专利装置处理的无菌盐水；本发明公开的富含气体的电动产生的流体(Rev))的人包皮角质形成细胞获得的数据，显示出NOS1和NOS3、以及Nostrin、NOS3的上调。
图95和96示出支持局部化电动效应(电压/电流)的数据，所述电动效应发生在包括绝缘的转子和定子部件的混合装置中以允许在电动流体产生的过程中检测电压/电流效应。
图97A-C示出为进一步表征本发明的电动产生的流体的基本性质而进行的核磁共振(NMR)研究的结果。电动产生的流体增加了报道分子海藻糖溶质的13C-NMR线宽。
图98和99示出为进一步表征本发明的电动产生的流体的基本性质而进行的伏安研究(即方波伏安(图98)和溶出极谱(图99))的结果。在-0.14V、-0.47V、-1.02V和-1.36V观察到对电动产生的流体唯一的方波伏安峰差异(相比于对照)。对于电动产生的Revera和Solas流体在-0.9伏特看到明显的极谱峰(polaragraphic peak)，并且非电动产生的空白和盐水对照流体的波谱在-0.19和-0.3伏特示出特征峰，所述特征峰在电动产生的流体的波谱中是不存在的。
图100-106示出评定电动产生的流体的测试对上皮细胞膜极性和离子通道活性的影响的膜片钳技术的结果。结果表明本发明的电动产生的流体影响全细胞电导的电压依赖性贡献。
图107A-D和108A-D示出数据，所述数据表明本发明的电动产生的流体(例如RDC1676-00、RDC1676-01、RDC1676-02和RDC1676-03)当单独或作为硫酸沙丁胺醇的稀释剂在雄性豚鼠中施用时保护免受醋甲胆碱诱导的支气管收缩。
图109-114示出为评定本发明的电动产生的流体在Brown Norway大鼠卵白蛋白敏化模型中的气道抗炎特性而进行的布地奈德实验的结果。本发明的电动产生的流体降低了嗜酸性粒细胞计数，示出在降低嗜酸性粒细胞计数上与布地奈德的强协同效应，降低Penh值，提高潮气量，降低Eotaxin(嗜酸性粒细胞趋化因子)的血液水平，在用本发明的电动产生的流体(例如Rev 60)单独或连同布地奈德一起处理所产生的激发后6小时显著增强两种主要的关键抗炎细胞因子，IL10和干扰素γ的血液水平，并且降低了Rantes的系统水平。数据示出存在布地奈德750ug/kg与本发明的电动产生的流体(例如Rev 60)的实质的协同效应。
图115示出本发明的电动产生的流体(例如Revera 60和Solas)分别减少支气管上皮细胞(BEC)中的DEP诱导的TSLP受体表达大约90％和50％，而生理盐水(NS)仅有边际效应。
图116示出本发明的电动产生的流体(例如Revera 60和Solas)分别抑制支气管上皮细胞中的DEP诱导的细胞表面结合的MMP9水平大约80％和70％，而生理盐水(NS)仅有边际效应。
发明详述
患有囊性纤维化(CF)的受治疗者的气道通常的标志为长期的细菌群集和持续的嗜中性粒细胞炎症。气道的细菌群集(金黄色葡萄球菌(S.aureus)、流感嗜血杆菌(H.influenzae)和/或大肠杆菌(E.coli)的群集)一般发生在出生后第一年或两年内。CF伴随着对随后的铜绿假单胞菌群集的特定诱因，铜绿假单胞菌是如下一种生物：其在CF肺中的存在与进行性呼吸道损害有关。在成人期，具有CF的患者中80-90％患有铜绿假单胞菌的慢性肺感染。气道感染伴随着由嗜中性粒细胞和由活化的嗜中性粒细胞释放的有效的炎性介质所支控的过度炎症反应。感染与失调的炎症的这种混合的最终结果是肺的进行性损坏。
失调的促炎性肺免疫反应与气道群集和感染相伴发生。越来越多的意见一致认为CF气道的标志是异常的促炎性微环境。除了活化的嗜中性粒细胞和嗜中性粒细胞来源的分泌产物的持续存在之外，还有促炎性细胞因子产物的显著上调：IL-8、TNF-α和IL-1β均在来自患有CF的患者的支气管肺泡灌洗液、痰和支气管活组织检查物中显著升高(Am J RespirCrit Care Med 152：2111，1995；J Infect Dis 175：638，1997；Eur Resp J14：1136，1999)。这种异常的促炎性微环境已经在体外和体内模型中得到证明，并且在患者中似乎会先于感染(J infect Dis 175：638，1997；Am JRespir Crit Care Med 151：1075，1995；Ped Pulm 20：63，1995)。采用人胎儿气管移植物的体内研究表明CF气道的基本促炎性诱因导致在感染后形成重度粘膜损伤，该损伤与随后气道的持续细菌群集密不可分(Am J RespirCell Mol Biol 23：121，2000)。因此，异常的炎性微环境似乎先于感染并且其次以可能促进或容许气道细菌群集的方式削弱了局部宿主防御。此外，类固醇和非类固醇类抗炎药物似乎保护患有CF的患者的肺功能，并且不会增加肺感染负荷(New Engl J Med 332：848，1995；Cochrane DatabaseSyst Rev 2：CD000407)。
此外，转基因的C5a受体敲除小鼠如患有CF的患者一样，尽管有大量的嗜中性粒细胞浸润但不能从肺中清除铜绿假单胞菌，这表明嗜中性粒细胞运输和活化的异常调节可能对于细菌清除率的降低和过量的炎性反应是重要的(自然(Nature)383，86-9，1996)。
与特征为T淋巴细胞和嗜酸性粒细胞浸润的哮喘和相关慢性气道炎症不同，CF中的气道炎性反应为持久的嗜中性粒细胞性的，其标志为：(a)诸如IL-8的嗜中性粒细胞趋化介质的上调；(b)气道中嗜中性粒细胞的积聚；和(c)嗜中性粒细胞的活化，同时大量释放毒性产物，如嗜中性粒细胞弹性蛋白酶。
从机制上看，包括膜循环、蛋白加工、信号转导途径和免疫介质分泌在内的各种细胞过程似乎都受CFTR影响(Physiol Rev 79，S175，1999；J Clin Invest 106，403，2000；免疫学杂志(J Immunol)164，3377，2000；AmJ Respir Cell Mol Biol 23，121，2000)。CFTR的表达和/或功能被多种因素改变，所述的多种因素包括：炎性介质、激素、信号传导途径、细胞外条件和药剂(Physiol Rev 79，S145，1999；Am J Physiol 267，C1398，1994；Am J Physiol 272，L844，1997；生物化学杂志(J Biol Chem)267，16056，1992；Eur Respir J 15，937，2000)。已充分认识到如下具有变体CF(具有慢性肺病)的患者：其缺乏CFTR突变并且其家族单倍型分析揭示与CFTR无联系。(N Engl J Med 347，401，2002)。类似地，可能的是其他细胞受体在CF中起作用。
尽管目前没有完整有效的CF治疗可用，但是现有治疗的一般性目标包括：
1.确保足够的热量和营养消耗
2.增加肺中的气流
3.降低肺粘液的体积和稠度
4.预防和/或治疗肺的感染
现有治疗的一些包括：使用抗生素(如妥布霉素，包括TOBITM)控制感染、使用粘液稀化药物(如链道酶α或PulmozymeTM)、支气管扩张剂(如沙丁胺醇)、支气管气道引流(如手动拍打胸部和背部以物理方式使分泌物松散)、口腔酶和更好的营养(增加热量吸收)、肺移植(如果慢性肺感染变得无法抵抗)、类固醇(例如，诸如布地奈德的糖皮质激素等)、以及止痛剂/抗炎剂(如，布洛芬)。
此外，吸入高渗盐水溶液可以减轻一种或多种CF症状，尤其是通过再平衡、再分布或帮助水和/或盐移动跨过CF气道的细胞膜。在本文所公开的具体实施方式中，将本发明的富含气体的流体以高渗盐水溶液形式施用给受CF折磨的受治疗者。
电动产生的流体：
如本文所用的“电动产生的流体”是指出于本文工作实施例的目的通过本文详细描述的示例性混合装置(还参见US200802190088和WO2008/052143，通过引用将二者整体并入本文)而产生的申请人发明的电动产生的流体。如本文公开和呈现的资料所证明，电动流体表示相对于现有技术非电动流体，包括相对于现有技术充氧的非电动流体(例如压力罐充氧的流体及类似物)的新颖的且从根本上不同的流体。如在本文各方面中所公开的那样，电动产生的流体具有独特且新颖的物理和生物特性，包括但不限于以下：
在具体的方面，电动产生的流体是指在流体动力诱导的、局部化(例如就全部流体体积而言是非均一的)的电动效应(例如电压/电流的脉冲)例如本文所述的装置部件-局部化效应的存在下产生的流体。在具体的方面，所述流体动力诱导的、局部化的电动效应与本文公开并讨论的表面相关的双层和/或流动电流效应联合。
在具体的方面，电动改变的含水流体适合于调节其中溶解的报告溶质(例如海藻糖(Trehelose))的13C-NMR线宽。NMR线宽效应是在测量例如在具体工作实施例中如本文所述的测试流体中的溶质“翻滚”的间接方法中。
在具体的方面，电动改变的含水流体的特征为以下至少一种：在-0.14V、-0.47V、-1.02V和-1.36V的任何一个的与众不同的方波伏安峰差异；在-0.9伏特的极谱峰；以及在-0.19和-0.3伏特不存在极谱峰，在-0.19和-0.3伏特的极谱峰是具体工作实施例中本文所公开的电动产生的流体所独有的。
在具体的方面，电动改变的含水流体适合于改变细胞膜电导率(例如在本文公开的膜片钳研究中测量的全细胞电导的电压依赖性贡献)。
在具体的方面，电动改变的含水流体是充氧的，其中在该流体中的氧的存在量为大气压下至少15，ppm、至少25ppm、至少30ppm、至少40ppm、至少50ppm或至少60ppm的溶解氧。在具体的方面，电动改变的含水流体具有小于15ppm、小于10ppm的大气压下的溶解氧或大约环境氧水平。
在具体的方面，电动改变的含水流体是充氧的，其中在该流体中的氧的存在量在大约8ppm与大约15ppm之间，并且在这种情况中有时在本文称作“Solas”。
在具体的方面，电动改变的含水流体包含溶剂化电子(例如，通过分子氧稳定)和电动改性和/或带电的氧类的至少一种，并且其中在某些实施方式中所述溶剂化电子和/或电动改性或带电的氧类的存在量为至少0.01ppm、至少0.1ppm、至少0.5ppm、至少1ppm、至少3ppm、至少5ppm、至少7ppm、至少10ppm、至少15ppm或至少20ppm。
在具体的方面，电动改变的含水流体适合于改变细胞膜的结构或功能(例如改变膜相关蛋白的构象、配体结合活性或催化活性)至足以提供对细胞内信号转导的调节，其中在具体的方面，所述膜相关蛋白包括选自由以下组成的组的至少一种：受体、跨膜受体(例如G蛋白偶联受体(GPCR)、TSLP受体、β2肾上腺素能受体、缓激肽受体等)、离子通道蛋白、细胞内附着蛋白、细胞黏着蛋白和整联蛋白。在某些方面，受影响的G蛋白偶联受体(GPCR)与G蛋白的a亚基(例如Gas、Gai、Gaq和Ga12)相互作用。
在具体的方面，电动改变的含水流体适合于调节细胞内信号转导，包括钙依赖性细胞通信途径或系统的调节(例如磷脂酶C活性的调节或腺苷酸环化酶(AC)活性的调节)。
在具体的方面，电动改变的含水流体的特征为在本文工作实施例和其他地方中描述的各种生物活性(例如细胞因子、受体、酶和其他蛋白质和细胞内信号传导途径的调控)。
在具体的方面，电动改变的含水流体显示出与沙丁胺醇和布地奈德的协同效应，如在本文工作实施例中所示。
在具体的方面，电动改变的含水流体减少在支气管上皮细胞(BEC)中DEP诱导的TSLP受体的表达，如本文工作实施例中所示。
在具体的方面，电动改变的含水流体抑制在支气管上皮细胞(BEC)中DEP诱导的细胞表面结合的MMP9水平，如本文工作实施例中所示。
在具体的方面，电动改变的含水流体的生物效应被白喉毒素抑制，表明β阻断、GPCR阻断和钙通道阻断影响电动改变的含水流体的活性(例如关于调节性T细胞的功能)，如在本文工作实施例中所示。
在具体的方面，电动改变的含水流体的物理和生物效应(例如改变细胞膜的结构或功能至足以提供对细胞内信号转导的调节的能力)在封闭的容器(例如，封闭的气密容器)中持续了至少两个月、至少三个月、至少四个月、至少五个月、至少六个月或更长时间。
本发明的富含气体的流体以及使用它们的方法
一种流体用另一种流体扩散或富集可产生这两种流体的溶液或悬浮液。具体而言，用气体(例如氧)富集液体可能对包括治疗性处理的某些应用是有益的。如本文所用“流体”一般地可指对于任何具体公开的实施方式的液体、气体、蒸汽、液体和/或气体的混合物或者它们的任何组合。此外，在某些实施方式中“液体”一般地可指纯的液体或者可指凝胶、溶胶、乳液、流体、胶体、分散体或混合物以及它们的任何组合；以上任何一种粘度可不同。
在具体实施方式中，溶解的气体包括环境空气。在具体优选的实施方式中，溶解的气体包括氧。在其他具体实施方式中，溶解的气体包括一氧化氮。
存在几种领域认可的气体富集液体(例如氧富集水)的方法。例如，涡轮机充气系统可在叶轮的一组旋转叶片附近释放空气，叶轮将空气或氧与水混合，或者水可被喷洒到空气中以提高其氧含量。另外，市场上的其他系统将空气或氧注入到水中并且使水/气体经历大规模涡旋。水中氧的自然存在水平通常是不超过10ppm(百万分率)，这被认为是100％的溶解氧的水平。在某些装置上的测试已示出在理想条件下，所述装置能够达到大约20ppm以上或水的自然氧气水平的两倍。
在本文所公开的某些实施方式中，本发明的富含气体的流体提供了抗炎和/或支气管扩张剂的有益效果。本文所公开的某些实施方式涉及包含以下物质的治疗组合物：本发明的富含气体的流体以及任选的至少一种另外的治疗剂，如药用药物、金属、肽、多肽、蛋白、核苷酸、碳水化合物或糖基化蛋白、脂肪(包括油或蜡)或预防或减轻与炎症相关的病症或疾病的至少一个症状的其他药剂。
本文提供的具体实施方式涉及如本文所定义的富含气体的治疗性流体，所述流体包括：流体主材料；混合到该主材料中的输注材料；和任选地在该主材料中分散的至少一种治疗剂，其中该输注材料包括在该主流体中的氧微泡，其中大多数的微泡的尺寸小于0.2微米或者优选地小于0.1微米。在某些实施方式中，在输注的流体主材料中的溶解氧水平可保持在大气压下大于约30ppm持续至少13小时。在其他具体的实施方式中，在输注的流体主材料中的溶解氧水平可保持在大气压下大于40ppm持续至少3小时。
在另外的实施方式中，输注的流体主材料还包括盐水溶液。在其他的实施方式中，输注的流体主材料在大气压下于密封容器内保持至少20ppm、优选40ppm的溶解氧水平持续至少100天、优选365天的时间。在某些实施方式中，输注的流体主材料可具有大气压下至少50ppm的溶解氧水平。
在某些实施方式中，输注的流体主材料在氧已扩散到其中之后对通过它的激光束发光表现出瑞利散射达一段选择的时间段。
因此其他方面提供所述电动产生的溶液和产生电动改变的充氧的含水流体或溶液的方法，所述方法包括：在相对运动的两个间隔的表面间提供流体材料流，并且在所述两个间隔的表面间界定了混合体积，其中流动的流体材料在混合体积内和穿过混合体积的单次通过的滞留时间为大于0.06秒或大于0.1秒；和在适于将至少20ppm、至少25ppm、至少30、至少40、至少50或至少60ppm的氧(O2)溶解在材料中并电动改变流体或溶液的条件下将氧引入混合体积内的流动的流体材料。在某些方面，在小于100毫秒、小于200毫秒、小于300毫秒或小于400毫秒内将氧注入材料中。在具体实施方式中，表面积与体积的比为至少12、至少20、至少30、至少40或至少50。
再其他方面提供产生电动改变的充氧的含水流体或溶液的方法，所述方法包括：在两个间隔的表面之间提供流体材料流，所述两个间隔的表面在其间界定了混合体积；在适于在小于100毫秒、小于200毫秒、小于300毫秒或小于400毫秒内将至少20ppm、至少25ppm、至少30、至少40、至少50或至少60ppm的氧注入到材料中的条件下将氧引入到混合体积之内的流动的材料中。在某些方面，在混合体积内的所述流动的材料的滞留时间为大于0.06秒或大于0.1秒。在具体实施方式中，表面积与体积的比为至少12、至少20、至少30、至少40或至少50。
另外的实施方式提供产生电动改变的充氧的含水流体或溶液的方法，所述方法包括使用用于通过混合第一材料和第二材料来产生输出混合物的混合装置，所述装置包括：第一室，其被构造为接纳来自第一材料来源的第一材料；定子；具有旋转轴的转子，所述转子被设置在定子内并且被构造为环绕其中的旋转轴旋转，所述转子和定子的至少一个具有多个穿孔；在转子和定子之间界定的混合室，所述混合室与第一室流体联通并且被构造为接纳来自第一室的第一材料，并且所述第二材料经由转子和定子中的一个中所形成的多个穿孔供给混合室；第二室，其与混合室流体联通并且被构造为接纳来自混合室的输出材料；以及安装在第一室内的第一内部泵，所述第一内部泵被构造为将第一材料从第一室抽吸到混合室中。在某些方面，第一内部泵被构造为在第一材料进入混合室之前赋予第一材料圆周速度。
其他实施方式提供产生电动改变的充氧的含水流体或溶液的方法，所述方法包括使用用于通过混合第一材料和第二材料来产生输出混合物的混合装置，所述装置包括：定子；具有旋转轴的转子，所述转子被设置在定子内并且被构造为环绕其中的旋转轴旋转；在转子和定子之间界定的混合室，所述混合室具有：开放的第一末端和开放的第二末端，第一材料通过该开放的第一末端进入混合室，输出材料通过该开放的第二末端出混合室，第二材料通过转子和定子的至少一个进入混合室；第一室，其与所述混合室的开放的第一末端的至少大部分联通；以及第二室，其与所述混合室的开放的第二末端联通。
其他方面提供根据上述方法的任何一种制备的电动改变的充氧的含水流体或溶液。
泡尺寸测量
通过混合装置100进行实验来确定流体内扩散的气体的气泡的尺寸。然而进行的实验不直接测量泡的尺寸，进行的实验确立流体内大多数气泡的泡尺寸是小于0.1微米。换言之，所述实验确定了尺寸阈值，大多数泡的尺寸落在该阈值之下。
这个尺寸阈值或尺寸限值是通过使在混合装置100中处理流体和气体而形成的输出材料102穿过0.22的过滤器和0.1微米过滤器而确立的。在进行这些测试时，一定体积的第一材料110(在这种情况下是流体)和一定体积的第二材料120(在这种情况下是气体)通过混合装置100以产生一定体积的输出材料102(即其中具有扩散的气体的流体)。将六十毫升的输出材料102导入到60ml注射器中。然后使用Orion 862a测量注射器内的流体的DO水平。Orion 862a能够测量流体内的DO水平。将注射器内的流体注射通过0.22微米过滤器进入到50ml烧杯中。所述过滤器包括Milipor Millex GP50过滤器。然后测量50ml烧杯中的材料的DO水平。该实验进行三次以得到以下表II中说明的结果。
在注射器中的DO   在0.22微米过滤器之后的DO
  42.1ppm   39.7ppm
  43.4ppm   42.0ppm
  43.5ppm   39.5ppm
表II
如可以看到的那样，在注射器内测量的DO水平和在50ml烧杯内测量的DO水平没有因输出材料102通过0.22微米过滤器而显著改变。这个实验说明输出材料102内的溶解气体的泡不大于0.22微米，否则在通过0.22微米过滤器的输出材料102中会存在DO水平的显著更大的降低。
进行了第二个测试，其中用0.1微米过滤器替换0.22微米过滤器。在这个实验中，在混合装置100中用氧对盐水溶液进行处理并且在未过滤状态下收集输出材料102的样品。未过滤样品的DO水平是44.7ppm。使用0.1微米过滤器过滤输出材料102并收集另外两份样品。第一份样品的DO水平是43.4ppm。第二份样品的DO水平是41.4ppm。然后，移除过滤器并且将最后一份样品从未过滤的输出材料102中取出。最后一份样品具有45.4ppm的DO水平。这些结果与使用Millipore 0.2微米过滤器所看到的结果是一致的。这些结果得出结论：通过0.1微米过滤器的输出材料102的DO水平存在轻微降低，由此提供指示，即在处理的盐水溶液中的大多数泡在尺寸上不大于0.1微米。使用温克勒滴定法得到上述的DO水平测试结果。
如本领域中所理解的那样，双层(界面的)(DL)当被放到液体中时出现在物体的表面上。这种物体例如可以是固体表面(例如转子和定子的表面)、固体颗粒、气泡、液滴或多孔体的物体。在混合装置100中，泡表面代表在混合室内存在的对于电动双层的效应可以是可获得的总表面积的相当一部分。因此，除了本文其他地方讨论的表面积和保留时间方面之外，在相比于现有技术装置10的混合器100内所产生的相对小的泡尺寸至少在某种程度上也有助于本文公开的总体电动效应和输出流体的特性。具体而言，在优选的实施方式中，如通过混合器100所说明的那样，通过转子上的孔隙将所有气体引入(没有通过定子孔隙将气体引入。因为转子正以高速度(例如3400rpm)旋转，在转子表面和转子表面附近产生大量剪切力，通过并毗邻正在自转的转子表面孔隙而引入的泡的泡尺寸将预期大大(例如小2到3倍)小于通过并接近静止的定子所引入的泡的泡尺寸。因此，现有技术装置10的平均泡尺寸可能实质上更大，因为至少一半的气体从静止的定子孔隙被引入到混合室中。因为球体表面的表面积随r2而改变，混合装置100的电动表面积的任何这种泡组分可能实质上大于现有技术扩散装置10的泡组分。
包含通过本发明方法赋予本发明组合物的水合的(溶剂化)电子的组合物
在如本文所述的某些实施方式中(参见“双层”之下)，富含气体的流体是通过公开的机电方法产生的，在所述机电方法中分子氧被扩散或者被混合到流体中并且可以运转以使传递给流体的电荷(例如水合的(溶剂化)电子)稳定。不受理论或机制束缚，本发明的某些实施方式涉及富含氧的流体(输出材料)，所述富含氧的流体包含加入到该材料中的电荷(例如水合的(溶剂化)电子)，因为在本发明混合器装置中第一材料与氧相混合以提供组合的输出材料。根据具体的方面，这些水合的(溶剂化)电子(作为替代本文称作“溶剂化电子”)在本发明溶液中是稳定的，如通过由这些水合的(溶剂化)电子介导的可测定的效应的持久性所证明的那样。某些实施方式可涉及水合的(溶剂化)电子和/或水-电子结构、簇等。(参见例如Lee和Lee，Bull.Kor.Chem.Soc.(韩国化学协会期刊)2003，卷24，6；802-804；2003)
辣根过氧化物酶(HRP)的作用。辣根过氧化物酶(HRP)是从辣根(山葵(Amoracia rusticana))分离并且属于过氧化物酶的亚铁原卟啉基(血红素基)。HRP容易地与过氧化氢或其他的氢供体结合以氧化连苯三酚底物。另外，如本领域所认可的那样，HRP在不存在过氧化氢的情况下促进吲哚-3-乙酸的自氧化性降解(参见例如，Heme Peroxidases(血红素过氧化物酶)，H.Brian Dunford，Wiley-VCH，1999，第6章，第112-123页，描述自氧化涉及高效的支链机制；将其整体通过引用并入本文)。HRP反应能够以酶活性单位测量，其中比活性用连苯三酚单位表示。在20℃于pH6.0下一个连苯三酚单位将在20秒内从连苯三酚形成1.0mg的红棓酚。这种红棓酚(20秒)单位等同于25℃下每分钟大约18μM单位。
已知辣根过氧化物酶的酶通过促进与流体中的分子氧进行反应来催化连苯三酚的自氧化。(Khajehpour等人，PROTEINS：Struct，Funct，Genet.(蛋白质：结构、功能和遗传学)53：656-666(2003))。还已知氧通过辣根过氧化物酶的酶的疏水孔区域(在Phe68与Phe142之间)结合该酶的血红素袋(heme pocket)，该疏水孔区域的构象可能决定氧对内部的可及性。根据具体的方面并且不受机制束缚，因为在蛋白上的表面电荷在蛋白质领域已知影响蛋白质结构，所以在本发明的富含气体的流体中存在的溶剂化电子可能起作用来改变辣根过氧化物酶的构象以便更大的氧可及性可以产生。当与现有技术充氧的流体(压力罐，小泡的)进行比较时，氧对辣根过氧化物酶的酶的修复性血红素袋的更大可及性可进而允许提高的HRP反应性。
无论如何，根据具体的方面，使用本发明方法和装置的输出材料的生产包括涉及如下的过程：提供电荷梯度的界面双层；材料相对于表面的运动，借助摩擦电效应牵引电荷(例如电子)离开该表面，其中材料的流动产生溶剂化电子的流动。此外，根据其他方面并且不受机制限制，二价氧的轨道结构在流体材料(水)内的氢键合安排中产生电荷的不平衡(例如，影响水的氢键合的两个不成对的电子)，其中电子在这些不平衡中是溶剂化的且稳定的。
如以下所述进行对于过氧化氢的存在的本发明的富含氧的流体的几项化学测试，这些测试中没有一个是阳性的(0.1ppm的过氧化氢灵敏度)。因此，本申请的本发明的富含氧的流体不包含或者包含小于0.1ppm的过氧化氢。
根据具体的方面，尽管不存在过氧化氢，由双层效应和当前要求保护的装置的构型赋予的氧富集与溶剂化电子的本发明的组合可以起作用来改变辣根过氧化物酶的构象和/或血红素基的可及性。
谷胱甘肽过氧化物酶研究
通过使用标准测定法(Sigma)测试与谷胱甘肽过氧化物酶的反应性来测试本发明的富含氧的输出流体材料的过氧化氢的存在。简言之，在去离子水和适当的缓冲液中组成谷胱甘肽过氧化物酶的酶混合物。通过加入该酶混合物并颠倒来测试水样品。在A340nm和室温下(25摄氏度)进行连续的分光率测定。所测试的样品是：1.去离子水(阴性对照)，2.低浓度本发明富含氧的流体，3.高浓度本发明富含氧的流体，4.过氧化氢(阳性对照)。过氧化氢阳性对照示出强反应性，而所测试的其他流体都不与谷胱甘肽反应。
产生富含气体的流体或溶液的装置
相关技术说明
图1提供现有技术装置10的部分框图、部分横截面视图，该装置10用于将一种或两种气体或液体材料(“输注材料”)分散或乳化为另一种气体或液体材料(“主材料”)，它是从美国专利第6,386,751号复制的，通过引用将该专利整体并入本文。装置10包括被构造为容纳定子30和转子12的壳体。定子30环绕转子12。转子12和定子30之间界定了管状通道32。一般为圆柱形的转子12具有约7.500英寸的直径和约6.000英寸的长度，提供了约0.8的长度直径比。
转子12包括一般在两个末端闭合的中空圆柱体。在转子12的第一末端和第二末端的每一个与壳体34的一部分之间存在间隙。由发动机18驱动的转轴14连接在转子12的第二末端。转子12的第一末端连接在入口16上。第一输注材料穿过入口16进入转子12的内部。第一输注材料通过在转子12内形成的多个开口22从转子12的内部流出并进入通道32。
定子30还具有在其周围形成的开口22。入口36将第二输注材料传递到定子30与壳体34之间的区域35。第二输注材料通过开口22流出区域35并进入通道32。
使用外部泵(未显示)将主材料抽吸到单入口37中。主材料穿过单入口37并进入通道32，在此处遇到通过开口22进入通道32的第一输注材料和第二输注材料。可以在输注材料的来源处对输注材料加压以防止主材料穿过开口22。
入口37被构造并放置成使它定位在仅沿着环状入口通道32的相对较小部分(小于约5％)，并且基本上与转子12的旋转轴平行以将向着通道32的一部分的轴流赋予主材料。
不幸地，在进入管状通道32之前，主材料必须以非轴流的曲折方向(例如，包括基本上与轴流垂直的方向)运送，并且落入转子12的第一末端和壳体34之间形成的间隙内和间隙之间(即，沿着在转子12的末端与壳体34之间临近入口16的转子的第一末端的一部分落入)。非轴向的和垂直的流动以及转子12的第一末端和壳体34之间的间隙内的主材料的存在会产生不期望和不必要的摩擦力。此外，主材料的一部分有可能陷入转子的第一末端和壳体之间旋转的涡流中。此外，在装置10中，主材料必须通过至少两个直角以进入管状通道32的环形入口的环的任一方位。
在壳体34内形成单出口40。混合的主材料和一种或多种输注材料经由出口40从通道32出来。出口40也定位在仅沿着管状通道32的环状出口的有限部分(小于约5％)，出口40基本上与转子12的旋转轴平行以赋予或容许混合材料的轴流离开管状通道32的环状出口的有限部分进入出口40。使用外部泵42穿过出口40抽吸出来的流体。
不幸地，在出管状通道32之前，出来的材料的大部分必须以非轴流的曲折方向(例如，包括基本上与轴流垂直的方向)运送，并且落入转子12的第二末端和壳体34之间形成的间隙内和间隙之间(即，沿着在转子12的末端与壳体34之间临近轴14的转子的第二末端的一部分落入)。如上面所提到的，非轴向的和垂直的流动以及在转子12的末端(在此情况下为第二末端)和壳体34之间的另一间隙内的主材料的存在会产生额外的不期望和不必要的摩擦力。此外，主材料的一部分有可能陷入转子的第二末端和壳体之间旋转的涡流中。此外，在装置10中，出来的混合材料的大部分在其自管状通道32的环形出口出来进入出口40时必须通过至少两个直角。
如对本领域内的普通技术人员来说明显的，入口37仅仅赋予主材料轴流。只有转子21赋予主材料绕流。此外，出口40仅对出来的材料赋予或提供轴流。此外，绕流速度矢量仅在材料进入管状通道32的环状入口37之后赋予给材料，随后在材料进入出口40时，绕流矢量必须被破坏或消除。因此，存在对材料以轴向穿过通道32时渐进的材料绕向加速和材料由通道32出来后绕向减速的需要。这些方面与材料由入口37至出口40经过的曲折通路组合在通路上产生了大量的摩擦力和流动阻力，这伴随着入口37与出口40之间的大的压差(在60加仑/分钟流速时为26psi)，并且这些因素和其他因素相组合降低了系统的整体效力。
电动富含氧的含水流体和溶液
图2提供了图解混合装置100的一些组件和材料流进该装置、在该装置内和出该装置的流动的框图。混合装置100混合两种或多种的输入材料形成输出材料102，输出材料102被从该混合装置接纳到储存容器104中。混合装置100以新颖的方式搅动所述两种或多种输入材料产生具有新颖特征的输出材料102。输出材料102可能不止包括至少一种输入材料在至少一种其他输入材料(例如，乳液)中的悬浮液，还包括输入材料的新组合(例如，静电组合)、由输入材料之间的化学反应产生的化学化合物、具有新颖的静电特征的组合、以及它们的组合。
输入材料可以包含由第一材料的来源112提供的第一材料110、由第二材料的来源122提供的第二材料120、和任选地由第三材料的来源132提供的第三材料130。第一材料110可以包括液体，如水、盐水溶液、化学悬浮液、极性液体、非极性液体、胶状悬浮液、细胞生长培养基以及类似液体。在一些实施方式中，第一材料110可以包含循环回混合装置100的输出材料102。第二材料120可以由如下的气体组成或包含如下的气体：例如氧气、氮气、二氧化碳、一氧化碳、臭氧、硫气、一氧化二氮、一氧化氮、氩气、氦气、溴气、及它们的组合以及类似气体。在优选的实施方式中，所述气体为氧气或包含氧气。任选的第三材料130可以包括液体或气体。在一些实施方式中，第三材料130可以为循环回混合装置100的输出材料102或包含循环回混合装置100的输出材料102(例如，循环回一个或多个泵210、220或230；和/或循环回室310和/或330中)。
任选地，第一材料110、第二材料120和任选的第三材料130可以分别通过外部泵210、外部泵220和外部泵230抽吸到混合装置100中。可选择地，第一材料110、第二材料120和任选的第三材料130的一种或多种可以在压力下分别储存在来源112、来源122和来源132中，并且可以通过该压力被驱入混合装置100。本发明不受用于分别从来源112、来源122和来源132将第一材料110、第二材料120和任选的第三材料130转移到混合装置100的方法限制。
混合装置100包括在混合室330两侧的第一室310和第二室320。三个室310、320和330相互连接并且形成连贯的体积。
第一材料110被转移到第一室310中并从第一室310流入混合室330中。在第一室310中的第一材料110可以通过内部泵410被抽吸到第一室310中。第二材料120被转移到混合室330中。任选地，第三材料130可以被转移到混合室330中。混合室330中的材料在其中混合形成输出材料102。然后，输出材料102流入第二室320中，输出材料102从第二室320流出混合装置100。在混合室330中的输出材料102可以通过内部泵420被抽吸到第二室320中。任选地，在第二室320中的输出材料102可以通过外部泵430(例如，单独或与内部泵410和/或420组合)被从第二室320抽吸到储存容器104中。
在具体方面，通用的驱动轴500为内部泵410和内部泵420两者提供动力。驱动轴500穿过混合室330并在其中提供用于将第一材料110、第二材料120和任选的第三材料130混合在一起的旋转力。驱动轴500由连接于其上的发动机510提供动力。
图3提供将第一材料110提供给混合装置100并将输出材料102从混合装置100移出的系统512。在系统512中，合并了输出材料102的储存容器104和第一材料110的来源112。外部泵210通过如软管、筒管及类似物的流体导管514连接在合并的储存容器104和来源112上。外部泵210将混合的第一材料110和输出材料102从合并的储存容器104和来源112抽吸穿过流体导管514并进入连接外部泵210和混合装置100的流体导管516中。输出材料102穿过流体导管518从混合装置100出来。流体导管518连接在合并的储存容器104和来源112上并将输出材料102从混合装置100运出到合并的储存容器104和来源112中。流体导管518包括阀519，该阀519产生混合装置100内的操作压或反压。
参考图2、图4-9和图11，提供混合装置100的实施方式的各组件的更详细说明。混合装置100是可以按比例变化的。因此，关于各组件所提供的尺寸可用于构建该装置的实施方式或可用于成比例地构建选定尺寸的混合装置。
参考图4，混合装置100包括容纳第一室310、混合室330和第二室320的每一个的壳体520。如上面所提到的，混合装置100包括在装置运行期间旋转的驱动轴500。因此，混合装置100可以摆动或以其他方式移动。任选地，混合装置100可以连接在底座106上，底座106可以固定在诸如地板的表面上以保持混合装置100在基本上固定的位置。
壳体520可以由两个或更多个壳体部分装配。举例来说，壳体520可以包括两侧为第一机械密封壳体524和第二机械密封壳体526的中心部分522。轴承壳体530可以相对于中心部分522连接在第一机械密封壳体524上。轴承壳体532可以相对于中心部分522连接在第二机械密封壳体526上。任选地，壳体部分550可以连接在轴承壳体530上。
轴承壳体530和532的每一个可以容纳轴承部件540(参见图5和6)。轴承部件540可以包括本领域内已知的任何合适的轴承部件，包括由Kulpsville，Pennsylvania的SKF USA Inc制造的型号“202SZZST”，该公司运营网站为www.skf.com。
可以在邻近的壳体部分之间提供密封件。例如，在壳体部分550和轴承壳体530之间可以设置o型环560(参见图5)并且在第一机械密封壳体524和中心部分522之间可以设置o型环562(参见图5)，在第二机械密封壳体526和中心部分522之间可以设置o型环564(参见图6)。
混合室330
现在参考图7，混合室330设置在第一机械密封壳体524和第二机械密封壳体526之间的壳体520的中心部分522内部。混合室330在混合装置100的两个组件转子600和定子700之间形成。转子600可以具有侧壁604，该侧壁604具有界定了一般中空内部610的内表面605和外表面606。侧壁604可以为约0.2英寸至约0.75英寸厚。在一些实施方式中，侧壁604为约0.25英寸厚。然而，由于混合装置100可以按比例变化以适应具体应用，所以具有比所提供的值厚或薄的侧壁604的装置的实施方式在本教导的范围内。侧壁604包括第一末端部分612和第二末端部分614，以及在第一末端部分612和第二末端部分614之间形成的多个穿孔608。任选地，侧壁604的外表面606可以包括其他部件，如孔隙、突出、纹理及类似部件。第一末端部分612具有被构造为接纳轴环618的缓冲部分(relieved portion)616，且第二末端部分614具有被构造成接纳轴环622的缓冲部分620。
转子600设置在定子700的内部。定子700具有侧壁704，该侧壁704的内表面705界定了其中设置转子600的一般中空内部710。侧壁704可以为约0.1英寸至约0.3英寸厚。在一些实施方式中，侧壁604为约1.5英寸厚。定子700可以在基本上固定的位置不可旋转地连接在壳体520上。可选择地，定子700可以与壳体520以整体形成。侧壁704具有第一末端部分712和第二末端部分714。任选地，在第一末端部分712和第二末端部分714之间的定子700的侧壁704内形成多个孔隙708。任选地，侧壁704的内表面705可以包括其他部件，如穿孔、突出、纹理及类似部件。
转子600相对于固定的定子700环绕旋转轴“α”以图9中箭头“C3”所指示的方向旋转。转子600和定子700的每一个可以一般为圆柱形状并且具有纵轴。转子600具有外径“D1”，并且定子700可以具有内径“D2”。直径“D1”可以在例如约0.5英寸至约24英寸的范围内。在一些实施方式中，直径“D1”为约3.04英寸。在一些实施方式中，直径“D1”为约1.7英寸。大于直径“D1”的直径“D2”可以在约0.56英寸至约24.25英寸的范围内。在一些实施方式中，直径“D2”为约4英寸。因此，混合室330可以具有约0.02英寸至约0.125英寸厚(即，直径“D2”和直径“D1”之间的差)的环形横截面形状。在具体的实施方式中，混合室330为约0.025英寸厚。现有技术装置10(参见图1)的转子12和定子34之间的通道32具有约0.09英寸厚的环形横截面形状。因此，在具体实施方式中，混合室330的厚度小于现有技术装置10的通道32的约三分之一。
转子600的纵轴可以与其旋转轴“α”对齐。转子600的纵轴可以与定子700的纵轴对齐。转子600沿旋转轴“α”可以具有约3英寸至约6英寸的长度。在一些实施方式中，转子600沿旋转轴“α”可以具有约5英寸的长度。定子700沿旋转轴“α”可以具有约3英寸至约6英寸的长度。在一些实施方式中，定子700沿旋转轴“α”可以具有约5英寸的长度。
尽管转子600和定子700被描述为一般具有圆柱形状，但是本领域的那些普通技术人员了解可以使用替代形状。例如，转子600和定子700可以为圆锥形、球形、任意形状及类似形状。另外，转子600和定子700不必为相同形状。例如，转子600可以为圆柱形，并且定子700为矩形，或者反之亦然。
图4-7中所描绘的定子700的孔隙708和穿孔608一般为圆柱形。穿孔608的直径可以在约0.1英寸至约0.625英寸的范围内。孔隙708的直径可以在约0.1英寸至约0.625英寸的范围内。定子700的一个或多个孔隙708可以具有与其他孔隙708不同的直径。例如，孔隙708的直径可以从定子700的第一末端部分712至定子700的第二末端部分714增加，孔隙708的直径可以从定子700的第一末端部分712至定子700的第二末端部分714降低，或者孔隙708的直径可以沿定子700以另一方式变化。转子600的一个或多个穿孔608可以具有与其他穿孔608的直径不同的直径。例如，穿孔608的直径可以从转子600的第一末端部分612至转子600的第二末端部分614增加，穿孔608的直径可以从转子600的第一末端部分612至转子600的第二末端部分614降低，或者穿孔608的直径可以沿转子600以另一方式变化。
如下面关于替代性实施方式所描述的，孔隙708和穿孔608可以具有一般不为圆柱形的形状，并且这些实施方式在本发明的范围内。例如，穿孔608可以包括较窄的部分、弓形部分、锥形部分及类似部分。参考图7，每个穿孔608包括外部分608A、窄部分608B和锥形部分608C，该锥形部分608C在外部分608A和窄部分608B之间提供过渡。类似地，孔隙708可以包括较窄的部分、弓形部分、锥形部分及类似部分。
图8提供定子700的孔隙708和转子600的穿孔608的合适排列的非限制性实例。定子700的孔隙708可以基本上垂直于旋转轴“α”以基本上平行的侧排“SLAT-1”至“SLAT-6”排列。定子700的孔隙708也可以基本上平行于旋转轴“α”以基本上平行的纵排“SLONG-1”至“SLONG-7”排列。换言之，定子700的孔隙708可以为垂直排(即，侧排与纵排垂直)的格栅样模式排列，其具有与旋转轴“α”基本上平行的纵排“SLONG-1”至“SLONG-7”。
与定子700的孔隙708类似，转子600的穿孔608可以基本上垂直于旋转轴“α”以基本上平行的侧排“RLAT-1”至“RLAT-6”排列。然而，不是以垂直排的格栅样模式排列，转子600的穿孔608还可以按照沿螺旋状路径纵向延伸的基本上平行的排“RLONG-1”至“RLONG-7”排列。可选择地，转子600的穿孔608还可以按照与旋转轴“α”成角度而非平行地纵向延伸的基本上平行的排“RLONG-1”至“RLONG-7”排列。
定子700的孔隙708和转子600的穿孔608可以被构建为当将转子600设置在定子700内部时，侧排“SLAT-1”至“SLAT-6”分别至少部分地与侧排“RLAT-1”至“RLAT-6”对齐。以这种方式，当转子600在定子700内旋转时，穿孔608经过孔隙708。
在侧排“RLAT-1”至“RLAT-6”的每一排中的穿孔608可以侧向间隔开而使得在侧排内的所有穿孔608至少部分地与定子700的侧排“SLAT-1”至“SLAT-6”的对应侧排中的孔隙708同时对齐。纵向延伸的排“RLONG-1”至“RLONG-6”可以被构造成在每个纵向延伸的排中的第一侧排“RLAT-1”中的穿孔608在最后侧排“RLAT-6”中的穿孔608开始与定子700的对应最后侧排“SLAT-6”的孔隙708部分对齐之前完全经过对应侧排“SLAT-1”的孔隙708。
尽管在图8中，关于转子600图解了6个侧排和6个纵向延伸的排，关于定子700图解了6个侧排和7个纵向延伸的排，但是对于本领域的那些普通技术人员来说明显的是可以对转子600和/或定子700使用替代数目的侧排和/或纵向排而不背离本教导。
为了确保在任一时刻在对应侧排之间仅有一对开口是一致的，在定子700上的侧排“SLAT-1”至“SLAT-6”的每一个中的孔隙708的数目可以与转子600上的对应侧排“RLAT-1”至“RLAT-6”的每一个中的穿孔608的数目相差预定的数目(例如，1个、2个以及类似数目)。因此，例如，如果侧排“RLAT-1”环绕转子600周围均匀地间隔有20个穿孔608，则侧排“SLAT-1”可环绕定子700周围均匀地间隔有20个孔隙708。
参考图7，混合室330具有开放的第一末端部分332和开放的第二末端部分334。在转子600的侧壁604内形成的穿孔608连接转子600的内部610与混合室330。
转子600通过与转子600的旋转轴“α”对齐的驱动轴500在定子700内旋转。驱动轴500可以与转子600的第一末端部分612和第二末端部分614连接并穿过转子600的中空内部610。换言之，驱动轴500的部分720设置在转子600的中空内部610中。
轴环618被构造为接纳设置在中空内部610中的驱动轴500的部分721，并且轴环622被构造为接纳设置在中空内部610中的驱动轴500的部分722。
部分721具有可以在约0.5英寸至约2.5英寸的范围内的外径“D3”。在一些实施方式中，直径“D3”为约0.625英寸。部分722具有尽管不需要但是基本上与直径“D3”类似的外径“D4”。直径“D4”可以在约0.375英寸至约2.5英寸的范围内。
转子600可以分别通过轴环618和轴环622不可旋转地固定到驱动轴500的部分721和部分722上。举例来说，轴环618和622的每一个可以分别安装到缓冲部分616和620内部。然后，可以加热合并的转子600和轴环618和622来使它们膨胀。接着，将驱动轴500穿过轴环618和622插入，并容许该部件冷却。随着在冷却期间轴环618和622收缩，它们分别紧密地环绕驱动轴500的部分722A和722B，以足以防止驱动轴500相对于转子600旋转的紧密程度夹紧驱动轴500。不相对于部分721旋转也不相对于缓冲部分616旋转的轴环618将驱动轴500的旋转传递给转子600的第一末端部分612。不相对于部分722旋转也不相对于缓冲部分620旋转的轴环622将驱动轴500的旋转传递给转子600的第二末端部分614。驱动轴500和转子600以单个单元一起旋转。
驱动轴500可以具有第一末端部分724(参见图5)和第二末端部分726(参见图6)。第一末端部分724可以具有约0.5英寸至约1.75英寸的直径“D5”。在具体实施方式中，直径“D5”可以为约1.25英寸。第二末端部分726可以具有可以基本上与直径“D5”类似的直径“D6”。
第二材料120可以通过旋转驱动轴500的第一末端部分724和第二末端部分726之一被运入混合室330中。驱动轴500的第一末端部分724和第二末端部分726的另一个可以连接在发动机510上。在图5和图6中所描绘的实施方式中，第二材料120通过第一末端部分724被运入混合室330，驱动轴500的第二末端部分726连接在发动机510上。
转向图5，驱动轴500可以具有在其中形成的通道728，该通道728从第一末端部分724延伸进入设置在转子600的内部610的部分720。通道728具有在第一末端部分724内形成的开口730。当运行混合装置100时，第二材料120通过开口730被引入通道728。
阀732可以设置在位于驱动轴500的第一末端部分724中的通道728的部分内。阀732可以限制或者以其他方式控制第二材料120从中空内部610穿过通道728的逆向流动和/或第二材料120进入通道728的正向流动。阀732可以包括本领域内已知的任何阀，包括止回阀。合适的止回阀包括The Lee Company USA制造的零件号为“CKFA1876205A”的自由流动正向止回阀(free flow forward check valve)，该公司在Bothell，WA具有办事处并且运营的网站为www.theleeco.com。
驱动轴500可以包括位于转子600的内部610的孔隙740，该孔隙740连接通道728与转子600的内部610。尽管图5中仅图解出了单个孔隙740，但是对于本领域的那些普通技术人员来说明显的是可以使用多个孔隙来连接通道728与转子600的内部610。
参考图2，任选地，外部泵220可以将第二材料120抽吸到混合装置100中。泵220可以包括本领域内已知的任何合适的泵。作为非限制性实例，泵220可以包括本领域内已知的任何合适的泵，包括隔膜泵、化学泵、蠕动泵、重力供料泵(gravity fed pump)、活塞泵、齿轮泵、上述泵的任何的组合以及类似的泵。如果第二材料120为气体，则可以通过从来源122释放气体来将该气体加压并驱入在驱动轴500的第一末端部分724中所形成的开口730。
泵220或来源122通过阀732连接至通道728。被运入通道728内部的第二材料120通过孔隙740出通道728进入转子600的内部610。第二材料120随后通过转子600的侧壁608中所形成的穿孔608从转子600的内部610出来。
参考图5，混合装置100可以包括连接在驱动轴500的第一末端部分724的密封部件750。密封部件750保持在壳体520所界定的室752内。室752具有横过该室与第二末端部分756间隔开的第一末端部分754。室752还包括提供进入室752的通道的入口758和出口759。室752可以通过壳体部分550和轴承壳体530界定。第一末端部分754可以在壳体部分550内形成，并且第二末端部分756可以与轴承壳体530邻接。入口758可以在轴承壳体530内形成，并且出口759可以在壳体部分550内形成。
密封部件750包括安置在壳体部分550和轴承壳体530内的室752的第一末端部分754中的第一固定密封件760。第一固定密封件760环绕驱动轴500的第一末端部分724的部分762延伸。密封部件750还包括安置在轴承壳体530中的室752的第二末端部分756中的第二固定密封件766。第二固定密封件766环绕驱动轴500的第一末端部分724的部分768延伸。
密封部件750包括不可旋转地连接在部分762和部分768之间的驱动轴500的第一末端部分724的旋转部件770。旋转部件770与它们一起作为单元旋转。旋转部件770包括与第二密封件774相反的第一密封件772。在第一密封件772和第二密封件774之间设置偏压构件776(如，弹簧)。偏压构件776向第一固定密封件760对第一密封件772加偏压，并且向第二固定密封件766对第二密封件774加偏压。
将冷却润滑剂供应给室752和环绕旋转部件770。润滑剂通过入口758进入室752并通过出口759从室752出来。润滑剂可以润滑由轴承壳体530所容纳的轴承部件540。轴承壳体530和机械密封壳体524之间可以设置室570。轴承壳体530还可以包括连接在室570的第二出口759，润滑剂可以被抽吸到室570中。抽吸到室570中的润滑剂可以润滑轴承部件540。密封部件750可以显著(即便不是极大地)降低装置的这个部分内由转子600旋转引起的摩擦力，并且可以增加密封件770的有效寿命。该密封件可以包括使用碳化硅构建的表面。
参考图9，在转子600环绕旋转轴“α”以箭头“C1”所指示的方向旋转时，转子将第二材料120排入混合室330。排出的第二材料120的泡、小滴、粒子以及类似形式从转子600出来，并且被转子600赋予圆周速度(以箭头“C3”所指示的方向)。可以通过泵220(参见图2)、旋转转子600的离心力、第二材料120相对于第一材料110的浮力以及它们的组合来从混合室330驱出第二材料120。
发动机510
参考图6，驱动轴500的第二末端部分726可以通过联接器900连接到发动机510的旋转心轴780。心轴780一般可以具有直径“D7”为约0.25英寸至约2.5英寸的圆环形的横截面形状。在具体实施方式中，直径“D7”可以为约0.25英寸至约1.5英寸。尽管在图6中所描绘的实施方式中，驱动轴500的第一末端部分724的直径“D5”基本上等于心轴780的直径“D7”，但是其中直径“D5”和直径“D7”的一个大于另一个的实施方式在本发明的范围内。
还参考图4，可能需要覆盖或遮蔽联接器900。在图4和6中所图解的实施方式中，驱动防护罩910覆盖联接器900。驱动防护罩910一般可以为U形的，具有两侧为一对基本上线性的部分915和916的弯曲部分914。驱动防护罩910的基本上线性的部分915和916的每一个的远端可以分别具有法兰918和919。驱动防护罩910可以通过其法兰918和919的每一个紧扣到底座106上。
发动机510可以通过支撑构件920支撑在底座106上。支撑构件920可以连接到近心轴780的发动机510上。在所描绘的实施方式中，支撑构件920包括心轴780所通过的穿孔。支撑构件920可以使用本领域内已知的任何方法连接在发动机510上，包括用一个或多个螺栓940将支撑构件920拴到发动机510上。
联接器900可以包括适于将足以旋转定子700内的转子600的量的扭矩从心轴780传送到驱动轴500上的任何联接器。在图4和6所图解的实施方式中，联接器900为波纹管联接器。如果心轴780和驱动轴500不对齐，则波纹管联接器是有利的。此外，波纹管联接器可以有助于吸收施加于驱动轴500上的轴向力，该轴向力将以其他方式传递给心轴780。合适的波纹管联接器包括由Marlborough，MA的制造有限公司(RulandManufacturing Company，Inc.)制造的“BC32-8-A”型联接器，该公司运营的网站为www.ruland.com。
发动机510可以约0.1转/分钟(“rpm”)至约7200rpm旋转转子600。发动机510可以包括根据本教导适于旋转定子700内的转子600的任何发动机。作为非限制性实例，合适的发动机可以包括以230/460伏特和3450每分钟(“rpm”)运行的二分之一马力发电机。合适的发动机包括Grafton，WI的LEESON  电气公司(LEESON Electric Corporation)所制造的“C4T34NC4C”型发动机，该公司运营的网站为www leeson com。
第一室310
转向图4和7，第一室320分别设置在第一机械密封壳体524与转子600的第一末端部分612之间的壳体520的中心部分522内和第一机械密封壳体524与定子700的第一末端部分712之间的壳体520的中心部分522内。第一室310可以为环形的并且具有基本上为圆环形的横截面形状。第一室310和混合室330形成连贯的体积。驱动轴500的部分1020穿过第一室310延伸。
如在图4中所最好地观察到的，第一室310具有入口1010，第一材料110穿过该入口1010进入混合装置100。第一材料110可以通过外部泵210被抽吸到第一室310内(参见图2)。外部泵210可以包括本领域内已知的用于将第一材料110以足以供应给第一室310的速率抽吸的任何泵。
入口1010基本上垂直于旋转轴“α”定向。因此，第一材料110以正切穿过第一室310延伸的驱动轴500的部分1020的速度进入第一室310。第一材料110进入第一室310的流动的切向方向由箭头“T1”标示。在图4和7中所描绘的实施方式中，入口1010可以偏移旋转轴“α”。如对本领域那些普通技术人员所明显的，驱动轴500的旋转方向(在图9中由箭头“C1”标示)具有切向分量。入口1010被放置成使得第一材料110以基本上与驱动轴500的旋转方向的切向分量相同的方向被运送进入第一室310。
第一材料110进入第一室310并且被环绕驱动轴500的部分1020的第一室310的内侧偏转。在其中第一室310具有基本上圆环形横截面形状的实施方式中，第一室310的内侧可以按基本上环绕驱动轴500的部分1020的圆环形路径(由图9中的箭头“C2”标示)使第一材料110偏转。在这种实施方式中，第一材料110的切向速度可以使其以至少部分由切向速度决定的圆周速度环绕旋转轴“α”运送。
第一材料110一旦在第一室310中，便被放置在第一室310中的泵410从第一室310中抽吸到混合室330中。在包括外部泵210的实施方式中(参见图2)，外部泵210可以被构造成以至少与泵410从第一室310抽吸第一材料110的速率一样高的速率将第一材料110抽吸到第一室310中。
第一室310与混合室330的开放的第一末端部分332联通，并且在第一室310内的第一材料110可以自由地流入混合室330的开放的第一末端部分332。以这种方式，第一材料110不会越过混合室330与第一室310之间的任何角落或拐弯。在所描绘的实施方式中，第一室310与混合室330的整个开放的第一末端部分332联通。第一室310可以完全用第一材料110填充。
泵410由驱动轴500穿过第一室310延伸的部分1020提供动力。泵410可以包括本领域内已知的具有容纳在由固定壳体(即，壳体520)界定的室(即，第一室310)内的旋转泵构件2022的任何泵。合适的泵的非限制性实例包括：旋转式正排量泵(rotary positive displacement pump)，如螺杆泵(progressive cavity pump)、单螺杆泵(例如，阿基米德螺旋泵)以及类似的泵。
图7和9中所描绘的泵410一般称为单螺杆泵。在这个实施方式中，泵构件2022包括环绕驱动轴500的部分1020设置的轴环部分2030。轴环部分2030与驱动轴500的部分1020一起作为单元旋转。轴环部分2030包括一个或多个流体排放构件2040。在图7和9所描绘的实施方式中，轴环部分2030包括具有沿螺旋路径环绕轴环部分2030的螺旋形状的单流体排放构件2040。
参考图9，图解了第一室310的内部。泵410赋予第一室310内的第一材料110向着混合室330的开放的第一末端部分332的轴向流(由箭头“A1”和箭头“A2”标示)。由泵410所赋予的第一材料110的轴向流具有超过可由现有技术装置10(参见图1)的外部泵所获得的压力的压力。
泵410还可以被构造成在第一材料110向混合室330的开放的第一末端部分332运送时赋予第一材料110绕流(由箭头“C2”标示)。在第一材料110进入混合室330之前赋予其的绕流使得已经以初始圆周速度以所需的方向运送的第一材料110进入混合室330。在图1中所描绘的现有技术装置10中，第一材料110进入现有技术装置10的通道32时没有圆周速度。因此，单独的现有技术装置10的转子12必须赋予第一材料110绕流。由于第一材料110轴向移动，在现有装置10中，第一材料110以比第一材料110经过混合装置100的混合室330慢的圆周速度经过在转子12与定子30之间形成的通道32的至少一部分。换言之，如果第一材料110的轴向速度在现有技术装置10和混合装置100二者中是相同的，则第一材料110在经过混合室330的轴向长度之前能绕旋转轴“α”完成比在经过通道32的轴向长度之前完成的转数多的旋转。增加的旋转使第一材料110(和混合的第一材料110和第二材料120)暴露于定子700的实质上更大部分的有效内表面706(参见图7)。
在包括外部泵210的实施方式中(参见图2)，由与根据本教导定位的入口1010合并的外部泵210赋予的圆周速度可足以单独地增加第一材料110(和合并的第一材料110和第二材料120)环绕旋转轴“α”的旋转。此外，在一些实施方式中，由泵210赋予的圆周速度和由泵410赋予的圆周速度相组合达成了第一材料110(和合并的第一材料110和第二材料120)环绕旋转轴“α”的足够数目的旋转。如本领域的那些普通技术人员所理解的，其他结构元件，如第一室310的横截面形状可能有利于泵210、泵410和它们的组合赋予的圆周速度。
在图10中所描绘的替代性实施方式中，泵410可以包括被构造成在第一材料110向混合室330的开放的第一末端部分332运送时赋予第一材料110绕流的一个或多个叶片2042。
第二室320
现在转向图4和7，第二室320分别设置在第二机械密封壳体526与转子600的第二末端部分614之间的壳体520的中心部分522内和第二机械密封壳体526与定子700的第二末端部分714之间的壳体520的中心部分522内。第二室320可以基本上与第一室310类似。然而，第二室320可以包括出口3010而不是入口1010。驱动轴500的部分3020穿过第二室320延伸。
第二室320和混合室330形成连贯的体积。此外，第一室310、混合室330和第二室320形成连贯的体积。第一材料110经混合装置100从第一室310流至混合室330并且最后流至第二室320。当在混合室330中时，第一材料110与第二材料120混合形成输出材料102。输出材料102穿过出口3010从混合装置100出来。任选地，输出材料102可以返回入口1010并且与另外数量的第二材料120、第三材料130或它们的组合混合。
出口3010基本上垂直于旋转轴“α”定向，并且可以与第一室310中所形成的入口1010相反地定位。输出材料102从具有转子600赋予其的圆周速度(在图9中箭头“C3”所指示的方向)的混合室330进入第二室320。圆周速度与穿过第二室320延伸的驱动轴500的部分3020正切。在图4、6和7中所描绘的实施方式中，出口3010可以偏移旋转轴“α”。出口3010被放置成以与驱动轴500旋转的方向(在图9中箭头“C1”所标示的方向)基本上相同的方向运送进入第二室320的输出材料102向着出口3010运送。
输出材料102进入第二室320并且被环绕驱动轴500的部分3020的第二室320的内侧偏转。在其中第二室320具有基本上圆环形横截面形状的实施方式中，第二室320的内侧可以按基本上环绕驱动轴500的部分3020的圆环形路径使输出材料102偏转。
参考图2，任选地，可以通过外部泵430从第二室320内抽吸输出材料102。外部泵430可以包括本领域内已知的用于将输出材料102以足以避免限制混合装置100的处理量的速率抽吸的任何泵。在这种实施方式中，在外部泵430从第二室320抽吸输出材料102时，外部泵430可以将切向速度(在图4和11中由箭头“T2”指示的方向)引入输出材料102的至少一部分中。输出材料102的该部分的切向速度可以使其以部分由切向速度决定的圆周速度环绕旋转轴“α”运送。
泵420
转向图6和7，放置在第二室320中的泵420可以将输出材料102从第二室320抽吸到出口3010中和/或从混合室330抽吸到第二室320中。在包括外部泵430的实施方式中，外部泵430可以被构造成以至少与泵420将输出材料102抽吸到出口3010的速率一样高的速率从第二室320抽吸输出材料102。
第二室320与混合室330的开放的第二末端部分334联通，并且在混合室330内的输出材料102可以自由地从开放的第二末端部分334流入第二室320。以这种方式，输出材料102不会越过混合室330与第二室320之间的任何角落或拐弯。在所描绘的实施方式中，第二室320与混合室330的整个开放的第二末端部分334联通。第二室320可以完全用输出材料102填充。
泵420由穿过第二室320延伸的驱动轴500的部分3020提供动力。泵420可以基本上与泵410相同。上文描述的适合用作泵410的任何泵可以用于泵420。在泵410将第一材料110抽吸到混合室330中同时，泵420从混合室330中抽吸输出材料102。因此，泵410和泵420两者可以在相同方向上定向抽吸。
如本领域的那些普通技术人员所了解的，第一材料110可以与输出材料102不同。例如，第一材料110和输出材料102的一种可以比另一种更具粘性。因此，泵410可以与泵420不同。泵410可以被构造成适合第一材料110的特性并且泵420可以被构造成适合输出材料102的特性。
图6和7中所描绘的泵420一般称为单螺杆泵。在这个实施方式中，泵构件4022包括环绕驱动轴500的部分3020设置的轴环部分4030。轴环部分4030与驱动轴500的部分3020一起作为单元旋转。轴环部分4030包括一个或多个流体排放构件4040。轴环部分4030包括具有沿螺旋路径环绕轴环部分4030的螺旋形状的单流体排放构件4040。
参考图11，图解了第二室320的内部。泵420赋予第二室320内的输出材料102离开混合室330的开放的第二末端部分334的轴向流(由箭头“A3”和箭头“A4”标示)。
泵420还可以被构造成在输出材料102离开混合室330的开放的第二末端部分334运送时赋予输出材料102绕流(由箭头“C4”标示)。输出材料102中被赋予的绕流可以有助于降低转子600所需的工作量。绕流还将输出材料102引向出口3010。
在替代性实施方式中，泵420可以具有图10中所描绘的泵410的基本上相同的构造。在这个实施方式中，构造一个或多个叶片2042以便在输出材料102离开混合室330的开放的第二末端部分334时赋予输出材料102绕流。
如对于那些普通的技术人员明显的是，可以修改混合装置100的各种参数以获得不同的混合特征。可以被修改的示例性参数包括：穿孔608的尺寸、穿孔608的形状、穿孔608的排列、穿孔608的数目、孔隙708的尺寸、孔隙708的形状、孔隙708的排列、孔隙708的数目、转子600的形状、定子700的形状、混合室330的宽度、混合室330的长度、驱动轴500的转速、内部泵410所赋予的轴向速度、内部泵410所赋予的圆周速度、内部泵420所赋予的轴向速度、内部泵420所赋予的圆周速度、转子600的外表面606上所形成的干扰的构造(例如，纹理、突出、凹槽、孔隙以及类似构造)、定子700的内表面706上所形成的干扰的构造(例如，纹理、突出、凹槽、孔隙以及类似构造)，以及类似参数。
替代性实施方式
参考图12，描绘混合装置5000。混合装置5000为混合装置100的替代性实施方式。本文使用相同的参考号来标示与混合装置100的对应组件基本上类似的混合装置5000的组件。将只描述与混合装置100的组件不同的混合装置5000的组件。
混合装置5000包括用于容纳转子600和定子5700的壳体5500。定子5700可以通过其第一末端部分5712和其第二末端部分5714不可旋转地连接至壳体5500。在壳体5500和两侧为第一末端部分5712和第二末端部分5714的定子5700的部分5820之间界定了室5800。壳体5500包括提供进入室5800的通道的入口5830。入口5830可以基本上垂直于旋转轴“α”定向。然而，这并不是必需的。
定子5700包括连接室5800和混合室330(在转子600和定子5700之间界定)的多个穿孔5708。可以使用外部泵230将第三材料130(它可以与第二材料120相同)经由入口5830抽吸到室5800中。抽吸到室5800中的第三材料130可以经由定子5700中形成的穿孔5708进入混合室330。可以通过泵230、第三材料130相对于第一材料110的浮力以及它们的组合将第三材料130驱出通道5800。随着转子600旋转，它还可以将第三材料130从通道5800拖入混合室330。被转子600赋予圆周速度的第三材料130可以作为泡、小滴、粒子以及类似形式进入混合室330。
替代性实施方式
混合装置100的替代性实施方式可以使用图13中所描绘的中心部分5900和图14中所描绘的轴承壳体5920构建。图13描绘在其内部具有定子700(参见图7)的中心部分5900。本文使用相同的参考号来标示与混合装置100的对应组件基本上类似的、与中心部分5900相关的组件。将只描述与中心部分522的组件不同的中心部分5900的组件。中心部分5900和定子700两者都由导电性材料构建，所述材料如金属(例如，不锈钢)。入口1010和出口3010两者均由非导电性材料构建，所述材料如塑料(例如，PET、Teflon、尼龙、PVC、聚碳酸酯、ABS、Delrin、聚砜等)。
电接触器5910与中心部分5900连接，并被构造为向其中递送电荷。中心部分5900将施加至电接触器5910的电荷传导至定子700。在其他实施方式中，中心部分5900可以由非导电性材料构建。在这类实施方式中，电接触器5910可以穿过中心部分5900并与定子700连接。由电接触器5910施加给定子700的电荷可以有助于混合室330内的氧化还原或其他化学反应。
任选地，可以环绕中心部分5900设置绝缘材料(未显示)以将中心部分5900与环境电隔离。此外，可以在中心部分5900与其两侧的第一机械密封件524和第二机械密封件526之间使用绝缘材料以将中心部分5900与混合装置的其他组件电隔离。
现在转向图14，将描述轴承壳体5920。轴承壳体5920环绕驱动轴500的部分726圆周设置。电接触器5922与轴承壳体5920连接。旋转电刷接触器5924提供驱动轴500和电接触器5922之间的电连接。
在这个实施方式中，驱动轴500和转子600两者都由导电性材料构建，所述材料如金属(例如，不锈钢)。轴承壳体5920可以由导电性材料或非导电性材料构建。电荷通过电接触器5922和旋转电刷接触器5924施加给驱动轴500。驱动轴500将电荷传导至转子600。
使用图13中所描绘的中心部分5900和图14中所描绘的轴承壳体5920构建的混合装置100的替代性实施方式可以按照至少两种方式操作。第一种，电接触器5910和5922可以被构造成分别不向定子700和转子600提供电荷。换言之，电接触器5910和5922均不与电流源、电压源以及类似物连接。
可选择地，电接触器5910和5922可以被构造成分别向定子700和转子600提供电荷。例如，电接触器5910和5922可以与DC电压源(未显示)连接提供跨电接触器5910和5922的稳压或恒压。DC电压源的负极可以与电接触器5910和5922的任一个连接，并且DC电压源的正极可以与电接触器5910和5922的另一个连接。跨电接触器5910和5922提供的电压可以在约0.0001伏特至约1000伏特的范围内。在具体实施方式中，电压可以在约1.8伏特至约2.7伏特的范围内。就另一实例而言，可以使用具有约1％至约99％之间的工作循环的脉冲DC电压。
尽管运行混合装置的方法的上述实例跨电接触器5910和5922提供了DC电压，但是如对本领域内的那些普通技术人员明显的是，可以跨电接触器5910和5922提供具有各种形状和量值的对称AC电压或不对称AC电压，并且这些实施方式在本发明的范围内。
混合室330内的混合
如上面所提到的，在现有技术装置10(在图1中显示)中，第一材料110经由单个受限的入口37进入转子12与定子30之间的通道32，入口37仅沿通道32的开放的第二末端的一部分定位。同样，输出材料102经由单个受限的出口40出通道32，出口40仅沿通道32的开放的第一末端的一部分定位。这种安排会引起不希望的和不必要的摩擦力。通过将单个受限的入口37和单个受限的出口40分别替换为室310和320，降低了摩擦力。此外，第一材料110在进入混合室330之前不会越过角落并且输出材料102在出混合室330之前不会越过角落。而且，室310和320在进入通道32之前和出通道32之后为材料提供圆周速度。
因此，跨混合装置100的压降基本上降低了。在图2、4-9和11中所描绘的实施方式中，在混合装置100被构造为每分钟产生约60加仑的输出材料102时，入口1010与出口3010之间的压降仅为约12psi。这相对于图1中所描绘的现有技术装置10有所改善，该现有技术装置10在每分钟产生约60加仑的输出材料时，入口与出口之间的压降为至少26psi。换言之，跨混合装置100的压降小于现有技术装置10所经受的压降一半。
根据其他方面，由驱动轴500提供动力的泵410和420的加入提供了与现有技术中所用的外部泵相比基本上更有效地混合材料并且需要更少的能量的构造。
微穴
在混合装置100的运行期间，输入材料可以包括第一材料110(例如，流体)和第二材料120(例如，气体)。第一材料110和第二材料120在转子600与定子700之间形成的混合室330内混合。定子700内的转子600的旋转搅动混合室330内第一材料110和第二材料120。转子600内形成的穿孔608和/或定子700内形成的孔隙708赋予混合室330内的第一材料110和第二材料120的流紊流。
不受理论限制，据信第二材料120向第一材料110内扩散的效力和持久性部分地是由结合图15-17描述的微穴引起的。在材料流经光滑表面时，由于移动的流体和固定的表面之间的表面张力，形成了具有薄边界层的确切层流，该层流为静止的或移动极为缓慢。穿孔608和任选的孔隙708破坏层流并且可引起第一材料110的局部压缩和解压缩。如果在解压缩循环期间压力足够低，则材料中将形成空隙(穴泡)。穴泡产生像旋风一样的旋转流模式5990，这是因为局部的低压区吸引主材料和输注材料，如图15中所示。当穴泡破裂时，产生极高的压力。在两个对齐的开口(例如，孔隙708之一和穿孔608之一)彼此经过时，出现震荡(冲击波)，产生显著的能量。与穴和震荡相关的能量将第一材料110与第二材料120混合在一起至极高的程度，可能在分子水平。
转子600的切向速度和每次旋转经过彼此的开口数目可决定混合装置100的频率。已确定在超声频率范围内运行混合装置100可能在许多应用中是有益的。据信在超声区频率内运行混合装置100提供改变流体分子键角的最大的连续冲击能量，这使得其能运送其通常所不能保留的额外量的第二材料120。当混合装置100用作扩散器时，混合装置100运行的频率似乎影响扩散的程度，从而导致第二材料120(输注材料)在第一材料110(主材料)中更长的持续性。
现在参考图15，提供了转子600的替代性实施方式转子6000。可以将混合室330中第一材料110内产生的穴构造成沿混合室330的长度以不同频率出现。可以通过改变沿转子600的长度的穿孔6608的数目和/或布置来改变穴的频率。穿孔6608的每一个可以基本上类似于穿孔608(上面讨论的)。
作为非限制性实例，转子6000可以被再分为三个单独的示例性部分6100、6200和6300。穿孔6608的密度从部分6100至部分6200增加，部分6100的孔的数目高于部分6200的孔的数目。穿孔6608的密度从部分6200至部分6300也是增加的，部分6200的孔的数目高于部分6300的孔的数目。由于部分6100、6200和6300中形成的穿孔6608数目不同，它们的每一个在它们的具体区域以不同的频率产生振荡。
通过制造具有在具体区域内适当地排列的所需数目的穿孔6608的转子6000，可以确定混合室330中振荡的所需频率。类似地，可以通过在定子700上的具体位置适当地排列的孔隙708的所需数目确定穴的所需频率，转子600在所述定子700中旋转。此外，混合室330内的所需的一个震荡频率(或多个震荡频率)可以通过选择定子700内形成的孔隙708的具体数目和排列以及转子600内形成的穿孔608的具体数目和排列来达成。
图19-21描绘在定子700内形成的孔隙708和在转子600内形成的穿孔608的各种替代性排列，它们被构成达成关于所产生的穴的不同结果。图16图解了其中孔隙708和穿孔608沿轴7000对齐的构造，轴7000不与穿过转子600的旋转轴“α”的任何线(例如，线7010)平行。换言之，如果转子600具有圆柱形状，轴7000不穿过转子600的中心。因此，混合室330内的第一材料110的方向将不与孔隙708和穿孔608所产生的压缩和解压缩垂直。压缩和解压缩将替代地具有至少一个分量与混合室330内的第一材料110的绕流(在图9的箭头“C3”的方向)平行的力矢量。
孔隙708与穿孔608的相对对齐也可以影响混合室330中的穴的产生。图17图解其中孔隙708跨混合室330与穿孔608对准的实施方式。在这个实施方式中，转子600的旋转使转子的穿孔608与定子700的孔隙708直接对齐。当彼此直接对齐时，由孔隙708和穿孔608产生的压缩和解压缩力直接彼此对齐。
在图18中所描绘的实施方式中，孔隙708和穿孔608沿旋转轴“α”偏移“X”的偏移量。作为非限制性实例，偏移量“X”可以根据孔隙708的尺寸的函数来确定。例如，偏移量“X”可以约等于孔隙708的直径的一半。可选择地，偏移量“X”可以根据穿孔608的尺寸的函数来确定。例如，偏移量“X”可以约等于穿孔608的直径的一半。如果转子600或定子700内包括不为穿孔608和孔隙708的部件(如，凹陷、突出等)或除穿孔608和孔隙708外的其他部件(如，凹陷、突出等)，则偏移量“X”可以根据这些部件的尺寸的函数确定。以这种方式，由定子700的孔隙708和转子600的穿孔608引起的压缩力和解压缩力以微小的偏移冲突，在混合室330内引起额外的旋转力和扭矩力。这种额外的力增加了混合室330中第二材料120向第一材料110中的混合(例如，扩散作用)。
现在参考图22-25，提供了孔隙708和穿孔608的合适的横截面形状的非限制性实例。孔隙708和/或穿孔608的横截面形状可以如图22所示为正方形，如图23所示为圆环形以及类似形状。
孔隙708和/或穿孔608的各种横截面形状可用于在转子600在定子700内旋转时改变第一材料110的流动。例如，图24描绘具有相对于宽部分7022的窄部分7020的泪滴横截面形状。如果穿孔608具有这种泪滴形状，则当转子600旋转时(通常以箭头“F”所指示的方向)，在混合室330中施加给第一材料110、第二材料120和任选的第三材料130的力在材料由泪滴的宽部分7022向窄部分7020经过时增加。
可以通过形成具有如图25所示的螺旋构造的孔隙708和/或穿孔608将另外的旋转力引入混合室330。流入和流出具有螺旋构造的孔隙708和/或穿孔608的材料经受由螺旋构造所引发的旋转力。图22-25中所图解的实例作为可在混合装置100中采用的替代性实施方式的非限制性示例提供。通过本领域的普通技术人员的应用，可以按多种方法构造孔隙708和/或穿孔608以实现适于在混合室330中混合材料的各种震荡和搅动力。
双层效应
混合装置100可以被构造为通过第一材料110与第二材料120的复杂且非线性流体动态相互作用产生输出材料102，复杂的动态紊流提供了进一步有利于电动效应(下面所述)的复杂混合。这些电动效应的结果可以在输出材料102内以电荷再分配和氧化还原反应观察到，包括在输出材料内被稳定的溶解电子形式。
表面基团的离子化或解离和/或从液体吸附离子使得与液体接触的大部分固体表面变为带电荷的。参考图26，环绕与液体7120接触的示例性表面7110形成了电双层(“EDL”)7100。在EDL7100中，一个电荷的离子7122(这种情况下为负电荷离子)吸附到表面7120，并且形成通常被称为Stern层的表面层7124。表面层7124吸引电荷相反并且量值相等的抗衡离子7126(在这种情况下为正电荷离子)，该抗衡离子7126在表面层7124下形成通常被称为扩散层的抗衡离子层7128。抗衡离子层7128比表面层7124分布更广泛并且位于下面的本体材料7130中均匀且相等分布的两种离子上。对于中性水中的OH-和H+离子，Gouy-Chapman模型表明分散抗衡离子层向水中延伸约1微米。
根据具体方面，上面提到的电动效应是由带电荷表面7110旁边的液体7120的移动引起的。在液体7120(例如，水、盐水溶液以及类似液体)中，形成表面层7124的吸附的离子7122被固定在表面7120上，即使当液体7120在移动时(例如，以箭头“G”所指示的方向流动)；然而，剪切平面7132存在于与表面7120隔开的扩散抗衡离子层7128之内。因此，在液体7120移动时，扩散抗衡离子7126的一些被运离表面7120，而吸附的离子7122则保持在表面7120上。这产生了所谓的“流动电流”。
在混合室330中，第一材料110、第二材料120和任选的第三材料130经受由定子700的内表面705和/或转子600的外表面606产生的电磁场、内表面705与外表面606之间的电压、和/或由在第一材料110中形成的至少一种EDL引起的电动效应(例如，流动电流)。所述至少一种EDL可以通过定子700的内表面705和转子600的外表面606的至少一个被引入第一材料110。
第一材料110穿过混合室330相对于表面干扰(例如穿孔608和孔隙708)的移动产生了混合室330内的第一材料110中的穴，该穴可以将第二材料120扩散到第一材料110中。这些穴可以增强第一材料110和/或第二材料120与定子700的内表面705上形成的电双层和/或转子600的外表面606上形成的电双层之间的接触。混合室的较大的表面与体积的比、混合材料在混合室内增加的滞留时间、以及进一步与小的平均泡尺寸组合(以及因此实质上更大的泡表面积)使得能有效对本发明的输出材料赋予EDL介导的效应。
在其中内表面705和外表面606由诸如不锈钢的金属材料构造的实施方式中，液体7120和/或所述一种或多种流动电流的运动有助于在内表面705和外表面606处的涉及H2O、OH-、H+和O2的氧化还原反应。
参考图27，不受理论的限制，据信内表面705与外表面606之间的混合室330的部分7140可以被模制成一对平行的板7142和7144。如果第一材料110为液体，则第一材料110通过入口“入”进入部分7140并且通过出口“出”从部分7140出来。入口“入”和出口“出”限制了进入部分7140和出部分7140的流体。
参考图28，平行板7142和7144之间的区域具有高的表面积与体积的比。因此，当第一材料110在板7142和7144之间移动时，大部分的抗衡离子层7128(和抗衡离子7126)可以是运动的。运动的抗衡离子7126的数目可以超过容许通过入口“入”进入部分7140的数目和容许通过出口“出”出部分7140的数目。分别将第一材料110供应至部分7140和从部分7140移出的入口“入”和出口“出”具有远小于平行板7142和7144的表面积(和较低的表面积与体积的比)，从而降低了第一材料110中进入和离开部分7140的运动的抗衡离子7126部分。因此，进入部分7140和从部分7140出来局部地增加了流动电流。尽管混合装置100内总是存在由流动的第一材料110在任何表面上引起的背景流动电流(由箭头“BSC”标示)，板7142和7144将在部分7140内引入增加的“过量”流动电流(由箭头“ESC”标示)。
在第一材料110流动的相反方向，板7142和7144中没有的导电性回流(由箭头“RC”标示)，与吸附离子7122具有相同标记的过量电荷7146将在入口“入”附近积聚，而与抗衡离子7126具有相同标记的过量电荷7148将在出口“出”附近积聚。由于这种积聚电荷7146和7148相反并且因此相互吸引，所以不可能产生试图通过导电装置结合在一起的不确定的积聚电荷。如果板7142和7144完全电绝缘，积聚的电荷7146和7148可以仅通过第一材料110自身再定位。当在部分7140中导电性回流(由箭头“RC”标示)基本上等同于过量的流动电流(由箭头“ESC”标示)时，达成具有0的静过量流动电流的稳态，并且在入口“入”附近的过量电荷7146与出口“出”附近的过量电荷7148之间的静电电势差在它们之间产生了稳态的电荷分离。
电荷分离的量以及由此的入口“入”附近的过量电荷7146与出口“出”附近的过量电荷7148之间的静电电势差取决于由泵(例如，转子600、内部泵410和/或外部泵210)提供的每单位电荷的额外能量，该额外能量用于抵抗相反电场(由电荷分离产生)“推动”电荷以产生接近由无离子(即，离子7122和7126)液体所获得的流速的液体流速。如果板7142和7144是绝缘体，则静电电势差是泵(例如，转子600、内部泵410和/或外部泵210)可以产生的EMF的直接量度。在这种情况下，可以使用具有一对导线的电压计通过将导线之一放置在入口“入”附近的第一材料110中并将另一导线放置在出口“出”附近的第一材料110中来测量静电电势差。
对于绝缘板7142和7144，任何回流都是纯的离子电流(或离子流)，因为回流只涉及离子穿过第一材料110的传导。如果在入口“入”附近的过量电荷7146和出口“出”附近的过量电荷7148之间存在通过更多导电性通路的其他导电机制，则回流可以使用那些更多导电性通路。例如，导电性金属板7142和7144可以提供更多导电性通路；然而这些更多导电性通路仅传递电子电流而不传递离子电流。
如那些普通技术人员所了解的，为了将离子携带的电荷转移至金属中的一个或多个电子或者相反的情况，金属表面必须发生一个或多个氧化还原反应，产生反应产物。假设第一材料110是水(H2O)并且第二材料120是氧(O2)，将负电荷注入导电板7142和7144的氧化还原反应的非限制性实例包括下列已知的半电池反应：
O2+H2O→O3+2H++2e-，
再次假设第一材料110为水(H2O)并且第二材料120为氧(O2)，氧化还原反应的非限制性实例包括下列已知的半电池反应，其将负电荷从导电板7142和7144移出，包括下列已知的半电池反应：
2H++e-→H2，
对于导电金属板7142和7144，据信大部分的回流为电子电流，因为导电板7142和7144导电性高于第一材料110(条件是氧化还原反应快得足以不是限制因素)。对于导电金属板7142和7144，入口“入”和出口“出”之间积聚了较少的电荷分离，并且其间存在少得多的静电电势。然而，这并不意味着EMF较少。
如上文所述，EMF涉及由泵提供的促进第一材料110抵抗由电荷分离产生的相反电场流动的每单位电荷的能量。由于静电电势较小，泵可以提供较少的每单位电荷的能量来引起第一材料110流动。然而，上述实例的氧化还原反应不需要自发发生，并且因此可能需要可以由泵提供的工作输入。因此，可以使用EMF的一部分(在较小的静电电势差中不受影响的部分)来提供驱动氧化还原反应所需的能量。
换言之，可以使用由泵提供的推动对抗由绝缘板7142和7144的电荷分离产生的相反电场的相同压力差来“推动”电荷穿过导电板7142和7144并驱动氧化还原反应。
参考图29，提供了本发明人进行的实验的实验设置。实验包括基本上相同的间隔开的一对500ml标准锥形瓶7150和7152，它们各自含有一定体积的去离子水7153。将橡胶塞子7154插入瓶7150和7152的每一个的开口端。塞子7154包含三条通路，各用于中空管7156、正电极7158和负电极7160。对于瓶7150和7152的每一个，中空管7156、正电极7158和负电极7160的每一个都从瓶外穿过塞子7154延伸到瓶内的去离子水7153中。正电极7158和负电极7160由不锈钢构建。瓶7150和7152二者中的中空管7156都具有连接至通用氧来源7164的开口端部分7162。插入瓶7152的正电极7158和负电极7160分别连接至DC电源7168的正极端子和负极端子。每个瓶中使用完全相同的喷头。
氧以约1SCFH至约1.3SCFH(合并的流速)的流速(进料)通过中空管7156流入瓶7150和7152。跨插入瓶7152的正电极7158和负电极7160施加的电压为约2.55伏。选择这个值是因为相信该值为足以影响所有氧类的电化学电压值。连续施加这个电压3至4小时，其间来自来源7164的氧鼓入瓶7150和7152的每一个的去离子水7153中。
用HRPE和连苯三酚测试瓶7150中的去离子水7153得到了HRP介导的连苯三酚反应活性，与本文所述的替代性转子/定子实施方式所产生的流体特性是一致的。HRP光密度与相同氧含量的压力罐溶液或细泡溶液相比高约20％。这个实验的结果表明混合室330内的混合涉及了氧化还原反应。根据具体方面，本发明的混合室提供包含增加的电子的输出材料，所述电子通过在本发明的输出溶液中的富含氧的水结构稳定或通过由于该过程内的电效应而存在的一些形式的氧类稳定。
此外，采用工业上标准的比色测试安瓿瓶测试了瓶7150和7152两者中去离子水7153的臭氧和过氧化氢，该测试的灵敏度对于过氧化氢为0.1ppm，对于臭氧为0.6ppm。对于任一物质没有阳性迹象，直到这些安瓿瓶的检测限。
滞留时间
滞留时间是第一材料110、第二材料120和任选的第三材料130在混合室330中花费的时间量。混合室330的长度与混合室330的直径比可以显著地影响滞留时间。该比率约大，则滞留时间越长。如在背景部分中所提到的，现有技术装置10(参见图1)的转子12具有约7.500英寸的直径和约6.000英寸的长度，提供了约0.8的长度与直径比。相比之下，在具体实施方式中，混合装置100的混合室330的长度为约5英寸并且转子600的直径“D1”为约1.69英寸，得到约2.95的长度与直径比。
滞留时间代表第一材料110、第二材料120和任选的第三材料130能够与本文所述的电动现象相互作用的时间量。现有技术装置10被构造为产生每分钟约60加仑的输出材料102，而混合装置100被构造为产生每分钟约0.5加仑的输出材料102，现有技术装置10(参见图1)具有约0.05秒的流体滞留时间，而混合装置100的实施方式具有约0.35秒的基本上较高(约7倍高)的滞留时间。这种较长的滞留时间容许第一材料110、第二材料120和任选的第三材料130与混合室330内的表面606和705(参见图7)相互作用比现有技术装置10的可能的时间长约7倍。在其他实施方式中，滞留时间是现有技术装置10可能的滞留时间的至少1.5倍、至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍或更高。
参考以下表1，通过首先以加仑/秒测定各装置的流速来计算上述滞留时间。在现有技术装置10被构造成以每分钟约60加仑的输出材料运行的情况下，而混合装置100被构造为在更宽的流速范围内运行，包括每分钟约0.5加仑的输出材料的最佳范围。然后通过以加仑/秒的流动速率乘以1加仑的立方英寸数(即，231立方英寸)将流动速率转换为立方英寸/秒。然后，将现有技术装置10的通道32的体积(12.876立方英寸)除以装置的流速(231立方英寸/秒)以获得滞留时间(以秒表示)，并且将混合装置100的混合室330的体积(0.673立方英寸)除以装置的流速(以立方英寸/秒表示，为1.925立方英寸/秒)以获得滞留时间(以秒表示)。
表1.本发明的装置可以适应一系列的滞留时间，包括与现有技术装置相比实质上增加的(例如，7倍)滞留时间。
装置  流速如仑/分钟  流速加仑/秒   流速立方英寸/秒   混合室体积(立方英寸) 滞留时间(秒)
  现有技术装置10  60  1.000   231.000   12.876   0.056
  混合装置100  2  0.033   7.700   0.673   0.087
  混合装置100  0.5  0.008   1.925   0.673   0.350
表I
输注速率
混合装置100的具体方面提供与现有技术相比，包括与现有技术装置10(参见图1)相比改善的氧输注速率。当第一材料110为水并且第二材料120为氧时，它们都在20摄氏度或近似20摄氏度以单次通过(即，图2的返回框被设置为“否”)被混合装置100处理，输出材料102具有约43.8百万分率的溶解氧水平。在某些方面，具有约43.8ppm的溶解氧的输出材料是经由本发明的流体通过本发明的非加压(非压力罐)法在约350毫秒内产生的。相比之下，当第一材料110(水)和第二材料120(氧)均在20摄氏度或近似20摄氏度以单次通过被现有技术装置10处理时，在56毫秒的单次通过中输出材料具有仅约35百万分率的溶解氧水平。
输出材料102
当第一材料110为液体(例如，淡水、盐水、以及类似液体)并且第二材料120为气体(例如，氧、氮气以及类似气体)时，混合装置100可以使第二材料120扩散到第一材料110中。下面讨论为表征来自被混合装置100处理的输出材料102的一个或多个特性而对输出材料102进行分析的结果。
当第一材料110为盐水溶液并且第二材料120为氧气时，实验表明在盐水溶液中产生的大部分氧泡的尺寸不大于0.1微米。
溶解氧水平的衰退
现在参考图30，其中图解了在混合装置100中用氧处理并且储存在500ml的薄壁塑料瓶和1000ml的玻璃瓶的水中的DO水平。将每个瓶封盖并储存在65度华氏温度下。点7900为装瓶时的DO水平。线7902示出了亨利定律(Henry’s Law)平衡状态(即，在65度华氏温度下水中应该有的溶解氧的量)，它是略小于10ppm的DO水平。点7904和7906分别代表65天和95天塑料瓶中的水的DO水平。如可以在点7904处看到的，当塑料瓶在装瓶后约65天开瓶时，水中的DO水平为约27.5ppm。当在装瓶后约95天开瓶时，如在点7906处所指示的，DO水平为约25ppm。同样，对于玻璃瓶，DO水平在65天如点7908所指示为约40ppm并且在95天如点7910所示为约41ppm。因此，图30表明在65度华氏温度下，塑料瓶和玻璃瓶中的DO水平均保持相对较高。
现在参考图31，其中图解了在混合装置100中富含氧并储存在500ml的薄壁塑料瓶和1000ml的玻璃瓶中达至少365天的水中的DO水平。将每个瓶封盖并储存在65度华氏温度下。如在图中可以看到的，富含氧的流体的DO水平保持相当恒定达至少365天。
现在参考图33，其中图解了在混合装置100中用氧富集并且储存在500ml的薄壁塑料瓶和1000ml的玻璃瓶中的水中的DO水平。将两种瓶子都在39度华氏温度下冷藏。再次，富含氧的流体的DO水平保持稳定并且仅略微降低达至少365天。
分子相互作用
许多物理学家已经开始描述水的量子特性。传统上，量子特性被认为是属于小于10-10米的基本粒子的，而我们日常生活的宏观世界则被称为是经典的，因为它是按照牛顿运动定律运行的。在宏观经典世界与微观量子世界之间是介观领域(mesoscopic domain)，在介观领域内，宏观与微观的区别变得越来越模糊。实际上，物理学家在原子和分子的纳米至微米范围的大集合体(collection)中，尤其是分子在液相中紧密包装在一起时，发现了量子特性。
近来，化学家发现了惊奇的现象：分子形成尺寸随着稀释而增加的集簇。测得这些集簇的直径为若干微米。这种尺寸的增加与稀释呈非线性存在，并且取决于历史，这违反了经典化学。事实上，还没有对这种现象的解释。它很可能是依据水的量子特性的水的奇妙性的又一反映。
在20世纪90年代中期，量子物理学家del Giudice和Preparata以及意大利米兰大学的其他同事指出直径测量为100纳米的量子相干域(quantumcoherent domain)可以在纯水中增加。他们显示了在相干域中水分子的集体振动最终如何变为锁定在整体电磁场的振动的相。以这种方式，可以在水中维持长久的稳定的振荡。
记忆可能储存在水中的一种方式是通过激活对溶解于水中的一种或多种物质(例如，治疗剂)特异性的持久的相干振荡。水分子与溶解在水中的物质的分子之间的相互作用改变的水的集体结构，这继而决定了所发展的特异性的相干振荡。如果这些振荡变得稳定并且通过整体场和激活的分子之间相偶联来维持，则，甚至溶解的物质被稀释掉时，水仍可以携带在稀释后接种(seed)给其他体积的水的相干振荡。
溶解的物质会形成逐渐增大的集簇这一发现与水中的相干场的存在是一致的，该水中的相干场可以在振荡协调地引起稀释溶液中的凝集时在分子之间传播吸引性的共振。随着分子集簇尺寸的增加，其电磁信号相应地增大，从而增强了水所携带的相干振荡。
人们应能预期到可以检测的水的一些物理特性的改变。不幸的是，通过常规光谱法和核磁共振法检测这种相干振荡的所有尝试都产生了不明确的结果。由于溶解分子的集簇尺寸取决于精确的稀释历史而不是分子浓度这一发现，这并不奇怪。
可能的是，尽管溶解分子的集落尺寸和水的详细微观结构是变化的，但是可以存在相干振荡的特异性。常规检测方法失败是因为他们依赖于个体分子的微观粒子或小聚积体的微观粒子的使用。相反，所需要的是检测许多许多分子的集体的整体特性的方法。表明它们本身的一些明显的可能性是测量凝固点和沸点、粘度、密度、扩散性和磁性。检测水的集体的整体特性的变化的一个可能是通过结晶进行。晶体是由分子的宏观集合形成的。与依赖整体特性的其他测量类似，晶体使否则不可检测的个体分子中的轻微变化变得简单。
参考图36，显示了形成纳米级笼8700的简化的质子化水集簇。质子化水集簇通常呈现H+(H2O)n形式。一些质子化水集簇是天然存在的，如在电离层中。不受任何具体理论的束缚，并且根据具体方面，其他类型的水集簇或结构(集簇、纳米笼等)是可能的，包括赋予本发明的输出材料的包含氧和稳定化电子的结构。氧原子8704可以被捕获到所得结构8700中。半结合的纳米笼的化学性质容许氧8704和/或稳定化电子在延长的时间段内保持溶解。诸如医药化合物的其他原子或分子可以被笼蔽以用于持续递送的目的。溶液材料与溶解化合物的特定化学性质取决于那些材料的相互作用。
经由实验显示混合装置100所处理的流体表现出不同的结构特征，这与在集簇结构情况下的流体分析是一致的。
已证明通过混合装置100处理的水与正常的未处理的水相比具有可检测的结构差异。例如，处理的水显示出具有比未处理的水中所观察到的更多的瑞利散射。在所进行的实验中，制备处理的和未处理的水样品(通过将它们每一种密封在单独的瓶中)，将其编码(用于以后鉴定处理的样品和未处理的样品)并送入独立的测试实验室进行分析。只在测试完成后，才解释编码以揭示哪个样品被混合装置100处理。
在实验室，将两种样品置于具有633纳米波长的激光束中。在测试前流体已被密封在玻璃瓶中约1周。对于处理的样品，样品B散射光，这与其相对于激光源的位置无关。然而，“样品A”则不然。在开瓶后2至3小时后，样品B的散射效应消失。这些结果暗示水表现出了引起水保持其特性的记忆并且该记忆随时间消散。这些结果还暗示处理的水的结构与未处理的流体的结构在光学上是不同的。最后，这些结果暗示光学效应不直接与DO水平相关，因为开始的DO水平为45ppm，而实验结束时评估的DO水平为约32ppm。
本文公开的系统和方法容许高浓度且稳定地富集气体(例如，氧)而具有最小限度的被动损失。这种系统和方法可以有效地用于将很多种气体以较高的百分比富集到很多种流体中。仅举例来说，在室温下通常具有约7-9ppm的溶解氧水平的去离子水使用所公开的系统和/或方法可以达成约8-70ppm范围内的溶解氧水平。根据具体的示例性实施方式，可以产生具有约30-60ppm溶解氧水平的富含气体的水。
表1说明了在用富含气体的盐水溶液处理的愈合创伤中进行的各种分压测量。
表1
  组织的氧测量
  探针Z082BO
  在空气中：171mmHg    23℃
  列                   分压(mmHg)
  B1                   32-36
  B2                   169-200
  B3                   20-180*
  B4                   40-60
  *创伤深度最小，大多数＞150，偶尔20s
使用根据本公开内容的富集气体的扩散系统有可能显著地增加大部分液体中的溶解的气体的量。该系统和方法容许气体(例如，氧)被高浓度且稳定地溶解而具有最小限度的被动损失。这种系统和方法可以有效地用于将很多种气体以较高的百分比掺入到很多种流体中。
抗生素
硫酸妥布霉素是用于治疗多种类型的细菌感染，尤其是革兰氏阴性感染的氨基糖苷类抗生素。其他氨基糖苷类抗生素包括：阿米卡星、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、奈替米星、巴龙霉素、链霉素和安普霉素。氨基糖苷类抗生素与细菌的30S和50S核糖体结合，阻止70S复合体的形成，这导致mRNA不能翻译并且发生细胞死亡。诸如妥布霉素的氨基糖苷不通过胃肠道，因此为了全身性利用，其必须以静脉内或肌内给予。患有CF的患者经常被施用吸入形式的妥布霉素以抑制铜绿假单胞菌感染。妥布霉素还与地塞米松组合作为眼用溶液。TOBITM是用于治疗肺感染的气溶胶抗生素。
本发明的具体方面包括增加妥布霉素或其他氨基糖苷类抗生素对在受至少一种CF症状折磨的受治疗者中的肺感染的效力。
施用的途径和形式
在具体的示例性实施方式中，本发明的富含气体的流体可作为单独的治疗组合物或与另一种治疗剂的组合发挥功能以便该治疗组合物防止或减轻炎症的至少一种症状。本发明的治疗组合物包括能够被施用给需要它们的受治疗者的组合物。如在此所用的“受治疗者”可指任何有生命的生物，优选地是动物，更优选地是哺乳动物，并且甚至更优选地是人。
在某些实施方式中，治疗组合物制剂还可包括选自由以下组成的组的至少一种其他试剂：载体、佐剂、乳化剂、助悬剂、增甜剂、调味剂、香料和粘合剂。
如在此所用的“药学上可接受的载体”和“载体”一般是指无毒的惰性固体、半固体或液体的填充剂、稀释剂、装胶囊材料或任何类型的制剂助剂。可用作药学上可接受的载体的材料的一些非限制性实例是糖，例如乳糖、葡萄糖和蔗糖；淀粉，例如玉米淀粉和马铃薯淀粉；纤维素及其衍生物，例如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素和乙酸纤维素；粉末状黄蓍胶；麦芽；明胶；滑石；赋形剂，例如可可油和栓剂蜡(suppositorywax)；油类，例如花生油、棉籽油；红花油；芝麻油；橄榄油；玉米油和大豆油；甘油；二醇类；例如丙二醇；酯类，例如油酸乙酯和月桂酸乙酯；琼脂；缓冲剂，例如氢氧化镁和氢氧化铝；海藻酸；无热原的水；等渗盐水；林格式溶液；乙醇和磷酸盐缓冲溶液，以及其他非毒性相容的润滑剂例如月桂基硫酸钠和硬脂酸镁，以及着色剂、释放剂、涂层剂、甜味剂、调味剂和加香剂，根据配制者的判断，防腐剂和抗氧化剂也可以存在于组合物中。在具体的方面，此类载体和赋形剂可以是本发明的富含气体的流体或溶液。
本文所述的药学上可接受的载体例如媒介物(vehicle)、佐剂、赋形剂或稀释剂对于本领域熟练技术人员是公知的。通常，药学上可接受的载体对治疗剂具有化学惰性并且在使用的条件下没有有害的副作用或毒性。药学上可接受的载体可包括聚合物和聚合物基质、纳米颗粒、微泡及类似物。
除了本发明的治疗性富含气体的流体之外，治疗组合物还可包括惰性稀释剂例如另外的非富含气体的水或其他溶剂，增溶剂和乳化剂例如乙醇、异丙醇、碳酸乙酯、乙酸乙酯、苯甲醇、苯甲酸苄酯、丙二醇、1，3-丁二醇、二甲基甲酰胺、油类(具体而言，棉籽油、花生油、玉米油、胚芽油、橄榄油、蓖麻油和芝麻油)、甘油、四氢糠醇、聚乙二醇和脱水山梨糖醇的脂肪酸酯，和它们的混合物。如由本领域普通技术人员所理解的那样，具体治疗组合物的新颖且改进的制剂、新颖的富含气体的治疗性流体和递送新颖的富含气体的治疗性流体的新颖方法可通过用相同、相似或不同的组合物的富含气体的流体代替一种或多种惰性稀释剂而获得。例如，常规的水可以由富含气体的流体代替或补充，生产所述富含气体的流体是通过将氧扩散到水或去离子水中以提供富含气体的流体。
在某些实施方式中，本发明的富含气体的流体可与一种或多种治疗剂组合在一起和/或单独使用。在具体的实施方式中，并入富含气体的流体可包括用一种或多种富含气体的流体代替一种或多种本领域已知的溶液，例如去离子水、盐溶液及类似物，由此提供用于递送给受治疗者的改进的治疗组合物。
某些实施方式提供了治疗组合物，所述治疗组合物包含本发明的富含气体的流体、药物组合物或其他治疗剂或所述其药学上可接受的盐或溶剂化物、以及至少一种药物载体或稀释剂。这些药物组合物可用在前述疾病或病症的预防和治疗中或者如以上所提到的治疗法中。优选地，载体必须是药学上可接受的并且必须与组合物中的其他成分相容，即对组合物中的其他成分没有有害作用。载体可以是固体或液体并且优选地被配制为单位剂量制剂，例如可包含按重量计0.05％到95％活性成分的片剂。
可能的施用途径包括口服、舌下、口含、肠胃外(例如皮下、肌内、动脉内、腹膜内、池内、膀胱内、鞘内或静脉内)、直肠、局部(包括经皮、阴道内、眼内(intraoccular)、耳内(intraotical)、鼻内)以及可植入的装置或材料的吸入、注射或插入。
施用途径
对于具体受治疗者的最适合的施用手段将取决于被治疗的疾病或病症的性质和严重度或者被使用的治疗法的性质，以及治疗组合物或另外的治疗剂的性质。在某些实施方式中，口服或局部施用是优选的。
适合于口服施用的制剂可作为离散的单位提供，例如片剂、胶囊、扁囊剂、糖浆、酏剂、口香糖、“棒糖(lollipop)”制剂、微乳剂、溶液、悬浮液、锭剂或凝胶涂覆的安瓿剂，每种都包含预定量的活性化合物；作为粉末或颗粒；作为水性或非水性液体中的溶液或悬浮液；或者作为水包油或油包水型乳剂而提供。
适合于穿粘膜方法例如通过舌下或口含施用的制剂包括包含活性化合物和典型的调味基质例如糖和阿拉伯胶或黄蓍胶的锭剂贴剂、片剂及类似物，和包含处于惰性基质(例如明胶和甘油或蔗糖阿拉伯胶)中的活性化合物的软锭剂。
适合于肠胃外施用的制剂通常包括包含预定浓度的有效的富含气体的流体和可能的另一种治疗剂的无菌水溶液；所述溶液优选地与预定接受者的血液等渗。适合于肠胃外施用的另外的制剂包括包含生理学上适合的共溶剂和/或络合剂例如表面活性剂和环糊精的制剂。水包油型乳剂也可能适合于富含气体的流体的肠胃外施用的制剂。尽管此类溶液优选地由静脉内施用，但是它们也可以通过皮下注射或肌内注射而施用。
适合于尿道、直肠或经阴道施用的制剂包括凝胶、乳膏、洗剂、水性或油性悬浮液、可分散的粉末或颗粒、乳剂、可溶性固体材料、灌洗剂及类似物。所述制剂优选地作为单位剂量栓剂而提供，所述栓剂包含在形成栓剂基质(例如可可油)的一种或多种固体载体中的活性成分。可替代地，可以配制具有本发明的富含气体的流体的结肠清洗液用于结肠或直肠施用。
适合于局部、眼内、耳内或鼻内应用的制剂包括软膏、乳膏、糊剂、洗剂、膏剂、凝胶(例如水凝胶)、喷雾剂、可分散的粉末和颗粒、乳剂、使用流动推进剂的喷雾剂或气溶胶剂(例如脂质体喷雾剂、滴鼻剂、鼻喷雾剂及类似物)以及油类。对于此类制剂适合的载体包括石油膏、羊毛脂、聚乙二醇、醇和它们的组合。鼻腔递送或鼻内递送可包括计量剂量的任何这些制剂或其他制剂。同样，耳内或眼内可包括滴剂、软膏、冲洗液(irritation fluid)及类似物。
本发明的制剂可通过任何适合的方法制备，通常通过将任选地具有活性化合物的富含气体的流体与液体或细碎的固体载体或二者以需要的比例进行均一地且紧密地混合，然后(如果必要的话)将生成的混合物塑造成希望的形状。
例如，片剂可通过对包含活性成分的粉末或颗粒和一种或多种任选的成分例如粘合剂、润滑剂、惰性稀释剂或表面活性分散剂的紧密混合物进行压制或者通过对粉末状活性成分与本发明的富含气体的流体的紧密混合物进行模制来制备。
通过吸入施用的适合的制剂包括可凭借各种类型的计量剂量的加压气溶胶、雾化器或吸入器而产生的细粒粉剂或雾剂。具体而言，治疗剂的粉末或其他化合物可被溶解或悬浮在本发明的富含气体的流体中。
对于经口腔的肺部施用，所述粉末或小滴的颗粒尺寸通常在0.5-10μM的范围中，优选1-5μM，以确保递送到支气管树中。对于鼻腔施用，在范围10-500μM中的颗粒尺寸是优选的以确保驻留在鼻腔中。
计量剂量的吸入器是加压型气溶胶分配器，通常包含在液化推进剂中的治疗剂的悬浮液或溶液制剂。在某些实施方式中，如本文所公开的那样，本发明的富含气体的流体可以除标准的液化推进剂以外一起使用或代替标准的液化推进剂使用。在使用过程中，这些装置通过适合于递送计量体积(通常从10μL到150μL)的阀排出制剂以产生包含治疗剂和富含气体的流体的细粒喷雾。适合的推进剂包括某些含氯氟烃化合物，例如二氯二氟甲烷、三氯氟甲烷、二氯四氟乙烷和它们的混合物。
所述制剂可另外包含一种或多种共溶剂，例如乙醇表面活性剂如油酸或失水山梨醇三油酸酯；抗氧化剂和适合的调味剂。雾化器是商购装置，所述装置凭借压缩的气体(通常是空气或氧)加速通过一个狭窄的文式孔(venturi orifice)或者凭借超声搅拌将活性成分的溶液或悬浮液转变为气溶胶雾。供雾化器中使用的适合的制剂由处在富含气体的流体中的另一种治疗剂组成并且占该制剂的高达40％w/w，优选地小于20％w/w。此外，可利用其他载体，例如蒸馏水、无菌水或稀释的水性醇溶液，优选地通过加入盐例如氯化钠使它们与体液等渗。任选的添加剂包括防腐剂(特别是如果制剂没有被无菌制备时)并且可包括羟基苯甲酸甲酯、抗氧化剂、调味剂、挥发性油、缓冲剂和表面活性剂。
用于通过吸入法施用的适合的制剂包括可凭借吸入器递送或以鼻吸药(snuff)的方式被摄入鼻腔的细粉碎的粉末。在吸入器中，粉末被包含在通常由明胶或塑料制成的胶囊或药筒中，所述胶囊或药筒在原位被刺穿或者打开，并且在吸入时粉末由通过该装置抽入的空气递送或凭借手工操作的泵递送。在吸入器中采用的粉末只由活性成分组成或者由包括活性成分、适合的粉末稀释剂(例如乳糖)和任选的表面活性剂的粉末共混物组成。活性成分通常包括0.1到100w/w的制剂。
除了以上具体提到的成分之外，本发明的制剂可以包括本领域熟练技术人员已知的其他试剂，同时考虑到组织中的制剂类型。例如，适合于口服施用的制剂可包括调味剂，而适合于鼻内施用的制剂可包括香料。
本发明的治疗组合物可通过可用于与药物一起使用的任何常规方法进行施用，作为单独的治疗剂或者治疗剂的组合。
当然，所施用的剂量将依赖于已知的因素而改变，所述因素例如具体药剂的药效学特点及其施用方式和途径；接受者的年龄、健康和重量；症状的性质和程度；并行治疗的种类；治疗的频率；和希望的效果。活性成分的每日剂量可预期为每千克(kg)体重约0.001到1000毫克(mg)，其中优选的剂量为0.1到约30mg/kg。
剂量形式(适合于施用的组合物)包含每单位约1mg到约500mg的活性成分。在这些药物组合物中，活性成分将通常以基于组合物的总重量的约0.5-95％的重量的量存在。
软膏、糊剂、泡沫、包含体、乳膏和凝胶也可以包含赋形剂，例如淀粉、黄蓍胶、纤维素衍生物、有机硅、膨润土、硅酸和滑石，或它们的混合物。粉末和喷雾剂也可以包含赋形剂，例如乳糖、滑石、硅酸、氢氧化铝和硅酸钙，或这些物质的混合物。可通过制造气溶胶药物常规使用的任何已知手段将纳米晶体抗微生物金属的溶液转换成为气溶胶或喷雾。一般来说，此类方法包括加压或提供一种工具，该工具通常用惰性载体气体对溶液的容器进行加压并使该加压的气体通过一个小孔。喷雾剂可另外地包含常规推进剂，例如氮气、二氧化碳和其他惰性气体。此外，可将微球或纳米颗粒与本发明的富含气体的治疗组合物或流体以施用该治疗化合物给受治疗者所需要的任何途径一起利用。
注射用制剂可存在于单位剂量或多剂量密封的容器例如安瓿和管形瓶中，并且可被储存在仅需要在使用前立即添加无菌液体赋形剂或富含气体的流体的冷冻干燥的(冻干的)的条件下。临时性注射溶液和悬浮液可从无菌的粉末、颗粒和片剂制备。注射性组合物用的有效的药物载体的需求是本领域普通技术人员公知的。参见例如，Pharmaceutics andPharmacy Practice(药物和药剂学实践)，J.B.Lippincott Co.，Philadelphia，Pa.，Banker和Chalmers，编，238-250(1982)和ASHP Handbook on InjectableDrugs(注射药物的ASHP手册)，Toissel，第四版，622-630(1986)。
适合于局部施用的制剂包括包含本发明的富含气体的流体和任选的另外的治疗剂和调味剂(通常是蔗糖和阿拉伯胶或黄蓍胶)的锭剂；包含富含气体的流体和处于惰性基质(例如明胶和甘油、或蔗糖和阿拉伯胶)中的任选的另外的治疗剂的软锭剂；和包含富含气体的流体和处于适合的液体载体中的任选的另外的治疗剂的漱口剂或口腔漱洗剂；以及乳膏、乳剂、凝胶剂及类似物。
另外，适合于直肠施用的制剂可通过与各种基质例如乳化基质或水溶性基质相混合作为栓剂而提供。适合于阴道施用的制剂可作为阴道栓剂、卫生棉条、乳膏、凝胶剂、糊剂、泡沫或喷雾剂配方而提供，它们除了活性成分以外还包含本领域已知的适当的这些载体。
适合的药物载体描述于本领域的一本标准参考文本Remington′sPharmaceutical Sciences(雷明顿药学)，Mack出版公司中。
施用给受治疗者(尤其是哺乳动物，特别是人)的剂量在本发明的背景中应该足以经合理的时段在动物中实现治疗反应。本领域的熟练技术人员将认识到剂量将取决于各种因素，包括动物的状态、动物的体重以及被治疗的病症。适合的剂量是在受治疗者中产生已知实现希望的反应的治疗组合物的浓度。
剂量的尺寸还将由施用的途径、计时和频率以及可能伴随治疗组合物的施用和希望的生理学效应的任何不利的副作用的存在、性质和程度决定。
以下实施例仅是旨在说明而不以任何方式限制。
实施例
实施例1
假单胞菌抑制，板
应用本发明的富含气体的盐水溶液限制了假单胞菌的生长。使用富含气体的盐水溶液进行的测试表明使用氧富集气体的水减少了假单胞菌。
由达McFarland 1浓度(约3×108个微生物/mL)的新鲜的24小时培养物制备假单胞菌的两种测试菌株(ATCC菌株10145和ATCC菌株27853)。将每个细菌等分试样(1mL)在由1份TSB肉汤和9份无菌盐水制得的9ml肉汤-盐水中以10倍稀释连续稀释。测试的细菌浓度为107、106、105、104、103和102。制备阴性对照管(无细菌且无本发明的富含气体的流体)。在各组管中包括有阳性对照管(不含富含气体的流体，含有生理盐水和6种细菌浓度的每一种)以便测试各细菌菌株。
使用各细菌菌株的10倍稀释物，如下接种一组36个管：
6个管中加入1mL的每种稀释物；然后将4mL的每一种测试的富含气体的流体加入各管中(使总体积为5mL)。将富含气体的流体标记为50ppm、40ppm、30ppm、20ppm、10ppm和生理盐水。阳性对照为生理盐水，相对于该阳性对照测量所有其他的管的生长。
在35℃初次孵育后24小时内以2小时的间隔连续测量各36管实验组的所有管的每一种假单胞菌物种。在各组的读数间隔，将管重置于35℃以继续孵育。使用设置在OD540处的经过校准的分光光度计进行读数。
这些测试的结果表明对于所测试的两种菌株来说本发明的富含气体的流体在35℃孵育开始后4小时至12小时内以及后期(16-24小时)阳性抑制几种细菌稀释度的假单胞菌菌株。
具体地说，对于两种菌株，以30或50的浓度在16小时至24小时期间发现了最高的阳性抑制率。阳性抑制率依据测试溶液浓度和所测试的细菌样品浓度而略微不同。
表1
假单胞菌阳性抑制的时间
  时间(小时)   2   4   6   8   10   12   16   18   20   22   24
  ATCC27853   0   1   3   1   2   2   5   0   5   7   6
  ％+   _   3   10   3   6   6   16   _   16   23   20
  ATCC10145   0   4   3   4   3   3   2   1   5   6   8
  ％+   -   13   10   13   10   10   6   3   16   20   26
％+＝数目+/30(6种细菌浓度×5种溶液浓度)
实施例2
对假单胞菌抑制的MIC研究，管
在由1份TSB肉汤和4份CFU-NS(生理盐水)制成的肉汤-盐水混合物的基质中制备2倍稀释的最小抑制浓度(MIC)测试溶液。每组测试管中包括有阴性对照管(不含细菌且不含富含气体的流体)和阳性对照管(不含富含气体的流体，含有细菌)。流体稀释为：50ppm、25ppm、12.5ppm、6.25ppm、3.12ppm、1.55ppm和0.7ppm。在制备各细菌菌株的管之后，测量来自两种溶液的样品的pH。CFU-富含气体的流体pH为约6.8-7.2，而CFU-NS pH为约6.2。
在35℃下制备了2组加盖的管18小时之后，所有管的视觉检查表明在各组中标记为50ppm的第一个管不显示生长，而所有其他的管(除阴性对照管外)均显示适度的生长。
根据MIC研究，标记为50ppm的管在视觉检查时不显示生长，并且进一步测试了其最小杀菌浓度(MBC)。使用0.1mL容量的经过校准的一次性无菌接种环从这两管的每一个中取样，并立即在BA板上划线以检测激发细菌的生长或生长抑制。在35℃下孵育18小时后，由各管收集的样品显示没有可以看到的生长(来自ATCC 10145的管50和来自ATCC 27853的管50)，但是在BA板上划线和涂布时，二者两种都显示了极高水平的生长。菌落数太大而无法计数。因此，使用管50-富含气体的流体经受了轻微的生长延迟。
实施例3
假单胞菌抑制，敷料
针对假单胞菌菌株ATCC 10145和ATCC 27853A测试了Aquacel敷料，该Aquacel敷料为干的并且用测试流体52(pH 7.2-7.8)、50(pH6.0-6.2)、42(pH 7.2)、34(pH 7.2)、25(pH 6.8)、和10(pH 6.2)或生理盐水(pH 6.2)水合的。首先将富含气体的测试流体或生理盐水流体施加到敷料(0.4mL)中，之后在12小时后再次施加(0.25mL)。
结果揭示在施加到三个假单胞菌ATCC 10145接种的板上的用无菌25流体处理的三个敷料片(1cm2)之一的周围具有3-4mm的干净抑制区域，并且在施加到三个假单胞菌ATCC 27853接种的板之一上的用无菌25流体处理的三个敷料片(1cm2)之一的周围具有3-4mm的干净抑制区域。小于1-2mm的干净抑制区域环绕在两种菌株上的干敷料的两侧。在其他测试敷料或对照敷料周围没有检测到抑制区。
实施例4
微生物抑制，敷料
使用血琼脂板，并且所用的创伤敷料为Promogram Prisma基质敷料(matrix dressing)(标记为A)和亲水纤维敷料(hydrofiber dressing)(标记为B)。使用来自细胞密度为3.0×108个/mL的McFarland等效浊度标准的24小时培养物的微生物测试无菌敷料。
测试微生物为金黄色葡萄球菌(Staphlycoccus aureaus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、铜绿假单胞菌、大肠杆菌和白色念珠菌(Candida albicans)。
用约0.8mL的富含气体的流体或生理盐水水合每种类型的敷料，并放置约30分钟。使用干敷料作为对照。然后使平板生长24小时，并记录结果。
如在细胞板中所看到的，亲水纤维敷料(B)在干的或用任一流体水合的情况下均对测试微生物的生长没有影响。用富含气体的流体水合的Prisma敷料(A)显示出金黄色葡萄球菌菌落的部分抑制区、表皮葡萄球菌的1mm抑制区、假单胞菌的2-3mm抑制区(其具有伸出另外2-3mm的增加环晕效应)、念珠菌的2mm抑制区，并且对大肠杆菌没有影响。
干燥的对照亲水纤维敷料(A)具有金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、假单胞菌的2-3mm抑制区，以及大肠杆菌和念珠菌的约1-2mm的部分抑制，观察到了穿破的菌落。
生理盐水对照亲水纤维敷料(A)显示了金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和假单胞菌的2mm部分抑制区。观察到了生长为大肠杆菌和念珠菌测试菌株的菌落。
实施例5
使用妥布霉素的MIC/MBC测试
针对三种假单胞菌菌株PA-O1、PA-14和PA-K随机测试本发明的富含气体的流体。从McFarland 1浓度(约3×108个微生物/mL)的新鲜的24小时培养物制备各细菌培养物。然后将每个细菌样品(1mL)以10倍稀释连续稀释至由1份MH肉汤和9份无菌盐水制得的9ml肉汤-盐水混合物中。测试的细菌浓度为105、104、103和102。阴性对照管(不含细菌且不含富含气体的盐水溶液，并且不含妥布霉素)以及阳性对照管(含测试细菌浓度和生理盐水但是不含妥布霉素且不含富含气体的流体)与测试溶液并行测试。在35℃孵育细胞。结果显示在下表5中。剪切的生理盐水通过本发明的富集气体的扩散装置，但不将气体添加至流体。
表2使用妥布霉素和富含气体的流体比单独的妥布霉素具有更好的杀伤率
  流体   说明   溶解的气体(氧，ppm)  PA-O1   PA-14   PA-K
  A   富含气体的盐水   33.4  是   是   否
  B   富含气体的盐水   23.8  否   是   否
  C   富含气体的盐水   49.6  是   是   是
  D   生理盐水   9.6  否   否   否
  E   富含气体的盐水   42.8  是   是   是
  F   剪切的生理盐水(无气体富集)   14.1  是 是   是
实施例6
(电动产生的超级充氧的流体和Solas示出在领域认可的人支气管收缩的动物模型(人哮喘模型)中提供了与沙丁胺醇的体内协同延长效应(例如支气管收缩的抑制)
实验1：
在开始的实验中，评估十六只豚鼠支气管扩张剂对气道功能连同醋甲胆碱诱导的支气管收缩的影响。在确定最佳给药后，以50μg/mL对每只动物进行给药以递送每只动物在250μL中的12.5μg的硫酸沙丁胺醇的靶剂量。
该研究是重量和基线PenH值的随机区组设计。两个组(A和B)接受了250μL的在一种或两种稀释剂中的50μg/mL的硫酸沙丁胺醇的气管内灌注：组A是已通过本发明的装置、没有添加氧的去离子水，而组B是本发明的富含气体水。使用Penn Century微型喷雾器以溶液对每组进行气管内给药。此外，使动物分批通过BUXCO体积描记设备以便在供给该体积描记器和该记录设备的喷雾器内同等地代表每个治疗组。
在沙丁胺醇施用后2小时显示其基线PenH值的至少75％的动物不被包括在数据分析中。这个排除标准是基于过去的研究，其中未能观察到支气管扩张剂的支气管保护可能与给药错误有关。作为结果，将对照组的一只动物从数据分析中去掉。
一旦动物有大于50％的支气管收缩，则认为该动物未受到保护。如以下表3中所列出的那样，组B动物的50％(阴影的)受保护免于支气管收缩达10小时(在这个时间测试被终止)。
表3
如用醋甲胆碱的激发所测量的支气管收缩保护
组A
按动物编号的免受支气管收缩的百分比保护
  时间(小时) 1 2 3 4 5 6 7
  0   100.00   100.00   100.00   100.00   100.00   100.00   100.00
  2   20.81   23.82   32.89   11.56   7.91   24.95   20.15
  6   15.67   9.96   8.53   8.40   81.66   75.60   91.97
  10   173.92   130.34   95.45   68.14   57.85   103.95   69.03
组B
按动物编号的免受支气管收缩的百分比保护
  时间(小时)   1   2   3   4   5   6   7   8
  0   100.00   100.00   100.00   100.00   100.00   100.00   100.00   100.00
  2   15.85   18.03   17.88   24.09   18.59   15.18   21.33   13.33
  6   211.57   10.96   68.79   23.72   11.09   99.00   118.26   6.95
  10   174.54   12.87   88.16   20.40   21.45   31.60   123.47   8.46
实验2：在雄性Hartley豚鼠中用硫酸沙丁胺醇进行了RDC 1676的支气管收缩评估：
使用更大数目的动物进行另外一组实验来评估本发明的电动产生的流体(例如，RDC1676-00、RDC1676-01、RDC1676-02和RDC1676-03)当在雄性豚鼠中单独施用或作为硫酸沙丁胺醇的稀释剂时针对醋甲胆碱诱导的支气管收缩的保护作用。
材料：
豚鼠(Caviaporcellus)是购自查尔斯河加拿大(Charles River Canada)公司(St.Constant，魁北克，加拿大)的Hartley白化体，Crl：(HA)BR。重量：在治疗的开始是大约325±50g。组的数目是32，其中每组7只雄性动物(加上来自同一批次动物的24只备用动物)。饮食；除了在指定的程序期间以外所有动物自由享用标准的检定合格的颗粒状商品化实验室饮食(PMI检定合格的豚鼠5026；PMI Nutrition International Inc.)。
方法：
施用途径是通过Penn Century微型喷雾器的气管内灌注和通过全身吸入的醋甲胆碱的激发。选择气管内途径以对测试物品/对照溶液的肺部暴露最大化。已选择全身吸入激发用于醋甲胆碱的激发以便激起上气道超敏反应(即支气管收缩)。
治疗的持续时间是一天。
表4示出实验设计。在TA/对照施用后2小时，使所有动物经历醋甲胆碱的吸入暴露(500μg/ml)。所有动物接受250μl剂量体积。因此，将硫酸沙丁胺醇稀释(在对照物品和4个测试物品中)到0、25、50和100μg/ml的浓度。
在给药前三十分钟，在这四种测试物品溶液(RDC 1676-00、RDC1676-01、RDC1676-02；和RDC1676-03)的每一种的1Ox储备液(500μg/ml)中配制4个不同浓度的硫酸沙丁胺醇的溶液(0、25、50和100μg/ml)。硫酸沙丁胺醇的这些浓度也被配制在非电动产生的对照流体(对照1)中。通过对每种储备溶液进行适当稀释制备了给药溶液。所有储备液和给药溶液一旦制备即被保持在冰上。在制作测试/对照物品之后一小时内完成给药。在给药当天制备醋甲胆碱的溶液(500μg/ml)。
每只动物使用Penn Century微型喷雾器接受测试物品或对照物品的气管内灌注。对动物整夜禁食并使用异氟烷麻醉，借助喉镜(或适合的替代物)使喉可见并且将微型喷雾器的尖端插入到气管中。施用250μl/动物的剂量体积的测试物品或对照。
使用补充来自Buxco bias流泵的空气的aeroneb超声喷雾器使醋甲胆碱气溶胶产生进入到混合室的空气入口中。这个混合室进而供给四个单独的全身无限制的体积描记器，每个运行在依靠位于排气线中的门阀而保持的微小的负压下。使用真空泵来以需要的流速抽空吸入室。
在该研究的主要阶段开始之前，将12只备用动物分配成3组(n＝4/组)以确定动物可能暴露于醋甲胆碱以引导严重的但非致命的急性支气管收缩的最大暴露时间。将四只动物暴露于醋甲胆碱(500μg/ml)中30秒，并且在气溶胶开始后测量呼吸参数达10分钟。适当地调整醋甲胆碱喷雾器浓度和/或气溶胶化的暴露时间以诱导严重的但非致命的急性/可逆的支气管收缩，如通过阴茎中的瞬时提高所表征的那样。
在测试物品施用之前一次(-1天)并且在给药后2、6、10、14、18、22和26小时再次将动物放在所述室中，并且在针对醋甲胆碱的气溶胶激发开始后使用Buxco Electronics BioSystem XA系统测量通气参数(潮气量、呼吸速率、导出的分钟量)和增强暂停Penh持续10分钟的时间。一旦动物在室的基线之内，则记录这些值持续1分钟，之后醋甲胆碱、500ug/mL的喷雾器浓度被气溶胶化持续30秒，将动物暴露于气溶胶持续另外10分钟，在此期间连续地评定通气参数。Penh被用作支气管收缩的指标；Penh是从最大吸气流量、最大呼气流量和呼气时间获得的导出值。Penh＝(最大呼气流量/最大吸气流量)*(呼气时间/呼出65％的呼气量的时间-1)。
在给药前的醋甲胆碱激发过程中未显示严重的急性支气管收缩的动物被更换。在给药后2小时显示基线PenhPenes值的至少75％的任何动物不被包括在数据分析中。将呼吸参数记录为20秒的方式。
将认为是非生理学的数据从进一步分析中排除。
对经15分钟时间段的Penh改变进行作图并且Penh值被表达为曲线下面积。数字数据经历组平均值和标准差的计算(当适用时)。
表4.实验设计；每组7只雄性豚鼠。
  组的标识   沙丁胺醇(0μg/动物)   沙丁胺醇(6/25μg/动物)   沙丁胺醇(12.5μg/动物)   沙丁胺醇(25μg/动物)
  1(对照1)(环境氧)   7只雄性   7只雄性   7只雄性   7只雄性
  5(RDC1676-00(Solas)   7只雄性   7只雄性   7只雄性   7只雄性
  6(RDC1676-01(20ppm氧)   7只雄性   7只雄性   7只雄性   7只雄性
  组的标识   沙丁胺醇(0μg/动物)   沙丁胺醇(6/25μg/动物)   沙丁胺醇(12.5μg/动物)   沙丁胺醇(25μg/动物)
  7(RDC1676-02(40ppm氧)   7只雄性   7只雄性   7只雄性   7只雄性
  8(RDC1676-03(60ppm氧)   7只雄性   7只雄性   7只雄性   7只雄性
结果：
如图107A-D所示，在不存在沙丁胺醇的情况下，当经26小时时段被测量时，本发明的电动产生的流体的施用对基线PenH值的平均百分比没有明显影响。
然而出人意料地，如图108A-D所示，在本发明的电动产生的流体(在测试的所有氧水平的值；环境的(图108-A)、20ppm(图108-B)、40ppm(图108-C)和60ppm(图108-D))中配制的沙丁胺醇的施用(示出25μg沙丁胺醇/动物的各组的代表数据)与对照流体相比导致沙丁胺醇的抗支气管收缩效应的惊人的延长。即，醋甲胆碱结果显示沙丁胺醇延长支气管扩张达至少26小时。图108A-D示出在RDC1676与生理盐水对照之间在所有的氧水平存在一致的差异。结合所有的4种RDC1676流体，与生理盐水的总的治疗差异的p值是0.03。
因此，根据本发明的具体的方面，本发明的电动产生的溶液提供了与沙丁胺醇的协同延长效应，由此提供了患者沙丁胺醇利用下降，实现更有效的有成本效益的药物使用、更小的副作用，并且增加了可以对患者进行治疗且响应于沙丁胺醇的治疗所经过的时段。
实施例7
溶剂化电子的产生
其他证据也以表明由本发明的扩散器装置产生的扩散过程导致在富含气体的流体内的溶剂化电子。由于极谱溶解氧探头的结果，相信扩散的流体表现出电子俘获效应，因此流体在富含气体的材料内可以包括溶剂化电子。
存在两种用电学方法测量溶解氧水平的基本技术：电镀测量技术和极谱测量法。每种方法使用一个电极系统，其中被测试的溶液内的溶解氧水平与该探头的阴极反应以产生电流。溶解氧水平传感器由两个电极组成，一个阳极和一个阴极，所述阳极和阴极都浸入在传感器体内的电解质中。氧可渗透的膜将阳极和阴极与被测试的溶液分隔开。氧扩散经过该膜并且与该探头的内部组分相互作用以产生电流。阴极是氢电极并且携带与阳极有关的负电位。电解质溶液包围电极对并且被膜包含。当没有氧存在时，阴极被氢极化并阻抗电流的流动。当氧通过该膜时，阴极被去极化并且电子被消耗。阴极根据以下等式电化学将氧还原成羟基离子：
O2+2H2O+4E-＝4OH-
当进行根据本发明的系统的富含气体的溶液的溶解氧水平的测量时，反复经历溢流状态，其中溶解氧测定仪显示比该测定仪能够读出的更高的读数。然而，通过温克勒滴定对富含气体的溶液的评估表明该溶液的溶解氧(DO)水平比通过探头表明的更低。通常，DO探头(例如在这些实验中使用的Orion 862)具有60ppm的最大读数。然而，当该测定仪被放在本发明的富含气体的水中时，它溢出。
不希望被任何具体的作用机制束缚，该测定仪的机制响应于氧发生反应的电子。然而，根据电子自旋共振，在流体中不存在游离的离子。因此，流体可能包含由也存在于该流体中的氧类稳定的溶剂化电子。
实施例8
细胞因子的概况
从单个健康的人类志愿者供体获得混合的淋巴细胞。根据去除血小板的标准程序洗涤血沉棕黄层(buffy coat)样品。将淋巴细胞以每板2x106个的浓度在RPMI培养基(+50mm HEPES)铺板，所述RPMI培养基用本发明的富含气体的流体或蒸馏水(对照)稀释。用1μg/mL的T3抗原、或1μg/mL的植物凝集素(PHA)凝集素(全T细胞激活剂)刺激细胞或者未刺激细胞(阴性对照)。在24小时孵育后，检查细胞的生存力，提取并且冷冻上清液。
将上清液融化、离心并使用(Luminex)bead lite方案和平台测试细胞因子的表达。值得注意的是，IFN-γ水平在具有T3抗原的本发明的富含气体的培养基中比在具有T3抗原的对照培养基中高，而IL-8在具有T3抗原的本发明的富含气体的培养基中比在具有T3抗原的对照培养基中低。另外，IL-6、IL-8和TNF-α的水平在具有PHA的本发明的富含气体的培养基中比在具有PHA的对照培养基中低，而IL-1b水平在具有PHA的本发明的富含气体的流体中当与具有PHA的对照培养基相比时更低。在单独的气体-本发明培养基中，IFN-γ水平比在对照培养基中高。
在具有本发明的富含氧的流体(水)(孔1、3和5)或蒸馏水(2、4和6)的完全RPMI+50mm Hepes中将两百万个细胞铺板到24孔板的6个孔中(将10X RPMI稀释到水中以成为1x)。用1ug/ml T3抗原(孔1和孔2)或PHA(孔3和孔4)刺激细胞。对照孔5和6不被刺激。在24小时后，检查细胞的生存力，收集并且冷冻上清液。接下来，将上清液融化并且在8,000g离心以沉淀。使用LUMINEX BEAD LITE方案和平台测定澄清的上清液中所列出的细胞因子。数字数据列于表1中。
表1
  样品  IFN   IL-10   IL-12p40   IL-12p70   IL-2   IL-4   IL-5   IL-6   IL-8   IL-1β   IL-10   TNFa
  1  0   0   0   2.85   0   0   7.98   20.3   1350   7.56   11500   15.5
  2  0   0   0   3.08   0   0   8   15.2   8940   3.68   4280   7.94
  3  0   581   168   3.15   0   0   8   16400   2200   3280   862   13700
  4  0   377   56.3   4.22   0   0   8.08   23800   22100   33600   558   16200
  5  0   0   0   2.51   0   0   7.99   24   1330   7.33   5900   8.55
  6  0   0   0   2.77   0   0   8   5.98   3210   4.68   3330   0
实施例9
细胞因子的表达
在具体的方面，用处于电动产生的富含氧的流体或对照流体中的T3抗原或PHA刺激人的混合的淋巴细胞，并且评估了IL-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-10、IL-12(p40)、IL-12(p70)、IL-13、IL-17、Eotaxin、IFN-γ、GM-CSF、MIP-1β、MCP-1、G-CSF、FGFb、VEGF、TNF-α、RANTES、瘦蛋白(Leptin)、TNF-β、TFG-β和NGF的改变。如从图38所看到的那样，所测试的促炎症细胞因子(IL-1β、TNF-α、IL-6和GM-CSF)、趋化因子(IL-8、MIP-1α、RANTES和Eotaxin)、炎性酶(iNOS、COX-2和MMP-9)、变态原的反应(MHC II类、CD23、B7-1和B7-2)和Th2细胞因子(IL-4、IL-13和IL-5)相比于对照流体在测试流体中减少。相比之下，所测试的抗炎性细胞因子(例如IL1R-α、TIMP)相比于对照流体在测试流体中增加。
为了详述这些数据，申请人使用涉及卵白蛋白敏化作用的领域认可的用于评定过敏性超敏反应的模型系统。研究的终点是该反应的具体的细胞学的和细胞的组分以及蛋白和LDH的血清学测量。进行细胞因子分析，包括Eotaxin、IL-1A、IL-1B、KC、MCP-1、MCP-3、MIP-1A、RANTES、TNF-A和VCAM的分析。
简言之，将雄性Brown Norway大鼠经腹膜内注射0.5mL的处于包含氢氧化铝(Al(OH)3)(200mg/mL)的溶液中的卵白蛋白(OVA)V级(GradeV)(A5503-1G，Sigma)(2.0mg/mL)，在第1、2和3天各一次。该研究是随机化2x 2因子排列的处理(4组)。在允许免疫反应发生的两周等待时段之后，要么将大鼠暴露要么用RDC1676-00(通过本文所描述的混合装置处理的无菌盐水)和RDC1676-01(通过添加了额外氧的混合装置处理的无菌盐水)处理一周。在一周的每天一次的处理结束时，将2个组一分为二并且每个组中50％的大鼠通过吸入接受盐水或OVA激发。
具体而言，在开始的系列化后十四天，通过吸入将12只大鼠暴露于RDC 1676-00连续7天每天30分钟。将通过该系统的空气流速设定在10升/分钟。将全体12只大鼠排列在饼式室(pie chamber)中，所述饼式室具有雾化材料进入并均等地分布到Aeroneb的12个子室的单入口。
在开始的敏化后十五天，通过超声波雾化将12只大鼠暴露于RDC1676-01连续7天每天30分钟。使用相同的喷雾器和室，也将气流设定为10升/分钟。首先将RDC 1676-00雾化并且在RDC 1676-01雾化之前将Aeroneb室彻底干燥。
在最后的雾化处理后大约2小时，将RDC 1676-00组的6只大鼠再次用OVA(盐水中的1％)激发，所述OVA是使用Penn Century微型喷雾器(1A-1B型)通过气管内(intratreacheal)灌注来递送的。RDC 1676-00组的另外6只大鼠用盐水激发作为通过气管内(intratreacheal)灌注递送的对照组。第二天，RDC 1676-01组重复该程序。
再次激发后二十四小时，通过超剂量的戊巴比妥钠使每组中的所有大鼠安乐死。从下腔静脉采集全血样品并置于两个不等的血液采集管中：Qiagen PAXgeneTM血液RNA管和Qiagen PAXgeneTM血液DNA管。处理肺器官以获得支气管肺泡灌洗(BAL)流体和肺组织用于RT-PCR以评定已知与这个模型中肺部炎症有关的细胞因子表达的标志物的改变。采用单侧灌洗技术以便保存在肺的右侧的4个肺叶的完整性。灌洗左边的“大”肺叶，而将右侧4个肺叶扎起来并立即放入TRI-zolTM中，均质化，并送到实验室做进一步处理。
BAL分析。收集肺灌洗液并且在4℃以600-800g离心10分钟以使细胞沉淀。将上清液转移到新管中并且在-80℃冷冻。将支气管灌洗流体(“BAL”)分成两个等份。将第一等份离心下来，并且将上清液在碎干冰上迅速冷冻，置于-80℃，并且运送到实验室用于进一步处理。存在的蛋白和LDH的量分别表明血液血清蛋白(该蛋白是当其在这个实验中被激发时渗漏通过膜的血清组分)的水平和细胞死亡。专有的测试边示出比对照略少的蛋白。
对第二等份支气管灌洗流体的总蛋白和LDH含量进行评估以及使其经历细胞学检查。处理组示出总细胞大于盐水对照组。此外，相比于对照组在处理组中存在嗜酸性粒细胞的增加。处理组相比于对照组也存在多形核细胞的略微不同。
血液分析。通过转移1.2-2.0mL血液到管中并且使其凝结成块至少30分钟来分析全血。保存剩余的血液样品(大约3.5-5.0mL)用于使用TRI-zolTM或PAXgeneTM的RNA提取。接下来，将凝结成块的血液样品于室温下在1200g离心10分钟。将血清(上清液)去除并置于两个新管中，并且将血清储存在-80℃。
对于利用Tri-Reagent(TB-126，分子研究中心公司(Molecular ResearchCenter，Inc.))的RNA提取，将0.2mL的全血或血浆加到0.75mL的TRTReagent BD中，每0.2mL的全血或血浆补充20μL的5N乙酸。将管摇动并储存在-80℃。利用PAXgeneTM，将管在室温下孵育大约两小时。然后将管放置在它们一边并且储存在-20℃冰箱中24小时，然后转移至-80℃长期储存。
Luminex分析。通过Luminex平台，利用微珠分析作为抗体相关结合反应的基质，其以光度单位读数并且可与量化标准进行比较。每个血液样品作为两份样品同时运行。测量的单位是光度单位并且将这些组分成OVA激发的对照、OVA激发的处理和用专利流体的盐水激发的处理。
对于Agilant基因阵列数据的产生，将肺组织分离并浸在TRI Reagent(TR118，分子研究中心公司(Molecular Research Center，Inc.))中。简言之，将大约1mL的TRI Reagent加入到每个管内50-100mg组织中。使用玻璃TeflonTM或Polytron TM均质器使样品在TRI Reagent中均质化。将样品储存在-80℃。
血液样品：
图49-58示出全血样品评估的结果。
示例性的图49示出血液样品数据的基本亮度数据呈现形式。指明所测量的细胞因子身份的字母(在这种情况下是KC)是在每个数据图的右上方。数据作为单个样品的数据点(上图)和条形图(下图)而呈现。在每种情况下，从左到右将图分成四组。头两组(分别是RDC1676-00OVA和RDC1676-01OVA)是用卵白蛋白(OVA)通过吸入重激发的组，而最后两组(分别是RDC1676-00OVA和RDC1676-01OVA)是只用盐水对照重激发的组。再一次，后缀00代表盐水处理，而后缀01代表电动产生的流体处理组。
将每个血液样品分为2份样品，并且2份样品同时运行。测量的单位是光度单位，这些组从左到右是：OVA激发的对照；OVA激发的电动产生的流体处理；接着是盐水激发的盐水处理；和盐水激发的电动产生的流体处理。为了使查看容易，两个RDC1676-01组用灰色阴影的背景凸显，而对照盐水处理组具有无阴影的背景。
一般来说，在左边两组的比较中，尽管RDC1676-01组数据的扩展稍大，RDC1676-01组中的具体细胞因子水平整体上小于对照处理组中的样品；通常两组之间约30％的数值差异。一般来说，在最右侧两组的比较中，RDC1676-01组与RDC1676-00组相比具有略高的数值。
图50示出根据具体的示例性方面的血液样品数据中的RANTES(IL-8超家族)分析。最左侧两组(OVA激发的组)的光度单位表明一般在RDC1676-01处理组中的值小于RDC1676-00对照组，如通过上图部分中的散点图所示，所示散点图再一次示出这两组之间30-35％的差异，而在只暴露于盐水的组中，细胞因子水平的值大致相同，或者可能在RDC1676-01处理组中略微升高。
图51示出在根据具体的示例性方面的血液样品数据中的MCP-1分析。最左侧两组(OVA激发的组)的光度单位表明一般在RDC1676-01处理组中的值小于RDC1676-00对照组，如通过上图部分中的散点图所示，而在只暴露于盐水的组中，细胞因子水平的值大致相同，或者可能在RDC1676-01处理组中略微升高。
图52示出在根据具体的示例性方面的血液样品数据中的TNFα分析。最左侧两组(OVA激发的组)的光度单位表明一般在RDC1676-01处理组中的值小于RDC 1676-00对照组，如通过上图部分中的散点图所示，而在只暴露于盐水的组中，细胞因子水平的值大致相同，或者可能在RDC1676-01处理组中略微升高。
图53示出在根据具体的示例性方面的血液样品数据中的MIP-1α分析。最左侧两组(OVA激发的组)的光度单位表明一般在RDC1676-01处理组中的值小于RDC 1676-00对照组，如通过上图部分中的散点图所示，而在只暴露于盐水的组中，细胞因子水平的值大致相同，或者可能在RDC 1676-01处理组中略微升高。
图54示出在根据具体的示例性方面的血液样品数据中的IL-1α分析。最左侧两组(OVA激发的组)的光度单位表明一般在RDC1676-01处理组中的值小于RDC1676-00对照组，如通过上图部分中的散点图所示，而在只暴露于盐水的组中，细胞因子水平的值大致相同，或者可能在RDC1676-01处理组中略微升高。
图55示出在根据具体的示例性方面的血液样品数据中的Vcam分析。最左侧两组(OVA激发的组)的光度单位表明一般在RDC1676-01处理组中的值小于RDC1676-00对照组，如通过上图部分中的散点图所示，而在只暴露于盐水的组中，细胞因子水平的值大致相同，或者可能在RDC 1676-01处理组中略微升高。
图56示出在根据具体的示例性方面的血液样品数据中的IL-1β分析。最左侧两组(OVA激发的组)的光度单位表明一般在RDC1676-01处理组中的值小于RDC1676-00对照组，如通过上图部分中的散点图所示，而在只暴露于盐水的组中，细胞因子水平的值大致相同，或者可能在RDC 1676-01处理组中略微升高。
图57和58分别示出在根据具体的示例性方面的血液样品数据中的Eotaxin和MCP-3的分析。在每种情况下，最左侧两组(OVA激发的组)的光度单位表明一般在RDC1676-01处理组中的值小于RDC1676-00对照组，如通过上图部分中的散点图所示，而在只暴露于盐水的组中，细胞因子水平的值大致相同，或者可能在RDC 1676-01处理组中略微升高。
支气管灌洗样品：
图59-68示出支气管肺泡灌洗流体(BAL)样品评估的对应结果。
图59示出在根据具体的示例性方面的BAL数据中的KC分析。在这种情况下，与取样差异性结合的反应水平就RDC1676-01与RDC1676-00处理组之间的差异而言是非决定性的；也就是说，KC示出在这2组之间相对小的差异，但是光度的单位非常小。
同样，图60示出在根据具体的示例性方面的BAL数据中的RANTES分析，并且示出在RDC 1676-01组中的显著的可变性，其中一个读数显著高于其他读数，使结果偏斜。
同样，图61示出在根据具体的示例性方面的BAL数据中TNFα的分析，并且示出在RDC1676-01与RDC1676-00处理组之间的差异方面相对小的显著性。
图62示出在根据具体的示例性方面的BAL数据中MCP-1的分析，并且示出在RDC1676-01与RDC1676-00处理组之间的差异方面相对小的显著性。
图63到68分别示出在根据具体的示例性方面的BAL数据中MIP1-A、IL-1α、Vcam、IL-1β、MCP-3和Eotaxin的分析，并且示出在RDC1676-01与RDC1676-00处理组之间的差异方面相对小的显著性。
总之，针对已知的敏化作用的炎症反应的这种标准测定至少在血液样品中产生显著的临床影响和血清学影响。另外，尽管大量的对照动物在这个过程中具有生理上的应激并且几乎死亡，RDC1676-01处理组均未示出此类临床应激效应。然后这反映在细胞因子的循环水平中，其中在OVA激发组的RDC1676-01处理组与RDC1676-01处理组之间大约30％的差异。相比之下，在非OVA激发组的RDC1676-01处理组与RDC1676-01处理组之间的细胞因子、细胞和血清学概况上存在小的且相当不显著的改变，这可能只代表流体本身的最小基线改变。
实施例10
缓激肽B2受体亲和力结合
利用Bio-Layer Interferometry生物传感器Octet Rapid ExtendedDetection(forteBioTM)以便检查缓激肽配体与缓激肽B2受体的膜受体亲和力结合。该生物传感器系统由嵌入到聚丙烯集线器中的、尖端具有传感器特定的化学的抛光光学纤维组成。该生物传感器装置具有连接到光学纤维尖端的分子层，所述分子层在检测器产生干涉图。所结合的分子数目的任何改变引起光图像的测量位移。
如图69所示，缓激肽B2膜受体被固定到氨丙基硅烷(APS)生物传感器上。在图69中指明了样品板装置，并且在图70中进行分析。接下来，根据图71中所指明的样品装置对缓激肽与固定化受体的结合进行了评定。缓激肽结合的结果示于图72中。根据在图73中所指明的装置进一步滴定与受体结合的缓激肽。
如图74所表明的，缓激肽与B2受体结合是浓度依赖性的，并且在本发明公开的专利的富含气体的盐水流体中与生理盐水相比提高了结合亲和力。与B2受体结合的缓激肽的稳定示于图75中。
实施例11
(将调节性T细胞测定用来显示在调节性T细胞测定中本发明的电动产生的流体在T细胞增殖和细胞因子(Il-1O)及其他蛋白(例如GITR、粒酶A、XCL1、pStat5和Foxp3)的调节和例如在PBMC中的类胰蛋白酶的调节中的作用)。
通过辐射抗原呈递细胞并引入抗原和T细胞研究了本文公开的具体实施方式调节T细胞的能力。通常，这些受刺激的T细胞增殖。然而，在引入调节性T细胞时，通常的T细胞增殖被抑制。
方法：
简言之，在分选中使用的FITC缀合的抗CD25(ACT-1)抗体购自DakoCytomation(芝加哥，IL)。所使用的其他抗体如下：CD3(可溶条件的HIT3a)、GITR(PE缀合的)、CD4(Cy-5和FITC缀合的)、CD25(APC缀合的)、CD28(CD28.2克隆)、CD127-APC、粒酶A(PE缀合的)、FoxP3(BioLegend)、小鼠IgG1(同种型对照)和XCL1抗体。所有抗体根据制造商的说明书来使用。
CD4+T细胞是用CD4+Rosette试剂盒(干细胞技术(StemcellTechnologies))从外周全血中分离的。将CD4+T细胞与抗CD127-APC、抗CD25-PE和抗CD4-FITC抗体一起孵育。通过流式细胞术使用FACSAria将细胞分选为CD4+CD25hiCD1271o/nTreg和CD4+CD25应答T细胞。
在圆底96孔微量滴定板中进行抑制测定。如所示加入3.75x 103CD4+CD25neg应答T细胞、3.75x 103自体T reg、3.75x 104同种异体的受辐射的去除CD3的PBMC。所有孔补充以抗CD3(克隆HIT3a在5.0ug/ml)。在补充以10％胎牛血清的RPMI 1640培养基中于37℃下将T细胞培养7天。在孵育结束之前十六小时，向每个孔加入1.0mCi的3H-胸腺嘧啶核苷。使用Tomtec细胞收集器对板进行收集，并且使用Perkin Elmer闪烁计数器确定3H-胸腺嘧啶核苷的掺入。抗原呈递细胞(APC)由外周血单核细胞(PBMC)组成，使用StemSep人CD3+T细胞去除(干细胞技术(StemCell Technologies))去除T细胞，紧接着40Gy的辐射。
用抗CD3和抗CD28条件刺激调节性T细胞，然后用Live/Dead Red生存力染料(Invitrogen)和表面标志物CD4、CD25和CD127染色。将细胞固定在Lyze/Fix PhosFlowTM缓冲液中并且在变性的Permbuffer中透化。然后将细胞用针对每种具体选定分子的抗体染色。
使用GraphPad Prism软件进行统计分析。通过使用双尾、不成对的斯氏t检验对两个组作比较。通过使用单因子方差分析(1-way ANOVA)对三组作比较。认为小于0.05的P值是显著的(双尾)。如果r值大于0.7或小于-0.7(双尾)，通过斯皮尔曼系数确定两组之间的相关性在统计学上是显著的。
结果：
如在图76中所示，通过用柴油机排气微粒物(PM，来自EPA)刺激细胞研究了调节性T细胞的增殖。图76的x轴示出作为实心黑条的激活的自体CD4+效应T细胞(应答细胞)和灰色条的单独的调节性T细胞(为证实无变应性而示出)，二者以1∶1比率混合如白色条所示出。y轴示出如由3H-胸腺嘧啶核苷的摄入所测量的增殖。如沿着x轴从左到右所示出的，“PM”表示柴油机排气获得的微粒物，“PM+Rev”表示PM加上本发明公开的富含气体的电动产生的流体(Rev)，“Solis”表示本发明公开的电动产生的流体和除了仅环境气体之外不富含气体的装置(未添加PM)，“Rev”表示如以上所定义的单独Rev(未添加PM)，“培养基”表示细胞生长培养基单独的对照(减去PM；无Rev，无Solis)，并且“盐水Con”表示盐水对照(减去PM；无Rev，无Solis)，“V”表示维拉帕米，并且“P”表示心得安(propanolol)，并且“DT”是1∶50的DT390。
如在图77中所示，用PM(无Rev，无Solis)刺激的细胞导致分泌的IL-10的减少，而在本发明公开的流体的存在下暴露于PM的细胞(“PM+Rev”)导致与盐水和培养基对照(无PM)相比IL-10的产生持平或仅略微减少。此外，将白喉毒素(DT390，一种截短的白喉毒素分子；饱和商品化浓度的1∶50稀释)滴定到本发明的流体样品中，并且阻断图77中Rev介导的IL-10增加的效应。注意，用Rev单独处理导致与盐水和培养基对照相比更高的IL-10水平。
同样，用GITR、粒酶A、XCL1、pStat5和Foxp3分别获得了图78-82中所示的相似的结果。在各图中，“NSC”与“Solis”相同(无PM)。
图83示出从评估类胰蛋白酶的外周血单核细胞(PBMC)的过敏性哮喘(AA)的概况获得的AA PBMC数据。该AA PBMC数据与以上T调节性细胞数据是一致的，因为用微粒物(PM)刺激的细胞示出高水平的类胰蛋白酶，而用PM处理的细胞在本发明公开的流体的存在下(“PM+Rev”)导致类似于盐水和培养基对照的显著降低的类胰蛋白酶水平。与来自T调节性细胞的数据一致，暴露于DT390阻断了Rev介导的对类胰蛋白酶水平的影响，导致如对于单独的PM(减去Rev；无Rev，无Solis)所看到细胞中升高的类胰蛋白酶水平。注意，用Rev单独处理导致与盐水和培养基对照相比更低的类胰蛋白酶水平。
总之，图76的数据(示出在对照流体(无Rev，无Solis)中存在PM和Rev相比于PM减少的增殖)表明本发明的电动产生的流体Rev改善了调节性T细胞的功能，如通过该测定中相对减少的增殖所示。此外，这个实施例和图76-83的证据表明β阻断、GPCR阻断和钙通道阻断影响Revera对Treg功能的活性。
实施例12
(用本发明的电动产生的流体处理主支气管上皮细胞(BEC)导致气道炎症途径的两种主要蛋白MMP9和TSLP的表达和/或活性降低)
综述。如以上实施例10中所示(例如使用Bio-Layer Interferometry生物传感器、Octet Rapid Extended Detection(RED)(forteBioTM)示出与B2受体结合的缓激肽的稳定作用的图75)，缓激肽与B2受体的结合是浓度依赖性的，并且与生理盐水相比在本发明公开的电动产生的流体(例如Rev；富含气体的电动产生的流体)中增加了结合亲和力。另外，如在用柴油排气微粒物(PM，标准的商品化来源)刺激的T调节性细胞的背景下的实施例11中所示，数据示出在对照流体(无Rev，无Solis)中存在PM和Rev相比于PM减少了T调节性细胞的增殖(图76)，表明本发明的电动产生的流体Rev改善了调节性T细胞的功能；例如，如通过该测定中相对减少的增殖所示。此外，暴露于本发明的流体导致与盐水和培养基对照(无PM)相比IL-10的产生持平或只略微减少。同样，在用微粒物(PM)刺激的外周血单核细胞(PBMC)的过敏性哮喘(AA)的概况的背景下，数据示出暴露于本发明公开的流体(“PM+Rev”)导致类似于盐水和培养基对照的类胰蛋白酶水平的显著降低。另外，在实施例11和图76-83中示出的白喉毒素(DT390，一种截短的白喉毒素分子；饱和的商品化浓度的1∶50稀释)的效应表明β阻断、GPCR阻断和钙通道阻断影响电动产生的流体对Treg和PBMC功能的活性。此外，实施例14中的数据示出根据其他方面，当暴露于本发明的流体时，紧密连接相关的蛋白在肺组织中被上调。图85-89分别示出连接黏着分子JAM 2和JAM 3、GJA1、GJA3、GJA4和GJA5(连接黏附素)、OCLN(闭合蛋白)、密蛋白(例如CLDN 3、5、7、8、9、10)、TJP1(紧密连接蛋白1)的上调。此外，如实施例19的膜片钳研究中所示，本发明的电动产生的流体(例如RNS-60)影响在支气管上皮细胞(BEC；例如Calu-3)中全细胞电导的调节(例如在超极化条件下)，并且根据其他方面，全细胞电导的调节反映了离子通道的调节。
在这个实施例中，通过进行另外的实验来测量气道炎症途径的两种主要蛋白的产生的效应，申请人已扩展了这些发现。具体而言，在主支气管上皮细胞(BEC)中测定了MMP9和TSLP。
材料和方法：
将商购获得的人的主支气管上皮细胞(BEC)(来自Promocell，Germany的HBEpC-c)用于这些研究。将大约50,000个细胞铺板于12孔板的每个孔中直至它们达到约80％的汇合。然后用生理盐水、对照流体Solas或1∶10稀释(在1ml的气道上皮生长培养基中的100ul)的测试流体Revera 60连同柴油机排气微粒物(DEP或PM)一起在细胞被运送用于FACS分析之前将这些细胞处理6小时，如在本文中所述。MMP9和TSLP受体的抗体均是从BD Biosciences获得并且按照制造商的说明书使用。
结果：
在图115和116中，DEP代表暴露于单独的柴油机排气微粒物(PM，标准的商品化来源)的细胞，“NS”代表暴露于单独的生理盐水的细胞，“DEP+NS”代表用微粒物在生理盐水的存在下处理的细胞，“Revera 60”是指仅暴露于测试材料的细胞，“DEP+Revera 60”是指在测试材料Revera60的存在下用微粒物处理的细胞。此外，“Solas”和“DEP+Solas”分别代表暴露于单独的对照流体Solas或与微粒物组合的细胞。
图115示出测试材料Revera 60降低支气管上皮细胞(BEC)中的DEP诱导的TSLP受体表达大约90％。Solas导致TSLP受体表达降低55％，而生理盐水不能产生TSLP受体表达的相似水平的降低(大约20％的降低)。考虑到最近的发现成果，本发明的溶液在降低TSLP受体的表达中的作用是一项重要发现，所述最近的发现成果示出TSLP在过敏性哮喘的病理学和TSLP受体功能缓解的过敏性疾病的局部抗体介导的阻断中起关键作用(Liu，YJ，Thymic stromal lymphopoietin：Master switch for allergicinflammation(胸腺基质淋巴细胞生成素：过敏性炎症的主开关)，J ExpMed 203：269-273，2006；Al-Shami等人，A role for TSLP in the developmentofinflammation in an asthma model(TSLP在哮喘模型的炎症发展中的作用)，J Exp Med 202：829-839，2005；和Shi等人，Local blockade of TSLP receptoralleviated allergic disease by regulating airway dendritic cells(通过调控气道树突状细胞TSLP受体缓解的过敏性疾病的局部阻断)，Clin Immunol.2008，Aug 29.(印刷前的电子版))。
同样，图116示出Revera 60、Solas和生理盐水对DEP介导的MMP 9的增加的影响。具体而言，Revera 60抑制支气管上皮细胞中DEP诱导的细胞表面结合的MMP9水平大约80％，并且Solas具有大约70％的抑制效应，而生理盐水(NS)具有约20％的降低的边际效应。MMP-9是涉及哮喘中的气道炎症和支气管重塑的主要蛋白酶之一。最近，已显示与健康的对照受治疗者相比，MMP-9的水平在患有稳定哮喘的患者中显著提高并且在急性哮喘患者中甚至更高。MMP-9在气道炎症细胞的浸润和气道高应答性的诱导中起至关重要的作用，表明MMP-9可能在诱导和维持哮喘中具有重要作用(Vignola等人，Sputum metalloproteinase-9/tissue inhibitor ofmetalloproteinase-1ratio correlates with airflow obstruction in asthma andchronic bronchitis(痰金属蛋白酶-9/金属蛋白酶-1的组织抑制剂的比率与哮喘和慢性支气管炎中的气流阻塞相关)，Am J Respir Crit Care Med158：1945-1950，1998；Hoshino等人，Inhaled corticosteroids decreasesubepithelial collagen deposition by modulation of the balance between matrixmetalloproteinase-9 and tissue inhibitor of metalloproteinase-1 expression inasthma(吸入的皮质类固醇通过调节哮喘中基质金属蛋白酶-9和金属蛋白酶-1的组织抑制剂的表达的平衡来减少上皮下的胶原沉积)，J Allergy ClinImmunol 104：356-363，1999；Simpson等人，Differential proteolytic enzymeactivity in eosinophilic and neutrophilic asthma(在嗜酸性和嗜中性哮喘中不同的蛋白水解酶活性)，Am J Respir Crit Care Med 172：559-565，2005；Lee等人，A murine model of toluene diisocyanate-induced asthma can be treatedwith matrix metalloproteinase inhibitor(甲苯二异氰酸酯诱导的哮喘的鼠类模型可以用基质金属蛋白酶抑制剂处理)，J Allergy Clin Immunol108：1021-1026，2001；以及Lee等人，Matrix metalloproteinase inhibitorregulates inflammatory cell migration by reducing ICAM-1 and VCAM-1expression in a murine model of toluene diisocyanate-induced asthma(基质金属蛋白酶抑制剂通过降低ICAM-1和VCAM-1在甲苯二异氰酸酯诱导的哮喘的鼠类模型中的表达来调控炎症细胞的迁移)，J Allergy Clin Immunol2003；111：1278-1284)。
因此，根据其他方面，本发明的电动产生的流体具有用于调节(例如降低)TSLP受体表达和/或用于抑制MMP-9的表达和/或活性的大量的治疗效用，包括例如炎症和哮喘的治疗。
实施例13
(本发明的电动产生的流体显示出在领域认可的过敏性哮喘的动物模型中具有与布地奈德的协同抗炎效应)
这个工作实施例描述了如下实验：进行这些实验来评定本发明的电动产生的流体(例如RDC-1676-03)在Brown Norway大鼠卵白蛋白敏化模型中的气道抗炎特性。Brown Norway大鼠是用于确定测试材料对气道功能的影响的领域认可的模型，并且这个品系已被广泛地用作例如过敏性哮喘的模型。在这个模型中由卵白蛋白敏化所诱导的气道病理学和生物化学的改变与在人类中观察到的改变相似(Elwood等人，J Allergy Clin Immuno88：951-60，1991；Sirois&Bissonnette，Clin Exp Immunol 126：9-15，2001)。选择吸入途径以使对测试材料或对照溶液的肺部暴露最大化。在卵白蛋白激发之前将卵白蛋白敏化的动物用布地奈德单独处理或者与测试材料RDC 1676-03组合处理7天。在激发后6小时和24小时，测量了总的血细胞计数和几种蛋白质及抗炎细胞因子的水平以及各种呼吸参数来估计施用该测试材料对各种炎症参数的任何有益的影响。
材料和方法：
Bn/Crl品系的Brown Norway大鼠是从Charles River Kingston获得，在实验的开始称重大约275±50g。所有的动物研究在PCS-MTL国际动物照管和使用委员会(Institutional Animal Care and Use Committee)的批准下进行。在该研究期间，动物的使用和照管根据美国国家研究委员会以及加拿大动物照管委员会的准则进行。
敏化。在实验的第1天，通过施用1ml腹膜内注射的新鲜制备的每1ml0.9％氯化钠2mg的卵白蛋白/100mg氢氧化铝的溶液对动物(每个处理组中14只动物)进行敏化，接着在第3天重复注射。
处理。在开始的敏化后十五天，使动物经历于对照(生理盐水)或测试溶液(电动产生的流体RDC1676-00、RDC1676-02和RDC-1676-03)之下的喷雾暴露，单独施用或者与布地奈德组合施用，连续7天每天一次持续15分钟。在大约20L的全身室对动物进行给药，并且使用补充来自Buxco偏流泵的空气的aeroneb超声喷雾器使测试大气产生进入该室的空气入口。将气流速度设定在10升/分。
卵白蛋白激发。在第21天，在用测试溶液处理后2小时，所有动物用1％卵白蛋白雾化溶液激发15分钟(在全身室中以2L/min的气流)。
样品采集。在卵白蛋白激发后6小时和24小时的时间点，采集血液样品用于总血细胞计数和分类血细胞计数以及用于测量各种蛋白质和抗炎细胞因子的水平。此外，在卵白蛋白激发后立即和在卵白蛋白激发后6小时及24小时，使用Buxco Electronics BioSystem XA系统测量增强的暂停Penh和潮气量持续10分钟的时段。
结果：
嗜酸性粒细胞计数：如预期的和在图109中示出的那样，用布地奈德(“NS+布地奈德750μg/Kg”，画有浓密交叉阴影线的条图)进行的处理与用生理盐水“NS”单独的对照(空心的条图)进行的处理相比在激发的动物中降低了总嗜酸性粒细胞计数。另外，而用本发明的流体“RDC1676-03”单独处理(画有少许交叉阴影线的条图)不显著降低嗜酸性粒细胞计数，尽管如此，它展示出在降低嗜酸性粒细胞计数中与布地奈德的明显协同效应(“RDC1676-03+布地奈德750μg/Kg”，实心黑色条图)。类似地，在图110中，嗜酸性粒细胞％也反映了相似的趋势。而单独的RDC1676-03(画有少许交叉阴影线的条图)或布地奈德750ug/kg(画有浓密交叉阴影线的条图)对激发的动物中的嗜酸性粒细胞％计数并不具有显著效应，这二者结合显著地降低了嗜酸性粒细胞％(实心黑色条图)。
因此，图109和图110根据本发明的具体方面示出本发明的电动产生的流体(例如RDC1676-03)显示出在人类过敏性哮喘的领域认可的大鼠模型中具有显著降低嗜酸性粒细胞计数(“嗜酸性粒细胞％”和总计数)的与布地奈德组合的明显协同效用。
呼吸参数：
图111A-C和112A-C显示在卵白蛋白激发后立即、6小时和24小时所测量的测试流体对Penh和潮气量的观察到的作用。Penh是从最大吸气流量、最大呼气流量和呼气时间获得的派生值，并且Penh值的下降反映了肺功能有利的结果。
Penh＝(最大呼气流量/最大吸气流量)*(呼气时间/呼出65％的呼气量的时间-1)。
如从图111A-C中明显的，用布地奈德(以500ug/kg和750ug/kg二者)单独处理或与任何测试流体组合处理不能在激发后立即显著影响Penh值。然而，在激发后6小时，用RDC1676-03单独处理或与布地奈德500ug/kg或750ug/kg组合处理的动物显示Penh值的显著下降。尽管这种下降程度到激发后24小时减小，在这个时间点仍观察到布地奈德与RDC流体的协同效应的趋势。
潮气量是在平静呼吸过程中吸气期间从终末呼气位置被吸入到肺中的空气的容积，所述空气在呼气期间被动地离开肺。如在图112A-C中所示，用布地奈德单独处理的动物示出在激发后即刻潮气量没有改变。然而，甚至在这个早期时间点单独的RDC1676-03对潮气量也没有显著的刺激性作用。并且再次，与布地奈德(500ug/kg和750ug/kg)组合的RDC1676-03对这个时间点的潮气量测量具有更加显著的作用。在激发后六小时，单独的RDC1676-03足以引起潮气量的显著增加并且单独或组合地将布地奈德加入到处理方案中对潮气量没有添加的作用。然而，在这些早期时间点所观察到的任何作用到24小时的时间点消失了。
综观来说，这些数据显示RDC1676-03单独或与布地奈德组合一起提供了对气道炎症的显著缓解，如通过在激发后6小时潮气量的增加和Penh值的减少所证明的。
细胞因子分析：
为了分析在以上讨论的生理学参数上看到的作用的机制，在生理学测量之后立即测量了在激发后6小时和24小时所采集的血液样品中的许多蛋白质以及抗炎细胞因子。
图113A和113B清楚地显示单独的Rev 60(或RDC1676-03)在激发后6小时和24小时都显著降低了eotaxin的血液水平。布地奈德750ug/kg在这两个时间点也降低血液eotaxin的水平，而布地奈德250ug/kg在后面的时间点仅有值得注意的作用。然而，单独的测试溶液Rev 60示出比在两个时间点的两个布地奈德的浓度显著更有力(在降低血液eotaxin的水平中)的作用。Eotaxin是已知积累和吸引嗜酸性粒细胞到过敏反应中的哮喘性肺和其他组织(例如在克罗恩病中的肠)中的小的碳-碳趋化因子。Eotaxin与G蛋白偶联受体CCR3结合。CCR3被许多细胞类型例如Th2淋巴细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞表达，但是这种受体被Th2淋巴细胞表达特别令人感兴趣，因为这些细胞调控嗜酸性粒细胞的募集。几项研究已经显示在哮喘性肺中eotaxin和CCR3的产生增加以及在这些分子与气道高应答性之间建立联系(综述于Eotaxin and the attraction of eosinophils to the asthmaticlung(Eotaxin与吸引嗜酸性细胞到哮喘性肺)，Dolores M Conroy和TimothyJ Williams呼吸道研究(Respiratory Research)2001，2：150-156中)。特别令人感兴趣的是注意这些研究完全赞同图109和110中关于嗜酸性粒细胞计数的结果。
综观来说，这些结果强烈地表明用RDC1676-03单独或与布地奈德组合进行的处理可显著地降低在卵白蛋白激发后24小时血液中的嗜酸性粒细胞的总计数和％。这与早在激发后6小时所观察到的血液中eotaxin水平的显著下降相关。
作为Rev 60单独或与布地奈德组合处理的结果，两种主要关键抗炎细胞因子IL10和干扰素γ的血液水平也在激发后6小时显著增强。图113C和113D分别示出对干扰素γ和IL10的此类作用。从这些图中明显的是单独的Rev 60或与布地奈德250ug/kg组合的Rev 60在直至激发后6小时显著提高激发动物的IL10的血液水平。类似地，Rev 60单独或与布地奈德250或750ug/kg组合在激发后6小时显著提高IFNγ的血液水平。这些抗炎细胞因子的增加可能至少部分地很好地解释在激发后6小时在生理学呼吸参数上所看到的有益作用。在激发后24小时不再观察到对这些细胞因子的作用(数据未示出)。
Rante或CCL5是由循环T细胞表达的细胞因子并且对于T细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞是趋化性的，并且具有募集白细胞到炎症部位中的活性作用。Rante也激活嗜酸性粒细胞来释放例如嗜酸性阳离子蛋白。它改变嗜酸性粒细胞的密度并且使它们低密度，这被认为代表全身化的细胞激活状态。它也是对于嗜酸性粒细胞特异的氧化代谢的有力激活剂。
如在图114中所示，在用Rev 60单独或与布地奈德250或750ug/kg组合处理的动物中激发后6小时而不是24小时显著降低了Rante的全身水平。再一次，具有这组数据中指出的布地奈德750ug/kg与Rev 60的清楚的协同效应。对于许多其他的促炎症细胞因子例如KC或IL8、MCP3、IL1b、GCSF、TGFb以及NGF来说，在用Rev60单独或与布地奈德组合处理的动物中在激发后6小时或24小时观察，观察到类似的向下趋势。
实施例14
(本发明的治疗性流体具有调节细胞间紧密连接的实质效用)
根据具体的方面，本发明的扩散器处理的治疗性流体具有调节细胞间紧密连接的实质效用，包括与包括示例性多肽鲑鱼降钙素(sCT)的多肽的肺部和全身递送以及生物利用度相关的那些效用。
实施例综述。鲑鱼降钙素(sCT)是具有3,432道尔顿分子量的32个氨基酸的肽。降钙素的肺部递送已经在模型系统(例如，啮齿类模型系统、大鼠模型系统等等)中被广泛研究以调查增强肺部药物递送的方法(例如，气管内药物递送)。根据具体的示例性方面，本发明的扩散器处理的治疗性流体具有调节(例如增强)细胞间紧密连接的实质效用，例如与大鼠模型系统中sCT的肺部和全身递送及生物利用度相关的那些效用。
方法：
气管内药物递送。根据具体的实施方式，将sCT配制在本发明的治疗性流体中并且使用气管内药物递送装置向给大鼠施用。在某些方面，使用为啮齿类气管内药物递送设计的Penn Century微型喷雾器装置，允许良好的肺部递送，但是如本领域所理解的，其中相对低的肺泡沉积导致肽的全身生物利用度不良。根据具体的方面，使用这种领域认可的模型系统来证实本发明的扩散器处理的治疗性流体具有调节(例如增强)细胞间紧密连接的实质效用，包括与多肽的肺部和全身递送及生物利用度相关的那些效用。
动物组和给药。在某些方面，将大鼠分配给3组之一(每组n＝6)：a)无菌盐水；b)无O2富集的基础液(“基础液”)；或c)本发明的扩散器处理的治疗性流体(“本发明的富集的基础液”)。本发明的富集的基础液是例如通过在0.9％的盐水中注入氧而形成的。优选地，该基础液包含约0.9％的盐水以使上皮细胞的低渗破坏的可能性减到最小。在某些实施方式中，将sCT分别重溶在基础液和本发明的富集的基础液中，并且将各自的溶液在60分钟之内通过气管内灌注递送到各自的动物组(每只动物递送200μL中的10μg sCT)。
测定。在具体的方面，采集血液样品(例如200μl)并且在给药之前以及在给药后5、10、20、30、60、120和240分钟放到EDTA涂布的管中。收集血浆并储存在＝-70℃直到使用ELISA测定sCT。
对于Agilant基因阵列数据的产生，将肺组织分离并浸没在TRIReagent(TR118，分子研究中心公司(Molecular Research Center，Inc.))中。简言之，将大约1mL的TRI Reagent加入到每个管内的50-100mg组织中。使用玻璃TeflonTM或PolytronTM均质器使样品在TRI Reagent中均质化。将样品储存在-80℃。
结果：
紧密连接的增强。图84示出RDC1676-01(被处理通过具有添加的额外的氧的本专利装置的无菌盐水；本公开的富含气体的电动产生的流体(Rev))减少了sCT的全身递送和生物利用度。根据具体的方面，减少的全身递送产生于sCT的吸附减少，最可能产生于肺部紧密连接的增强。RDC1676-00表示根据本公开的方法处理但没有充氧的无菌盐水。
另外，根据具体的方面，紧密连接相关蛋白在肺组织中被上调。图85-89分别示出连接黏着分子JAM 2和JAM 3、GJA1、GJA3、GJA4和GJA5(连接黏附素)、OCLN(闭合蛋白)、密蛋白(例如CLDN 3、5、7、8、9、10)、TJP1(紧密连接蛋白1)的上调。
实施例15
(本发明的治疗性流体具有调节一氧化氮水平的实质效用)
根据具体的方面，本发明的扩散器处理的治疗性流体具有调节一氧化氮水平和/或相关酶的实质效用。图90-94示出从暴露于RDC 1676-01(被处理通过具有添加的额外的氧的本专利装置的无菌盐水；本公开的富含气体的电动产生的流体(Rev))的人包皮的角质形成细胞获得的数据，显示出NOS1和NOS3、以及Nostrin、NOS3的上调。相比之下，从大鼠肺组织(以上名为“细胞因子表达”的实施例的组织)获得的数据示出用Rev的NOS2和NOS3、Nostrin和NOS1AP的下调(图93、94)。
实施例16
(使用包含绝缘的转子和定子部件的特别设计的混合装置显示局部化的电动效应(电压/电流))
在这个实施例中，使用包含绝缘的转子和定子部件的特别设计的混合装置显示部件-局部化的电动效应(电压/电流)。
综述。如以上在“双层效应“之下(也参见图26和28)本文所详细讨论的，混合装置100可以被构造为通过第一材料110和第二材料120复杂且非线性流体动态的相互作用产生输出材料102，其中复杂的动态紊流提供了进一步有利于电动效应的复杂混合。根据具体的方面，这些电动效应的结果可以在输出材料102内以电荷再分配和氧化还原反应而存在，包括在输出材料内被稳定的溶解电子形式。
除了在混合室中一般的表面相关的双层效应之外，申请人另外推断可借助在所述部件附近的部件诱导的微穴和流体加速及减速来赋予局部化电动效应。因此进行这个实施例的研究来进一步调查和证实所述额外的电动方面。
材料：
构建了类似于本文所述的本发明的混合装置的测试装置，其包括具有两个部件18(以180度设置)的不锈钢转子12和具有单个部件16的定子14，被旋转地与转子部件18和定子部件16相对安放。重要的是，该转子和定子部件在每种情况下对各自的转子和定子的主体是绝缘的(图95)。将该装置制造成提供0.020英寸的一致的转子：定子间隙20以符合本文其他地方公开的装置。在转子轴(未示出)的末端有一个旋转接触器(未示出)，该旋转接触器为转子表面和绝缘的转子部件提供电通路。同样，定子具有类似的绝缘部件16(图95)，其中定子的内表面和绝缘的不锈钢部件被连接在定子外表上各自的接触器上。
运算放大器(OpAmp)电路(M)22被连接在接触器之间。构建运算放大器(OpAmp)电路以提供通过利用此类放大器的高输入阻抗采集非常低的电压测量结果。OpAmp的输出供给示波器(例如，具有Pico Scope3000TM的电池供电的便携式电脑运行示波器的应用)的输入。
为了在该装置的测试过程中消除任何环境噪声的引入(例如，来自无线网络信号和来自60Hz电源线的RF辐射)，构建一个细铜网的、RF屏蔽的隔室(大约三乘四乘四英尺)来提供法拉第笼。当来自60Hz AC噪声(例如大约两伏特)和高频RF的干扰信号被完全降到感兴趣的信号之下时，这种构造在实验测试过程中提供优异的信噪比。使用具有PicoScope 3000的电池供电的便携式电脑运行示波器的应用使得由该测试装置的部件所产生的30mV信号的检测(如图96中)成为可能。此外，可变速率DC发动机被安放在法拉第笼的外侧并且通过一个非金属轴连接至该可旋转的测试装置以有效隔离发动机的噪声远离该测试装置。
方法：
OpAmp电路用来测量在使定子内表面12与绝缘定子部件16相连接的接触器之间的电压电位。对于具体的电路布置，只测量了一个电位。该装置的转速可在约700rpm到约2800rpm之间变化(其中图96的数据是用在约1800rpm运行的装置测量的)。
为避免由于泵或蠕动泵产生任何外来电压，使用作用于与该装置相连接的槽中的流体的惰性的氮气或空气或氩气实现流体流过该装置。从流动机制中没有可感觉到的电压的贡献，并且通常空气被用作泵送力来提供流体流过该装置。
通过该装置的流体流速是约1L/min。
通过引导流体流过该装置的室而没有旋转转子进行开始的一组非旋转实验，以便评定在定子主体12与分离的部件16之间任何电压的存在。对于两个流动方向进行分开的实验。
然后以相同的流体流速进行另外一组旋转实验，并且其中该装置的转子以约300rpm到约1800rpm的不同速度旋转。对于任何给出的实验，流速和转速被保持恒定。
结果：
就非旋转实验而言，其中流体在任一方向流过装置而没有任何转子旋转，在定子的主体与绝缘的部件之间仅有几乎不能感觉到的电压(例如1到2mV)。
就旋转实验而言，并参考图96，可以看到与相对的转子定子部件的旋转排列在时间上相关的电压脉冲(电位脉冲)(在这种情况下为约1800rpm)用该操作测试装置中的OpAmp可测量。此外，经从约250rpm或300rpm到约1800的范围可观察到与部件的排列相关的此类周期性电压脉冲。另外，在有或没有流体流动的情况下，只要该装置的腔/流体室充满流体，就在旋转实验中观察到此类电压脉冲。根据具体的方面，并且不受机制束缚，在重复的旋转排列的部件附近的流体流动的快速、剧烈的挤压(例如气穴现象)、加速和减速产生了与旋转周期确切相关的对应的局部电压脉冲，至少部分地提供了根据本发明的电动产生的流体。其他的实验揭示电压脉冲的波幅(峰的形状和高度)随着转速的增加而增加，最初在这个具体的测试装置中可在约250rpm到300rpm观察到并且增加到至少约2800rpm。在旋转排列的部件附近的流体流动的剧烈加速和减速等的幅度将预期一般随转速的增加而增加；至少达到最大值，反映由该装置的几何学、构造和/或流速强加的物理限值。根据其他方面，因为局部化的电压尖峰存在，在这些部件附近产生了局部化的电流流动(例如，电流脉冲)，至少部分地提供了根据本发明的电动产生的流体(例如，不受机制限制，提供如本文其他地方所讨论的电化学反应)。
根据其他方面，并且不受机制束缚，此类部件局部化效应(例如电压脉冲和/电流和/或电流脉冲)有助于产生电动产生的流体联合更普遍的表面相关的双层和以上在“双层效应”之下本文其他地方所讨论的流动电流效应(也参见图26和28)。
实施例17
(相对于非电动产生的对照流体，本发明的电动产生的流体示出在溶解的溶质α，α-海藻糖的13C NMR分析中差别地影响线宽)
综述。本文其他地方公开的申请人的数据支持效用和机制，其中本发明的电动产生的流体通过调节如下的至少一种来介导细胞内信号转导的调控或调节：细胞膜、膜电位/电导、膜蛋白(例如诸如G蛋白偶联受体的膜受体)、钙依赖性细胞信号传导系统和细胞间连接(例如紧密连接、间隙连接、黏着带和桥粒)。具体而言，使用各种领域认可的生物测试系统和测定法，申请人的数据示出与对照流体相比本发明的流体对例如以下的有差别的作用：调节性T细胞的增殖；细胞因子和蛋白质的水平(例如，IL-10、GITR、粒酶A、XCL1、pStat5、以及Foxp3、类胰蛋白酶(tyrptase)、紧密连接相关蛋白、TSLP受体、MMP9等等)；缓激肽配体与缓激肽B2受体的结合；TSLP受体的表达、全细胞电导；等等。此外，本文示出的白喉毒素(DT390)的作用表明β阻断(β2肾上腺素能受体)和/或GPCR阻断和/或钙通道阻断影响电动产生的流体对例如Treg和PBMC功能的活性。
综观来说，这些作用表明本发明的电动产生的流体不仅从根本上区别于现有技术的流体，而且它们提供了诸如本文目前公开和要求保护的新颖的组合物和实质效用。
在这个实施例中。申请人已在这个实施例中进行核磁共振(NMR)研究以进一步表征本发明的电动产生的流体的基本性质。具体而言，申请人已分析相比于溶解在非电动产生的流体中，溶解在电动产生的流体中的α，α-海藻糖的13C NMR谱。海藻糖(以下示出碳编号作参考)是一种cosmotrophic溶质并且已知例如保护免于蛋白质变性、膜干燥、冷冻时器官的生存力等等。给出以上概述的数据的申请人推断α，α-海藻糖可能提供一种有效工具来进一步探索本发明的电动产生的流体的特性/结构。申请人推断NMR相关的‘化学位移’和对‘线宽’的作用可用来评定本发明的流体的特性。对于这些研究，采用一种非超级充氧的本发明的电动产生的流体(本文称作“Solas”)来使顺磁性杂质例如溶解氧起作用对抗或以其他方式掩蔽被分析的作用的可能性降到最小。
α，α-海藻糖
材料和方法：
溶液的制备。磷酸盐(钠盐)和D-(+)-海藻糖二水合物(T9531-10G，降低的金属含量)和包含1％DSS的99.9％D2O购自Sigma。“生理盐水”是来自Hospira的pH 5.6(4.5-7.0)的0.9％的氯化钠。通过将0.949g海藻糖溶解在965μL生理盐水和35mL磷酸盐缓冲盐水(以如下方式制备的0.9％NaCl中的100mM磷酸盐缓冲液：使得当35μL的这种缓冲液被加入到1.0mL海藻糖溶液中时pH变为6.93)制备0.25M的α，α-海藻糖溶液。
核磁共振谱的采集。谱是在华盛顿大学NMR设备室使用装有BrukerBBO：X{1H}探针和运行的XWINNMR 3.5的500MHz或300MHz BrukerAvance系列仪器采集的。使用14000Hz或7900Hz的扫探宽度在125.7MHz或75.46MHz采集13C NMR谱，使用64K或128K的数据点和128或256扫描。得到的FID用零填充两次并且用1.0Hz的线扩张因子(linebroadening factor)进行处理。使用Bruker Biospin Variable Temperature元件控制温度。通过将99.9％D2O+1％DSS+痕量丙酮放在购自Wilmad的共轴的NMR插入管中，采用外部氘锁定。使用来自Mestrelab Research的iNMR软件v.2.6.4处理NMR数据。
结果：
样品的谱。图97A-C示出在彼此顶部重叠的六个13C-NMR谱的扩展，以致DSS信号在-2.04ppm列为一排。DSS信号显示在图的最右侧，而丙酮的甲基信号显示在30.9ppm附近。剩余的信号对应于在以上α，α-海藻糖的结构中示出的海藻糖的6个碳。如可以看到的那样，Solas溶液中的碳信号示出与对照溶液相比的小化学位移(一般高磁场)。
线宽的测量。以下表1示出对于Solas盐水(本发明的电动产生的流体)在3个不同温度海藻糖的六个碳和丙酮的甲基碳的测量的13C NMR线宽。对应的生理盐水样品代表在每个温度的非电动的对照溶液。在Solas溶液中，线宽显著不同于每个碳原子在对照溶液中的线宽。与对照溶液相比，在较低温度下Solas溶液中的较小线宽可能产生于海藻糖分子整体上(包括任何溶剂化水分子)较快的翻转率。
表1.在Solas&生理盐水a，b中α，α-海藻糖的13C NMR线宽
测试流体(温度.度K)   C-1    C-2     C-3     C-4      C-5      C-6         丙酮
Solas(277)           8.4    8.22    8.3     8.15     8.3      11.1        5.1
生理盐水(269.9)      15.4   16.1    15.8    14.9     15.4     21.7        5.1
Solas(293)        9.52    8.7      9.28    9       8.9      11.25       5.63
生理盐水(292.9)   10.33   10.23    10.23   9.93    10.23    13.13       5.63
Solas(310)        2.28    2.03     2.18    2.19    2        2.55        0.67
生理盐水(309.9)   1.17    0.99     1.1     1.02    0.97     1.42        0.67
a由于在处理过程中使用的1.0Hz线展宽，从所有线宽值中减去1.0Hz。此外，相对于在外部参考管中的丙酮信号将线宽值标准化以补偿磁场的不均一性。这通过从生理盐水的线宽中减去丙酮峰在对应的Solas盐水波谱中被加宽的量而完成。
b线宽测量中的误差估计将在+/-0.30Hz之内
在图97A中以图的方式示出在每种情况下相对于丙酮线进行标准化的Solas和生理盐水中的α，α-海藻糖的13C NMR线宽。总之，Solas和生理盐水中的α，α-海藻糖的13C NMR线宽的NMR数据表明存在改变溶质翻转的本发明的溶液的特性。
综观以上和本文其他地方概述的生物活性，这些13C NMR线宽作用表明本发明的电动产生的流体不仅在溶质相互作用方面从根本上区别于现有技术的流体，而且它们提供了如本文目前公开并要求保护的新颖组合物和实质效用。
实施例18
(相对于非电动产生的对照流体，本发明的电动产生的流体产生了有差别的方波伏安概况并且展示出在溶出极谱之下独特的电化学特性)
综述。本文其他地方公开的申请人的数据支持效用和机制，其中本发明的电动产生的流体通过调节如下的至少一种来介导细胞内信号转导的调控或调节：细胞膜、膜电位/电导、膜蛋白(例如诸如G蛋白偶联受体的膜受体)、钙依赖性细胞信号传导系统和细胞间连接(例如紧密连接、间隙连接、黏着带和桥粒)。具体而言，使用各种本领域认可的生物测试系统和测定法。申请人的数据示出与对照流体相比本发明的流体对例如以下的有差别的作用：调节性T细胞的增殖；细胞因子和蛋白质的水平(例如，IL-10、GITR、粒酶A、XCL1、pStat5、以及Foxp3、类胰蛋白酶(tyrptase)、紧密连接相关蛋白、TSLP受体、MMP9等等)；缓激肽配体与缓激肽B2受体的结合；TSLP受体的表达、全细胞电导；等等。此外，本文示出的白喉毒素(DT390)的作用表明β阻断(β2肾上腺素能受体)和/或GPCR阻断和/或钙通道阻断影响电动产生的流体对例如Treg和PBMC功能的活性。
综观来说，这些作用表明本发明的电动产生的流体不仅从根本上区别于现有技术的流体，而且它们提供了诸如本文目前公开和要求保护的新颖的组合物和实质效用。
在这个实施例中。申请人已在这个实施例中进行伏安法研究以进一步表征本发明的电动产生的流体的基本性质。伏安法频繁用于确定氧化还原电位或测量流体的动态速率和常数。所有伏安方法的普遍特征是它们涉及将电位施加于电极并且通过电化学电池监测生成的电流。施加的电位通过以电化学方式还原或氧化有电活性的类别而产生电极表面的该有电活性的类别的浓度改变。
具体而言，申请人已利用伏安方法(即方波伏安法和溶出极谱)来进一步表征在对照盐水流体与本发明的电动产生的测试流体(例如Solas和Revera)之间的根本区别。给出以上概述的生物和膜效应数据的申请人推断方波伏安法和溶出极谱法将提供有效工具来进一步表征本发明的电动产生的流体的独特的特性。
申请人还推断在特定电压下的电流的不同、不同浓度的有电活性的氧化还原化合物的产生、新氧化还原化合物的产生和独特的电化学特性的拥有可被用来评定和表征本发明的流体的特性。对于这些研究，使用了超级充氧的电动产生的流体(Revera)和非超级充氧的本发明的电动产生的流体(Solas)二者。
材料和方法：
材料和溶液的制备。所述实验是在EG & G SMDE 303A极谱仪(Princeton Applied Research)上进行。在方波伏安法实验中使用的电解质NaOH购自Sigma。通过添加100μL的NaOH到9.9mL的Revera盐水中制成0.18摩尔溶液来制备本发明的流体溶液的10mL样品。关于溶出极谱法实验，没有利用额外的电解质。
方波伏安法。如以上所述，伏安法用来确定氧化还原电位或测量流体中的动态速率和常数。在方波伏安法实验中，将0.0到大约-1.75V的电位施加于电极并且监测流过该电化学电池的生成的电流。
溶出极谱。溶出极谱方法与方波伏安方法类似。然而，如以上所述没有利用电解质并且还涉及预步骤。在该预步骤中，将静态滴汞电极在-1.1V保持30秒以使还原形式在汞中可溶的任何化合物汞齐化。然后，扫描在-1.1V与0.0V之间的电位并且监测流过该电化学电池的生成的电流。到这种汞齐上的负电位中的线性扫描提供了对这些化合物的敏感测量。
结果：
方波伏安法。如从图98中所明显的，在-0.14V、-.47V、-1.02V和-1.36V的电流概况在各种测试的药剂之间有差别。根据具体的方面，在各种特定电压下产生的电流的不同指示至少一种不同浓度的有电活性的氧化还原化合物和/或新的或独特的有电活性的氧化还原化合物和/或在包围该汞滴的扩散限制电双层上的改变。
溶出极谱。图99示出本发明的电动产生的流体Revera和Solas显示出在-0.9伏特具有显著的峰的独特波谱，所述显著的峰在非电动产生的空白和盐水对照流体中不存在。另外，非电动产生的空白和盐水对照流体在-0.19和-0.3伏特显示出在电动产生的Solas和Revera流体的波谱中不存在的特征峰。
因此根据具体的方面，这些结果示出本发明的电动产生的Solas和Revera流体与非电动产生的盐水对照流体相比的独特的电化学特性。根据其他方面，所述结果表明相对于非电动产生的流体在电动产生的流体中存在或产生至少一种不同浓度的有电活性的氧化还原化合物和新的和/或独特的有电活性的氧化还原化合物。
除了在本文其他地方呈现的各种生物数据外，这种有差别的伏安数据尤其在连同对全细胞电导的差别效应、13C NMR线宽分析和混合装置的部件局部化效应(例如电压脉冲和电流和/或电流脉冲)一起考虑时表明本发明的电动产生的流体不仅在根本上区别于现有技术的流体，而且提供了如本文目前所公开并要求保护的新颖的组合物和实质效用。
实施例19
(在充满了本发明的电动产生的流体(RNS-60)的支气管上皮细胞(BEC)上进行的膜片钳分析揭示暴露于RNS-60导致全细胞电导的降低，并且用急剧提高全细胞电导的cAMP刺激的“混合物”进行的刺激也提高了全细胞电导的药物敏感部分，其比在基础条件下观察到的高十倍)
在这个实施例中，进行膜片钳研究以进一步证实本发明的电动产生的流体通过调节以下至少一种来调节细胞内信号转导的效用：膜结构、膜电位或膜电导率、膜的蛋白或受体、离子通道和钙依赖性细胞通信系统。
综述。如以上实施例10中所示(例如使用Bio-Layer Interferometry生物传感器、Octet Rapid Extended Detection(RED)(forteBioTM)示出与B2受体结合的缓激肽的稳定作用的图75)，与B2受体结合的缓激肽是浓度依赖性的，并且与生理盐水相比在本发明公开的电动产生的流体(例如Rev；富含气体的电动产生的流体)中增加了结合亲和力。另外，如在用微粒物(PM)刺激的T调节性细胞的背景下的实施例11中所示，数据示出在对照流体(无Rev，无Solis)中存在PM和Rev相比于PM减少了T调节性细胞的增殖(图76)，表明本发明的电动产生的流体Rev改善了调节性T细胞的功能；例如，如通过该测定中相对减少的增殖所示。此外，暴露于本发明的流体导致与盐水和培养基对照(无PM)相比IL-10的产生持平或只略微减少。同样，在用微粒物(PM)刺激的外周血单核细胞(PBMC)的过敏性哮喘(AA)的特征的背景下，数据示出暴露于本发明公开的流体(“PM+Rev”)导致类似于盐水和培养基对照的类胰蛋白酶水平的显著降低。另外，在实施例11和图76-83中示出的白喉毒素(DT390)的作用表明β阻断、GPCR阻断和钙通道阻断影响电动产生的流体对Treg和PBMC功能的活性。此外，实施例12中的数据示出根据其他方面，当暴露于本发明的流体时，紧密连接相关的蛋白在肺组织中被上调。图85-89分别示出连接黏着分子JAM2和JAM3、GJA1、GJA3、GJA4和GJA5(连接黏附素)、OCLN(闭合蛋白)、密蛋白(例如CLDN 3、5、7、8、9、10)、TJP1(紧密连接蛋白1)的上调。
进行膜片钳研究来进一步调查和证实所述效用。
材料和方法：
在膜片钳研究中使用支气管上皮细胞系Calu-3。使Calu-3支气管上皮细胞(ATCC#HTB-55)生长在补充以10％FBS到盖片上的Ham′s F12与DMEM培养基的1∶1混合物中直到实验时间。简言之，使用全细胞电压钳装置来测量对暴露于本发明的电动产生的流体(例如RNS-60；包含60ppm的溶解氧的电动处理的生理盐水；有时在这个实施例中被称作“药物”)的Calu-3细胞的作用。
利用膜片钳技术来评定测试材料(RNS-60)对上皮细胞膜的极性和离子通道活性的作用。具体而言，在由以下组成的浴溶液中对支气管上皮细胞系Calu-3进行全细胞电压钳：135mM NaCl、5mM KCl、1.2mMCaCl2、0.8mM MgCl2和10mM HEPES(用N-甲基D葡萄糖胺将pH调整到7.4)。对基础电流进行测量，在这之后使RNS-60充满到细胞上。
更具体而言，用两阶段的Narishige PB-7垂直的拉出器(puller)将膜片吸管从硼硅玻璃(Garner Glass Co，Claremont，CA)中拉出，然后用Narishige MF-9显微拉制仪(Narishige International USA，East Meadow，NY)将其火抛光(fire-polish)到6-12莫姆之间的阻抗。使所述吸管充满细胞内溶液，所述细胞内溶液包含(以mM计)：135KCl、10NaCl、5EGTA、10Hepes，pH用NMDG(N-甲基-D-葡萄糖胺)调整到7.4。
将培养的Calu-3细胞放在包含以下细胞外溶液(以mM计)的室中：135NaCl、5KCl、1.2CaCl2、0.5MgCl2和10Hepes(游离酸)，pH用NMDG调整到7.4。
使用Olympus 1X71显微镜(Olympus Inc.，Tokyo，Japan)的40X DIC物镜观察细胞。在建立细胞黏着的千兆欧封口后，施加轻柔的抽吸以破入并获得全细胞构型。在破入时立即对细胞给予-120、-60、-40和0mV的电压钳位并且用±100mV之间的电压阶跃(500ms/阶跃)进行刺激。在采集对照条件下的全细胞电流后，使相同的细胞通过浴槽充满测试流体，所述测试流体包含与以上对照流体相同的细胞外溶质和pH，并且用相同的方案记录在不同的保持电位的全细胞电流。
用在10kHz低通过滤的Axon Patch 200B放大器获取电生理数据并且用1400A Digidata(Axon Instruments，Union City，CA)进行数字化。使用pCLAMP 10.0软件(Axon Instruments)来获取并分析该数据。通过到这一步将大约400毫秒的实际电流值对保持电位(V)作图获得电流(I)与电压(V)的关系(全细胞电导)。I/V关系的斜率是全细胞电导。
药物和化学品。无论何时指出，用包含8-Br-cAMP(500mM)、IBMX(异丁基-1-甲基黄嘌呤，200mM)和福尔马林(10mM)的cAMP刺激性混合物刺激细胞。从水溶液中的25mM原液中使用cAMP的类似物8-Br-cAMP(Sigma Chem.Co.)。从包含10mM福尔马林和200mM IBMX储备溶液的DMSO溶液中使用福尔马林(Sigma)和IBMX(Sigma)。
膜片钳的结果：
图100示出在基础(无cAMP)条件下的全细胞电流，具有从零mV保持电位步进到+/-100mV的方案。代表的描记是n＝12个细胞的平均。左侧的描记是对照，紧接着在充满测试溶液时的全细胞描记(中间)。右侧的描记是通过从对照条件下减去测试的平均值而获得的复合δ。从电流与电压的关系获得的全细胞电导在两种条件下是高度线性的并且反映了电导的适中但显著的改变(由于测试条件)。对全细胞电导的贡献即由药物(本发明的电动产生的流体)抑制的分量也是线性的，并且反转电位是在零mV附近。在超极化条件下存在全细胞电导的降低。
图101示出在基础条件下的全细胞电流，具有从-40mV保持电位步进到±100mV的方案。代表的描记是n＝12个细胞的平均。左侧的描记是对照，紧接着在充满测试溶液时的全细胞描记(中间)。右侧的描记是通过从对照条件下减去测试的平均值而获得的复合δ。从电流与电压的关系获得的全细胞电导在两种条件下是高度线性的并且反映了电导的适中但显著的改变(由于测试条件)。对全细胞电导的贡献即由药物(本发明的电动产生的流体)抑制的分量也是线性的，并且反转电位是在零mV附近。各个值与零mV方案获得的值比较相似。
图102示出在基础条件下的全细胞电流，具有从-60mV保持电位步进到±100mV的方案。代表的描记是n＝12个细胞的平均。左侧的描记是对照，紧接着在充满测试溶液时的全细胞描记(中间)。右侧的描记是通过从对照条件下减去测试的平均值而获得的复合δ。从电流与电压的关系获得的全细胞电导在两种条件下是高度线性的并且反映了电导的较小但显著的改变(由于测试条件)。对全细胞电导的贡献即由药物抑制的分量也是线性的，并且反转电位是在零mV附近。各个值与零mV方案获得的值比较相似。
图103示出在基础条件下的全细胞电流，具有从-120mV保持电位步进到±100mV的方案。代表的描记是n＝12个细胞的平均。左侧的描记是对照，紧接着在充满测试溶液时的全细胞描记(中间)。右侧的描记是通过从对照条件下减去测试的平均值而获得的复合δ。从电流与电压的关系获得的全细胞电导在两种条件下是高度线性的并且反映了电导的较小但显著的改变(由于测试条件)。对全细胞电导的贡献即由药物抑制的分量也是线性的，并且反转电位是在零mV附近。各个值与零mV方案获得的值比较相似。
图104示出在cAMP刺激条件下的全细胞电流，用从各个保持电位步进到±100mV的方案获得。代表的描记是n＝5个细胞的平均。左侧的描记是对照，接着是cAMP刺激之后的全细胞描记，接着是用包含药物的溶液充满。右侧的描记是通过从对照条件下(单独的cAMP)减去药物+cAMP的测试平均值而获得的复合δ。在顶部的描记是从0mV电压方案获得的描记和以下在-40mV的描记。从电流与电压的关系获得的全细胞电导在所有条件下都是高度线性的并且反映了电导的改变(由于测试条件)。
图105示出在cAMP刺激条件下的全细胞电流，用从各个保持电位步进到±100mV的方案获得。代表的描记是n＝5个细胞的平均。左侧的描记是对照，接着是cAMP刺激之后的全细胞描记，接着是用包含药物的溶液充满。右侧的描记是通过从对照条件下(单独的cAMP)减去药物+cAMP的测试平均值而获得的复合δ。在顶部的描记是从-60mV电压方案获得的描记和以下在-120mV的描记。从电流与电压的关系获得的全细胞电导在所有条件下都是高度线性的并且反映了电导的改变(由于测试条件)。
图106示出保持电位对cAMP激活的电流的作用。在不同电压方案(0、-40、-60、-120mV保持电位)下观察到药物(本发明的电动产生的流体；RNS-60；包含60ppm溶解氧的电动处理的生理盐水)对全细胞电导的作用。在基础条件下，药物敏感的全细胞电流在所有保持电位是相同的(电压不敏感的贡献，左上面板)。然而在cAMP激活的情况中，药物敏感的电流要高得多，并且对施加的电压方案敏感。电流与电压的关系是高度非线性的。这也在减去的电流(底部面板)中观察到了，其中对于每一个方案(n＝5)进一步减去全细胞电导在零mV的贡献。
实施例概述。因此，根据具体的方面，数据表明在基础条件下存在适中但一致的药物(本发明的电动产生的流体；RNS-60；包含60ppm溶解氧的电动处理的生理盐水)作用。为了增强药物对全细胞电导的作用，通过在刺激后使药物充满cAMP刺激的“混合物”(这急剧提高全细胞电导)也进行了实验。令人感兴趣的是，这个方案也提高了全细胞电导的药物敏感部分，其比在基础条件下所观察到的高十倍。另外，在cAMP刺激的存在下，药物对于各种电压方案示出不同的作用，表明所述电动产生的流体影响全细胞电导的电压依赖性贡献。电导的线性分量也存在降低，进一步表明至少药物有助于抑制另一途径(例如，离子通道、电压门控的阳离子通道等等)。
在具体的方面并且不受机制束缚，申请人的数据与本发明的电动产生的流体(例如RNS-60；包含60ppm溶解氧的电动处理的生理盐水)是一致的，所述电动产生流体在被封闭或从质膜收回的一个或多个通道上产生改变。
综观申请人的其他数据(例如工作实施例的数据)，本发明的具体方面提供了用于调节细胞内信号转导的组合物和方法，包括膜结构、膜电位或膜电导率、膜蛋白或膜受体、离子通道和钙依赖性细胞信号传导系统中的至少一种的调节，包括使用本发明的电动产生的溶液来赋予膜结构(例如膜和/或膜的蛋白、受体或其他组分)中的电化学和/或构象的改变，所述膜结构包括但不限于GPCR和/或g-蛋白。根据另外的方面，这些效应调节基因表达，并且可持久依赖于例如个体通信成分的半寿期等。
通过引用并入
在本说明书中提到和/或在本申请的数据单中列出的以上所有的美国专利、美国专利申请公布文本、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利出版物均通过引用整体并入本文。
应该理解本文的附图和详细描述被认为是以说明而非限制的方式，并且并非旨在将本发明限制为所公开的具体的形式和实例。相反，本发明包括对于本领域的普通技术人员明显的任何其他的修改、改变、重排、更换、替代、设计的选择和实施方式，而不背离本发明的精神和范围，如由下列权利要求书所定义的那样。因此，意图在于下列权利要求被解释为包括所有这些其他的修改、改变、重排、更换、替代、设计的选择和实施方式。
上述实施方式描绘了包含在不同的其他组成部分之内或与其相联系的不同组成部分。应该理解这些描绘的结构仅是示例性的，并且事实上实现相同功能的许多其他结构可以被实施。在概念的意义上，实现相同功能的任何组成部分的安排被有效地“关联“以使得期望的功能得以实现。所以，若不考虑构造或中间组成部分，联合实现具体功能的本文的任何两个组成部分可被看做彼此“相关联“以使得期望的功能得以实现。同样，这样关联的任何两个组成部分也可视作对彼此“可操作地相连“或”可操作地连接“来实现期望的功能。
尽管已经对本发明的具体实施方式进行了显示和描述，对本领域的熟练技术人员将明显的是，基于本文的教导，可以进行改变和修改而不背离本发明及其较广阔的方面，因此，所附的权利要求书在其范围之内涵盖如本发明的真正精神和范围之内的所有这些改变和修改。此外，必须理解本发明只由所附的权利要求书界定。本领域内技术人员将理解，一般而言，本文且尤其在所附权利要求书(例如所附权利要求书的主体)中所使用的术语一般旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括”应该被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应该被解释为“至少具有”，术语“包含”应该被解释为“包含但不限于”等等)。本领域内的技术人员还将理解如果介绍的权利要求的陈述内容的具体数目是预期的，这种预期将被明确地在该权利要求中陈述，并且在不存在这种陈述时就不存在这种预期。例如，作为对理解的辅助，下列所附权利要求书可包含介绍性短语“至少一种“和”一种或多种“的使用以介绍权利要求的陈述内容。然而，这类短语的使用不应该被解释为暗示通过不定冠词“一(a)”或“一(an)”介绍一项权利要求陈述内容将包含这种介绍的权利要求陈述内容的任何具体的权利要求限制成仅包含一项这种陈述内容的发明，即使当相同的权利要求包括介绍性短语“一种或多种”或“至少一种”和不定冠词例如“一(a)”或“一(an)”时(例如，“一(a)”和/或“一(an)”通常应该解释为表示“至少一种”或“一种或多种”)；对于用来介绍权利要求陈述内容的定冠词的使用同样也是如此。此外，即使明确地陈述介绍的权利要求陈述内容的具体数目，本领域的熟练技术人员也会认识到这种陈述应通常被解释为表示至少所陈述的数目(例如，没有其他修饰语的“两个陈述内容”的单纯陈述通常表示至少两个陈述内容或两个或多个陈述内容)。据此，除了通过所附的权利要求书之外，本发明不受限制。

Claims (40)

1.一种电动改变的含水流体在制备用于治疗囊性纤维化的药物中的应用，所述电动改变的含水流体包含稳定的含氧微泡，所述微泡大部分具有小于100纳米的直径，治疗有效量的所述流体被施用给需要其的受治疗者，所述电动改变的含水流体适合于改变细胞膜的结构或功能，其中囊性纤维化或至少一种囊性纤维化症状被治疗或减轻。
2.如权利要求1所述的应用，其中所述电动改变的含水流体包括盐水溶液。
3.如权利要求1所述的应用，其中所述电动改变的含水流体的改变包括将所述流体暴露于流体动力诱导的、局部化的电动效应。
4.如权利要求3所述的应用，其中暴露于所述局部化的电动效应包括暴露于电压脉冲和电流脉冲的至少一种。
5.如权利要求3所述的应用，其中将所述流体暴露于流体动力诱导的、局部化的电动效应包括将所述流体暴露于用来产生所述流体的装置的诱导电动效应的结构部件。
6.如权利要求1所述的应用，其中所述症状选自由以下组成的组：支气管收缩、微生物感染、粘液分泌增加、疼痛和气流减少。
7.如权利要求1所述的应用，其中所述电动改变的含水流体减少支气管收缩。
8.如权利要求1所述的应用，还包括通过用另一种支气管扩张剂同时或辅助治疗受治疗者来协同或非协同地抑制或降低支气管收缩。
9.如权利要求8所述的应用，其中所述支气管扩张剂包括沙丁胺醇。
10.如权利要求1所述的应用，还包括糖皮质激素类固醇的施用。
11.如权利要求10所述的应用，其中所述糖皮质激素类固醇包含布地奈德。
12.如权利要求1所述的应用，其中所述电动改变的含水流体的施用减少受治疗者中的微生物感染。
13.如权利要求12所述的应用，其中所述微生物感染包括假单胞菌的感染。
14.如权利要求1所述的应用，还包括通过用另一种抗生素剂同时或辅助治疗受治疗者来协同或非协同地抑制或降低微生物感染。
15.如权利要求14所述的应用，其中所述抗生素选自由以下组成的组：妥布霉素、阿米卡星、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、奈替米星、巴龙霉素、链霉素、安普霉素、阿奇霉素、头孢克洛、头孢他啶、头孢氨苄、环丙沙星、亚胺培南、氧氟沙星、哌拉西林和黏菌素。
16.如权利要求15所述的应用，其中所述妥布霉素包括TOBI。
17.如权利要求14所述的应用，包括通过用妥布霉素同时或辅助治疗受治疗者来协同抑制或减少微生物感染。
18.如权利要求1所述的应用，其中所述电动改变的含水流体改变盐或水进入上皮细胞或出上皮细胞的移动。
19.如权利要求1所述的应用，其中改变细胞膜的结构或功能足以提供对所述受治疗者的细胞中的细胞内信号转导的调节。
20.如权利要求19所述的应用，其中改变细胞膜的结构或功能包括膜相关蛋白的构象、配体结合活性或催化活性的改变。
21.如权利要求20所述的应用，其中所述膜相关蛋白包括选自由以下组成的组中的至少一种：受体、跨膜受体、离子通道蛋白、细胞内附着蛋白、细胞黏着蛋白、整联蛋白。
22.如权利要求21所述的应用，其中所述跨膜受体包括G蛋白偶联受体(GPCR)。
23.如权利要求22所述的应用，其中所述G蛋白偶联受体(GPCR)与G蛋白a亚基相互作用。
24.如权利要求23所述的应用，其中所述G蛋白a亚基包括选自由Gas、Gai、Gaq和Ga12所组成的组中的至少一种。
25.如权利要求24所述的应用，其中所述至少一种G蛋白a亚基是Gaq。
26.如权利要求1所述的应用，其中改变细胞膜的结构或功能包括改变膜电导率或膜电位。
27.如权利要求26所述的应用，其中调节细胞膜电导率包括调节全细胞电导。
28.如权利要求27所述的应用，其中调节全细胞电导包括调节全细胞电导的至少一种电压依赖性贡献。
29.如权利要求19所述的应用，其中细胞内信号转导的调节包括钙
依赖性细胞通信途径或系统的调节。
30.如权利要求19所述的应用，其中细胞内信号转导的调节包括磷
脂酶C活性的调节。
31.如权利要求19所述的应用，其中细胞内信号转导的调节包括腺苷酸环化酶(AC)活性的调节。
32.如权利要求19所述的应用，其中细胞内信号转导的调节包括与选自由以下组成的组的至少一种病症或症状有关的细胞内信号转导的调节：支气管收缩、微生物感染、粘液分泌增加、疼痛和气流减少。
33.如权利要求1所述的应用，包括施用给细胞网络或细胞层，并且还包括对其中的细胞间连接的调节。
34.如权利要求33所述的应用，其中所述细胞间连接包括选自由紧密连接、间隙连接、黏着带和桥粒所组成的组中的至少一种。
35.如权利要求33所述的应用，其中所述细胞网络或细胞层包括选自由肺上皮、支气管上皮和肠上皮所组成的组中的至少一种。
36.如权利要求1所述的应用，其中所述电动改变的含水流体是充氧的，并且其中在所述流体中氧的存在量为大气压下至少8ppm的氧。
37.如权利要求1到36的任一项所述的应用，其中所述电动改变的含水流体包含溶剂化电子和电动改性或带电的氧类中的至少一种。
38.如权利要求37所述应用，其中所述溶剂化电子或者电动改性或带电的氧类以至少0.01ppm的量存在。
39.如权利要求37所述应用，其中所述电动改变的充氧的含水流体包含通过分子氧稳定的溶剂化电子。
40.如权利要求19所述应用，其中改变细胞膜的结构或功能至足以提供对细胞内信号转导的调节的能力在封闭的容器中持续至少两个月。
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