CN105288627A - 一种有携供氧功能的心脏停搏液与制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于在St.Thamas液、UW液、HTK液或FWM液中的一种停搏液中含有聚合的人源性或动物源性血红蛋白类纳米载氧体与小分子抗氧化剂。制备方法为：(1)制备人源性或动物源性聚合血红蛋白类纳米载氧体；(2)在停搏液中加入聚合的人源性或动物源性血红蛋白类纳米载氧体和加入小分子抗氧化剂。心脏停搏液用于心脏直视手术中建立体外循环时灌注的心脏停搏液与器官移植中的供体保存。本发明在心脏手术中能避免或显著减少心脏由缺血再灌损伤所引起的生命指标的伤害，有利于保护术后心脏功能；在心脏移植中也有效延长了供心体外冷保存时间和质量，为开展心脏移植和提高成功率创造了有利条件。

Description

一种有携供氧功能的心脏停搏液与制备方法及其应用

(一)技术领域：

本发明涉及一种在心脏停搏液配方中含有纳米载氧体与小分子抗氧化剂的一种有携供氧功能的心脏停搏液，主要用于心脏直视手术中的心脏停搏与器官移植中的供体保存。

(二)背景技术：

到目前为止心血管疾病仍然属于世界死亡率最高的疾病之一。2014年统计中国每年心血管发病人数高达360多万，占世界总发病人数的五分之一，死亡数亦每年约有220多万，约10秒钟就有一人死于心血管疾病，其中仅死于心猝者每年约有55万人之多，大部分为中年人，而且冠心病的发病率和死亡率在全球仍是逐年上升趋势，它已经成为我国乃至全球人类的最大杀手之一，严重影响国人的健康生活与国家经济建设。尽管药物和介入疗法有很大的发展，但是心脏直视手术仍是心脏病患者最主要的治疗手段。据权威报告，我国每年心脏手术有20多万人次，年增长率约为10％。在心脏手术中，心脏停搏液的使用和体外循环都是难以缺少的措施，但目前临床使用的所有心脏停搏液不论是晶体停搏液，其代表性产品，St.Thomas液和美国UW液(theUniversityofWisconsinsolution)仿细胞外停搏液，还是以德国的产品为代表的HTK液(histidine‐tryptophan‐ketoglutaratesolution)等仿细胞内停搏液，以及以高铁为特点的Kirch停搏液和改良的FWM液(FwwaiModifiedSolution)等等，均有很好或较好地停搏效果，并在保护心脏功能上亦有一定的作用，而且各有特色，但其共同存在的问题就是在灌注心脏后，在停搏过程中对心脏无供氧功能。

在上述各种已有的停搏液中，正因为不含有可以携供氧的物质，不可避免地在停博过程中产生不同程度甚至严重的缺血再灌损伤，从而引起对心脏生命功能重大的伤害，不能保证术后心脏功能的良好恢复，影响手术愈后，特别是对代偿和恢复功能较差的老年患者，更难以保证他们术后的生活质量，甚至危及生命。虽然有的医生也因此设法在现有停搏液中加入患者血液所谓自制“含血停搏液”，但是由于心脏停搏中，血流动力学和微循环严重改变，血流成为相对静止状态，而红细胞很难通过微循环血管给心肌细胞供氧，甚至形成红细胞堆积，血小板粘附，白细胞沉积，不但不能供氧，反而可能产生栓塞等不良后果。

虽然很多学者为解决这一难题而付出了艰辛的努力，但是，现有St.Thamas液、UW液、HTK液或FWM液以及“含血停搏液”，均远未达到理想的效果。其基本原因就是这些停搏液本身亦无携供氧功能。据此，针对这一关键技术瓶颈，研发一种有良好携供氧功能的心脏停搏液已刻不容缓，是关系到众多患者的生命健康的大问题。

目前人们所共识，天然血红蛋白是良好的载氧体。但人源性或动物源性血红蛋白从红细胞释放出来后，原有的四聚体结构不同程度上分解为二聚体，并极易被氧化为高铁血红蛋白，而失去了生理的携供氧功能。而且由于2,3‐DPG的丢失，而增加了血红蛋白对氧的结合力(P50下降)，影响在使用中向组织细胞的供氧效果；同时血红蛋白离开红细胞后没有过氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)的还原调节，容易造成血红蛋白在与氧结合的同时产生超氧负离子等自由基，从而引起自由基对机体的损伤；另外在长期保存中质量也不稳定。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种有携供氧功能的心脏停搏液，它能够解决上述现有心脏停搏液本身缺乏携供氧与抗氧化功能的瓶颈问题；主要用于心脏直视手术中的心脏停搏与器官移植中的供体保存。

本发明的技术方案：一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于在St.Thamas液、UW液、HTK液或FWM液中的一种停搏液中含有聚合的人源性或动物源性血红蛋白类纳米载氧体(PolyHb-BasedonOxygenCarriessolution,HBOCs)与小分子抗氧化剂；所述纳米载氧体在停搏液中含量为0.05‐0.3％(g/ml)；所述小分子抗氧化剂在停搏液中的含量为0.01‐0.1％(g/ml)；所述人源性与动物源性血红蛋白类纳米载氧体须经过病毒灭活处理。

所述聚合人源性血红蛋白类纳米载氧体由人胎盘/脐带或成人外周血血红蛋白经分离、纯化、聚合、修饰、病毒灭活而成；动物源性血红蛋白类纳米载氧体由牛或猪血红蛋白经分离、纯化、聚合、修饰、病毒灭活而成。

所述上述两种聚合血红蛋白类纳米载氧体的平均分子量为220±20KD，其中600KD以上含量小于等于3％，不稳定四聚体血红蛋白含量小于等于10％，P50为18‐30mmHg。

所述聚合血红蛋白类纳米载氧体在聚合反应中，通过1um的钛棒，加入交联剂1％的戊二醛水溶液，以保证戊二醛的加入能充分分散和反应速度的均衡性。

所述聚合血红蛋白类纳米载氧体的病毒灭活处理方法采用国家主管部门认可的纳米过滤和巴氏消毒法；所述巴氏消毒法为加温至60℃10小时。

所述小分子抗氧化剂采用抗坏血酸(Vc)或乙酰半胱氨酸或谷胱甘肽。

上述有携供氧功能的心脏停搏液的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)制备人源性或动物源性聚合血红蛋白类纳米载氧体：

1)制备人源性聚合血红蛋白类纳米载氧体的方法：

①原料：为ACD或CPD抗凝的人胎盘/脐血或成人外周血，在4±2℃保存有效期内，按我国献血员血液质量标准规定，经病毒学检查合格后使用，或采用分离干细胞后的红细胞悬液；

②用无菌无热原生理盐水洗涤3—5次，离心得血红细胞悬液；

③3—5倍容量的无菌无热原注射用水，加入上述红细胞悬液中，轻微搅拌(震动)10—15分钟，待红细胞破膜后加入0.1—0.3％(g/ml)小分子抗氧化剂密闭、静置。交替通N₂抽真空除去该溶剂中的O₂；要求PO₂＜1mmHg，氧饱和度SO2≤5％；

④在严格封闭隔氧条件下过滤，去除细胞膜片，保留过滤液；

⑤在通N₂脱氧条件下通过纳米过滤并加温至60℃10小时，进行纯化与病毒灭活，并经过澄清(0.45um膜)过滤；

⑥以1％的戊二醛水溶液为交联剂，通过1um的钛棒，均匀的加入到6％的血红蛋白溶液中(戊二醛与血红蛋白的摩尔比为7.5‐8.5)，聚合反应两小时，并经100KD膜超滤适当时间，得到合格的聚合血红蛋白；

⑦在严格隔氧条件下，以0.22微米膜过滤除菌，按无菌操作分装于玻璃容器内加瓶塞压盖，并以铝塑复合膜抽真空包装；4±2℃下经抽样检查合格后备用；全部操作过程必须按国家CFDA无菌注射剂操作规定进行；

2)制备动物源性聚合血红蛋白类纳米载氧体的方法：

①在4±2℃保存有效期内，按我国献血员血液质量标准规定，经病毒学检查合格后使用，或采用分离干细胞后的红细胞悬液；

②用无菌无热原生理盐水洗涤3—5次，离心得血红细胞悬液；

③3—5倍容量的无菌无热原注射用水，加入上述红细胞悬液中，轻微搅拌(震动)10—15分钟，待红细胞破膜后加入0.1—0.3％(g/ml)小分子抗氧化剂密闭、静置。交替通N₂抽真空除去该溶剂中的O₂；要求PO₂＜1mmHg，氧饱和度SO2≤5％；

④在严格封闭隔氧条件下过滤，去除细胞膜片，保留过滤液；

⑤在通N₂脱氧条件下通过纳米过滤并加温至60℃10小时，进行纯化与病毒灭活，并经过澄清(0.45um膜)过滤；

⑥以1％的戊二醛水溶液为交联剂，通过1um的钛棒，均匀的加入到6％的血红蛋白溶液中(戊二醛与血红蛋白的摩尔比为7.5‐8.0)，聚合反应两小时，并经100KD膜超滤适当时间，得到合格的聚合血红蛋白；

⑦在严格隔氧条件下，以0.22微米膜过滤除菌，按无菌操作分装于玻璃容器内加瓶塞压盖，并以铝塑复合膜抽真空包装；4±2℃下经抽样检查合格后备用；全部操作过程必须按国家CFDA无菌注射剂操作规定进行；

(2)在St.Thamas液、UW液、HTK液或FWM液中的一种停搏液中加入步骤(1)中制得的聚合的人源性或动物源性血红蛋白类纳米载氧体，轻轻晃动使之混合均匀，然后以混合气体(95％O₂+5％CO₂)缓慢通气10分钟，尽量减少产生过多气泡；所述纳米载氧体在液体中含量为0.05‐0.3％(g/ml)；再加入小分子抗氧化剂，混合均匀，所述小分子抗氧化剂在液体中的含量为0.01‐0.1％(g/ml)。

上述有携供氧功能的心脏停搏液的应用，其特征在于它用于心脏直视手术中建立体外循环时灌注的心脏停搏液与器官移植中的供体保存。

所述用于心脏手术中建立体外循环时灌注心脏停搏液的方法为：在常规的动物(beagle犬)心脏手术中建立体外循环，转流量为2.0‐2.2L/m2/min，体外循环温度为27℃‐29℃，当鼻咽部温度降至30℃时依次阻断上腔静脉、下腔静脉、升主动脉，灌注心脏停搏液，灌注压60‐70mmHg,10mmHg＝1133kPa，心包腔内以冰屑局部降温，灌注量依体重确定，取40mL/kg；主动脉阻断时间120min后复温，鼻咽温度升至32℃‐35℃时开放升主动脉，行心脏复跳处理，辅助循环30min停机，心脏稳定工作90min后，手术结束。

所述行心脏复跳处理包括心脏自动复跳，和未自动复跳者采取非同步5‐15ws电击除颤复跳手段。

所述用于器官移植中供体保存的应用方法(以大鼠心脏移植为例)：

按正规心脏手术，谨慎取出心脏，立刻放入本保存液中，并轻轻洗去血液，然后将本保存液用混合气体通氧10分钟后，注意切勿产生过氧化，依动物体重确定，用无菌注射器按40ml/kg灌注压为70‐80mmHg灌入洗去血液后的心脏内，继而放入此保存液中置4℃±2℃保存。

所述混合氧体含95％O₂，5％CO₂。

本发明的优越性：1、本发明所用聚合血红蛋白类纳米载氧体的携氧功能与正常红细胞类似，但其载氧颗粒是聚合血红蛋白分子，其有效半径为纳米级，小于正常红细胞百倍以上，因此更容易通过微循环毛细血管，特别是因心肌缺血而引起的微循环障碍，导致红细胞难以或不能通过时，而聚合血红蛋白分子可以大量通过，易于达到给心肌供氧的目的。国外近期研究报告中聚合血红蛋白给组织器官供氧的效果远比正常红细胞高；2、国外研究结果也表明聚合血红蛋白能增加功能毛细血管密度(functionalcapillarydensity)有利于建立侧支循环，因而更易于保障对组织器官有良好的供氧效果；3、本发明的心脏停搏液停搏效果快而稳定，研究结果表明：全部在复灌后5秒左右能迅速自动复跳，能明显改善常温(37℃)缺血100分钟和2小时复灌心脏的功能，明显的减少心肌坏死、心肌细胞凋亡和病理学改变；4、本发明心脏停搏液对Beagle犬体外循环心脏功能保护作用的研究结果表明：在基础状态下，空白组(sham)对照组(St.Thomas，SPS)与实验组(0.05％‐0.2％HBOCs，本发明组)的心排量(CO)，心率(HR)，肺动脉压(PAP),肺动脉楔压(PAWP),平均动脉压(MAP)和中心静脉压(CVP)都没有显著性差异；但在复灌阶段的每个时间点，本发明停搏液组对心脏功能的保护作用，在此阶段的各项主要指标包括CO，CVP，HR，PHWP，心脏耗氧量，酶释放量，心肌病理学改变等，均优于对照组；5、在心脏移植中，对供体心脏冷保存9天和14天(目前确认标准时间为4‐6天)中所得研究结果亦表明：本发明的心脏停搏液，对保存心脏功能的保护作用所检查的各项主要指标，均显著优于对照组HTK液；6、本发明液中的抗氧化剂明显抑制高铁血红蛋白的生成，甚至能将已形成的高铁血红蛋白还原为正常血红蛋白；7、本发明在心脏手术中能避免或显著减少心脏由缺血再灌损伤所引起的生命指标的伤害，有利于保护术后心脏功能，也改善了患者特别是老年患者良好的愈合和术后的生活质量；在心脏移植中也有效延长了供心体外冷保存时间和质量，为开展心脏移植和提高成功率创造了有利条件。

(四)附图说明：

图1‐1至图1‐5为本发明与现有技术对大鼠离体心脏灌流中的心功能保护作用实验效果对比图。(其中，图1‐1为大鼠离体心脏再灌过程中LVDP变化对比图；图1‐2为大鼠心脏再灌过程中LVEDP变化对比图；图1‐3为大鼠心脏跳动的复苏时间对比图；图1‐4为再灌后大鼠心脏的CK‐MB的释放对比图；图1‐5为对大鼠心肌细胞凋亡统计和分析结果对比图)；

图2‐1至图2‐3为本发明与现有技术对Beagle犬体外循环中心脏功能的保护作用实验效果对比图。(其中，图2‐1为三组动物在阻断前和复灌阶段的心排量对比图；图2‐2为三组动物在阻断前和复灌阶段的心脏耗氧量对比图；图2‐3为三组动物在阻断前和复灌120分钟时CK‐MB的释放量对比图)；

图3‐1、3‐2为本发明与现有技术对大鼠离体心脏功能的保护作用实验效果对比图。(其中，图3‐1为大鼠离体心脏保存后再灌过程中LVDP变化对比图；图3‐2为大鼠离体心脏保存后再灌过程LVEDP变化对比图；

图4‐1为含不同量Vc的HBOCs溶液在保存周期内的高铁血红蛋白含量的变化对比图。

(五)具体实施方式：

实施例1：一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于St.Thamas液停搏液中含有聚合的人源性/动物源性血红蛋白类纳米载氧体(PolyHb-BasedonOxygenCarriessolution,HBOCs)与小分子抗氧化剂；所述纳米载氧体在停搏液中含量为0.05(g/ml)；所述小分子抗氧化剂在停搏液中的含量为0.01(g/ml)；所述人源性/动物源性血红蛋白类纳米载氧体须经过病毒灭活处理。

本心脏停搏液的制备方法：

取合格的St.Thomas心脏停搏液，在临灌注心脏前(时间越短越好)按0.05％(g/ml)的浓度，将符合标准要求的聚合人源性/动物源性血红蛋白载氧体溶液加入上述St.Thomas液中，轻轻晃动使之混合均匀，然后以混合气体(95％O₂+5％CO₂)缓慢通气10分钟(尽量减少产生过多气泡)。再按0.01％(g/ml)浓度加入小分子抗氧化剂，混合均匀后，即刻按麻醉与手术医师要求的方法和条件灌注心脏(注：本心脏停搏液的制备方法，在加入本专利规定范围内的不同量的聚合血红蛋白类纳米载氧体与小分子抗氧化剂时，其制备方法相同)。

实施例2：一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于HTK停搏液中还含有聚合的人源性/动物源性血红蛋白类纳米载氧体(PolyHb-BasedonOxygenCarriessolution,HBOCs)与小分子抗氧化剂；所述纳米载氧体在停搏液中含量为0.15％(g/ml)；所述小分子抗氧化剂在停搏液中的含量为0.05％(g/ml)；所述人源性/动物源性血红蛋白类纳米载氧体须经过病毒灭活处理。

本心脏停搏液的制备方法：

取合格的HTK心脏停搏液，在临灌注心脏前(时间越短越好)按0.15％(g/ml)的浓度，将符合标准要求的聚合人源性/动物源性血红蛋白载氧体溶液加入上述HTK液中，轻轻晃动使之混合均匀，然后以混合气体(95％O₂+5％CO₂)缓慢通气10分钟(尽量减少产生过多气泡)。再按0.05％(g/ml)浓度加入小分子抗氧化剂，混合均匀后，即刻按麻醉与手术医师要求的方法和条件灌注心脏(注：本心脏停搏液的制备方法，在加入本专利规定范围内的不同量的聚合血红蛋白类纳米载氧体与小分子抗氧化剂时，其制备方法相同)。

实施例3：一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于HTK停搏液中还含有聚合的人源性/动物源性血红蛋白类纳米载氧体(PolyHb-BasedonOxygenCarriessolution,HBOCs)与小分子抗氧化剂；所述纳米载氧体在停搏液中含量为0.3％(g/ml)；所述小分子抗氧化剂在停搏液中的含量为0.1％(g/ml)；所述人源性/动物源性血红蛋白类纳米载氧体须经过病毒灭活处理。

本心脏停搏液的制备方法：

取合格的HTK心脏停搏液，在临灌注心脏前(时间越短越好)按0.3％(g/ml)的浓度，将符合标准要求的聚合人源性/动物源性血红蛋白载氧体溶液加入上述HTK液中，轻轻晃动使之混合均匀，然后以混合气体(95％O₂+5％CO₂)缓慢通气10分钟(尽量减少产生过多气泡)。再按0.1％(g/ml)浓度加入小分子抗氧化剂，混合均匀后，即刻按麻醉与手术医师要求的方法和条件灌注心脏(注：本心脏停搏液的制备方法，在加入本专利规定范围内的不同量的聚合血红蛋白类纳米载氧体与小分子抗氧化剂时，其制备方法相同)。

实施例4：人源性聚合血红蛋白类纳米载氧体的制备流程：

①原料：为ACD或CPD抗凝的人胎盘/脐血或成人外周血，在4±2℃保存有效期内，按我国献血员血液质量标准规定，经病毒学检查合格后使用，或采用分离干细胞后的红细胞悬液；

②用无菌无热原生理盐水洗涤3—5次，离心得血红细胞悬液；

③3—5倍容量的无菌无热原注射用水，加入上述红细胞悬液中，轻微搅拌(震动)10—15分钟，待红细胞破膜后加入0.1％(g/ml)小分子抗氧化剂密闭、静置。交替通N₂抽真空除去该溶剂中的O_2；要求PO₂＜1mmHg，氧饱和度SO2≤5％；所述小分子抗氧化剂采用抗坏血酸；

④在严格封闭隔氧条件下过滤，去除细胞膜片，保留过滤液；

⑤在通N₂脱氧条件下通过纳米过滤并加温至60℃10小时，进行纯化与病毒灭活，并经过澄清(0.45um膜)过滤；

⑥以1％的戊二醛水溶液为交联剂，通过1um的钛棒，均匀的加入到6％的血红蛋白溶液中(戊二醛与血红蛋白的摩尔比为7.5)，聚合反应两小时，并经100KD膜超滤适当时间，得到合格的聚合血红蛋白；

⑦在严格隔氧条件下，以0.22微米膜过滤除菌，按无菌操作分装于玻璃容器内加瓶塞压盖，并以铝塑复合膜抽真空包装；4±2℃下经抽样检查合格后备用；全部操作过程必须按国家CFDA无菌注射剂操作规定进行；

⑧所得产品经检查符合以下标准后使用：

外观检查：肉眼检查，澄清透明无可见异物(中国药典2010版IXA、B、H)

不溶微粒检验：应符合规定(中国药典2010版附录IXC)

PH值测定：7.8‐8.0(中国药典2010版附录VIH)

平均分子量：220±20KD(中国药典2010版附录VD)

分子量分布：600KD以上含量小于等于3％，不稳定四聚体血红蛋白含量小于等于10％(中国药典2010版附录VD)

P50：18‐30mmHg(采用HemoxAnalyzerLTCS型血氧分析仪测定)

晶体渗透压测定：310±20mosmol/L(中国药典2010版附录IXG)

无菌检验：符合规定(中国药典2010版附录XIH)

细菌内毒素检查：符合规定(中国药典2010版附录XIE)

异常毒性检查：符合规定(中国药典2010版附录XIC静脉注射)

过敏反应检查：符合规定(中国药典2010版附录XIK)

热原检查：符合规定(中国药典2010版附录XID)

实施例5：人源性聚合血红蛋白类纳米载氧体的制备流程：

①原料：为ACD或CPD抗凝的人胎盘/脐血或成人外周血，在4±2℃保存有效期内，按我国献血员血液质量标准规定，经病毒学检查合格后使用，或采用分离干细胞后的红细胞悬液；

②用无菌无热原生理盐水洗涤3—5次，离心得血红细胞悬液；

③3—5倍容量的无菌无热原注射用水，加入上述红细胞悬液中，轻微搅拌(震动)10—15分钟，待红细胞破膜后加入0.2％(g/ml)小分子抗氧化剂密闭、静置。交替通N₂抽真空除去该溶剂中的O₂；要求PO₂＜1mmHg，氧饱和度SO2≤5％；所述小分子抗氧化剂采用抗坏血酸；

④在严格封闭隔氧条件下过滤，去除细胞膜片，保留过滤液；

⑤在通N₂脱氧条件下通过纳米过滤并加温至60℃10小时，进行纯化与病毒灭活，并经过澄清(0.45um膜)过滤；

⑥以1％的戊二醛水溶液为交联剂，通过1um的钛棒，均匀的加入到6％的血红蛋白溶液中(戊二醛与血红蛋白的摩尔比为8.0)，聚合反应两小时，并经100KD膜超滤适当时间，得到合格的聚合血红蛋白；

⑦在严格隔氧条件下，以0.22微米膜过滤除菌，按无菌操作分装于玻璃容器内加瓶塞压盖，并以铝塑复合膜抽真空包装；4±2℃下经抽样检查合格后备用；全部操作过程必须按国家CFDA无菌注射剂操作规定进行；

⑧所得产品经检查实施例1项下所列的标准后使用。

实施例6：人源性聚合血红蛋白类纳米载氧体的制备流程：

①原料：为ACD或CPD抗凝的人胎盘/脐血或成人外周血，在4±2℃保存有效期内，按我国献血员血液质量标准规定，经病毒学检查合格后使用，或采用分离干细胞后的红细胞悬液；

②用无菌无热原生理盐水洗涤3—5次，离心得血红细胞悬液；

③3—5倍容量的无菌无热原注射用水，加入上述红细胞悬液中，轻微搅拌(震动)10—15分钟，待红细胞破膜后加入0.3％(g/ml)小分子抗氧化剂密闭、静置。交替通N₂抽真空除去该溶剂中的O₂；要求PO₂＜1mmHg，氧饱和度SO2≤5％；所述小分子抗氧化剂采用抗坏血酸；

④在严格封闭隔氧条件下过滤，去除细胞膜片，保留过滤液；

⑤在通N₂脱氧条件下通过纳米过滤并加温至60℃10小时，进行纯化与病毒灭活，并经过澄清(0.45um膜)过滤；

⑥以1％的戊二醛水溶液为交联剂，通过1um的钛棒，均匀的加入到6％的血红蛋白溶液中(戊二醛与血红蛋白的摩尔比为8.5)，聚合反应两小时，并经100KD膜超滤适当时间，得到合格的聚合血红蛋白；

⑦在严格隔氧条件下，以0.22微米膜过滤除菌，按无菌操作分装于玻璃容器内加瓶塞压盖，并以铝塑复合膜抽真空包装；4±2℃下经抽样检查合格后备用；全部操作过程必须按国家CFDA无菌注射剂操作规定进行；

⑧所得产品经检查实施例1项下所列的标准后使用。

实施例7：动物源性(牛/猪)聚合血红蛋白类纳米载氧体的制备流程

①原料:为ACD抗凝的牛/猪静脉血液，在4±2保存有效期内，按我国献血员血液质量标准规定，经病毒学检查合格后使用，或采用分离干细胞后的红细胞悬液；

②用无菌无热原生理盐水洗涤3—5次，离心得血红细胞悬液；

③3—5倍容量的无菌无热原注射用水，加入上述红细胞悬液中，轻微搅拌(震动)10—15分钟，待红细胞破膜后加入0.1％(g/ml)小分子抗氧化剂密闭、静置。交替通N₂抽真空除去该溶剂中的O₂；要求PO₂＜1mmHg，氧饱和度SO2≤5％；所述小分子抗氧化剂采用抗坏血酸；

④在严格封闭隔氧条件下过滤，去除细胞膜片，保留过滤液；

⑤在通N₂脱氧条件下通过纳米过滤并加温至60℃10小时，进行纯化与病毒灭活，并经过澄清(0.45um膜)过滤；

⑥以1％的戊二醛水溶液为交联剂，通过1um的钛棒，均匀的加入到6％的血红蛋白溶液中(戊二醛与血红蛋白的摩尔比为7.5)，聚合反应两小时，并经100KD膜超滤适当时间，得到合格的聚合血红蛋白；

⑦在严格隔氧条件下，以0.22微米膜过滤除菌，按无菌操作分装于玻璃容器内加瓶塞压盖，并以铝塑复合膜抽真空包装；4±2℃下经抽样检查合格后备用；全部操作过程必须按国家CFDA无菌注射剂操作规定进行；

⑧所得产品经检查符合本实施例1项下所列的标准后使用。

实施例8：动物源性(牛/猪)聚合血红蛋白类纳米载氧体的制备流程

①原料:为ACD抗凝的牛/猪静脉血液，在4±2保存有效期内，按我国献血员血液质量标准规定，经病毒学检查合格后使用，或采用分离干细胞后的红细胞悬液；

②用无菌无热原生理盐水洗涤3—5次，离心得血红细胞悬液；

③3—5倍容量的无菌无热原注射用水，加入上述红细胞悬液中，轻微搅拌(震动)10—15分钟，待红细胞破膜后加入0.2％(g/ml)小分子抗氧化剂密闭、静置。交替通N₂抽真空除去该溶剂中的O₂；要求PO₂＜1mmHg，氧饱和度SO2≤5％；所述小分子抗氧化剂采用抗坏血酸；

④在严格封闭隔氧条件下过滤，去除细胞膜片，保留过滤液；

⑤在通N₂脱氧条件下通过纳米过滤并加温至60℃10小时，进行纯化与病毒灭活，并经过澄清(0.45um膜)过滤；

⑥以1％的戊二醛水溶液为交联剂，通过1um的钛棒，均匀的加入到6％的血红蛋白溶液中(戊二醛与血红蛋白的摩尔比为8.0)，聚合反应两小时，并经100KD膜超滤适当时间，得到合格的聚合血红蛋白；

⑦在严格隔氧条件下，以0.22微米膜过滤除菌，按无菌操作分装于玻璃容器内加瓶塞压盖，并以铝塑复合膜抽真空包装；4±2℃下经抽样检查合格后备用；全部操作过程必须按国家CFDA无菌注射剂操作规定进行；

⑧所得产品经检查符合本实施例1项下所列的标准后使用。

实施例9：动物源性(牛/猪)聚合血红蛋白类纳米载氧体的制备流程

①原料:为ACD抗凝的牛/猪静脉血液，在4±2保存有效期内，按我国献血员血液质量标准规定，经病毒学检查合格后使用，或采用分离干细胞后的红细胞悬液；

②用无菌无热原生理盐水洗涤3—5次，离心得血红细胞悬液；

③3—5倍容量的无菌无热原注射用水，加入上述红细胞悬液中，轻微搅拌(震动)10—15分钟，待红细胞破膜后加入0.3％(g/ml)小分子抗氧化剂密闭、静置。交替通N₂抽真空除去该溶剂中的O₂；要求PO₂＜1mmHg，氧饱和度SO2≤5％；所述小分子抗氧化剂采用抗坏血酸；

④在严格封闭隔氧条件下过滤，去除细胞膜片，保留过滤液；

⑤在通N₂脱氧条件下通过纳米过滤并加温至60℃10小时，进行纯化与病毒灭活，并经过澄清(0.45um膜)过滤；

⑥以1％的戊二醛水溶液为交联剂，通过1um的钛棒，均匀的加入到6％的血红蛋白溶液中(戊二醛与血红蛋白的摩尔比为8.5)，聚合反应两小时，并经100KD膜超滤适当时间，得到合格的聚合血红蛋白；

⑦在严格隔氧条件下，以0.22微米膜过滤除菌，按无菌操作分装于玻璃容器内加瓶塞压盖，并以铝塑复合膜抽真空包装；4±2℃下经抽样检查合格后备用；全部操作过程必须按国家CFDA无菌注射剂操作规定进行；

⑧所得产品经检查符合本实施例1项下所列的标准后使用。

实施例10：所述一种有携供氧功能的心脏停搏液用于心脏手术中建立体外循环时灌注心脏停搏液的实施方法为：

以实施例1中制备的心脏停搏液(下简称本心脏停搏液)用于犬体外循环对心脏功能保护实验为例：

选成年Beagle犬18只，体重9～10千克，雄性。桡静脉推注异丙酚、司可林诱导，行气管插管，根据需要静脉输注丙泊酚至手术结束。所有实验Beagle犬术前肌肉注射吗啡5mg，以枸橼酸芬太尼、咪唑安定、丙泊酚、维库溴胺诱导麻醉，气管插管后接呼吸机，麻醉以力月西、丙泊酚、枸橼酸芬太尼、维库溴铵维持，根据需要静脉注射维持至手术结束。左侧股动脉穿刺置管监测血压、动脉血气及血清电解质水平，股静脉穿刺置管接三通延长管达下腔静脉水平建立输液通道并监测中心静脉压。漂浮导管安放监测心排血量，肺动脉压，肺毛细血管楔压等指标。前正中切口开胸，全身血液肝素化(预充液3.5mg/kg体重，静脉注射1mg/kg体重)，常规建立体外循环，转流量为2.0‐2.2L/m2/min，体外循环温度为27℃‐29℃，当鼻咽部温度降至30℃时依次阻断上腔静脉(插管大小:F22‐26)、下腔静脉(插管大小:F26‐28)、升主动脉(插管大小:F16‐18)，灌注心脏停搏液(灌注压60‐70mmHg，10mmHg＝1133kPa)，心包腔内以冰屑局部降温，灌注量为40mL/kg体重。主动脉阻断时间120min后复温，鼻咽温度升至32℃‐35℃时开放升主动脉，记录各组心脏自动复跳时间和复跳率，未自动复跳者电击除颤(5‐15ws，非同步)，辅助循环30min停机，心脏稳定工作90min后处死动物，手术结束，采集心脏标本待检。

实验分组：首先将18只犬编号，根据统计软件PEMS3.0或excel软件将犬随机分为三组：1.sham组：主动脉插管，上下腔静脉插管左房引流插管，但不建立体外循环；2.对照组同上并建立体外循环以对照液HTK灌流心脏，使之停博2小时，开放再注灌2小时；3.实验组(本停搏液组)，同上，以本停搏液灌注心脏并停博2小时，开放再灌注2小时。

检测指标包括：(1)生命体征：记录各组动物在整个实验过程中的心电图(ECG)，心率(HR)，平均动脉压(ABP)，中心静脉压(CVP)，动脉血氧饱和度(SPO2)，体温(T)，呼末二氧化碳浓度(EtCO2)等。(2)血气指标和血色素水平：在基础状态，以及开放再灌注期间，采集动脉血和混合静脉血，分别测定血气，包括氧分压(PO2)，氧饱和度(SO2)，二氧化碳分压(PCO2)，pH值，红细胞比容(HCT)，Ca²⁺浓度，K⁺浓度，Mg²⁺浓度等以及血色素水平，计算心肌耗氧情况和摄氧分数。(3)心功能：心排血量，心室内压以及术中心脏彩超评价本停搏液对心脏是否有保护作用。(4)收集混合静脉血，分离血清，测定乳酸含量以反映全身供氧情况。并且，测定肌酸激酶MB同工酶(CK‐MB)，乳酸脱氢酶(LDH)和肌钙蛋白I(Troponin‐I)释放水平。(5)心肌细胞形态学及病理学及凋亡检测：复灌完成后，将各组1/2心脏进行含水量测定；另1/2心脏进行石蜡包埋，切片，进行组化染色，观察心肌细胞形态学及病理学上的变化。

【注：临床用于人的方法由手术和麻醉等医师酌定】

实施例11：所述一种有携供氧功能的心脏停搏液用于心脏移植手术中保存所取出心脏器官的方法：

以实施例1中制备的心脏停搏液(下简称本心脏停搏液)用于大鼠或其他动物供心保存实验为例：

从有资质的实验动物中心选取雄性健康SD大鼠，体重230‐260g，按正规心脏手术，谨慎取出心脏，立刻放入本保存液中，并轻轻洗去血液，然后将本保存液用混合氧体(含O₂95％，含CO₂5％)通氧10分钟(注意切勿产生过多气泡)后，用无菌注射器按40ml/kg(被试大鼠体重)灌注压为70‐80mmHg灌入洗去血液后的心脏内，然后放入本停搏液中置4℃±2℃保存。

技术效果：在St.Thomas液或HTK液中加入本发明的聚合血红蛋白类纳米载氧体与小分子抗氧化剂所形成的本心脏停搏液，以St.Thomas液或HTK液为对照，先后多次进行了大鼠离体心脏灌流和模拟临床实际手术操作Beagle犬体外循环实验以及供心保存实验，以观察本心脏停搏液的停搏、自动复跳与对心功能保护作用的比较研究：

实验一：HBOCs对大鼠离体心脏灌流中的心功能保护作用：

实验分组情况：

采用相应的技术获取大鼠离体心脏,灌注KHB,随机分成5组,每组15只。

第一组(sham):灌注KHB30min后，记录基础数据，再连续记录2h复灌过程中的各项指标变化；

第二组(HTK)：灌注KHB30min后，记录基础数据，再加入HTKs在37℃保存100min后，复灌KHB，连续记录2h复灌过程中的各项指标变化；

第三组(0.5％HBOCs)：灌注KHB30min后，记录基础数据，再加入HTKs和0.5％(g/ml)HBOCs在37℃保存100min后，复灌KHB，连续记录2h复灌过程中的各项指标变化；

第四组(0.1％HBOCs)：灌注KHB30min后，记录基础数据，再加入HTKs和0.1％(g/ml)HBOCs在37℃保存100min后，复灌KHB，连续记录2h复灌过程中的各项指标变化。

所得结论：本心脏停搏液对大鼠离体心脏灌流实验中停搏效果快而稳定，全部在复灌后5秒左右迅速自动复跳，能明显改善常温(37℃)缺血100分钟和2小时复灌心脏的功能，明显的减少心肌坏死、心肌细胞凋亡和病理学改变，效果显著优于对照组HTK液(P<0.01或<0.05)(见图1‐1至图1‐5)。

实验二：HBOCs对Beagle犬体外循环中心脏功能的保护作用：

实验分组情况：

Beagle犬被随机分到3组，每组6只：

第一组(Sham)：完成主动脉插管，上下腔静脉插管，左房引流插管，不建立体外循环。

第二组(STS)：完成主动脉插管，上下腔静脉插管，左房引流插管，建立体外循环，以St.Thomas液停跳2小时，停机开放再灌注2小时。

第三组(0.1％HBOCs)：完成主动脉插管，上下腔静脉插管，左房引流插管，建立体外循环，以含0.1％(g/ml)HBOCs的St.Thomas液停跳2小时，停机开放再灌注2小时。

所得结论：本心脏停搏液对Beagle犬体外循环心脏功能保护作用的研究结果也表明：在基础状态下，空白组(sham)对照组(St.Thomas，SPS)与实验组(0.1％HBOCs，本发明组)的心排量(CO)，心率(HR)，肺动脉压(PAP)，肺动脉楔压(PAWP)，平均动脉压(MAP)和中心静脉压(CVP)都没有显著性差异。但在复灌阶段的每个时间点，本发明组对心脏功能保护作用，在此阶段的各项主要指标包括CO，CVP，HR，PHWP，心脏耗氧量，酶释放量，心肌病理学改变等均优于对照组(见图2‐1至2‐3)。

实验三：HBOCs对供体心脏的心肌保护作用：

所得结论：在心脏移植中，对供体心脏冷保存9天和14天(目前确认标准时间为4‐6天)中所得研究结果也表明：本发明的心脏停搏液，对保存的心脏功能的保护作用所检查的各项主要指标，均显著优于对照组(图3‐1、3‐2)。

实验四：含不同量Vc的HBOCs溶液实验效果对比：

研究含不同量Vc的HBOCs溶液(ARO-1、ARO-2与ARO)在保存周期内的高铁血红蛋白含量的变化，其中ARO-1、ARO-2与ARO中的Vc浓度分别为0.05％、0.025％与0％，ARO配方液为血红蛋白类携氧复苏配方液，即HBOCs溶液。

所得结论：对小分子Vc与乙酰半胱氨酸(NAC)等对含有聚合血红蛋白类载氧体抗氧化效果的研究，由于聚合血红蛋白在氧合的同时也能发生过氧化而产生活性极大的氧自由基，使Fe2+氧化为Fe3+，从而失去供氧功能。另外心脏缺血再灌损伤过程中也会产生氧自由基，因此，本发明的心脏停搏液与器官保存液中加入适当、安全、经济的小分子抗氧化剂，则属必须研究解决的问题。在各种抗氧剂中经过长时间对此研究优选出临床广泛使用的Vc、NAC与谷胱甘肽为本发明液中的抗氧化剂，其使用量为0.01—0.10％(g/ml)时，既有明显抑制高铁血红蛋白的生成。甚至能将已形成的高铁血红蛋白还原为正常血红蛋白(见图4‐1)。

Claims (12)

1.一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于在St.Thamas液、UW液、HTK液或FWM液中的一种停搏液中含有聚合的人源性或动物源性血红蛋白类纳米载氧体与小分子抗氧化剂；所述纳米载氧体在停搏液中含量为0.05‐0.3％(g/ml)；所述小分子抗氧化剂在停搏液中的含量为0.01‐0.1％(g/ml)；所述人源性与动物源性血红蛋白类纳米载氧体须经过病毒灭活处理。

2.根据权利要求1所述一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于所述聚合人源性血红蛋白类纳米载氧体由人胎盘/脐带或成人外周血血红蛋白经分离、纯化、聚合、修饰、病毒灭活而成；动物源性血红蛋白类纳米载氧体由牛或猪血红蛋白经分离、纯化、聚合、修饰、病毒灭活而成。

3.根据权利要求1所述一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于所述上述两种聚合血红蛋白类纳米载氧体的平均分子量为220±20KD，其中600KD以上含量小于等于3％，不稳定四聚体血红蛋白含量小于等于10％，P50为18‐30mmHg。

4.根据权利要求1所述一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于所述聚合血红蛋白类纳米载氧体在聚合反应中，通过1um的钛棒，加入交联剂1％的戊二醛水溶液，以保证戊二醛的加入能充分分散和反应速度的均衡性。

5.根据权利要求1所述一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于所述聚合血红蛋白类纳米载氧体的病毒灭活处理方法采用国家主管部门认可的纳米过滤和巴氏消毒法；所述巴氏消毒法为加温至60℃10小时。

6.根据权利要求1所述一种有携供氧功能的心脏停搏液，其特征在于所述小分子抗氧化剂采用抗坏血酸(Vc)或乙酰半胱氨酸或谷胱甘肽。

7.一种权利要求1所述有携供氧功能的心脏停搏液的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)制备人源性或动物源性聚合血红蛋白类纳米载氧体：

1)制备人源性聚合血红蛋白类纳米载氧体的方法：

①原料：为ACD或CPD抗凝的人胎盘/脐血或成人外周血，在4±2℃保存有效期内，按我国献血员血液质量标准规定，经病毒学检查合格后使用，或采用分离干细胞后的红细胞悬液；

②用无菌无热原生理盐水洗涤3—5次，离心得血红细胞悬液；

③3—5倍容量的无菌无热原注射用水，加入上述红细胞悬液中，轻微搅拌(震动)10—15分钟，待红细胞破膜后加入0.1—0.3％(g/ml)小分子抗氧化剂密闭、静置。交替通N₂抽真空除去该溶剂中的O_2；要求PO₂＜1mmHg，氧饱和度SO2≤5％；

④在严格封闭隔氧条件下过滤，去除细胞膜片，保留过滤液；

⑤在通N₂脱氧条件下通过纳米过滤并加温至60℃10小时，进行纯化与病毒灭活，并经过澄清(0.45um膜)过滤；

⑥以1％的戊二醛水溶液为交联剂，通过1um的钛棒，均匀的加入到6％的血红蛋白溶液中(戊二醛与血红蛋白的摩尔比为7.5‐8.5)，聚合反应两小时，并经100KD膜超滤适当时间，得到合格的聚合血红蛋白；

⑦在严格隔氧条件下，以0.22微米膜过滤除菌，按无菌操作分装于玻璃容器内加瓶塞压盖，并以铝塑复合膜抽真空包装；4±2℃下经抽样检查合格后备用；全部操作过程必须按国家CFDA无菌注射剂操作规定进行；

2)制备动物源性聚合血红蛋白类纳米载氧体的方法：

①在4±2℃保存有效期内，按我国献血员血液质量标准规定，经病毒学检查合格后使用，或采用分离干细胞后的红细胞悬液；

②用无菌无热原生理盐水洗涤3—5次，离心得血红细胞悬液；

③3—5倍容量的无菌无热原注射用水，加入上述红细胞悬液中，轻微搅拌(震动)10—15分钟，待红细胞破膜后加入0.1—0.3％(g/ml)小分子抗氧化剂密闭、静置。交替通N₂抽真空除去该溶剂中的O_2；要求PO₂＜1mmHg，氧饱和度SO2≤5％；

④在严格封闭隔氧条件下过滤，去除细胞膜片，保留过滤液；

⑤在通N₂脱氧条件下通过纳米过滤并加温至60℃10小时，进行纯化与病毒灭活，并经过澄清(0.45um膜)过滤；

⑥以1％的戊二醛水溶液为交联剂，通过1um的钛棒，均匀的加入到6％的血红蛋白溶液中(戊二醛与血红蛋白的摩尔比为7.5‐8.0)，聚合反应两小时，并经100KD膜超滤适当时间，得到合格的聚合血红蛋白；

⑦在严格隔氧条件下，以0.22微米膜过滤除菌，按无菌操作分装于玻璃容器内加瓶塞压盖，并以铝塑复合膜抽真空包装；4±2℃下经抽样检查合格后备用；全部操作过程必须按国家CFDA无菌注射剂操作规定进行；

(2)在St.Thamas液、UW液、HTK液或FWM液中的一种停搏液中加入步骤(1)中制得的聚合的人源性或动物源性血红蛋白类纳米载氧体，轻轻晃动使之混合均匀，然后以混合气体(95％O₂+5％CO₂)缓慢通气10分钟，尽量减少产生过多气泡；所述纳米载氧体在液体中含量为0.05‐0.3％(g/ml)；再加入小分子抗氧化剂，混合均匀，所述小分子抗氧化剂在液体中的含量为0.01‐0.1％(g/ml)。

8.一种权利要求1所述有携供氧功能的心脏停搏液的应用，其特征在于它用于心脏直视手术中建立体外循环时灌注的心脏停搏液与器官移植中的供体保存。

9.根据权利要求8所述一种有携供氧功能的心脏停搏液的应用，其特征在于所述用于心脏手术中建立体外循环时灌注心脏停搏液的方法为：在常规的动物心脏手术中建立体外循环，转流量为2.0‐2.2L/m2/min，体外循环温度为27℃‐29℃，当鼻咽部温度降至30℃时依次阻断上腔静脉、下腔静脉、升主动脉，灌注心脏停搏液，灌注压60‐70mmHg,10mmHg＝1133kPa，心包腔内以冰屑局部降温，灌注量依体重确定，取40mL/kg；主动脉阻断时间120min后复温，鼻咽温度升至32℃‐35℃时开放升主动脉，行心脏复跳处理，辅助循环30min停机，心脏稳定工作90min后，手术结束。

10.根据权利要求9所述一种有携供氧功能的心脏停搏液的应用，其特征在于所述行心脏复跳处理包括心脏自动复跳，和未自动复跳者采取非同步5‐15ws电击除颤复跳手段。

11.根据权利要求8所述一种有携供氧功能的心脏停搏液的应用，其特征在于所述用于器官移植中供体保存的应用方法：

按正规心脏手术，谨慎取出心脏，立刻放入本保存液中，并轻轻洗去血液，然后将本保存液用混合气体通氧10分钟后，注意切勿产生过氧化，依动物体重确定，用无菌注射器按40ml/kg灌注压为70‐80mmHg灌入洗去血液后的心脏内，继而放入此保存液中置4℃±2℃保存。

12.根据权利要求11所述一种有携供氧功能的心脏停搏液的应用，其特征在于所述混合氧体含95％O2，5％CO2。