DE2224182A1 - Verfahren zur Herstellung einer stabilen Emulsion von Fluorkohlenstoffpartikeln - Google Patents

Description

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DR. W. KINZEBACH — DIPL.-ING. O. HELLEBRAND

8 München so, den 18. Mail

Walpurgisstraße 6 Telefon: 0811/470 50 34 Telegramme: Hekipat (München)

CASE: Jap.33911/71

THE GREEl CROSS CORPORATION, Osaka/JAPAN,

und

TANABE SEIYAKU CO., LTD., Osaka/JAPAIT

"Verfahren zur Herstellung einer stabilen Emulsion von Fluorkohlenstoff par tikeln'.¹

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen Emulsion von Fluorkohlenstoffpartikeln, die als künstliches Blut verwendet wird.

Seit Jahren nimmt der Blutbedarf für Transfusionen mit der Entwicklung der chirurgischen Eingriffe zu, die absolute Blutm'enge reicht jedoch nicht aus, auaserdem -treten bei der Bluttraiisfusion gelegentlich Komplikationen, wie Serum-Ilepatitis oder ähnliches, auf, die ein bekanntes Problem darstellen,

Forrjchiingoarbeiton zur Entwicklung von künstlichem Blut wurden

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durchgeführt, um das obige Problem zu lösen und vor kurzem fand man, daß Fluorkohlenstoff ein ausgezeichnetes Gaslösungsvermögen hat und als Medium für die biologische Beförderung von Gas anstelle von Hämoglobin verwendbar ist. Es bestand daher die Aussicht, künstliches Blut durch die Ver-Wendung einer Emulsion von Fluorkohlenstoffteilchen vom Typ einer O/W-Emulsion herstellen zu können,

Erythrocyten können durch peripheres Gewebe gehen, indem sie sich bis zu einem gewissen Grad verändern sobald es erforderlich ist, während, falls Fluorkohlenstoff als künstliches Blut verwendet wird, er so stark emulgiert werden muß, daß er die peripheren Gewebe .passieren kann} eine geeignete Methode für die Umwandlung des Fluorkohlonstoffs in eine Partikelemulsion, die lange Zeit sta.bil ist, war bisher jedoch nicht bekannt.

Die bekannten Emulgierverfahren verwenden wäßrige Glucoselösung, Ringer-Lösung, Ringer-Albuminlösung oder Elektrolyt-Gesamtaminosäure-Pentoselösung als flüssige Phase und nichtionische oberflächenaktive Mittel vom Typ des Polyoxyäthylen-Polyoxypropylens als Emulgiermittel.

Nachteilig an den nach den obigen Verfahren erhaltenen Emulsionen ist, daß die Emulsion nicht durch Erhitzen sterilisiert werden kann und selbst im Falle einer sterilen Emulgierung die Emulsion physikalisch instabil ist, die Pluorkohlenstoffpartikel darin mit der Zeit groß v/erden und dann innerhalb einiger Tage sich von der .Flüssigkeit abtrennen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung oiner stabilen Emulsion von Fluor-kohlenstofito.ilohen, ci:;e air; Jiürifi blichen IiIu fc verwendet werden kann, durch Erhitzen ö terjl:iriei;t werden kann und doren [/artikel nicAi beim lanzen

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Lagern nicht irreversibel abscheiden und physikalisch-stabil sind.

Diese Aufgabe der Schaffung einer stabilen Emulsion von ]?luorkohlenstoffteilehen vom Typ .einer, Ö/Y/-Emulsion wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man Pluorkohlenstoff, dessen spezifisches Gev.'icht in einem bestimmten Bereich liegt, und ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel als Emulgiermittel,in wäßriger Lösung als flüssige Phase, die Polyalkohol enthält, bei erhöhtem Druck emulgiert.

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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ilerstellun-g einer stabilen Emulsion von Fluorkohlenstoffpartikeln ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine dispergierte Lösung, die 5 Gew ,/VoL-^o bis 60 Gew.-/Vol,-$o Fluorkohlenstoff, 0,2 G.ev7_o-/Völ.~°ß> bis 5 Gew./Vol.-^ eines oder mehrerer nicht-ionischer oberflächenaktiver Mittel und 2 Gew./Völ.-% bis 20 Gew./Vol.·-^ eines oder mehrerer Polyalkohole.enthält, bei erhöhtem Druck emulgiert, so daß man eine Emulsion von Pluorkohlenstoffpartikeln mit einem Durehmesser von weniger als 0,2/u erhält. . ·

Fluorkohlenstoff ist normalerweise ein allgemeiner Begriff für eine organische Verbindung, bei der ein oder mehrere Was f3erst off atome durch Pluoratome ersetat sind. Der in .der vorliegenden Erfindung verwendete Fluorkohlenstoff jedoch ist eine inerte flüssige Verbindung mit einem spezifischen Gewicht von otv;a 1,5 bis etwa 2,0, die in V/asser im wesentlichen unlöslich ist und mit keinem Arzneimittel reagiert» Darüberhinaus ist der Pluorkohlenstoff der vorliegenden Erfindung bei hoher lei/iperatur stabil, löst sich nicht in jrgendwelehen Komponenten des lebenden Körpers und reagiert Buch nicht vnit den Komponenten des lebenden Körpers, Beispiele i'Ur<" Pluorkohlenst off Verbindungen dieser Beschaffenheit

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sind unter den Handelsbezeichnungen "Innate liquid PC-43"» "Innate Liquid ΙΌ-75", "Innate Liquid EC-77", "Innate Liquid PO-78», "Innate Liquid FC-88" und dergl. von der HIUIiESOTA HIIiIIIG & HiIIUJiVLCTURHiG 00. zu haben. Die Menge dieser Fluorkohlenstoffverbindungen, die in der Praxis der \^rorliegenoen Erfindung verwendet werden kann, richtet sich nach deren Gasbeforderungsvermögen, im allgemeinen sind 5 Gew./Vol.-^ bis 60 Gev/./Vol.-$, bezogen auf die Gesamtemulsion, eine ausreichende Menge.

Bevorzugte, nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, die als Emulgiermittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind pyrogenfrei und enthalten keinerlei giftige und hämolytische Bestandteile, beispielsweise handelt es sich dabei um nicht-ionische oberflächenaktive Mittel vom Typ Polyoxyäthylen-hydriertes Rizinusöl, Pol3^roxyäthylenpolyoxypropylen und/oder ähnliche. Bei der Verwendung, dieser nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel ist es wünschenswert, sie vorher zu reinigen; beispielsweise werden diese oberflächenaktive Mittel gereinigt, indem man eine 10 $ige wäßrige Lösung zubereitet und sie dann unter Verwendung eines "Bisking"-Cellophanschlauches gegen V/asser dialysicrt, oder indem man sie durch, ein stark saures Kationenaustauscherharz und dann durch ein stark basisches Anionen&ustauscherharz schickt. Mese nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel werden in der vorliegenden Erfindung auch in einer oder mehreren Kombinationen verwendet; die ausreichende verwendete Menge macht im allgemeinen 0,2 Gew./Vol.-^ bis 5 Gew./Vol.-^ pro Gesamtemulsion aus.

Die Polyalkohole, die mit dem nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel verwendet v/erden, wählt man im allgemeinen aus der Gruppe der Verbindungen aus, die üblicherweise für eine Injektion oder dergleichen verwendet werden. Mese ToIy-

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alkohole, vie Glycerin, Propylenglykol, Sorbit, Xylit und/oder dergleichen sind bevorzugt und können in einer oder in mehreren Kombinationen davon in der vorliegenden Erfindung verwendet v/erden. Als ausreichende Menge verwendet man davon im allgemeinen 2 Gew./Vol.--$ bis 20 Gew./Vol.-$> pro Gesaiütemulsion.

Eine erfindungsgeraäße Emulsion wird hergestellt, indem man z.B. den Fluorkohlenstoff, die nicht-ionischen oberflächenaktiven Hittel und die Polyalkohole mit V/asser mischt:, die Mischung bei erhöhtem Druck esmlgiert und dann durch ein mikroporöses Filter mit einer Porenweite von etwa O,45yu bis etwa 0,8/u (z.B. Filter mit der Handelsbezeichnung "Millipore Filter" von der MILLIPORE FILIER CO., "Micro Filter" von der FUJI FILM GO. und dergl.) filtriert, Vor der Filtration ist es zweckmäßig, den pH der Emulsion mit einem Reagens, wie Phosphat, Carbonat, Öitrat oder dergleichen, auf einen pH einer Körperflüssigkeit einzustellen. ;

Die so erhaltene Emulsion wird vorzugsv/eise durch Erhitzen in einem luftdichten Gefäß, wie einer Ampulle, Phiole oder dergleichen, sterilisiert«

Die erfindungsgemäß erhaltene Emulsion von Fluorkohlenstoffpartikeln kann z.B. als Blutersatz bei Operationen venös injiziert werden und dient in Perfusionslosungen zur Aufbewahrung innerer Organe bei Transplantationen,

Jede der Emulsionen von Fluorkohlenstoffteilchen der folgenden Rezeptur v;urde durch Emulgieren, so vie es in dem nachfolgenden Bolspiel 1 beschrieben ist, hergestellt« 50 ml der jeweiligen

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-G-

Emulöionen wurden als Proben Λ, Ii, G und I) in Prüf rohre mit einem Innendurchmesser von 20 inin. gegeben und mit üchliffstopien verschlossen. Die Sedimentiergesehwindigkeit dieser Proben wurde regelmäßig bestimmt, die Ergebnisse aiiid in Tabelle Ϊ enthalten.

REZEPTUR^

"Innate Liquid PC-75"

(spez. Gew. = 1,76 bei 25 C) i 30 g

Polyoxyäthylen-hydriertes Rizinusöl

(Handelsbezeichnung "ITikkol fICO-60" von der

WIKKO CiIJSMICALS CO.) 2,0 g

liatriumphosphat, Ha₂HPO. · 12H₂O · 0,01 g

destilliertes Wasser 80 g

REZEPTUR B

5,0 g Xylit wurden zur Rezeptur A gegeben.

REZEPTUR C

"Innate Liquid PC-43"

(spez.Gew. = 1,87 bei 25 C) 30 g

nicht-ionisGhes oberflächenaktives Mittel vom

Polyäthylen-polyoxypropylen-Typ

(Handelsbezeichnung "Pluonic-P 60" von der

ASAHI DEHKA IUDUSTRIES CO.) 2,0 g

Natriuiiiphosphat, IJa₂HPO ·12H₂O 0,01 g

destilliertes Wasser 80 g

REZEPTUR D

2,5 g Glyzerin wurden zur Rezeptur C gegeben.

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Die in diesen Rezepturen angegebenen Mengen stellen Gramm in 100 ml Emulsion dar.

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Die Zahlen in der !Tabelle geben die Höhe der Sedimentationsschichten an, bestimmt bei 30⁰C.

Wie Tabelle I zeigt, begannen die Proben A und G erst etwa 7 Tage nach dem Versuch sich abzutrennen, während die Probe B, die Xylit enthielt, und Probe D, die Glyzerin enthielt, sich nach etwa 14 Tagen abzutrennen begann.

Etwa 3 Monate nach Beginn des Versuchs wurden die Proben A und C heftig geschüttelt und dann die Durchmesser der 3Tuorkohlenstoffpartikel der Proben A und G mit Hilfe eines Mikroskops bestimmt. Dabei fand man, daß die IFluorkohlenstoffpartikel, die zum Zeitpunkt der Herstellung der Proben einen Durchmesser von im Durchschnitt 1 /u hatten, sich verändert hatten, so daß sie jetzt einen Durchmesser von mehr als 2/u aufwiesen. Dagegen hatten die iTuorkohlenstoffpartikel der Proben B und D_f die Xylit bzw. Glyzerin enthielten, obgleich auch sie sich im Laufe der Zeit geringfügig trennten, 3 Monate nach Beginn des Versuchs noch genau den gleichen Durchmesser wie zu Beginn des Versuchs, d.h. einen Durchmesser von durchschnittlich 1yu, wenn sie der gleichen Behandlung unterworfen wurden, wie oben beschrieben,

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch einzuschränken«,

Beispiel- 1

Man gibt 100 g Xylit und 5 g Polyoxyäthylen-hydriertes Rizinusöl zu 500 ml destilliertem Wasser für Injektionszwecke und löst durch Erhitzen bei 60 bis 70⁰C. In die erhaltene Lösung gießt man allmählich unter heftigem Rühren 500 g "Innate Liquid 3Ό-75" (spez. Gew. « 1,76 bei 25⁰O), das auf 6O⁰C vorerhitzt worden ist, s.o daß man eine Rohenralsion erhält· Durch Zugabe von

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destilliertem V/asser für In j ekt ions zwecke wird die llohemulsionsmenge auf 1000 ml gebracht und durch Zugabe von SO ing Na₂HPO. ·121I₂O auf einen pH von 7,4 eingestellt» .Man gibt die Rohemuloion in einen Hochcbruck-Emulgierer (vow Typ "Manton-Gaulin") und einulgiert, indem ώάώ sie 3 Minuten lang unter einem Druck von 450 kg/cm umwälzt. Die so erhaltene Emulsion v/ird durch ein 0,8/u "Millipore Filter" filtriert, dann gießt man das 3?iltrat in Phiolen und verschließt. Die Proben werden zweimal bei 9O⁰C 30 Minuten lang in einem Abstand .von 24 Stunden sterilisiert, so erhält man die Pluorkohlenstoffteilclien-Emulsion. '. ' '

Beispiel 2

Man gibt 200 g Sorbit und.20 g nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel vom Typ Polyoxyäthylen-polyoxypropy'len zu 400 ml destilliertem Y/asser für Injektionszv/ecke und löst durch Erhitzen bei 60 bis 70⁰C. In die erhaltene Lösung gießt man allmählich unter heftigem Rühren 300 g "Innate Liquid PC-88" (spez. Gew. =1,64 bei 25⁰C), das auf 6O⁰C vorerhitzt worden ist, so daß man eine rohe Emulsion erhält. Die Rohemulsionsmenge wird durch Zugabe von destilliertem V/asser für Injektionszwecke auf .1000 ml gebracht und durch Zugabe von 25 mg Na₂HP0.·12H₂O auf einen pH von 7,4 eingestellt. Die anschließende Behandlung der Rohemulsion erfolgt wie in Beispiel 1, wodurch man eine Fluorkohlenstoffteilchenemulsion erhält.

Beispiel

25 g Glyzerin und 20 g nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel vom Typ Polyoxyäthylen-polyoxypropylen gibt man su 500 ml destilliertem Wasser für Injektionszwecke und löst durch Erhitzen bei 60 bis 70⁰C. In die erhaltene Lösung gießt man allmählich unter heftigem Rühren 300 g "Innate Liquid FC-43"

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BAD

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(spez. Gewicht = 1,87 bei 25°C, das auf 8O⁰G vorerhitzt worden ist, so daß man eine Roheraulsion erhält. Durch Zugabe von destilliertem V/asser für In j ekti ons zwecke bringt man die Rohemulsionsmenge auf 1000 ml, durch Zugabe von 80 mg Ba₂KPO. Ί2H₂O stellt man den pH auf 7,4 ein. Die ansch'liessende-Behandlung der Rohemulsion erfolgt wie in Beispiel 1, wodurch man eine Pluorkohlenstoffpartikelemulsion erhält.

Beispiel

Man gibt 25 g Glyzerin und 15g IPolyoxyäthylen-hydriertes Rizinusöl zu 600 ml destilliertem Wasser für Injektionszwecke, und löst durch Erhitzen bei 60 bis 70⁰C. In die erhaltene Lösung gießt man allmählich unter heftigem Rühren 200 g "Innate Liquid Ϊ0-78¹¹ (spez. Gew. = 1,70 bei 25°0), das auf 60⁰C vorerhitzt worden ist, so daß man eine Rohemulsion erhält. Durch Zugabe von destilliertem Wasser für Injektionszwecke bringt ms,η die Rohemulsionsiaenge auf 1000 ml und stellt durch Zugabe von 120 mg ITa₂HPO.'12H₂O den pH auf 7,4 ein. Die anschließende Behandlung der Rohemulsion erfolgt gemäß Beispiel 1, wobei man eine Fluorkohlenstoffpartikelemulsion erhält. "

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Claims (1)

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   P A IP E I T A I S P H Ü Π II E :

   1. · Verfahren zur Herstellung einer stabilen Emulsion von Fluorkohlenstoffteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine dispergierte Lösung, die 5 Gew,/Vol.-$ bis 60 Gew./Vol,-$ Fluorkohlenstoff, 0,2 Gew./Vol.-5'ό bin 5 Gev/./Vol.-^ ein oder mehrere nicht-ionische oberflächenaktive Mittel und 2 Gew_e/Vol.-# bis 20 Gew./Vol.-⁰Jo ein oder mehrerer Polyalkohole.enthält, bei erhöhtem Druck emulgiert und eine Emulsion von Fluorkohlenstoffpartikeln mit einem Durchmesser von weniger als 0,2/u herstellt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Fluorkohlenstoff mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,5 bis etwa 2,0 verwendet.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als oberflächenaktive Mittel solche vom Typ Polyoxyäthylen-hydriertes Rizinusöl oder Polyoxyäthylen-polyoxypropylen verwendet.

   4β Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die oberflächenaktiven Mittel gereinigt werden, indem man sie nach Herstellung einer 10 ^lgen wäßrigen Lösung gegen V/asser dialysiert oder durch stark saure Kationen- und stark basische Anionen-Austauseherharze schickt«

   209857/1100 ^_{0 0R|Q|NAL}

   Jap.33911/71 . ■ ·

   5. · Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyalkohole unter Glyzerin, .Propylenglykol, Sorbit und Xylit gewählt werden.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dispergierte Losung, die 5 Gew./Vol.-$ bis 60 Gew»/Vol.-$ lluorkohlenstoff mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,5 bis etwa 2,0, 0,2 Gew./Vol.~$ bis 5 Gew./Vol.-$ ein oder mehrere¹ nicht-ionische oberflächenaktive Mittel und 2 Gew./Vol.-$ bis 20 Gew./Vol,-$ ein oder mehrere Polyalkohole enthält, bei erhöhtem Druck emulgiert wird, dadurch eine Emulsion von Fluorkohlenstoffpartikeln mit einem Durchmesser von weniger als 0,2/u hergestellt wird, die Emulsion durch mikroporöse Pilter mit einer Porenweite von etwa 0,45/u bis etwa 0,8/u filtriert und dann die erhaltene Emulsion durch Erhitzen in einem luftdichten Gefäß sterilisiert wird. ■

   7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Filtrieren der pH der Emulsion mit Hilfe eines Reagenses, ausgewählt unter Phosphat, Carbonat und Citrat, auf den pH einer Körperflüssigkeit eingestellt wird*

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