DE3877595T2

DE3877595T2 - Haltbare waesserige emulsionen aus fluorkohlenwasserstoffen.

Info

Publication number: DE3877595T2
Application number: DE8888104013T
Authority: DE
Inventors: Frank Kenneth Schweighardt
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1988-03-14
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2008-03-15
Also published as: ZA881952B; DE3877595D1; BR8801158A; ES2053598T3; MX172826B; US4866096A; EP0282948A2; KR880010756A; EP0282948A3; EP0282948B1; CA1312010C; JPS63250321A

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf biologisch annehmbare Sauerstoff-Transportmedien gerichtet, die stabile wäßrige Emulsionen aus perfluorierten chemischen Substanzen in komplexen Emulsifikationssystemen umfassen. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung gerichtet auf eine stabile wäßrige Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz, die im Bereich Wiederbelebungsfluids oder künstliches Blut anwendbar ist.
Es ist allgemein bekannt, daß einige Arten von Emulsionen von Fluorkohlenstoffen nützlich sind als Blutersatzstoffe, in denen der Fluorkohlenstoff als Sauerstoff-Transportmedium anstelle der Hämoglobinfunktion in natürlichem Blut von Säugern fungiert.
Die Teilchengröße einer Fluorkohlenstoff-Emulsion wurde als ein im Bereich der Toxizität entscheidender Faktor identifiziert. Sie hat nachteilige Auswirkungen auf biologische Systeme wie beispielsweise Versuchstiere. Teilchen mit einer Größe von 0,4 um oder einer mittleren Teilchengröße über 0,2 um wurden als problematisch bei der wirksamen Erhaltung solcher Versuchstiere identifiziert.
Im Hinblick auf das Erfordernis einer extrem geringen Teilchengröße des Fluorkohlenstoffs in stabilen Emulsionen mit Eignung als Blutersatz oder Sauerstofftransportmedium bestehen Schwierigkeiten im Hinblick auf eine geeignete Emulgierung und Stabilität der Emulsion unter allgemein üblichen Lagerbedingungen. Diese sind zurückzuführen auf die Unverträglichkeit der Fluorkohlenstoffe mit dem wäßrigen Medium, in dem sie emulgiert sind.
Experimentell wurden verschiedene Fluorkohlenstoffe im Bereich Sauerstofftransport in Säugern eingesetzt. Diese schließen Perfluortripropylamin, Perfluordecalin, Perfluormethyldecalin und Perfluortributylamin ein. Zur Emulgierung von Fluorkohlenstoffen in wäßriger Phase wurden verschiedene Emulgatoren eingesetzt. Diese schließen Lipide, insbesondere Lecithin aus der Gruppe der Eigelb-Phospholipide und Sojabohnen-Phospholipide und die Monoglyceride von Fettsäuren ein, die gewählt sind aus der aus Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäuren, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Linolensäure und Arachidonsäure bestehenden Gruppe ein.
Diese Fluorkohlenstoffe und Emulgatoren sind in wäßrigen Medien dispergiert, die physiologisch annehmbar sind. Solche Medien schließen isotonische Lösungen wie beispielsweise Tyrode-Lösung, Ringer's Lösung, Ringer's Lactat-Lösung oder Glukose enthaltende Ringer's Lösung ein. In einigen Beispielen schließen solche wäßrigen Medien auch die Emulgierung unterstützende Mittel wie beispielsweise Spuren von Fettsäure ein.
In der Druckschrift EP-A 0 231 091 werden stabile Emulsionen von hochfluorierten organischen Verbindungen offenbart. Diese Emulsionen umfassen neben der fluorierten organischen Verbindung ein Öl, das im wesentlichen nicht oberflächenaktiv und nicht signifikant wasserlöslich ist, ein Tensid und Wasser. Die Druckschrift offenbart nichts oder schlägt nichts vor im Hinblick auf die Teilchengröße der Emulsion. Insbesondere wird nicht offenbart, daß die Teilchengröße der perfluorierten chemischen Substanz in der Emulsion kritisch für die Stabilität der Emulsion ist.
Die Druckschrift EP-A 0 220 153 offenbart sauerstofftransportierende Nähremulsionen, die eine oder mehrere Perfluorkohlenstoffverbindungen, ein oder mehrere Phospholipid(e) als Emulgator(en) zusammen mit weiteren möglichen Bestandteilen enthalten, worin die Emulsion auch ein tierisches oder pflanzliches Fett oder Triglyceride einer ähnlichen chemischen Zusammensetzung und eine oder mehrere Aminosäuren enthält, von denen wenigstens eine zur Gruppe Glycin, Serin und Phenylalanin gehört. Auch dieses Dokument sagts nichts zur Teilchengröße im Hinblick auf die Stabilität der zu verabreichenden Emulsion.
Die vorliegende Erfindung führt zu einem Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik, soweit er künstliche Blutmedien betrifft, und führt zu einer verringerten Teilchengröße, einer erhöhten Stabilität und einer längeren Lebensdauer für Sauerstofftransportmedien, die in Säugern nützlich sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine stabile wäßrige Emulsion aus einer perfluorierten chemischen Substanz, die 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) einer perfluorierten chemischen Substanz, 0,5 bis 7 Gew.-% eines Phospholipids, das die perfluorierte chemische Substanz emulgiert, und 5 bis 30 Gew.-% eines Triglycerids von Fettsäuren und zum Rest ein wäßriges Medium umfaßt, worin die Emulsion eine mittlere Teilchengröße der perfluorierten chemischen Substanz von 0,15 um aufweist und/oder die Emulsion Teilchen der perfluorierten chemischen Substanz enthält, die eine Größe unter 0,1 um aufweisen.
Vorzugsweise ist die perfluorierte chemische Substanz gewählt aus der aus Perfluoralkylcyclohexan mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, Perfluordecalin oder Perfluormethyldecalin bestehenden Gruppe. Optimalerweise ist der Perfluorkohlenstoff Perfluordecalin. Alternativ dazu ist die perfluorierte chemische Substanz Perfluoroctylbromid oder Perfluorperhydrophenanthren.
Vorzugsweise enthält die Emulsion 20 bis 40 % (Gewicht/Volumen) der perfluorierten chemischen Substanz. Vorzugsweise ist das Phospholipid in einer Menge im Bereich von 1 bis 2 Gew.-% zugegen. Vorzugsweise ist das Triglycerid von Fettsäuren in einer Menge im Bereich von 10 bis 20 Gew.-% zugegen.
Vorzugsweise ist das Phospholipid ein Eiphosphatid. Vorzugsweise ist das Triglycerid von Fettsäuren gewählt aus der aus Safloröl, Sojabohnenöl oder deren Mischungen bestehenden Gruppe.
Optimalerweise besteht die vorliegende Erfindung aus einer stabilen Emulsion in einem physiologisch annehmbaren wäßrigen Medium eines die Fähigkeit zum Sauerstofftransport aufweisenden gesättigten Perfluordecalins, welches im wesentlichen keinen bestimmbaren Wasserstoff oder olefinischen Charakter aufweist und eine mittlere Teilchengröße von 0,15 um aufweist, welche das Perfluordecalin in einer Konzentration von 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen), ein Phospholipid als Emulgator in einer Konzentration von 1,2 Gew.- %, wenigstens ein Triglycerid von Fettsäuren als die Emulgierung unterstützendes Mittel in einer Konzentration von 10 bis 20 Gew.-%, worin die Fettsäuren 16 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisen, und Glycerin in einer Menge von 2,5 Gew.-% umfaßt, wobei die Emulsion geeignet ist zur Verwendung als Blutersatzstoff.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bekannt, daß verschiedene perfluorierte chemische Substanzen als Sauerstofftransportkomponenten von Mischungen für verschiedene biologische Systeme verwendbar sind. Diese perfluorierten chemischen Substanzen sind typischerweise Perfluorkohlenstoffe und können unter anderem drei Gruppen von Verbindungen einschließen.
Die erste Gruppe der Perfluorkohlenstoffverbindungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, umfaßt Perfluor-(C&sub3;&submin;&sub5;-alkylcyclohexane) wie beispielsweise Perfluor-(methylpropylcyclohexane), Perfluor-(butylcyclohexane), Perfluor-(trimethylcyclohexane), Perfluor-(ethylpropylcyclohexane) und Perfluor-(pentylcyclohexane), Perfluordecalin, Perfluor-(methyldecaline) und Perfluorperhydrophenanthren.
Die Verbindung der zweiten Gruppe ist eine perfluorierte, alkylsubstituierte, gesättigte heterocyclische Verbindung. Diese Gruppe schließt beispielsweise Perfluor-(alkyltetrahydropyrane) wie beispielsweise Perfluor-(butyltetrahydropyrane), Perfluor-(pentyltetrahydropyrane) und Perfluor-(hexyltetrahydropyrane), Perfluor-(alkyltetrahydrofurane) wie beispielsweise Perfluor-(pentyltetrahydrofurane), Perfluor-(hexyltetrahydrofurane) und Perfluor- (heptyltetrahydrofurane), Perfluor-(N-alkylpiperidine) wie beispielsweise Perfluor-(N- pentylpiperidine), Perfluor-(N-hexylpiperidine) und Perfluor-(N-butylpiperidin) sowie Perfluor-(N-alkylmorpholine) wie beispielsweise Perfluor-(N-pentylmorpholine), Perfluor- (N-hexylmorpholine) und Perfluor-(N-heptylmorpholine) ein.
Die Verbindung der dritten Gruppe ist ein Perfluor-tertiär-amin. Diese Gruppe schließt beispielsweise Perfluortripropylamin, Perfluortributylamin, Perfluor-(diethylhexylamine), Perfluor-(dipropylbutylamine) und Perfluor-(diethylcyclohexylamine) und Perfluor- (dioxalkane), d. h. Perfluor-(alkylenglykoldialkylether) wie beispielsweise Perfluor-(3,8- dioxa-2,9-dimethyldecan) oder Perfluor-(tetramethylenglykoldiisopropylether), Perfluor- (3,7-dioxa-2,8-dimethylnonan) oder Perfluor-(trimethylenglykoldiisopropylether) und Perfluor-(4,6-dioxa-5,5-dimethylnonan) oder Perfluor-(isopropylenglykoldi-n-propylether) ein.
Die Aufzählungen der oben genannten Gruppen der perfluorierten chemischen Substanzen sind nicht abschließend, sondern die perfluorierte chemische Substanz kann auch gewählt werden unter anderen Verbindungen, die bisher nicht genannten worden sind, beispielsweise Perfluoroctylbromid.
Diese perfluorierten chemischen Substanzen werden allein oder in Form einer Mischung ihrer Isomere verwendet, und außerdem auch in Mischungen von zwei oder mehreren Arten der genannten Verbindungen. Die Verbindungen können im Handel erhältlich sein. Alternativ dazu können sie gemäß Verfahrensweisen hergestellt werden, die beispielsweise in den Artikeln in "Industrial and Engineering Chemistry, Band 39, Seite 380 (1949)", "Journal of Chemical Society, 1950, Seite 3617" und "Advance of Fluorine Chemistry, Band I, Seite 129 (1960)" beschrieben sind, oder sie können auch durch andere Fluorierungsverfahren hergestellt werden, die im Stand der Technik bekannt sind.
Die chemische Ausgangsverbindung kann im wesentlichen vollständig perfluoriert werden, um alle Wasserstoffe und jegliche Nichtsättigung mittels eines mehrstufigen Fluorierungsverfahrens zu beseitigen. Der Kohlenwasserstoff wird zuerst einer Fluorierung unter Verwendung eines Teilchenbettes aus CoF&sub3; bei einer Temperatur von etwa 275 bis 427 ºC unterworfen. Die chemische Verbindung wird mit einem Stickstoffträgergas bei einem Druck von Umgebungsdruck bis zu 1,138 bar (2 psig) durch das Bett geführt. Das Verhältnis Stickstoff zu organischer Verbindung liegt im Bereich von 10 : 90 bis 90 : 10. Die Ausbeuten aus diesem Fluorierungsschritt liegen typischerweise bei 50 bis 80 % des theoretischen Wertes. Alternativ dazu können Verbindungen aus der oben genannten dritten Gruppe in einer Simon-Zelle mit einem wohlbekannten Verfahren fluoriert werden.
Die aus dem Cobalttrifluorid-Reaktor erhaltene rohe fluorierte chemische Substanz kann mit elementarem Fluor umgesetzt werden, um in Spuren vorkommende Mengen an restlichem Wasserstoff und an Nichtsättigung zu beseitigen. Vorzugsweise wird die rohe fluorierte chemische Substanz einer Fluor-Stickstoff-Mischung ausgesetzt, die 5 bis 100 % Fluor enthält. Die Konzentration und Fließgeschwindigkeit der Fluormischung wird geregelt, um Temperaturen unterhalb des Siedepunkts der fluorierten chemischen Substanz aufrechtzuerhalten. In Abhängigkeit vom Ausmaß der Fluorierung in den Cobalttrifluorid-Reaktoren wird die direkte Flourierung für eine Zeitdauer bis zu 36 Stunden oder solange fortgesetzt, bis eine Analyse anzeigt, däß kein nachweisbarer Restwasserstoff oder olefinischer Charakter zurückgeblieben ist.
Als Alternative zur direkten Fluorierung wurden auch mehrfach aufeinanderfolgende Durchläufe durch den Cobalttrifluorid-Reaktor eingesetzt, um die Menge an Restsauerstoff und olefinischem Charakter zu minimieren. Dies ist die allgemeine Methode, von der am meisten berichtet wird.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Verfahrensweisen, mit denen restliche Verunreinigungen in das gewünschte Produkt umgewandelt werden, wurden andere chemische Extraktionsverfahren zur Entfernung von Spuren von Verunreinigungen bei der Herstellung bioverträglicher fluorierter chemischer Substanzen eingesetzt. Ein Reinigungsverfahren, bei dem die fluorierte chemische Substanz mit einer wäßrigen alkalischen Lösung in Gegenwart eines sekundären Amins umgesetzt wird, wurde zur Entfernung von Restwasserstoff verwendet. Hierüber wurde in "L. C. Clark Jr., Pathophysiology of Shock, Anoxia and Aschemia, Seite 507, Wiliams and Wilkins Publishers (1982)" berichtet.
Eine andere Verfahrensweise besteht darin, in aufeinanderfolgenden Schritten die fluorierte chemische Substanz aus einer Aufschlämmung abzudestillieren, die Natriumfluorid, Natriumhydroxid und Kaliumpermanganat enthält. Hierüber wurde in "Dr. Robert Geyer, Synthesis and Biological Screening of New and Improved Fluorocarbon Compounds for Use as Artificial Blood Substitutes, Harvard University School of Public Health (RFP-MHLI-HB- 75-19)" berichtet.
Die perfluorierte chemische Substanz wird danach destilliert und zur Filtration durch aufeinanderfolgende Betten von Natriumfluorid, aktiviertem Kohlenstoff und Aluminiumoxid gegeben. Dies führt zu der ultrareinen perfluorierten chemischen Verbindung, die für biologische Anwendungen der beschriebenen Emulsionszubereitungen bevorzugt ist.
Unter den oben erwähnten perfluorierten chemischen Verbindungen sind die am meisten bevorzugten Perfluordecalin und Perfluor-(methyldecalin) aufgrund ihrer schnelleren Ausscheidung aus dem Körper, aufgrund der bekannten Bioverträglichkeit, aufgrund fehlenden Zurückhalts in inneren Organen und aufgrund ihrer Verfügbarkeit. Die perfluorierte chemische Substanz ist in den Emulsionen der vorliegenden Erfindung in einer Menge im Bereich von 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) zugegen. Diese Menge wird bestimmt durch Teilen der Menge der perfluorierten chemischen Substanz (in Gramm) durch die Gesamtmenge an resultierender Emulsion (in Milliliter).
Der Phospholipid-Emulgator ist im allgemeinen ein natürlich vorkommendes und gewonnenes Lipid aus Eigelb oder Sojabohnen. Diese Phospholipide umfassen vorzugsweise Eigelb-Lecithin oder Sojabohnen-Lecithin. Diese Verbindungen sind allgemein bekannt als Monoaminomonophosphatid-Verbindungen. Die Eiphosphatide sind bevorzugt.
Gereinigte Eiphosphatide sind vornehmlich eine Mischung aus natürlich vorkommenden Phospholipiden, die aus Eigelb isoliert werden. Diese Phospholipide weisen die folgende allgemeine Struktur auf:
R&sub1;-C(O)- und R&sub2;-C(O)- in der allgemeinen Struktur sind dieselben gesättigten und ungestättigten Fettsäurereste, die auch in neutralen Fetten gebunden sind. R&sub3; ist vornehmlich entweder der Cholinester (HOCH&sub2;CH&sub2;N(CH&sub3;)&sub3;OH) oder ein Ethanolamin-(HOCH&sub2;CH&sub2;NH&sub2;-)Ester von Phosphorsäure (H&sub3;PO&sub4;).
Das Emulgierhilfsmittel umfaßt im allgemeinen ein neutrales Triglycerid verschiedener Fettsäuren einschließlich Linolsäure, Ölsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure und Linolensäure. Solchen neutralen Triglyceride sind im allgemeinen aus einer breiten Gruppe natürlicher Quellen erhältlich, einschließlich Safloröl und Sojabohnenöl. Wenn das Emulgierhilfsmittel der vorliegenden Erfindung eine Mischung aus Safloröl und Sojabohnenöl im Verhältnis 50 : 50 umfaßt, umfassen die Fettsäurekomponenten angenähert 65,8 % Linolsäure, 17,7 % Ölsäure, 8,8 % Palmitinsäure, 3,4 % Stearinsäure und 4,2 % Linolensäure. Eine typische Quelle für Triglyceridemulsionen sind 10 %ige und 20 %ige LIPOSYN II-Emulsionen, die erhältlich sind von der Firma Abbott Laboratories, North Chicago, Illinois. Diese Emulsionen enthalten 5 bis 10 % Safloröl, 5 bis 10 % Sojabohnenöl, 1,2 % Eiphosphatide, 2,5 % Glycerin und Natriumchlorid zur Einstellung des pH-Wertes auf 8 bis 8,3.
Die Emulsion gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise isotonisch und enthält eine geeignete Menge Natriumchlorid oder andere Elektrolyte, einschließlich der Komponenten in Ringer's Lösung oder Ringer's Lactat-Lösung. Zusätzlich ist Glycerin in einer Menge von angenähert 2,5 % zugegen.
Albumin wie beispielsweise Rinderserumalbumin kann den vorliegenden Emulsionen in einer Menge von 0,2 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,0 Gew.-%, zugesetzt werden und dient als onkotisches Mittel zur besseren Einstellung der Teilchengröße der Emulsion und vermeidet nachteilige Wirkungen der Emulsion auf Muskelzellen des Herzens eines Säugers, an den die Emulsion verabreicht wird.
Die Emulsion der fluorierten chemischen Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält Teilchen der fluorierten Verbindung mit einer Größe unter 0,1 um und/oder einer mittleren Teilchengröße von 0, 15 um. Diese Teilchen einer fluorierten chemischen Substanz liegen in Form einer stabilen Emulsion in einem im Autoklaven behandelten sterilen wäßrigen System für Zeiträume oberhalb von zehn Wochen bei Raumtemperatur vor.
Die Konzentrationsbereiche der vorliegenden Emulsionen von perfluorierten chemischen Substanzen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend angegeben:
(A) Perfluorierte chemische Substanz: 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen);
(B) 10 %ige oder 20 %ige LIPOSYN II-Emulsion: 50 bis 95 Vol.-%; und
(C) Wasser: 0,0 bis 40 Vol.-% (weiteres Wasser über die genannte Menge hinaus liegt in den LIPOSYN II-Emulsionen vor).
Die Emulsion der perfluorierten chemischen Substanz wird gemäß den folgenden Beispielen beschrieben, aus denen die Emulsionsbildung mit den oben beschriebenen Komponenten hervorgeht.
Das Verfahren zur Herstellung der Emulsion besteht aus den folgenden Schritten:
1. Eine Mikrofluidizer-Vorrichtung wurde mit Alkohol (Ethanol) in der Weise sterilisiert, däß man 250 ml einer 75 Vol.-%igen Alkohol-Wasser-Lösung 10 Minuten lang bei einem Gegendruck von 690 bar (10.000 psi) durch das System strömen ließ. Alle Komponenten, die entfernbar waren, wurden bei 121 ºC 15 Minuten lang in einem Autoklaven dampfsterilisiert. Wasser, die perfluorierte chemische Substanz und die mit der Vorrichtung in Verbindung stehende Glasapparatur wurden dampfsterilisiert. Die LIPOSYN II-Emulsion wurde in der Form eingesetzt, wie sie von der Firma Abbott Laboratories als sterile injizierbare Fettnahrlösung erhalten wurde.
2. Die LIPOSYN II-Emulsion (10 Gew.-%ig oder 20 Gew.-%ig) und eine perfluorierte chemische Substanz wurden gemeinsam dem Zuführrohr der Mikrofluidizer-Vorrichtung zugeführt. Die Reaktionszone der Mikrofluidizer-Vorrichtung stand auf einem Sockel auf und ruhte in einer Schale. Die Schale war mit gestoßenem Eis (0 bis 4 ºC) gefüllt, um die Reaktionszone während der Mikrofluidisierung zu kühlen. Eine Kühlung ist erforderlich, da das Verfahren zum Zeitpunkt der Durchführung Hitze entwickelt. Eine derartige Kühlung verringert den Dampfverlust der perfluorierten chemischen Substanz und eine Denaturierung des Emulgators. Ein zusätzlicher Wärmeaustauscher wurde an der Auslaßleitung der Mikrofluidizer- Vorrichtung installiert, um die Temperatur der teilweise hergestellten Emulsion zu verringern und eine kontinuierliche Recyclisierung zu ermöglichen. Gestoßenes Eis wurde verwendet, um die Kühlung des Fließstroms zu bewirken. Sobald die Kühlungsanordnung an Ort und Stelle installiert war, wurde die Hauptluftpumpe gestartet, und es wurde ein Druck aufgebaut, der nach Ablesung an dem angezeigten Manometer zwischen 886 und 1034 bar (zwischen 13.000 und 15.000 psi) lag. Die Flüssigkeiten wurden innerhalb von 5 Minuten durch die Einheit im Zyklus geleitet.
Ein derartiger Zyklus stellte 40 bis 45 vollständige Durchläufe durch die Reaktionszone dar. Nach der Verarbeitung der Probe wurde sie gewonnen und vor der Lagerung (4 ºC) oder einer Analyse auf 20 ºC abgekühlt.

Beispiel I

30 g Perfluordecalin (PF-Decalin) und 85 ml LIPOSYN II (10 %) wurden zusammengemischt. Man ließ die Mischung vor der Verarbeitung auf 20 ºC abkühlen. Die eingesetzte Verfahrensweise entsprach der oben beschriebenen Verfahrensweise. Während der Verarbeitung erreichte der Umlaufstrom der Flüssigkeiten eine gemessene Temperatur von 82 ºC. Bei Entnahme betrug die Temperatur der verarbeiteten Flüssigkeit 50 ºC. Diese Flüssigkeit wurde gewonnen und auf 20 ºC abgekühlt. Der Verarbeitunggesamtdruck betrug 931 bar (13.500 psi) über 5 Minuten. Die resultierende Emulsion war stabil (kein Entrahmen oder Abtrennen einzelner Komponenten) nach 25 Tagen.
Die Konzentration der Emulsion an PF-Decalin betrug 30 % (Gewicht/Volumen).

Beispiel II

48 g Perfluorperhydrophenanthren wurden mit 72 g LIPOSYN II-Emulsion (10 %) bei 4 ºC in die Mikrofluidizer-Vorrichtung gegeben. Die eingesetzte Verfahrensweise war identisch mit der in Beispiel I beschriebenen Verfahrensweise.
Die resultierende Emulsion hatte eine Teilchengrößenverteilung von 0,09 bis 0,15 um. Die Sauerstofflöslichkeit betrug 11 ml/100 ml Emulsion. Der pH-Wert betrug 5,8, und die Konzentration an freiem Fluorid war < 0,2 ppm. Die Oberflächenspannung betrug 37 x 10&supmin;&sup5; N/cm (37 dyn/cm). Die Perfluorperhydrophenanthren-Konzentration der Emulsion in diesem Beispiel bei 25 ºC betrug 50 % (Gewicht/Volumen). Diese Emulsion blieb über mehr als 90 Tage bei 4 ºC stabil.

Beispiel III

80 g Perfluordecalin wurden mit 320 g LIPOSYN II-Emulsion (10 %) bei 4 ºC gemeinsam in die Mikrofluidizer-Vorrichtung gegeben. Die angewendete Verfahrensweise war die in Beispiel I beschriebene Verfahrensweise.
Die resultierende Emulsion hatte einen pH-Wert von 7,3, eine Oberflächenspannung von 57 x 10&supmin;&sup5; N/cm (57 dyn/cm), wies weniger als 0,2 ppm freies Fluorid auf und enthielt 6 ml Sauerstoff pro 100 ml der Emulsion.
Diese Emulsion wurde eingesetzt, um ein isoliertes Kaninchenherz durch 100 %igen Blutaustausch unter Verwendung von 95 % O&sub2; und 5 % CO&sub2; am Leben zu erhalten. Die Emulsion wurde im Verhältnis 1 : 1 mit Krebs-Salzen verdünnt. Das Herz setzte seine Funktion 40 Minuten lang fort, ohne eine unzureichende Arbeitsleistung zu zeigen.

Beispiel IV

50 g PF-Decalin und 90 ml LIPOSYN II-Emulsion (10 %) wurden zusammengegeben und in der oben beschriebenen Weise verarbeitet. Nach 24 Stunden wurde beobachtet, daß 0,5 bis 0,75 g PF-Decalin nicht emulgiert waren. Bei einer PF-Decalin-Konzentration von 50 % (Gewicht/Volumen) ist diese Emulsion also als nicht stabil anzusehen.

Beispiel V

60 g PF-Decalin und 84 ml LIPOSYN II-Emulsion (10 %) wurden zusammengegeben und in der oben beschriebenen Weise verarbeitet. Nach 24 Stunden blieben 1 bis 2 g PF-Decalin am Boden des Probengefäßes. Nach 72 Stunden wurde beobachtet, daß 5 bis 9 g PF-Decalin am Boden der Probe geblieben waren. Bei dieser Probe ergab sich also ein "Aufrahmen" oder eine Abtrennung des Öls von dem Großteil der Wasserphase. Man hatte auf diesem Wege versucht, eine 60 %ige (Gewicht/Volumen) PF-Decalin-Emulsion in LIPOSYN II herzustellen. Diese Emulsion wurde als instabil angesehen.

Beispiel VI

87 g PF-Decalin und 80 ml LIPOSYN II-Emulsion (10 %) wurden zusammengegeben und in der oben beschriebenen Weise verarbeitet. Das System ergab keine 70 %ige (Gewicht/Volumen) Emulsion. Die Prozeßflüssigkeit erreichte eine Temperatur von 86 ºC. Diese Kombination von PF-Decalin und LIPOSYN II (10 %) führte nicht zu einer Emulsion unter diesen Verfahrensbedingungen.

Beispiel VII

Es wurde eine 50 %ige (Gewicht/Volumen) PF-Decalin-Emulsion in LIPOSYN II (20 %) unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahrensweisen hergestellt. Die Emulsion hatte die nachfolgend aufgeführten speziellen charakteristischen Eigenschaften:
60,00 g PF-Decalin = 30 ml;
90,00 g LIPOSYN II (20 %) = 90 ml;
Anfangstemperatur = 17 ºC;
Maximale Verfahrenstemperatur = 79 ºC;
Temperatur bei der Entnahme = 46 ºC.
Nach einer Verarbeitungszeit von 5 Minuten war eine Emulsion gebildet. Nach 19 Tagen war die Emulsion immer noch stabil.

Beispiel VIII

Unter Einsatz der oben beschriebenen Verfahrensweise wurde eine 60 % (Gewicht/Volumen) PF-Decalin enthaltende Emulsion in LIPOSYN II (20 %) mit den nachfolgend beschriebenen speziellen charakteristischen Eigenschaften versucht herzustellen:
72,00 g PF-Decalin = 36 ml;
84,00 g LIPOSYN II (20 %) = 84 ml;
Anfangstemperatur = 18 ºC;
Maximale Verfahrenstemperatur = 84 ºC;
Temperatur bei der Entnahme = 52 ºC.
Nach einer Verarbeitungszeit von 5 Minuten bildete sich eine Emulsion. Nach 15 Stunden waren 0,5 g PF-Decalin aus der Suspension ausgefallen. Diese Emulsion ist als instabil anzusehen.

Beispiel IX

Man versuchte, eine 70 %ige (Gewicht/Volumen) PF-Decalin-Emulsion in LIPOSYN II (20 %) unter Einsatz der oben beschriebenen Verfahrensweisen herzustellen, wobei die Emulsion die nachfolgend beschriebenen speziellen charakteristischen Eigenschaften aufwies:
90,00 g PF-Decalin = 45 ml;
83,00 g LIPOSYN II (20 %) = 83 ml;
Anfangstemperatur = 18 ºC;
Maximale Verfahrenstemperatur = 75 ºC;
Temperatur bei der Entnahme = 48 ºC.
Nach 5 Minuten hatte sich noch keine Emulsion gebildet. Nach weiteren 5 Minuten hatte sich immer noch keine Emulsion gebildet. Diese Mischung ist als eine Mischung anzusehen, die die Anforderungen an eine geeignete Emulsion nicht erfüllt hat.

Beispiel X

Zur Injektion in Kaninchen wurde eine 20 %ige (Gewicht/Volumen) Emulsion von Perfluordecalin in LIPOSYN II hergestellt, um die Brauchbarkeit und Nichttoxizität zu zeigen.
An vier Kaninchen (mit einem Gewicht von angenähert 3.000 g) wurden 0,125 ml/kg Innovar-vet subkutan 20 Minuten vor der Versuchsdurchführung verabreicht. Innovar-vet ist ein analgetisch-sedatives Arzneimittel.
Bei drei Kaninchen wurde etwas mehr als 20 Minuten nach der Injektion, sobald das Tier stabilisiert war, 30 bis 50 ml der gesamten Blutmenge durch die zentrale Ohrarterie entfernt, und eine gleiche Volumenmenge der Perfluordecalin-LIPOSYN II-Emulsion wurden infundiert. Einem Tier wurden 20 ml der LIPOSYN II-Emulsion unmittelbar verabreicht, ohne daß vorher Blut entnommen wurde. Die gesamte Ersatzmenge Emulsion gegen Blut lag im Bereich von 14 bis 24 Vol.-% der Gesamtblutmenge des Tieres.
Nach 30 Tagen wurde keine offensichtliche Toxizität beobachtet. Die Beobachtungen basierten auf dem Gesamtverhalten oder den physiologischen Symptomen. Dieses Beispiel zeigt die Anwendbarkeit und den nichttoxischen Charakter der Emulsionen der vorliegenden Erfindung.
Die eine perfluorierte chemische Substanz enthaltenden Emulsionen der vorliegenden Erfindung enthalten Teilchen sehr kleiner Teilchengrößen. Diese liegen unter denen, über die vorher allgemein im Stand der Technik berichtet wurde. Die vorliegenden Teilchen aggregieren während einer normalen Lagerung der Emulsion über beträchtliche Zeiträume nicht zu groben Teilchen. Dementsprechend können die Emulsionen einer perfluorierten chemischen Substanz an Säuger ohne die Gefahr von Schäden für Gewebe aufgrund der Aggregation der Teilchen verabreicht werden. Außerdem werden die perfluorierten chemischen Verbindungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, leicht durch Atmung ausgeschieden, wenn sie in Form einer Emulsion als Blutersatzstoff verabreicht werden. Keine oder nur eine minimale Akkumulation der perfluorierten chemischen Verbindungen in der Leber oder in der Milz wurde beobachtet.
Die Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz gemäß der vorliegenden Erfindung kann intravenös an Tiere oder Patienten verabreicht werden, die unter Blutungen oder einem Blutverlust leiden, wenn dies damit verbunden ist, daß das Tier oder der Patient in einer Atmosphäre mit erhöhtem Sauerstoffgehalt gehalten werden. Neben der Tatsache, daß die erfindungsgemäßen Emulsionen nützlich als Blutersatz für Säuger sind, können die Emulsionen der vorliegenden Erfindung verwendet werden als durch Tränkungsmittel (Perfusat) zur Konservierung innerer Organe, beispielsweise in Verfahren, die im Rahmen von Organtransplantationen auftreten. Sie können auch in der Krebstherapie verwendet werden.
Dementsprechend können die Emulsionen der vorliegenden Erfindung in einem Verfahren zur Steigerung des Sauerstofftransports durch das vaskuläre System und in das Gewebe von Säugern verwendet werden, wobei das Verfahren die Verabreichung einer volumetrischen Menge einer Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz an den Säuger umfaßt, die ausreichend ist, um das gesamte Vaskulärvolumen des Säugers aufrechtzuerhalten, und Unterwerfen der Atmungsfunktion des Säugers unter erhöhte Sauerstoffkonzentrationen oberhalb von Atmosphärenkonzentrationen, worin die Emulsion 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) einer perfluorierten chemischen Substanz, 0,5 bis zu 7 Gew.-% eines Phospholipids, welches die perfluorierte chemische Substanz emulgiert, 5 bis 30 Gew.-% eines Triglycerids von Fettsäuren und zum Rest ein wäßriges Medium umfaßt, worin die Emulsion Teilchen der perfluorierten chemischen Substanz enthält, die eine Größe unter 0, 1 um aufweisen, und/oder die Emulsion eine mittlere Teilchengröße der perfluorierten chemischen Substanz von 0,15 um aufweist.
Außerdem können die Emulsionen der vorliegenden Erfindung in einem Verfahren zur Konservierung innerer Organe außerhalb des Körpers verwendet werden, wobei das Verfahren das Durchtränken der Organe mit einer peroxygenierten Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz umfaßt, die 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) einer perfluorierten chemischen Substanz, 0,5 bis zu 7 Gew.-% eines Phospholipids, das die perfluorierte chemische Substanz emulgiert, 5 bis 30 Gew.-% eines Triglycerids von Fettsäuren und zum Rest ein wäßriges Medium umfäßt, worin die Emulsion Teilchen der perfluorierten chemischen Substanz enthält, die eine Größe unter 0,1 um aufweisen, und/oder die Emulsion eine mittlere Teilchengröße der perfluorierten chemischen Substanz von 0,15 um aufweist.
Letzten Endes werden die Emulsionen der vorliegenden Erfindung hergestellt mittels eines Verfahrens zur Herstellung einer stabilen wäßrigen Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz in einer Konzentration der perfluorierten chemischen Substanz im Bereich von 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen), worin ein wäßriger Emulgator mit einer perfluorierten chemischen Substanz unter Erhalt einer wäßrigen Endemulsion der perfluorierten chemischen Substanz gemischt wird, welche eine Konzentration der perfluorierten chemischen Substanz im Bereich von 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) aufweist, worin die eingesetzte perfluorierte chemische Substanz hergestellt wird durch anfängliches Fluorieren einer chemischen Substanz in Gegenwart von Cobalttrifluorid und nachfolgende vollständige Fluorierung der chemischen Substanz in Gegenwart von elementarem Fluor.
In allen Verfahren der vorliegenden Erfindung sind therapeutische Behandlungsverfahren gemäß Artikel 52 (4) EPC ausgeschlossen.
Die Emulsionen einer perfluorierten chemischen Substanz gemäß der vorliegenden Erfindung sind einzigartig insofern, als sie zu einer bis dahin nicht erhältlichen Stabilität einer perfluorierten chemischen Substanz in einer wäßrigen Emulsion führen. Insbesondere durch Verwendung von Triglyceriden zur Emulgierung der bevorzugten perfluorierten chemischen Substanz, nämlich von Perfluordecalin, überwindet die vorliegende Erfindung das spezielle Problem einer stabilen Emulgierung von Perfluordecalin, wie es im Stand der Technik mehrfach dokumentiert ist.
Diese Schwierigkeit bei der Emulgierung und Erhaltung der Stabilität einer Emulsion mit einer nennenswerten Menge an Perfluordecalin in einer bioverträglichen Emulsion wurde außerdem von Henry Sloviter in der US-A 4,397,870 erwähnt. Gemäß der Lehre in dieser Druckschrift wurden große (7 bis 9 %) Mengen Lecithin zur Emulgierung von Perfluordecalin in einer wäßrigen Phase verwendet. Es wurde außerdem in diesem Dokument gelehrt, daß nach Verabreichung der Emulsion an einen Patienten eine weitere Verabreichung von Lecithin erforderlich sei, um das Perfluordecalin im Blustrom in Emulsion zu halten.
Im Gegensatz dazu werden gemäß der vorliegenden Erfindung nur 0,5 bis 7 Gew.-% eines Phospholipids (Lecithin) verwendet. Außerdem wurde durch Verwendung von Triglyceriden in den angegebenen Mengen die Schwierigkeiten des Standes der Technik bei der Herstellung von über lange Zeit stabilen, physiologisch annehmbaren wäßrigen Emulsionen von perfluorierten chemischen Stoffen und insbesondere von Perfluordecalin überwunden. Obwohl es nicht erwünscht ist, durch irgendeine besondere Theorie im Zusammenhang mit dem Erfolg der vorliegenden Emulsionen gebunden zu sein, wird angenommen, daß das Triglycerid eine Zwischenschicht zwischen dem Teilchen der perfluorierten chemischen Substanz und dem Emulgator darstellt, welche die Mizelle in der wäßrigen kontinuierlichen Phase der Emulsion umfaßt. Dadurch, daß das Triglycerid, das polarer ist als Monoglyceride oder Diglyceride, an der Grenzfläche von perfluorierter chemischer Substanz und Emulgator existiert, führt es zu einer größeren Stabilität sowohl der nichpolaren charakteristischen Eigenschaften der perfluorierten chemischen Substanz als auch der polaren charakteristischen Eigenschaften der kontinuierlichen wäßrigen Phase. Eine derartige erhöhte Emulgierungsfähigkeit der Triglyceride zeigt sich bei den stabilen Emulsionen, wie im Rahmen der vorstehenden Beispiele gezeigt wurde. Dies führt zu Emulsionen einer perfluorierten chemischen Substanz, die die aufgezeigte Langzeitstabilität aufweisen.

Claims

1. Stabile wässrige Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz, welche 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) einer perfluorierten chemischen Substanz, 0,5 bis 7 Gew.-% eines Phospholipids, das die perfluorierte chemische Substanz emulgiert, 5 bis 30 Gew.-% eines Triglycerids von Fettsäuren und zum Rest ein wässriges Medium umfaßt, worin die Emulsion eine mittlere Teilchengröße der perfluorierten chemischen Substanz von 0,15 um aufweist.

2. Stabile wässrige Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz, welche 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) einer perfluorierten chemischen Substanz, 0,5 bis 7 Gew.-% eines Phospholipids, das die perfluorierte chemische Substanz emulgiert, 5 bis 30 Gew.-% eines Triglycerids von Fettsäuren und zum Rest ein wässriges Medium umfaßt, worin die Emulsion Teilchen der perfluorierten chemischen Substanz enthält, die eine Größe unter 0,1 um aufweisen.

3. Stabile wässrige Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz, welche 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) einer perfluorierten chemischen Substanz, 0,5 bis 7 Gew.-% eines Phospholipids, das die perfluorierte chemische Substanz emulgiert, 5 bis 30 Gew.-% eines Triglycerids von Fettsäuren und zum Rest ein wässriges Medium umfaßt, worin die Emulsion eine mittlere Teilchengröße der perfluorierten chemischen Substanz von 0,15 um aufweist und die Emulsion Teilchen der perfluorierten chemischen Substanz enthält, die eine Größe unter 0,1 um aufweisen.

4. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die perfluorierte chemische Substanz gewählt ist aus der aus Perfluorälkylcyclohexan mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe und Perfluordecalin oder Perfluormethyldecalin bestehenden Gruppe.

5. Emulsion nach Anspruch 4, worin die perfluorierte chemische Substanz Perfluordecalin ist.

6. Emulsion nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin die perfluorierte chemische Substanz in einer Menge von 20 bis 40 % (Gewicht/Volumen) zugegen ist.

7. Emulsion nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Phospholipid ein Eiphosphatid ist.

8. Emulsion nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Phospholipid in einem Mengenbereich von 1 bis 2 Gew.-% zugegen ist.

9. Emulsion nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, worin das Triglycerid von Fettsäuren gewählt ist aus der aus Safloröl, Sojabohnenöl oder deren Mischungen bestehenden Gruppe.

10. Emulsion nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, worin das Triglycerid von Fettsäuren in einen Mengenbereich von 10 bis 20 Gew.-% zugegen ist.

11. Emulsion nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, welche eine Albumin-Komponente einschließt.

12. In einem physiologisch annehmbaren wässrigen Medium vorliegende stabile Emulsion eines die Fähigkeit zum Sauerstofftransport aufweisenden gesättigten Perfluordecalins, welches im wesentlichen keinen bestimmbaren Wasserstoff oder olefinischen Charakter aufweist und eine mittlere Teilchengröße von 0,15 um aufweist, welche das Perfluordecalin in einer Konzentration von 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen), ein Phospholipid als Emulgator in einer Konzentration von 1,2 Gew.-%, wenigstens ein Triglycerid von Fettsäuren als die Emulgierung unterstützendes Mittel in einer Konzentration von 10 bis 20 Gew.-%, worin die Fettsäuren 16 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisen, und Glycerin in einer Menge von 2,5 Gew.-% umfaßt, wobei die Emulsion geeignet ist zur Verwendung als Blutersatzstoff.

13. Emulsion nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 zur Verwendung im medizinischen Bereich.

14. Verfahren zur Steigerung des Sauerstofftransport durch das vaskuläre System und in das Gewebe von Säugern, welches die Verabreichung einer volumetrischen Menge einer Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz an den Sänger umfaßt, die ausreichend ist, um das gesamte Vaskulärvolumen des Säugers aufrechtzuerhalten, und Unterwerfen der Atmungsfunktion des Säugers unter erhöhte Sauerstoffkonzentrationen oberhalb Atmosphären-Konzentrationen, worin die Emulsion 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) einer perfluorierten chemischen Substanz, 0,5 bis zu 7 Gew.-% eines Phospholipids, welches die perfluorierte chemische Substanz emulgiert, 5 bis 30 Gew.-% eines Triglycerids von Fettsäuren und zum Rest ein wässriges Medium umfaßt, worin die Emulsion Teilchen der perfluorierten chemischen Substanz enthält, die eine Größe unter 0,1 um aufweisen und/oder die Emulsion eine mittlere Teilchengröße der perfluorierten chemischen Substanz von 0,15 um aufweist, mit der Maßgabe, daß Behandlungsverfahren nach Art. 52(4) EPÜ ausgeschlossen sind.

15. Verfahren zur Konservierung innerer Organe außerhalb des Körpers, welches das Durchtränken der Organe mit einer peroxigenierten Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz umfaßt, die 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) einer perfluorierten chemischen Substanz, 0,5 bis 7 Gew.-% eines Phospholipids, das die perfluorierte chemische Substanz emulgiert, 5 bis 30 Gew.-% eines Triglycerids von Fettsäuren und zum Rest ein wässriges Medium umfäßt, worin die Emulsion Teilchen der perfluorierten chemischen Substanz enthält, die eine Größe unter 0,1 um aufweisen und/oder die Emulsion eine mittlere Teilchengröße der perfluorierten chemischen Substanz von 0,15 um aufweist.

16. Verfahren zur Herstellung einer stabilen wässrigen Emulsion einer perfluorierten chemischen Substanz in einer Konzentration der perfluorierten chemischen Substanz im Bereich von 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) nach Anspruch 1, worin ein wässriger Emulgator mit einer perfluorierten chemischen Substanz unter Erhalt einer wässrigen End- Emulsion der perfluorierten chemischen Substanz gemischt wird, welche eine Konzentration der perfluorierten chemischen Substanz im Bereich von 10 bis 50 % (Gewicht/Volumen) aufweist, worin die eingesetzte perfluorierte chemische Substanz hergestellt wird durch anfängliches Fluorieren einer chemischen Substanz in Gegenwart von Cobalttrifluorid und nachfolgende vollständige Fluorierung der chemischen Substanz in Gegenwart von elementaren Fluor.