EA003171B1

EA003171B1 - Способы перфузии и композиции для перфузии

Info

Publication number: EA003171B1
Application number: EA200100855A
Authority: EA
Inventors: Пол Э. Сегал; Гарольд Д. Вейц; Хол Штернберг
Original assignee: Байотайм, Инк.
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2003-02-27
Also published as: CA2362051A1; JP5180912B2; TW542728B; US7503913B2; EP1150728A1; EA200100855A1; CA2362051C; AU3349700A; US6991624B2; US20040018966A1; JP2002536078A; AR022482A1; IL144710A0; MXPA01007875A; JP2009242404A; US20060088606A1; CN1346286A; AU765144B2; US6589223B1; BR0008006A

Abstract

Предложены способы и композиции для применения при перфузии. В способах в соответствии с изобретением субъект или его часть, например, изолированный орган или ткань, подвергают инфузии, перфузии или трансфузии, по крайней мере, двумя жидкими композициями. Первая жидкая композиция представляет собой искусственно приготовленный плазмоподобный раствор, не содержащий биологического буфера, а второй жидкой композицией является жидкая кровекомпозиция. В предпочтительном варианте осуществления изобретения пациенту после введения жидкой кровекомпозиции вводят дополнительный объем первого раствора или его производной. Предложены также комплекты и системы для осуществления способов в соответствии с изобретением. Способы и композиции в соответствии с изобретением находят применение в различных случаях перфузии, в том числе при хирургических операциях с гипотермией, криогенных процедурах и т.п.

Description

Областью техники, к которой относится настоящее изобретение, являются плазмозаменяющие растворы и их применение для перфузии.

Предпосылки создания изобретения

Перфузия, т.е. процесс, при котором жидкость вводят в ткань или орган, например, в систему кровообращения, и пропускают через эту ткань или орган, играет важную роль во многих медицинских процедурах. К таким процедурам относятся компенсация кровопотери при хирургических операциях либо травмах или случаи, когда необходимо поддерживать ткань, орган, группу органов или пациента в целом в гипотермическом или замороженном состоянии. К таким процедурам относятся также процедуры, при которых кровь пациента пропускают через внешнее устройство, например, через аппарат искусственное сердце-легкие, когда избыточный объем кровообращения, возникающий вследствие подключения системы кровообращения пациента к устройству, необходимо заполнять совместимым с кровью кровезаменителем, т. е. препаратом, увеличивающим объем крови.

Жидкости, применяемые в большинстве перфузионных процедур, физиологически приемлемы. Первые физиологически приемлемые растворы для перфузии приготовляли из крови млекопитающих. Хотя такие растворы успешно применяются, поскольку они являются производными натуральной крови, они могут содержать различные патогенные вещества, например, болезнетворные вирусы, например, ВИЧ, гепатита В, и другие патогенные факторы, например, прионы, вызывающие болезнь Крютцфельда-Якоба, и другие. К недостаткам, связанным с использованием таких растворов, относятся необходимость в донорах и обязательное проведение дорогостоящих процедур тестирования для выявления патогенных факторов. Таким образом, применение кровезаменяющих и плазмозаменяющих растворов, приготовляемых из естественной крови, связано с известными сложностями.

Поэтому разработано множество синтетических кровезаменителей и плазмозаменителей, приготовляемых из компонентов, не получаемых из крови. Хотя синтетические плазмозаменяющие растворы находят все более широкое применение в различных случаях, ни один из таких растворов не является пригодным для всех возможных случаев применения.

Таким образом, существует постоянный интерес к разработке новых способов перфузии, а также растворов для нее.

Литературный обзор

Различные физиологически приемлемые растворы, в частности, кровезаменяющие растворы, и способы их применения описаны в патентах США:

КЕ34.077; № 3,677,024; № 3,937,821; № 4,001,401; № 4,061,736; № 4,216,205; № 4,663,166; № 4,812,310; № 4,908,350; № 4,923,442; № 4,927,806; № 5,082,831; № 5,084,377; № 5,130,230; № 5,171,526; № 5,210,083; № 5,274,001; № 5,374,624; и № 5,407,428.

К дополнительным литературным источникам, характеризующим физиологически приемлемые растворы, в том числе кровезаменяющие растворы, относятся работы Бишоп и др. (В1кйор е1 а1., Тгаикр1аи1айои (1978) 25:235-239); Мессмер и др. (Мекктег е1 а1., С’11агас1епкбск. ЕГГес1к аиб 81бе ЕГГес1к οί Р1акта 8иЬк1йи1ек, рр. 51-70); Розенберг (КокеиЬегд, ίη: Ргос. 12'¹' Соидг. Ιηΐ. 8ос. В1ооб ТтаикР (1969)); Спан (8райи, Аиейй. Аиа1д. (1994) 78:1000-1021); монография Успехи биологии и медицины в исследовании старения, гл. 19 (Вютебка1 Абуаисек ш Адтд (1990), Р1еиит Ргекк, Сйар1ет 19); статья Вагнер и др. (Аадиет е1 а1., С1ш. Рйатт. (1993) 12:335); Каталог бактерий и бактериофагов АТСС (АТСС Са1а1одие оГ Вас1епа & Вас1епорйадек (1992) р. 486); и обзор фирмы Аббот Лабораториз (06-3874-Р8-Яеу. Мау 1987, АЬЬой ЬаЬота1от1ек, Иойй СЫсадо, 1Ь 60064, И8А).

К дополнительным литературным источникам, где описаны различные применения таких растворов, в том числе для гипотермии, относятся работы авторов Бейлз и др. (Вайек е1 а1., СтуоЬю1оду (1990) 27:615-696 (рр. 622-623)); Бельцер и др. (Векет е1 а1., Тгаикр1аи1айои (1985) 39:118-121); Коллинз (СоШик, Тгаикр1аи1а1юи Ртосеебшдк (1977) 9:1529); Фишер и др. (Р1ксйет е1 а1., Тгаикр1аи1а1юи (1985) 39:122); Каллергофа и др. (КайетйоГГ е1 а1., Тгаикр1аи1айои (1985) 39:485); Ливитт и др. (Ьеауй! е1 а1., РА8В 1. (1990) 4: А963); Росс и др. (Кокк е1 а1., Тгаикр1аи1а1юи (1976) 21:498); Сегал и др. (8еда11 е1 а1., РА8В 1. (1991) 5: А396); Смит (8тйй, Ргос. Коуа1 8ос. (1956) 145:395); Вайц и др. (Аайх е1 а1., РА8В 1. (1991) 5).

В монографии Ленингер Биохимия (Ьейшидет, Вюсйепийгу (2^иб Еб., 1975), рр. 829ГГ) приведен обзор по проблемам крови и ее составляющих.

Краткое описание изобретения

Предлагаются способы перфузии и композиции для перфузии. В способах в соответствии с настоящим изобретением субъекта перфузии (например, организм либо его часть, например, орган или ткань) подвергают последовательно перфузии, по крайней мере, одним количеством плазмоподобного раствора и, по крайней мере, одним количеством жидкой кровокомпозиции. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения субъекта затем подвергают перфузии, по крайней мере, одним дополнительным количеством плазмоподобного раствора. Плазмоподобный раствор представляет собой искусственно приготовленный раствор, который содержит, по крайней мере, электролиты, онкотический агент и динамическую буфер ную систему. Жидкая кровокомпозиция представляет собой жидкую смесь, приготовленную из цельной крови, и содержит, как правило, красные кровяные тельца, цельную плазму или ее фракции, цельную кровь и т.д. Предлагаются также комплекты и системы для применения в различных случаях, в том числе для лечения гиповолемических пациентов, в региональной химиотерапии, для криогенного консервирования и т. п.

Описание конкретных вариантов осуществления изобретения

Предлагаются способы перфузии и композиции для перфузии субъекта. В соответствии с предложенными способами в систему кровообращения субъекта последовательно вводят, по крайней мере, один плазмоподобный раствор и жидкую кровекомпозицию. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения субъекта затем подвергают перфузии дополнительным объемом плазмоподобного раствора. Плазмоподобный раствор представляет собой искусственно приготовленный раствор, который содержит, по крайней мере, электролиты, онкотический агент и динамическую буферную систему. Жидкая кровекомпозиция представляет собой цельную кровь или жидкую смесь, приготовленную из цельной крови, например, из очищенных красных кровяных телец, цельной плазмы или ее фракций. Предлагаются также комплекты и системы для осуществления способов в соответствии с изобретением. Способы и композиции в соответствии с настоящим изобретением находят применение во множестве различных случаев, в том числе при лечении гиповолемических пациентов, в региональной химиотерапии, для консервирования органов и тканей и т.д. В нижеследующем описании изобретения вначале подробно описаны растворы, являющиеся предметом изобретения, а затем рассмотрены являющиеся предметом изобретения способы, в которых эти растворы находят применение.

Прежде чем подробно описывать изобретение, следует оговорить, что изобретение не ограничено описанными ниже конкретными вариантами осуществления, поскольку в эти конкретные варианты могут быть внесены изменения без выхода за пределы сущности прилагаемых пунктов формулы изобретения. Следует также иметь в виду, что используемая терминология применена для целей описания конкретных вариантов осуществления изобретения и не носит ограничительного характера. Сущность изобретения определяется только пунктами формулы изобретения.

Следует отметить, что примененные в настоящем описании и прилагаемых пунктах формулы изобретения формы единственного числа (в английском тексте с определенными и неопределенными артиклями) при отсутствии четких оговорок в контексте охватывают также множе ственное число соответствующих понятий. При отсутствии специальных оговорок все технические и научные термины, используемые в настоящем описании, употреблены в значениях, общеизвестных для сведущих специалистов в области, к которой относится изобретение.

Жидкие композиции

Как указано выше, главным отличительным признаком настоящего изобретения является последовательное употребление, по крайней мере, двух различных типов жидких композиций: (а) искусственно приготовленного плазмоподобного раствора и (Ь) жидкой кровекомпозиции. Способы в соответствии с изобретением могут дополнительно включать употребление одного или нескольких дополнительных типов растворов, причем эти растворы являются, как правило, производными искусственно приготовленного плазмоподобного раствора. Ниже более подробно описан каждый из растворов, находящих применение в настоящем изобретении.

Искусственно приготовленные плазмоподобные растворы

Искусственно приготовленные плазмоподобные растворы в соответствии с настоящим изобретением представляют собой растворы, не встречающиеся в природе, т. е. они не продуцируются ни животными или растениями, ни другими организмами. Таким образом, эти растворы являются синтетическими в том смысле, что их приготовляют с использованием определенных операций, осуществляемых при вмешательстве человека, например, очистки, разделения, генно-инженерных процессов, лабораторных процедур и т.п.

Плазмоподобные растворы в соответствии с изобретением являются физиологически приемлемыми; этот термин означает, что растворы можно вводить в сосудистую систему субъекта без неизбежного возникновения токсической реакции. Эти растворы имеют рН в пределах от приблизительно 4 до 10, обычно от приблизительно 4,5 до 9 и, большей частью, от приблизительно 5 до 8,5.

Эти растворы содержат несколько электролитов, в том числе ионы натрия, хлорида, калия и кальция и факультативно ион магния. Концентрация натрий-иона в растворах лежит в пределах от приблизительно 70 до 160 мМ, обычно от приблизительно 110 до 150 мМ, а в некоторых вариантах от 130 до 150 мМ. Концентрация хлор-иона в растворах лежит в пределах от приблизительно 70 до 170 мМ, обычно от приблизительно 80 до 160 мМ, большей частью от приблизительно 100 до 135 мМ, а в некоторых вариантах от приблизительно 110 до 125 мМ. Концентрация калий-иона лежит в пределах от физиологических значений до субфизиологических, при этом термин физиологическое относится к значениям от приблизительно 3,5 до 5 мМ, обычно от приблизительно 4 до 5 мМ, а термин субфизиологическое относится к значениям от приблизительно 0 до 3,5 мМ, обычно от приблизительно 2 до 3 мМ, в то время, как во многих вариантах осуществления изобретения количество калий-иона лежит в пределах от приблизительно 1 до 5 мМ, обычно от приблизительно 2 до 3 мМ, а в некоторых вариантах количество калий-иона может превышать 5 мМ и доходить до приблизительно 5,5 мМ и более, но обычно не превышает приблизительно 5,5 мМ. Растворы содержат также кальций-ион в количестве, лежащем в пределах от приблизительно 0,5 до 6 мМ, а во многих вариантах от приблизительно 0,5 до 4,0 мМ, обычно от приблизительно 2,0 до 2,5 мМ, но в некоторых вариантах от приблизительно 4,0 до 6,0 мМ, обычно от приблизительно 4,5 до 6,0 мМ. Растворы могут факультативно содержать также магний. В случае присутствия магний-иона его количество лежит в пределах от приблизительно 0,01 до 10 мМ, обычно от приблизительно 0,3 до 3,0 мМ и большей частью от приблизительно 0,3 до 0,45 мМ.

Растворы содержат также динамическую буферную систему, причем термин динамическая буферная система применен для обозначения одного или нескольких реагентов, которые путем совместного действия обеспечивают поддержание рН раствора в определенном диапазоне и ίη νινο. Предпочтительно компоненты динамической буферной системы являются нормальными биологическими компонентами, которые поддерживают биологический уровень рН ίη νινο. Концепция динамической буферной системы основана на обнаруженном авторами изобретения факте, что соединения, не обладающие собственным буферным действием в биологическом диапазоне, например, лактат, ацетат или глюконат, которые могут подвергаться метаболизму ίη νινο, взаимодействуют с другими компонентами раствора и таким образом поддерживают биологически благоприятное значение рН в живом организме даже в условиях гипотермии и при практическом отсутствии крови. Действие динамической буферной системы в соответствии с настоящим изобретением основано отчасти на оксигенации и удалении диоксида углерода (СО₂). Динамический буфер в соответствии с изобретением неспособен или практически неспособен действовать как буфер вне биологической системы, т.е. динамический буфер поддерживает рН в биологически благоприятном диапазоне ίη νινο, но не в бесклеточной среде.

Наиболее важным компонентом динамической буферной системы в соответствии с настоящим изобретением является карбоновая кислота, ее соль или сложный эфир. Термин карбоновая кислота, ее соль или сложный эфир означает соединение, имеющее общую структурную формулу ЯСООХ, где Я - алкил, алкенил или арил с углеродной цепью нормаль ного или разветвленного строения, содержащий от 1 до 30 углеродных атомов, при которых могут быть заместители, причем одна из углеродных цепей предпочтительно содержит углеродную цепь лактата, ацетата, глюконата, цитрата, пирувата или других биологических метаболитов; а Х - водород, натрий или иной биологически совместимый ионный заместитель, который может присоединяться к кислороду.

Раствор в соответствии с настоящим изобретением не содержит обычного биологического буфера. Термин обычный буфер означает соединение, которое поддерживает определенный диапазон рН в растворе ίη νίΐτο. Термин обычный биологический буфер означает соединение, которое в бесклеточной системе поддерживает рН в биологическом диапазоне 7-8. Примерами обычных биологических буферов являются №2-гидроксиэтилпиперазин-№-2-гидроксипропансульфокислота (НЕРЕ8), 3-(Νморфолин)пропансульфокислота (МОР8), 2-([2гидрокси-1,1-бис(гидроксиметил)этил] амино)этансульфокислота (ТЕ8), 3-Щ-трис-(гидроксиметил)этиламино]-2-гидроксиэтил]-1-пиперазинпропансульфокислота (ЕРР8), трис(гидроксиметил)-аминометан (ТНАМ) и трис(гидроксиметил)метиламинометан (ТЯ18). Обычные биологические буферы имеют рК в физиологическом диапазоне и наиболее эффективно действуют в этом диапазоне. Поэтому такие буферы действуют независимо от нормальных биологических процессов и наиболее эффективны в бесклеточных системах.

Отсутствие обычного биологического буфера в растворе в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает несколько важных с медицинской точки зрения преимуществ. Например, для поддержания рН ίη νινο необходимы меньшие количества буферов, состоящих из нормальных биологических компонентов, по сравнению с обычными биологическими буферами. При использовании обычных биологических буферов могут также возникать проблемы, связанные с их токсичностью. Далее, отсутствие обычного биологического буфера позволяет проводить заключительную термическую стерилизацию раствора. Как правило, растворы для медицинских целей предпочтительно подвергают заключительной термической стерилизации перед введением их пациенту. Термин заключительная термическая стерилизация или термическая стерилизация в значении, употребляемом в настоящем описании, относится к процессу, включающему нагревание раствора под давлением при температуре приблизительно 120°С в течение 15 мин, т.е. поддержание условий температуры и давления в течение периода времени, необходимого для умерщвления всех или практически всех бактерий и инактивирования всех или практически всех вирусов, присутствующих в растворе. Эту процедуру, как правило, проводят в автоклаве, и она известна так же под названием автоклавирования. Целью термической стерилизации является умерщвление инфекционных агентов, которые могут присутствовать в растворе. Известны инфекционные агенты, которые выдерживают температуры до 100°С. Как правило, в практике считается, что нагревание раствора под давлением при 120°С в течение 15 мин достаточно для гарантированного достижения стерильности.

Растворы содержат также онкотический агент. Онкотический агент состоит из молекул, размер которых достаточен для предотвращения их выхода из системы кровообращения вследствие легкого проникновения через поры капиллярной системы в межклеточные пространства тканей организма. Примером онкотических агентов могут служить препараты для увеличения объема плазмы крови. Соединения, применяемые в качестве онкотических агентов в соответствии с настоящим изобретением, могут быть природными или синтетическими и обычно представляют собой полимерные соединения, имеющие среднюю молекулярную массу не менее приблизительно 40,000 Д, обычно не менее приблизительно 100,000 Д и, большей частью, не менее приблизительно 200,000 Д, но могут быть применены онкотические агенты с молекулярной массой 300,000 Д и более. Примерами онкотических агентов, пригодных для применения в растворах в соответствии с настоящим изобретением, являются протеиновые соединения, такие как альбумин, например, сывороточный альбумин человека, и сшитый или высокомолекулярный гемоглобин, полисахариды, такие как глюкановые полимеры и т.п.; органические полимеры, например, поливинилпирролидон, полиэтиленгликоль и т.п.; и подобные соединения; предпочтение отдается неантигенным полисахаридам.

К полисахаридам, применяемым в качестве онкотических агентов в растворах в соответствии с настоящим изобретением, относятся гидроксиэтилированные крахмалы, гидроксиметильные альфа-(1^4) или -(1^6) полимеры, полимеры Ό-глюкозы, например, декстраны, содержащие альфа-(1^6) звено, циклодекстрины, гидроксипропилированные крахмалы, гидроксиацетилированные крахмалы и т. п.

Особый интерес с точки зрения некоторых вариантов осуществления изобретения представляют гидроксиэтилированные крахмалы. Средняя молекулярная масса гидроксиэтилированных крахмалов, пригодных для целей настоящего изобретения, может лежать в пределах от 10,000 Д (дальтон) до 1,000,000 Д или более, при этом в типичных случаях молекулярная масса составляет от приблизительно 40,000 до 1,000,000 Д, обычно от приблизительно 100,000 до 900,000 Д и, большей частью, от приблизительно 200,000 до 800,000 Д. Предпочтение отдается композициям, в которых средняя моле кулярная масса гидроксиэтилированного крахмала как онкотического агента лежит в пределах от приблизительно 50,000 до 1,000,000 Д, обычно от приблизительно 100,000 до 900,000 Д и, большей частью, от приблизительно 200,000 до 800,000 Д. Степень замещения лежит в пределах от приблизительно 4 до 10, при этом в некоторых вариантах степень замещения составляет от 6 до 10 или от 7 до 10, в других вариантах от 4 до 6 или от 4 до 5 и в еще одной группе вариантов - от 6 до 8 или от 6 до 7. Таким образом, один класс предпочтительных растворов содержит гидроксиэтилированный крахмал с числом гидроксиэтильных групп приблизительно от 6 до 7 на каждые 10 остатков глюкозы. Другой класс предпочтительных растворов содержит приблизительно от 4 до 6 или от 4 до 5 гидроксиэтильных групп на каждые 10 остатков глюкозы. Еще один класс предпочтительных растворов содержит приблизительно от 7 до 8 гидроксиэтильных групп на каждые 10 остатков глюкозы.

Особо предпочтительным онкотическим агентом является продукт НсЕМагсй фирмы Мак-Гоу, Инк. (МсОате, 1пс.), который представляет собой искусственный коллоид, полученный из воскообразного крахмала, состоящего почти целиком из амилопектина, в котором гидроксиэтильные группы введены в остатки глюкозы, связанные в положениях альфа-(1^4), и молярную степень замещения приблизительно 0,7 гидроксиэтильной группы на один остаток глюкозы. Коллоидные свойства раствора, содержащего 6% (мас.) НсЕМагсК приближаются к свойствам сывороточного альбумина человека.

Другим особо предпочтительным онкотическим агентом является продукт Рсп1а51агс11. имеющий молярную степень замещения приблизительно 0,5 гидроксиэтильной группы на один остаток глюкозы (в пределах от 0,4 до 0,5) и диапазон средней молекулярной массы (определяемый методом высокоэффективной гельпроникающей хроматографии согласно документу ΡΌΚ. 1996) приблизительно от 150,000 до 350,000 Д, при этом 80% от 10,000 до 2,000,000 Д.

Еще одним особо предпочтительным онкотическим агентом является продукт Нехайагсй, имеющий молярную степень замещения приблизительно от 0,6 до 0,7 гидроксиэтильной группы на один остаток глюкозы (например, 0,64) и среднюю молекулярную массу приблизительно 220,000 Д.

В некоторых вариантах гидроксиэтилированный крахмал представляет собой отобранную фракцию исходного промышленного продукта, в частности, отобранную по величине частиц фракцию, при этом, как правило, такая отобранная фракция практически не содержит полимерных молекул, имеющих молекулярную массу более приблизительно 1,000,000 Д или менее приблизительно 50,000 Д, где термин практически не содержит означает присутствие менее 10%, в типичном случае менее 5%, полимерных молекул, имеющих молекулярную массу больше верхнего предела или меньше нижнего предела. Таким образом, фракционированные онкотические агенты имеют пониженную полидисперсность. Для получения таких фракций можно применять обычные методы и средства фракционирования.

Концентрация онкотического агента в растворе достаточна для достижения коллоидного осмотического давления, приближающегося к соответствующему показателю нормальной плазмы человека, приблизительно от 15 до 40 мм рт.ст. (от 1999,83 Па до 5332,88 Па), а в некоторых вариантах приблизительно 28 мм рт.ст. (3733,016 Па). В общем случае количество онкотического агента в растворе лежит в пределах от приблизительно 0,5 до 30%, обычно от приблизительно 1 до 25% и, большей частью, от приблизительно 2 до 8%. Если онкотическим агентом является гидроксиэтилированный крахмал, то его количество в растворе лежит в пределах от приблизительно 1 до 30%, обычно от приблизительно 2 до 15% и, большей частью, от приблизительно 4 до 8%.

Согласно одному аспекту изобретения, раствор содержит два или более онкотических агентов с различными скоростями клиренса. Растворы в соответствии с настоящим изобретением, содержащие два или более онкотических агентов с различными скоростями клиренса, обеспечивают дополнительные преимущества с точки зрения восстановления онкотического давления крови у гиповолемических пациентов на протяжении длительного времени и способствования собственному продуцированию протеинов плазмы в организме пациента. К искусственным онкотическим агентам с относительно низкими скоростями клиренса относятся высокомолекулярный Не1а8!атсй (молекулярная масса от 300,000 до 1,000,000 Д) и декстран 70, для которых измеренная внутрисосудистая персистенция составляет 6 ч (см. работу Мессмера (1989) - Меккшег, ίη: Вобепкее 8утро§шш оп М1сгос1гси1а1юи, Нашшегкеп & Меккшег, Ебк., Кагдег, Ν.Υ., р. 59). К искусственным онкотическим агентам с относительно высокими скоростями клиренса относятся гидроксиэтилированные крахмалы малой и средней молекулярной массы с пониженными степенями замещения, например, приблизительно от 0,40 до 0,65, и декстран 40, для которых внутрисосудистая персистенция составляет от 2 до 3 ч (см. вышеуказанную работу Мессмера (1989)).

Кроме того, раствор может дополнительно содержать один или несколько факультативных компонентов, которые можно вводить в раствор с целью обеспечения пригодности его для конкретного применения. Одним из факультативных компонентов, которые могут быть введены в раствор и обычно вводятся в него, является сахар. Как правило, сахар представляет собой гексозу, например, глюкозу, фруктозу или галактозу, из которых предпочтение отдается глюкозе. В предпочтительном варианте осуществления изобретения применяют пищевые гексозы, и может быть использована смесь сахаров. Сахар в типичных случаях, но не обязательно, присутствует в растворе в физиологическом количестве. Термин физиологическое количество или физиологический уровень означает концентрацию сахара в пределах от 2 до 50 мМ, причем предпочтение отдается концентрации глюкозы 5 мМ. Иногда оказывается желательным повышение концентрации гексозы с целью уменьшения задержки жидкости в тканях субъекта. Таким образом, если необходимо предотвратить или ограничить отечность субъекта перфузии, предельная концентрация гексозы может быть увеличена приблизительно до 50 мМ или даже выше, но обычно не выше 60 мМ и большей частью не выше 55 мМ, за исключением случаев, когда этот агент присутствует в качестве криопротекторного агента, как описано ниже.

В некоторых вариантах растворы в соответствии с настоящим изобретением могут содержать коагулянт, способствующий ускорению образования сгустка крови. К предпочтительным коагулянтам для применения в растворах в соответствии с настоящим изобретением относятся витамин К, факторы I, II, V, VII, VIII, УШС, IX, X, XI, XII, XIII, протеин С, фактор фон-Виллебранда (уоп ХУШеЬгапб). фактор Фитцджеральда (ЕЦ/дега1б). фактор Флетчера (Р1е!сйет) и ингибитор протеиназы. Концентрацию коагулянта определяет сведущий специалист в зависимости от конкретных условий. Например, в случае введения витамина К его концентрация достаточна для введения пациенту 510 мг этого фактора.

Жидкая кровекомпозиция

Второй основной жидкой композицией, применяемой в способах в соответствии с изобретением, является жидкая кровекомпозиция. Термин жидкая кровекомпозиция означает жидкую среду, которая представляет собой цельную кровь или изготовлена из цельной крови, например, водную суспензию одного или нескольких типов эритроцитов, тромбоцитов, протеина плазмы, альбумин, извлеченный из цельной крови, цельную плазму или ее фракции, например, плазму, очищенную от фибрина, и т. п. Важное значение имеет тот факт, что вследствие природы компонентов жидкой кровекомпозиции эта композиция не может быть термически стерилизована, поскольку при такой стерилизации один или несколько компонентов жидкой кровекомпозиции подверглись бы необратимому повреждению. Во многих вариантах осуществления изобретения жидкая кровекомпозиция содержит один или несколько клеточных компонентов крови, причем к этим клеточ11 ным компонентам относятся целые клетки и фрагменты, части или производные их, например, эритроциты, тромбоциты и т.п. Приготовление таких компонентов из цельной крови хорошо известно сведущим специалистам, и для их приготовления можно использовать обычные методы и средства. В физиологически приемлемом растворе, например, в плазмоподобном растворе, описанном выше, присутствуют естественные компоненты крови. Жидкие кровекомпозиции, применяемые в настоящем изобретении, включают также цельную кровь. Кровяные составляющие жидкой кровекомпозиции могут содержать донорскую кровь или кровь, предварительно взятую у пациента, подвергаемого процедуре, в которой применяют композицию. Например, если в качестве жидкой кровекомпозиции используют цельную кровь, то все ее количество может представлять собой кровь пациента, предварительно взятую у него, либо донорскую кровь. Во многих вариантах осуществления изобретения особый интерес представляет использование устройства типа Се11 8ауег® (фирмы Наешопейек, Вташйее МА) или аналогичной аппаратуры для отбора и переработки собственной крови пациента или ее фракции с целью последующего применения в качестве крови или производной крови в способах в соответствии с изобретением. Такие устройства описаны в патентах США № 5,971,948; № 5,954,971; № 5,769,811; № 5,643,193; №

5,607,579; № 5,311,908; № 4,482,342; и № 4,303,193, сведения из которых включены этими ссылками в данное описание. При использовании таких устройств и способов для подготовки крови или получения продуктов из крови кровь или ее фракцию, например плазму, как правило, берут у пациента, обрабатывают, например промывают, а затем хранят для последующего вливания в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, некоторые компоненты можно получать синтетически, например, рекомбинантный альбумин.

Факультативные жидкие композиции

В дополнение к двум вышеописанным жидким композициям, в способах в соответствии с настоящим изобретением можно использовать один или несколько описанных ниже факультативных растворов, причем эти факультативные растворы являются производными базового искусственно приготовленного плазмоподобного раствора, описанного выше.

Бикарбонатный плазмоподобный раствор

Бикарбонатные плазмоподобные растворы в соответствии с настоящим изобретением представляют собой синтетические плазмоподобные растворы, описанные выше, дополнительно содержащие бикарбонат-ион. В синтетический плазмоподобный раствор можно ввести любой удобный для этой цели источник бикарбонат-иона с целью приготовления бикарбонатного плазмоподобного раствора, при этом би карбонатные растворы обычно содержат бикарбонат натрия (ЫаНСО₃). Концентрация ЫаНСО₃лежит в пределах от приблизительно 0,1 до 40 мМ, обычно от приблизительно 0,5 до 30 мМ, большей частью от приблизительно 1 до 10 мМ. Биоэнергетические или интенсифицирующие растворы

Представляют интерес также разновидности плазмоподобных растворов в соответствии с настоящим изобретением, содержащие повышенные концентрации калиевого и магниевого электролитов (известные под названием биоэнергетических или интенсифицирующих растворов). Термин повышенные концентрации означает концентрацию калий-иона в диапазоне от приблизительно 50 до 3,0М, обычно от приблизительно 200 до 2,5М, большей частью, от приблизительно 1,0 до 2,5М, и концентрацию магний-иона от приблизительно 40 до 1,0М, обычно от приблизительно 0,1 до 0,9М, большей частью от приблизительно 0,3 до 0,7М. Эти растворы могут дополнительно содержать в некоторых вариантах бикарбонат, при этом бикарбонат присутствует в концентрациях от приблизительно 0,1 до 40мМ, обычно от приблизительно 0,5 до 30мМ, большей частью от приблизительно 1 до 10мМ.

Растворы-переносчики кислорода

Представляют интерес также синтетические плазмоподобные растворы в соответствии с настоящим изобретением, модифицированные путем введения веществ-переносчиков кислорода. Как правило, соединение или компонент переносчик кислорода - присутствует в концентрации, достаточно низкой для исключения токсического действия на субъекта. Компонентпереносчик кислорода обычно присутствует в количестве, достаточном для усиленного снабжения кислородом тканей субъекта без токсического воздействия на субъекта. Термин достаточное количество применительно к переносчику кислорода означает количество, обеспечивающее выживание и выздоровление от травмы, заболевания или поражения находящегося в покое пациента, не имеющего нарушений кровообращения и физиологии. Для нормальных людей при нормальной температуре тела это количество соответствует не менее 5-6 мл О₂ на 100 мл жидкости в сосудах. К переносчикам кислорода относятся гемоглобин, извлеченный из организма человека или имеющий иное происхождение, рекомбинантный гемоглобин, гемоцианин, хлоркруорин и гемеритрин, а также другие встречающиеся в природе дыхательные пигменты, извлеченные из естественных источников или полученные с применением рекомбинантной ДНК или искусственно ίη νίΐτο. Эти соединения могут быть модифицированы многочисленными известными способами, в том числе путем химической сшивки или ковалентного связывания с полиэтиленгликолем. Если переносчиком кислорода является гемоглобин, то предпочтительно его присутствие в диапазоне концентраций приблизительно от 20 до 200 г/л.

Вместо введения переносчика кислорода или в дополнение к такому введению плазмоподобный раствор может быть обработан способом, обеспечивающим повышение содержания растворенного О₂ в растворе до желательного уровня, при этом желательный уровень, как правило, лежит в пределах от приблизительно 3 до 60 мл/дл, обычно от приблизительно 3 до 40 мл/дл, большей частью от приблизительно 4 до 25 мл/дл. Известно множество различных технологий оксигенирования растворов, к которым относятся насыщение гипербарическим кислородом под давлением; барботажное оксигенирование; пропускание раствора через оксигенирующую мембрану, например, производства фирмы Терумо (Тегито Согрогайоп, 1араи); и т. п.

Криогенные растворы

Настоящее изобретение предлагает также криогенные растворы. Любой из вышеописанных синтетических плазмоподобных растворов можно модифицировать путем введения одного или нескольких криопротекторных агентов для получения криогенного раствора в соответствии с изобретением, при этом термин криопротекторный агент означает любой агент, обеспечивающий сохранение структурной целостности ткани в гипотермических условиях, т.е. при температурах ниже 0°С, причем в некоторых вариантах криопротекторный агент представляет собой агент, модулирующий или влияющий, по крайней мере частично, на упорядоченное расположение молекул воды в кристаллах. К криопротекторным агентам, представляющим интерес, относятся спирты, в частности, низкомолекулярные алифатические спирты, обычно спирты от С1 до С₆, большей частью спирты от С1 до С₄, например метанол, этанол и т.п.; полиолы, в том числе полиолы нормального, разветвленного и циклического строения, обычно низкомолекулярные алифатические полиолы, в том числе диолы, триолы и другие полиолы, такие как сахара (более подробно описанные ниже), причем к полиолам, представляющим особый интерес, относятся диолы, такие как этилендиол, пропандиол, бутандиол, триолы, например, глицерин, и т.п.; сахара, в том числе эритроза, треоза, рибоза, арабиноза, ксилоза, ликсоза, аллоза, атроза, глюкоза, манноза, гулоза, идоза, галактоза, талоза, эритрулоза, рибулоза, ксилюлоза, псикоза, фруктоза, сорбоза, тагатоза, и дисахариды, например сахароза, лактоза и мальтоза, причем особое предпочтение отдается глюкозе; другие агенты, например триэтиламин, оксид триметиламина (ТМАО), диметилсульфоксид (ДМСО), мочевина, формамид, диметилформамид и т. п.; клатраты, кремнийсодержащие соединения, например, силаны и т.п., фторированные углеводороды и их производ ные и т. д.; при этом криопротекторный агент может быть введен в раствор под давлением и/или с применением соответствующего поверхностно-активного вещества; такие поверхностно-активные вещества известны сведущим специалистам. Как правило, такие агенты присутствуют в растворах в количестве, достаточном для обеспечения желательного криопротекторного эффекта, причем конкретное количество агента зависит от природы конкретного применяемого агента. Если агент является полиолом, например диолом, то, как правило, он присутствует в количестве от приблизительно 0,2 до 1М или от 0 до 30%. В частности, для пропандиола предпочтительным является диапазон от 0,2 до 0,6М, а наибольшее предпочтение отдается концентрации пропандиола приблизительно 0,4М. Предпочтительной добавкой к раствору, применяемому для низкотемпературной консервации органов и доноров в соответствии с изобретением является 1,2-пропандиол, хотя может быть применен 1,3-пропандиол. Что касается ТМАО, этот агент присутствует в растворе в концентрации от 0,2 до 7М. В случае применения глицерина он присутствует в концентрации, лежащей в пределах от приблизительно 0 до 40%, обычно от приблизительно 5 до 30%, большей частью, от 5 до 20%. В случае применения ДМСО он присутствует в количествах, лежащих в пределах от приблизительно 0 до 40%, обычно от приблизительно 5 до 30%, большей частью от 5 до 20%. В случае применения сахара (в частности, глюкозы) его концентрация лежит в пределах от приблизительно 0,6 до приблизительно 1,4М, в некоторых вариантах предпочтение отдается концентрации 1,0 М.

Способы приготовления жидких композиций

При приготовлении растворов и жидких композиций в соответствии с изобретением различные их компоненты можно смешивать практически одновременно или добавлять последовательно в зависимости от удобства того или иного варианта. В большинстве случаев искусственно приготовленные плазмоподобные растворы можно подвергать заключительной термической стерилизации, как описано выше. Растворы могут также, как описано выше, содержать дополнительные агенты, которые не должны подвергаться заключительной термической стерилизации, например, источники бикарбоната, при этом бикарбонат является компонентом динамической буферной системы. В таких случаях бикарбонат натрия добавляют в виде стерильного раствора к предварительно автоклавированному базовому раствору. Аналогично, если желательно введение коагулянта или переносчика кислорода, то коагулянт или переносчик кислорода добавляют в виде стерильного раствора к автоклавированному базовому раствору.

Для целей описания настоящего изобретения смесь в соответствии с изобретением в дальнейшем будет рассматриваться как водный раствор. В нижеследующем описании изобретения подразумевается, что сведущий специалист способен приготовить композицию в виде сухой смеси, которую в дальнейшем можно смешать с водой.

Способы применения

Вышеописанные растворы применяют в способах перфузии субъекта. Термин субъект употребляется здесь в широком смысле для обозначения любого биологического объекта, имеющего сосудистую систему, и поэтому охватывает целые организмы, например, млекопитающих, в том числе собак, кошек, грызунов, коров, лошадей и людей; а также части этих организмов, например, ткани или органы, например сердце, печень, почку и т.п.

При применении способов в соответствии с изобретением в субъект или его часть последовательно вводят, по крайней мере, две жидких композиции. Первой жидкой композицией является плазмоподобный раствор, описанный выше. Второй жидкой композицией является жидкая кровекомпозиция. Выражение последовательно вводят означает, что первую жидкую композицию вводят в субъект до введения второй жидкой композиции. Настоящее изобретение охватывает также такие способы, при которых вводят два или более количеств первой жидкой композиции и/или два или более количеств жидкой композиции второго типа. Таким образом, способы в соответствии с изобретением в самом широком смысле слова представляют собой способы, включающие, по крайней мере, однократное введение жидкой композиции первого типа с последующим, по крайней мере, однократным введением жидкой композиции второго типа.

Во многих вариантах субъекту вводят одну или несколько дополнительных жидких композиций, например, бикарбонатный плазмоподобный раствор, криогенный раствор, биоэнергетический раствор и т.п. Эти дополнительные жидкие композиции могут быть введены в любое время перед введением первой и второй жидких композиций, в промежутке между их введением или после их введения, в зависимости от конкретного осуществляемого способа. В некоторых вариантах субъекту последовательно вводят следующие жидкие композиции:

(1) плазмоподобный раствор;

(2) бикарбонатный плазмоподобный раствор;

(3) биоэнергетический раствор;

(4) бикарбонатный плазмоподобный раствор; и (5) жидкую кровекомпозицию.

В других вариантах субъекту вводят жидкие композиции в следующем порядке:

(1) плазмоподобный раствор;

(2) бикарбонатный плазмоподобный раствор;

(3) биоэнергетический раствор;

(4) криогенный раствор;

(5) бикарбонатный плазмоподобный раствор; и (6) жидкая кровекомпозиция.

В одном из классов предпочтительных вариантов за введением жидкой кровекомпозиции следует введение дополнительного объема искусственно приготовленного плазмоподобного раствора или его производной, например, плазмоподобного раствора; бикарбонатного плазмоподобного раствора; биоэнергетического раствора; криогенного раствора и т. п.

Как правило, введение жидких композиций в соответствии с изобретением осуществляют внутривенно с использованием системы для подачи самотеком или циркуляционного устройства, снабженного насосом, например, центробежным насосом, роликовым насосом, перистальтическим насосом или любым другим известным и доступным циркуляционным насосом. При использовании циркуляционного устройства его подключают к субъекту с помощью катетеров, введенных хирургическим путем в соответствующие вены и артерии. Например, если раствор применяют для гипотермии, то его, как правило, вводят субъекту через артериальный катетер и отводят через венозный катетер; выведенный раствор бракуют, сохраняют или возвращают в цикл.

В зависимости от конкретного осуществляемого способа и состояния, на которое следует воздействовать, способы в соответствии с изобретением могут дополнительно включать стадию модулирования температуры субъекта, т. е. ее повышения или понижения относительно температуры окружающей среды. Во многих вариантах температуру субъекта понижают в течение, по крайней мере, части процесса перфузии, т. е. процесса, при котором субъекту вводят, по крайней мере, две жидких композиции. Если температуру субъекта понижают, то, как правило, ее доводят, по крайней мере, приблизительно до 32°С, обычно, по крайней мере, приблизительно до 20°С, большей частью, по крайней мере, приблизительно до 5°С, причем температура может быть понижена до -80°С или даже ниже, но, как правило, не ниже -196°С. Температуру субъекта можно модулировать, применяя любой удобный для этой цели способ, например, путем использования камер с регулируемой температурой, нагреваемых или охлаждаемых покрывал, перфузии охлажденными или подогретыми растворами, погружения в охлаждающую или нагревающую жидкость и т.п.

В качестве альтернативы или дополнительно можно использовать модулирование давления, действующего на субъект. В таких случаях субъект может быть подвергнут действию повышенного давления, т. е. помещен в гипербарическую среду, на протяжении, по крайней мере, части процесса в соответствии с изо17 бретением. Давление в гипербарической среде составляет, как правило, не менее приблизительно 1,5 атм (151,9875 кПа), обычно не менее приблизительно 2,0 атм (202,65 кПа), хотя оно может достигать 200 атм (20,265 МПа) или более, но, как правило, не превышает приблизительно 10000 атм (1013,25 МПа), обычно не превышает приблизительно 5000 атм (506,625 МПа) и, большей частью, не превышает приблизительно 2500 атм (253,312 МПа). Гипербарическую среду можно создавать, применяя любую пригодную для этого технологию. См., например, патенты США № 5,738,093; № 5,678,722; № 5,678,543; № 5,398,678; № 5,109,837; № 5,060,644; № 4,974,829; № 4,837,390; № 4,727,870; № 4,655,048; № 4,633,859, сведения из которых включены этими ссылками в настоящее описание. Например, для создания гипербарической среды можно использовать толстостенную камеру, в которой давление создают с помощью газа, например, гелия, аргона, криптона, неона.

Способы в соответствии с настоящим изобретением, в которых субъекта подвергают последовательной перфузии, по крайней мере, одним синтетическим плазмоподобным раствором и жидкой кровекомпозицией, находят применение во множестве разнообразных случаев, к которым относятся гипотермия при хирургических операциях, хирургические операции в гипербарических условиях, консервация органов или организмов и т. п. Ниже описаны типичные случаи, в которых находят применение способы в соответствии с изобретением.

Одним из случаев, в которых находят применение способы в соответствии с изобретением, является хирургическое вмешательство с применением гипотермии, например, гипотермии при операциях на сердце, при которых используют аппаратуру типа сердце-легкие. В таких случаях субъекта подготавливают к операции в соответствии со стандартными процедурами. Субъекта подключают к аппарату сердце-легкие по общепринятой схеме, которая зависит от типа используемого аппарата. Множество различных аппаратов типа сердцелегкие, а также схемы и процедуры их использования, известны сведущим специалистам и включают аппараты, описанные в патентах США № 5,827,220; № 5,820,579; № 5,800,375; № 5,785,686; № 5,688,245; № 5,643,921; № 5,478,309; № 5,437,601; № 5,383,854; № 5,383,839; № 5,334,136; № 5,308,320; № 5,300,015; №5,254,097; №5,158,539; №5,011,469; №4,808,163; №4,804,365; № 4,690,002; № 4,553,532; № 4,398,872; № 4,293,961, сведения из которых включены этими ссылками в настоящее описание. При подготовке к операции субъекту в случае необходимости вводят некоторое количество синтетического плазмоподобного раствора в соответствии с настоящим изобретением для предотвращения и/или компенсации гиповолемии, возникающей в процессе подготовки, например, при подключении субъекта к контрольной аппаратуре и введении катетеров, присоединении субъекта к аппарату сердце-легкие и т.д. Как правило, количество вводимого плазмоподобного раствора составляет от приблизительно 0,25 до 10 л, обычно от приблизительно 0,50 до 5,0 л, большей частью, от приблизительно 1,0 до 3,0 л.

После подготовки пациента и замыкания контура, включающего аппарат сердце-легкие, в этот контур вводят раствор бикарбоната натрия (описанный выше) в количестве, достаточном для практически полного замещения крови пациента в системе его кровообращения. Считается, что из пациента выведена практически вся кровь, если его гематокритное число составляет менее приблизительно 15%, обычно менее приблизительно 7%, большей частью менее приблизительно 3%.

После практически полного замещения крови пациента заполняющим раствором бикарбоната температуру тела пациента понижают и вводят в контур количество концентрированного раствора хлорида калия, достаточное для обеспечения остановки сердца. Субъект или пациента охлаждают до температуры от приблизительно 28 до 1°С, обычно от приблизительно 8 до 2°С. Концентрированный раствор хлорида калия имеет концентрацию, достаточную для увеличения концентрации калий-иона в жидкости, присутствующей в системе кровообращения субъекта, до значения, лежащего в пределах от приблизительно 5 до 300 мМ, обычно от приблизительно 6 до 50 мМ. Соответственно, концентрация раствора хлорида калия лежит в пределах от приблизительно 0,3 до 3М, обычно от приблизительно 0,5 до 2,8М, большей частью, от приблизительно 1,5 до 2,5М. Раствор хлорида калия может быть приготовлен только из хлорида калия и очищенной воды или содержит один или несколько дополнительных компонентов, например магний, бикарбонат, лактат и т. д. Количество концентрированного раствора хлорида калия, вводимое в контур, как правило, составляет не менее приблизительно 2 мл, обычно не менее приблизительно 10 мл, большей частью, не менее приблизительно 50 мл, причем это количество может достигать 400 мл или более, но, как правило, не превышает приблизительно 1 л, а обычно не превышает приблизительно 500 мл.

После ввода концентрированного раствора хлорида калия температуру тела пациента или субъекта понижают до значения, желательного для хирургической операции, т.е. до температуры в пределах между приблизительно 30 и 0°С, обычно между приблизительно 25 и 1°С, большей частью между приблизительно 10 и 2°С, часто путем введения одного или нескольких литров раствора бикарбоната. Непосредственно перед операцией с остановкой кровообращения (т.е. операцией, при которой прекращается работа сердца) вводят биоэнергетический раствор.

Количество введенного биоэнергетического раствора составляет не менее приблизительно 1 мл, обычно не менее приблизительно 100 мл, большей частью, не менее приблизительно 500 мл, причем это количество может достигать 4 л или более, но, как правило, не превышает приблизительно 3 л, а обычно не превышает приблизительно 2 л.

Вышеуказанные процедуры приводят к остановке сердца субъекта и к его глубокому охлаждению, при котором температура тела субъекта лежит в пределах от приблизительно 30 до 2°С, обычно от приблизительно 10 до 2°С. Эти условия поддерживают на протяжении конкретной хирургической процедуры с гипотермией, выполняемой над субъектом.

По окончании хирургической процедуры контур промывают свежим бикарбонатным плазмоподобным раствором и постепенно нагревают субъекта до температуры от приблизительно 0 до 20°С, обычно от приблизительно 2 до 12°С. Можно использовать одну или несколько дополнительных промывок бикарбонатным раствором. Когда температура субъекта достигает значения в пределах от 4 до 28°С, в контур вводят жидкую кровекомпозицию, например, цельную кровь, в количестве, достаточном для повышения гематокритного числа до значения, при котором может возобновиться функционирование сердца, при этом работу сердца можно возобновить, используя механические средства, электрическую стимуляцию, фармацевтические средства, спонтанную дефибрилляцию и т.п., известные сведущим специалистам. Например, вливают цельную кровь до достижения субъектом приемлемого значения гематокритного числа, как правило, до превышения значения приблизительно 28%. По достижении приемлемого гематокритного числа и прекращении перфузии субъекта реанимируют после закрытия хирургических ран, применяя обычные процедуры.

Способы в соответствии с изобретением применяют также при криогенной консервации, при которой организм или его часть, живую или неживую, необходимо сохранять в течение продолжительного времени. В таких способах субъекта или его часть вначале охлаждают до температуры в пределах от приблизительно 35 до 0°С, обычно от приблизительно 30 до 5°С, большей частью от приблизительно 10 до 0°С, причем в некоторых вариантах гипотермическая температура лежит в пределах от приблизительно 20 до 0°С и обычно от приблизительно 12 до 0°С, используя любые пригодные для этого средства, например, охлаждающие покрывала, перфузию охлажденными жидкостями и т. п. Во время этого первичного охлаждения производят перфузию субъекта синтетическим плазмоподобным раствором, описанным выше, таким образом, чтобы удалить практически всю кровь субъекта и заменить ее синтетическим плазмоподобным раствором.

После охлаждения субъекта и замещения его крови синтетическим плазмоподобным раствором, который может быть бикарбонатным плазмоподобным раствором или не содержать бикарбоната, субъект в состоянии гипотермии помещают в гипербарическую среду, например, в камеру со стенками достаточной прочности для выдерживания создаваемого внутри камеры давления. Для этой цели, например, может быть применена толстостенная камера соответствующей конструкции, выполненная из пригодного для этой цели прочного материала, например, хладостойкой стали и т. п. Камера может быть оборудована устройствами для нагрева и охлаждения, а также устройствами для слежения за состоянием субъекта и для ввода и вывода жидкости из сосудистой системы субъекта, находящегося в камере. Субъекта подвергают действию повышенного давления путем введения в камеру достаточного количества пригодного для этой цели газа. Могут быть применены различные газы, в том числе гелий, а также другие инертные газы, например аргон, криптон или неон. Затем давление доводят до желаемого гипербарического значения, которое, как правило, лежит в пределах от приблизительно 2 атм (202,65 кПа) до 10000 атм (1013,25 МПа), обычно от приблизительно 100 атм (10,132 МПа) до 5000 атм (506,625 МПа), большей частью, от приблизительно 300 атм (30,397 МПа) до 3000 атм (303,975 МПа).

Особый интерес представляет воздействие на пациента условий, достаточных для образования льда-3 (1СЕ3). Для этой цели температуру субъекта понижают до значения в пределах от приблизительно 1 до -200°С, обычно от приблизительно -5 до -40°С, большей частью, от приблизительно -15 до -25°С. Давление на субъект составляет в типичном случае от приблизительно 10 атм (1,0132 МПа) до 5000 атм (506,625 МПа), обычно от приблизительно 500 атм (50,6625 МПа) до 3000 атм (303,975 МПа).

В некоторых вариантах вышеописанных процедур консервации желательно вводить в субъект криогенный раствор, описанный выше. В случае применения криогенного раствора температура, до которой охлаждают субъект для хранения, может лежать в пределах от приблизительно -2 до -270°С, обычно от приблизительно -40 до -250°С, большей частью, от приблизительно -60 до -200°С.

При использовании вышеописанных процедур субъект можно хранить в течение неопределенно длительного времени. Как правило, субъект во время хранения поддерживают в гипотермическом состоянии под давлением. Однако в некоторых вариантах бывает возможным снятие давления и сохранение субъекта в метастабильном состоянии.

После хранения субъект можно постепенно отогреть и снизить давление в режиме, обеспечивающем минимальное повреждение тканей. На некоторой стадии этого процесса, как правило, когда температура лежит в пределах от приблизительно 8 до 28°С и давление составляет от приблизительно 1 атм (101,325 кПа) до 5 атм (506,625 кПа), производят перфузию субъекта жидкой кровекомпозицией, например цельной кровью. Субъект может быть реанимирован или не реанимирован.

Комплекты

Настоящее изобретение предлагает также комплекты для применения при осуществлении способов в соответствии с изобретением. Комплект содержит, по крайней мере, синтетический плазмоподобный раствор и инструкцию по осуществлению способов в соответствии с изобретением. Количество синтетического плазмоподобного раствора, включаемого в комплекты, может быть различным, но, как правило, составляет от приблизительно 0,5 до 1000 л, обычно от приблизительно 1 до 300 л, большей частью, от приблизительно 1 до 100 л. Раствор может содержаться в любом пригодном для этого контейнере или таре, например, в пластичном контейнере из полимерного материала и т.п. Инструкции по осуществлению способа в соответствии с изобретением могут быть приложены к одной или нескольким единицам фасовки, контейнерам или упаковке набора. Комплекты в соответствии с изобретением могут, кроме того, содержать один или несколько дополнительных жидких композиций в зависимости от конкретного способа, для осуществления которого предназначен комплект. К дополнительным жидким композициям относятся концентрированный раствор хлорида калия, бикарбонатный раствор, биоэнергетический раствор, охлаждающий раствор с добавкой типа Нс1а51аге11 и т.п., причем комплект может содержать один или несколько таких предварительно приготовленных растворов или компоненты, которые можно в момент применения смешивать с синтетическим плазмоподобным раствором для приготовления соответствующих дополнительных растворов. Кроме того, комплекты в соответствии с изобретением могут содержать жидкую кровекомпозицию, применяемую в соответствующих способах, особенно в случаях, когда собственную кровь субъекта необходимо выбраковывать и замещать донорской кровью или компонентами крови.

Системы

Предлагаются также системы для применения при осуществлении способов в соответствии с изобретением. Соответствующие системы специально предназначены для оптимального последовательного введения плазмоподобного раствора и жидкой кровекомпозиции субъекту в контролируемых условиях температуры и давления. Соответственно, такие системы могут содержать элементы контура для соединения с сосудистой системой субъекта; оксигенаторы;

насосы для пропускания жидких композиций через сосудистую систему субъекта; теплообменники, устройства для диализа; компьютеры и мониторы для сбора, хранения, обработки и отображения данных, например давления и температуры; средства для создания гипербарической среды, например палатку или камеру для подачи к субъекту кислорода под повышенным давлением; средства для регулирования температуры субъекта, например, обогреваемые или охлаждаемые покрывала; и т. п.

Нижеприведенные примеры даны с иллюстративной целью и не имеют ограничительного характера.

Экспериментальные примеры I. Жидкие композиции:

А. Плазмоподобный раствор

Высокомолекулярный Нс1а51аге11 (средняя молекулярная масса от 1 до 10% 350000-900000)

Са⁺⁺	1-6 мМ
К⁺	1-5 мМ
Мд⁺⁺	0-10 мМ
Лактат	1-40 мМ
Глюкоза	0-50 мМ

В. Бикарбонатный плазмоподобный раствор

Высокомолекулярный Нс1а51агс11 (средняя молекулярная масса от 1 до 10% 350000-900000)

Са⁺⁺	1-6 мМ
К⁺	1-5 мМ
Мд⁺⁺	0-10 мМ
Лактат	1-40 мМ
Глюкоза	0-50 мМ
Бикарбонат	5-10 мМ

С. Биоэнергетический раствор (просьба обеспечить состав)___________________________

К⁺	100-3000 мМ
Мд⁺⁺	30-1000 мМ

Ό. Криопротекторные растворы

1. Высокомолекулярный Нс1а51агс11 (средняя молекулярная масса от 0 до 10% 350000900000)_____________________________________

Са⁺⁺	1-6 мМ
К⁺	1-5 мМ
Мд⁺⁺	0-10 мМ
Лактат	1-40 мМ
Глюкоза	0-50 мМ
Бикарбонат	5-10 мМ
Глицерин	10-20%

2. Высокомолекулярный Нс1а51агс11 (средняя молекулярная масса от 0 до 10% 350000900000)_____________________________________

Са⁺⁺	1-6 мМ
К⁺	1-5 мМ
Мд⁺⁺	0-10 мМ
Лактат	1-40 мМ
Бикарбонат	5-10 мМ
Глицерин	10-20%

3. Высокомолекулярный Не1а81агей (средняя молекулярная масса от 0 до 10% 350000900000)_____________________________________

Са⁺⁺	1-6 мМ
К⁺	1-5 мМ
Мд⁺⁺	0-10 мМ
Лактат	1-40 мМ
Глюкоза	0-50 мМ
Бикарбонат	5-10 мМ
Глицерин	5-15%
ДМСО	5-15%

II. Сердечно-сосудистая хирургия с гипотермией

Пациента анестезируют, подключают к контрольно-измерительным устройствам и вводят катетеры. Отбирают часть объема крови пациента (1 л) и замещают ее 1 л плазмоподобного раствора. Затем вскрывают грудную клетку пациента. Объем крови, потерянный при этих процедурах, замещают вначале отобранной кровью, а затем плазмоподобным раствором. Вводят катетеры в аорту и полую вену для присоединения аппарата сердце-легкие. Систему кровообращения пациента подключают к контуру аппарата сердце-легкие (заполненному бикарбонатным плазмоподобным раствором), содержащему перфузионный насос, оксигенатор и теплообменник. Затем понижают температуру тела пациента до 14°С и замещают циркулирующую кровь бикарбонатным плазмоподобным раствором. Эту процедуру продолжают до достижения гематокритного числа 1%. В процессе этого кровезамещения остаток крови пациента собирают для последующего использования при отогревании. Затем вводят внутриартериально 100 мл раствора хлорида калия (2 мэкв/мл) для прекращения сердечных сокращений. После практически полного замещения крови пациента бикарбонатным плазмоподобным раствором понижают температуру тела до приблизительно 4°С, вводят внутриартериально 500 мл биоэнергетического раствора (375 мл раствора хлорида калия, 2 мэкв/мл, и 125 мл 50%-ного раствора сульфата магния Мд§О₄ 7Н₂О) и выполняют циркуляцию в течение 4 мин.

По завершении хирургической операции контур освобождают от бикарбонатного плазмоподобного раствора, к которому был добавлен биоэнергетический раствор. Затем отогревают пациента и продолжают промывку бикарбонатным плазмоподобным раствором в количестве, достаточном для понижения концентрации калий-иона в плазме крови до значения менее 6 мэкв/л. При температуре 14°С возвращают разбавленную кровь, ранее отобранную у пациента, и при дальнейшем повышении температуры тела пациента добавляют дополнительное количество крови. После отключения пациента от аппарата сердце-легкие возвращают в сосуды пациента кровяные клетки, оставшиеся в контуре, а также остаток цельной крови пациента, собранной в начале процедуры. Затем отогревают пациента до нормальной температуры тела, закрывают все разрезы и выдерживают пациента под анестезией и искусственной вентиляцией легких до пробуждения на следующий день.

III. Криогенная консервация

Хомяку с массой тела 50 г вводили кетамин и помещали его в толченый лед. После понижения температуры тела животного до 12°С его помещали под стереоскопический микроскоп, подключали к контрольно-измерительной системе, вводили катетеры, продували легкие 100%-ным кислородом и охлаждали до 1°С. Кровь животного замещали 4 мл бикарбонатного плазмоподобного раствора, затем 4 мл биоэнергетического раствора и затем 10 мл криопротекторного раствора 1. Помещали хомяка в толстостенную камеру и создавали в ней давление 1500 атм (151,987 МПа) путем введения гелия с одновременным постепенным понижением температуры до -20°С. Затем температуру понижали до -196°С и постепенно снижали давление. После хранения при этой температуре в течение недели вновь доводили давление до 1500 атм (151,987 МПа) путем подачи гелия. Затем животное отогревали до -20°С, а после этого медленно снижали давление с одновременным нагреванием до 1°С. Вновь выполняли перфузию бикарбонатным плазмоподобным раствором, после чего отогревали при перфузии цельной кровью. Продували легкие животного 100%-ным кислородом и отогревали до нормальной температуры.

IV. 59 пациентов, подвергавшихся обширным хирургическим операциям, рекомендуемым при желудочно-кишечных, урологических, гинекологических и ортопедических заболеваниях, во время операции подвергали перфузии внутривенно вводимым плазмоподобным раствором для компенсации падения кровяного давления. Из этих пациентов у 31 наблюдалась потеря значительного количества крови, требующая переливания эритроцитной массы с последующим вливанием плазмоподобного раствора. Среднее количество плазмоподобного раствора, введенное этим пациентам, составляло приблизительно 2,1 л. Среднее количество введенной эритроцитной массы составляло приблизительно 1 л. Определенному количеству пациентов затем вводили дополнительно плазмоподобный раствор с последующим введением дополнительного количества эритроцитной массы. Все пациенты успешно выздоровели после операций, при этом не отмечено никаких серьезных отрицательных явлений, связанных с применением плазмоподобного раствора.

Из вышеприведенных результатов и обсуждения следует, что настоящее изобретение предлагает способы перфузии субъекта, находящие применение во множестве разнообразных случаев. Применение способов в соответствии с изобретением обеспечивает улучшенные результаты во многих различных случаях, в том числе при хирургических операциях с гипотермией, криогенной консервации и т.п.

Все публикации и описания изобретений к патентам, на которые в настоящем описании имеются ссылки, этими ссылками включены в данное описание, как если бы каждая публикация или описание изобретения были специально и индивидуально упомянуты с указанием на включение в описание соответствующей ссылкой. Цитирование любой публикации относится к информации из нее, предшествующей дате подачи заявки, и не может рассматриваться как допущение, что настоящее изобретение не дает патентных прав в период, предшествующий этой публикации, в силу предшествующего изобретения.

Хотя вышеуказанное изобретение описано с указанием некоторых подробностей в качестве иллюстраций и примеров для ясности понимания его сущности, сведущему специалисту легко понять, что на основании представленной информации о настоящем изобретении в него могут быть внесены изменения и модификации, не выходящие за пределы сущности и объема прилагаемых пунктов формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ перфузии субъекта, включающий последовательное введение упомянутому субъекту первой и второй жидких композиций, в котором:

(a) упомянутой первой жидкой композицией является не содержащий обычного биологического буфера искусственно приготовленный плазмоподобный раствор, содержащий (ί) электролиты;

(й) онкотический агент;

(ш) и динамическую буферную систему; и (b) упомянутой второй жидкой композицией является жидкая кровекомпозиция.
2. Способ по п.1, в котором упомянутые электролиты включают Να'. Мд²'. Са²⁺ и С1^-.
3. Способ по п.2, в котором упомянутый искусственно приготовленный плазмоподобный раствор дополнительно содержит К⁺.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором упомянутый раствор дополнительно содержит коагулянт крови.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором упомянутая динамическая буферная система содержит органическую карбоновую кислоту, ее соль или сложный эфир.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором упомянутый искусственно приготовленный плазмоподобный раствор дополнительно содержит сахар, выбранный из группы, состоящей из моносахаридов и дисахаридов.
7. Способ по любому из пп.1-6, в котором жидкая кровекомпозиция представляет собой цельную кровь или ее производную.
8. Способ по п.7, в котором упомянутая жидкая кровекомпозиция не допускает заключительной термической стерилизации.
9. Способ по любому из пп.1-8, в котором упомянутый способ дополнительно включает введение, по крайней мере, одной дополнительной жидкой композиции.
10. Способ по любому из пп.1-9, в котором упомянутый способ дополнительно включает понижение температуры упомянутого субъекта.
11. Способ по любому из пп.1-10, в котором упомянутый способ дополнительно включает помещение упомянутого субъекта в гипербарическую среду.
12. Комплект для применения в способе перфузии, включающий:

(a) не содержащий обычного биологического буфера синтетический плазмоподобный раствор, который представлен в любом из пп.1-8; и (b) инструкции по осуществлению способа по п.1.
13. Система для перфузии, содержащая:

(a) средства для ввода и вывода жидкости из системы кровообращения субъекта;

(b) не содержащий обычного биологического буфера синтетический плазмоподобный раствор, который представлен в любом из пп.1-8; и (c) жидкую кровекомпозицию, содержащую, по крайней мере, один естественный компонент крови.
14. Система по п.13, в которой упомянутая система дополнительно включает средство для модулирования температуры упомянутого субъекта.
15. Система по п.13 или 14, в которой упомянутая система дополнительно включает средство для модулирования давления среды, в которой находится упомянутый субъект.