JP2010540478A - 透明な冷却ゲル - Google Patents

Abstract

【課題】無菌で、無ピロゲンで、５％グルコース又は０．９％食塩水のような凍結等張輸液を粉砕し、ゲルのように柔らかくなく且つ粉砕に必要な程度の氷の調合剤が、移植医学において臓器又は組織の冷却のために使用される。調合剤のゲル状の硬さが不足したり、生産過程が高額であると不利益である。
【解決手段】−５℃〜４℃にてゲル状で柔らかく、透明性を有し、十分に機械的に安定であり、成形性を有している、移植医学のための冷却調合剤を生産する。本発明によれば、このような調合剤が、３〜２０ｗｔ％の濃度で、等張又は２８０〜６５０ｍＯｓｍｏｌ／ｋｇで、ｐＨ中性であるゼラチン溶液から、単に冷却及び／又は凍結させることで生産される。

Description

本発明は、移植医学において臓器の冷却の技術分野に関し、特に冷却ゲルに関する。

移植医学では、代謝過程の速度を減少し、臓器の保存を達成するために、移植される組織又は臓器を冷却することが通常手段である。細かく砕かれた氷により−５℃の低温が達成される。無菌環境での作業が必要であるため、通常、この細かく砕かれた氷は、バッグ中に充填された輸液として市販される無菌等張食塩水又は５％グルコース溶液を凍らせることにより産出される。

−１５℃以下の温度の冷凍庫で、パッキングされた材料が有効に凍結される。続いて、バッグに対してハンマーでの打撃のように機械的エネルギーを加えることにより、得られた氷のブロックが細かく砕かれた氷に変換される。続いて、細かく砕かれた氷が無菌環境で取り除かれ、臓器又は組織も同様に取り扱われる。

粉砕された氷には更なる要求が求められる。まず、細かく砕かれることにより、臓器の周囲に配置され、そして更に小さい箇所にも配置される。更に、氷が溶けることにより得られる水溶性の溶液はｐＨ５〜７であり、およそ等張である。即ち、組織に損傷を与えない生理学的な条件である。得られる全ての物質は医学的に互換性を有し、それゆえおそらく手術の場に残される解凍された溶液の残りは危険性を有しない。後者は輸液として使用される等張でｐＨ中性の０．９％食塩水又は５％グルコース溶液を凍結させることにより達成される。このような溶液の融解後、同様に生理学的に血行動作は安定し臓器に損傷を与えない。

しかしながら、上述の氷の混合物は、柔軟性を有しないため、小さな臓器を取り囲むためには機械的に最適ではない。

特許文献１は、外包の中のこの目的に最適な冷却材料として、臓器を冷却する冷却ゲルの使用を開示している。冷却ゲルと臓器との直接の接触は記載されていない。更に、この目的に特に最適な組成は記載されていない。

特許文献２は、ゼラチンベースの冷却ゲルを開示している。ここで記載されている冷却ゲルは、臓器の冷却に使用されていないし、その出願に適する組成ではない。

ＥＰ１６４９８４２ ＥＰ９７０７０７

従って、臓器と冷却調合剤とが直接的に接触する際に、移植医学での臓器冷却に最適であり、成形性を有し透明な冷却ゲル調合剤を提供することが課題となる。更にそのような冷却調合剤の生産も課題となる。

更に、低加工性及び低透過性である、粉砕された氷での冷却による不利益を避けるため、移植の前及び最中において臓器を冷却する有利な方法を見いだすことが課題である。

この課題は、請求項１の冷却ゲル、請求項７の生産物、及び、請求項１０の臓器冷却方法により有利に解決される。

本発明の冷却ゲルは、−５℃〜＋４℃の温度で生理学的に許容性を有する間、柔軟で成形性を有し、更に臓器及び組織領域を冷却するのに必要な冷却容量を有する。有利なことに、この冷却ゲルは、５℃以上の温度にて液化され、解凍後に容易に臓器から流出して容易に取り除かれる。都合の良いことに、調合剤は無毒構成物のみを包含し、それゆえ冷却が行われた後に生体に残された残余物は完全に無害である。

この冷却ゲルは、３〜２０ｗｔ％のゼラチンを包含し、好ましくは６〜１０ｗｔ％である。この組成は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、及び乳酸塩のような生理学的に許容される電解質を有利に包含し、少なくとも等張であるが、おそらく６００ｍＯｓｍｏｌ／ｋｇのオスモル濃度まで高められる。このゲルのゲル化範囲は、理想的には−５℃〜＋５℃の範囲である。スクシニルゼラチンは、コハク酸によって架橋されたゼラチンである。特に、スクシニルゼラチンがゼラチンとして使用される冷却ゲルは、−５℃〜＋４℃の高度な関連温度の範囲において機械的安定性と良好な成形性との理想的な混合であり、加えて良好な冷却容量を有する。

本発明の冷却調合剤は、血漿量代替物として使用される既知のゼラチン調合剤の場合と同様に、プラスチック容器に充填され滅菌された水溶性の溶液から生産される。好ましい実施形態では、冷却調合剤はゼラチン又はゼラチン誘導体、乳酸塩、及び電解質のみから構成される。電解質は、好ましくは以下の濃度にて含有される。即ち、１５０〜３００ｍｍｏｌ／Ｌのナトリウム、５〜１０ｍｍｏｌ／Ｌのカリウム、１．５〜３ｍｍｏｌ／Ｌのマグネシウム、１．５〜３ｍｍｏｌ／Ｌのカルシウム、１００〜２００ｍｍｏｌ／Ｌの塩素である。乳酸塩は、好ましくは３０〜６０ｍｍｏｌ／Ｌの濃度にて含有される。

本発明の組成は、多量のゼラチン誘導体及び多量の電解質を包含する点で、後者の調合剤と異なる。

得られた水溶性の溶液は、ポリエチレン又はＰＶＣバッグのような容器に充填され、そして−８℃〜３℃の温度にて（対応する温度に調整された冷凍庫に入れられる。）透過性ゲル形状に変換される。好ましくは−５℃〜１℃の温度にてゲル化が行われる。

もう一つの方法として、調合剤が−３０℃〜−１０℃の温度にて、好ましくは−２０℃〜−１５℃の温度にて、特に好ましくは約−１８℃の温度にて冷凍され、そして冷凍した調合剤は−５℃以上の温度にて加熱され、ゲル状の硬さに変換される。室温では、透明で、しかも機械的に簡単に成形性を有する構造は、６０分以内と想定される。この塊は−５℃〜４℃の温度にて２４時間まで冷蔵庫に貯蔵され、その時間にて冷却調合剤として使用される。

冷蔵された調合剤は更に２℃〜８℃の冷蔵庫に入れられる。約１２時間以内で同様の成形性を有し透明なゲル−氷構造が想定され、それは次の２４時間以内で冷却調合剤として使用される。

ゼラチンはコラーゲンタンパク質である。動物の体内に生産されるコラーゲンは、ゼラチンとは反対に水溶性ではない。コラーゲンは、コラーゲンタンパク質の三重らせんから構成され、それはコラーゲン線維として集合し、骨、軟骨及び血管等を形成する。ゼラチンは通常は動物のコラーゲン、しばしば豚皮、から得られるが、自然のコラーゲンからの全てのゼラチンが本発明に適している。ゼラチンの生産において、最初はコラーゲンは分解され三重らせんが破壊される。このようにしてコラーゲンタンパク質は水溶性形態に変換される。溶液中の高いゼラチン濃度にて、コラーゲンタンパク質は低温で架橋し、ゲル状の硬さを形成する。ゼラチンの生来の性質は、ゼラチンの架橋の性質を変化させる試薬をゼラチンに加えることにより変化される。尿素又はコハク酸又はその塩のような架橋試薬を加えることにより、ゼラチン誘導体が得られる。

医学上の溶液中のゼラチン又はゼラチン誘導体の使用は、通常使用される血漿又は血液量増量剤から知られている。これらの溶液は、スクシニルゼラチン、オキシポリゼラチン又は尿素架橋ゼラチン溶液のようなゼラチン誘導体を含有するが、ゼラチン誘導体の濃度範囲が小さいので本発明に係る調合剤とは異なる。

本発明は、当業者により、生理学的に許容される各々の架橋試薬のパラメータを変化させて実施される。しかしながら、驚くべきことに、自然のゼラチンと比較してスクシニルゼラチン、尿素架橋ゼラチン又はオキシポリゼラチンは、機械的に十分なゲルを形成するのに特に有益である。他のゼラチン又はゼラチン誘導体の冷却調合剤と比較して、スクシニルゼラチンに基づく冷却調合剤は、臓器冷却の目的のため成形性と機械的安定性との間の理想的妥協を得るゲル状条件での特に広い関連温度範囲を有している。

−５℃〜＋５℃の関連温度範囲において、スクシニルゼラチンに基づく冷却ゲルは素晴らしい冷却容量をも有する。スクシニルゼラチンという言葉は、コハク酸又はその塩又は無水コハク酸で架橋されたゼラチン誘導体を意味し、そしてコハク酸エステルゼラチンもまた同義語として使用される。

本発明に係る調合剤は、理想的には室温では液体であり、それゆえ冷却された生体領域から簡単に取り除くことができる。加えて、液相は室温において溶液が簡単に充填又は製造されるという利点を有する。

血漿量増量剤として使用される市販のゼラチン輸液のように、３％以下のゼラチン濃度は、凍結させても望ましい機械的安定性を有するゲルに到達せず、そして化学構造に依存するものの、ようやく部分的にゲルを形成する。十分な安定性を有しないが高い成形性、機械性を有する状態から、成形性を有しないが機械的に高い安定性を有する状態へ、わずかな小さい温度範囲内にて、そのような調合剤はあまりにも早く通りすぎる。

血液等張条件を得るための電解質の同時の添加により、氷の結晶化温度は低下し、そして氷の結晶化の始まりによりゲル内側が透過性を有し固くなるから、生理学的条件の生産は好ましい効果である。

末梢静脈に注入される輸液として濃度範囲が依然として許容されるため、電解質の添加により、オスモル濃度が６５０ｍＯｓｍｏｌ／ｋｇまで調整される。２８０〜６００の範囲のオスモル濃度が好ましく、４００〜５５０ｍＯｓｍｏｌ／ｋｇの範囲が特に好ましい。同時に氷の結晶化が対応して調整される。

３％以上の濃度のコハク酸エステルゼラチンを有するゼラチン調合剤は、特に好ましい。このゼラチン誘導体は、オキシポリゼラチン誘導体及び尿素架橋ゼラチン調合剤と比較して、相対的に低濃度にて、機械的に十分安定性を有するゲルを形成する。

３ｍｍｏｌ／Ｌまでのマグネシウム又はカルシウムの生理学的添加により、ゼラチン調合剤の強度は上昇する。全ての自然のゼラチン及びその誘導体が使用されうるが、好ましい溶液は感光性ゼラチンから準備される。平均分子量２５〜４５ｋＤのゼラチン又はゼラチン誘導体が好ましい。同じものが、注射のために水中に溶解され、熱により分解し、無水コハク酸により架橋又は誘導化される。

溶液は過酸化水素により脱ピロゲン化される。等張条件を得るための電解質又はカルシウム又はマグネシウムの添加の後、溶液は理想的には無菌フィルター化され、プラスチック容器に充填され、及び／又は熱無菌化される。

（実施例１）
１５０ｍｍｏｌ／Ｌのナトリウム、５ｍｍｏｌ／Ｌのカリウム、１．５ｍｍｏｌ／Ｌのマグネシウム、１００ｍｍｏｌ／Ｌの塩素、及び、３０ｍｍｏｌ／Ｌの乳酸塩を含む５００ｍＬの３％コハク酸エステルゼラチン溶液が、冷凍庫に入れられて−１８℃に調整された。２．５時間後、スクシニルゼラチンを含有する溶液は、透明性を有するゲルに変換された。このスクシニルゼラチンから得られたゲルは、高い成形性を有し、低い機械的安定性を有していた。結果物としてのゲルは依然としてわずかな流動性を有していた。冷凍庫にて貯蔵を継続することにより、機械的安定性は僅かに増大した。

（実施例２）
３００ｍｍｏｌ／Ｌのナトリウム、１０ｍｍｏｌ／Ｌのカリウム、３ｍｍｏｌ／Ｌのマグネシウム、２００ｍｍｏｌ／Ｌの塩素、及び、６０ｍｍｏｌ／Ｌの乳酸塩を含む６％及び９％の両方のスクシニルゼラチン水溶性の溶液が、−１８℃の冷凍庫に入れられ、時間の経過によりゲルの形状が観測された。

６％溶液は２時間後にゲル状になったが、９％溶液は約１時間後にゲル状になった。２．５時間後には双方のゲルは冷凍庫から取り除かれ、下記の結果に示すように時の経過に伴って温度が観測された。

双方のゲルは機械的に安定であり、流動性をほとんど有しなかった。

Claims (11)

1. 生理的に許容される電解質を含有し、２８０〜６５０ｍＯｓｍｏｌ／ｋｇのオスモル濃度である３％〜２０％のゼラチン又はゼラチン誘導体を含有するゲル状冷却調合剤を製造するための水溶性の溶液。
2. 前記ゼラチン又はゼラチン誘導体は、尿素架橋ゼラチン、オキシポリゼラチン又はスクシニルゼラチンであることを特徴とする請求項１に記載の溶液。
3. 前記ゼラチン又はゼラチン誘導体は、平均分子量が２５〜４５ｋＤであり、好ましくは３０〜４０ｋＤであることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶液。
4. 前記溶液は、５％〜１５％、好ましくは６％〜９％のゼラチン又はゼラチン誘導体を含有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の溶液。
5. 前記溶液は、
   １５０〜３００ｍｍｏｌ／Ｌのナトリウム、
   ５〜１０ｍｍｏｌ／Ｌのカリウム、
   １．５〜３ｍｍｏｌ／Ｌのマグネシウム、
   １．５〜３ｍｍｏｌ／Ｌのカルシウム、
   １００〜２００ｍｍｏｌ／Ｌの塩素、
   ３０〜６０ｍｍｏｌ／Ｌの乳酸塩、
   を含有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の溶液。
6. 前記溶液は、無菌かつ無ピロゲンであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の溶液。
7. 請求項１乃至５の何れかに記載された溶液を、前記水溶性の溶液が機械的に安定でゲル状態を形成するまで、−１℃以下の温度にて冷却することによる冷却ゲルの製造方法。
8. 請求項１乃至５の何れかに記載された溶液を−３０℃〜１０℃の温度にて凍結させ、その後、凍結した溶液が機械的に安定でゲル状態を形成するまで、−５℃以上の温度にて調合剤を加熱することにより、前記溶液を冷却する冷却ゲルの製造方法。
9. 先行する付加工程として、前記溶液の無菌フィルター工程及び／又は前記溶液の滅菌工程を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の冷却ゲルの製造方法。
10. 請求項７乃至９の何れかに記載の方法により製造される冷却ゲル。
11. ３％〜２０％のゼラチン又はゼラチン誘導体を含有する冷却ゲルに、直に臓器を接触させることにより、移植の前又は最中に臓器を冷却する方法。