JP3315782B2 - 光化学反応による血液中抗癌剤変換装置 - Google Patents

光化学反応による血液中抗癌剤変換装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光化学反応による血液
中抗癌剤変換装置に関し、さらに詳細には、血液中の抗
癌剤に光化学反応を惹起せしめ、当該抗癌剤を低毒性の
物質に変換する光化学反応による血液中抗癌剤変換装置
に関する。
【0002】
【発明の背景および発明が解決しようとする課題】従来
より、生体に有害な物質を含有する血液の浄化方法とし
ては、例えば、血液透析や、あるいは吸着剤を充填した
カラムに血液を直接灌流する直接血液灌流法などが行わ
れてきた。
【0003】こうした血液透析や直接血液灌流法を用い
て、血漿中の低分子物質を除去する一般的方法を特定物
質の除去に応用することにより、動脈内に投与された抗
癌剤を全身循環から除去することが行われている。
【0004】また、抗癌剤の動脈内投与は、局所化学療
法を実現する方法として臨床的に定着しているが、腫瘍
局所を通過した後の薬剤の動態については、静脈内に投
与した場合と同様であり、全身に対する副作用を軽減す
ることは、薬物動態上のパラメータの検討からも、多く
の場合は期待できないものであった。このために、動脈
内に投与可能な抗癌剤の量は、一般に静脈内投与可能な
量を越えることはできないものとされていた。
【0005】ところで、抗癌剤の投与量を増大する試み
として、これまでに上記したような血液透析、あるいは
活性炭カラムによる吸着などが、動脈内投与と併用され
てきた。
【0006】しかしながら、これら血液透析や活性炭カ
ラムによる吸着などは、血液中の薬物を除去する方法と
して一般性はあるものの、除去速度に限界があるため、
投与可能な抗癌剤の量を、現在の10倍以上にすること
などは全く不可能であった。
【0007】即ち、上記した血液透析や直接血液灌流な
どのような従来の血液の浄化方法は、慢性腎不全などに
対する血液透析であっても、あるいは急性薬物中毒に対
する直接血液灌流など低分子物質の拡散による半透膜の
通過であっても、また吸着体表面への低分子物質の吸着
などの現象を利用するものであっても、いずれも実際に
所望の物質を除去し、その濃度を低下させることにより
血液の浄化を実現している。
【0008】従って、時間当たりの処理血液量が増加す
ると除去効率が低下するため、除去速度の限界が指摘さ
れていた。
【0009】また、高濃度の物質を除去するためには、
血液透析にあっては大量の透析液を必要としたり、直接
血液灌流にあっては吸着剤カラムが飽和して効率が低下
するなどの問題点もあり、さらに特定物質のみを除去す
ることは原理的に不可能であり、また血漿蛋白に結合し
ている物質を除去することが不可能であるという問題点
が指摘されていた。
【0010】本発明は、従来の技術の有するこのような
種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、血液透析や直接血液灌流などの従来の血
液浄化方法の問題点を克服し、極めて効率よく血液の浄
化を行うことができる光化学反応による血液中抗癌剤変
換装置を提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における光化学反応による血液中抗癌剤変換
装置は、抗癌剤を含む血液を、上記抗癌剤を含む血漿と
血球成分とに分離する血漿分離器と、上記血漿分離器に
よって分離された上記抗癌剤を含む上記血漿に光を照射
する光源とを有し、上記血液中の上記抗癌剤に光化学反
応を惹起せしめ、上記抗癌剤を低毒性物質に変換するよ
うにしたものである。
【0012】
【作用】本発明は、従来の血液浄化方法においては除去
されるべき物質を、光化学反応により生体に無害な低毒
性物質に変換するものである。
【0013】血液が本発明による光化学反応による血液
中抗癌剤変換装置を通過することにより、抗癌剤が低毒
性物質に変換されると、血液中の抗癌剤の濃度は低下し
て行き、血液透析や吸着カラムによる直接血液灌流など
の従来の血液浄化方法を実施して抗癌剤を除去するのと
同等な結果を得ることができる。
【0014】しかも、従来の血液浄化方法では、処理す
べき血液流量を増加させると、そのままでは浄化効率が
低下する欠点があったが、本発明では、光のエネルギー
密度を増すことで、広い範囲の血液流量に対して、浄化
効率を低下させることなく対応できる。例えば、光のエ
ネルギー密度の増加は、光源としてレーザーを使用する
ことによって、容易に達成できる。
【0015】また、照射光の波長、エネルギー、パルス
幅、繰り返し速度を制御することにより、特定の反応過
程を制御することもできる。
【0016】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明による光化学
反応による血液中抗癌剤変換装置の実施例を詳細に説明
するものとする。
【0017】図1には、本発明の光化学反応による血液
中抗癌剤変換装置の一実施例を示す原理構成説明図が示
されている。
【0018】この光化学反応による血液中抗癌剤変換装
置10は、生体に投与された抗癌剤を含む血液の体外循
環通路を構成するパイプ12を介して配置された血液を
循環するための血液循環系装置群と、血液循環系装置群
により循環されている血液に光を照射するための光源装
置群とにより構成されている。
【0019】血液循環系装置群としては、生体から血液
をパイプ12内へ移送するためのポンプ14(ポンプ1
4としては、流量が一定の蠕動ポンプなどが好まし
い。)と、ポンプ14によって移送された血液を血漿と
血球成分とに分離する血漿分離手段としての中空糸血漿
分離器16と、中空糸血漿分離器16により分離された
血漿を後述する石英セル18へ導入するためのポンプ2
0(ポンプ20としては、流量が一定の蠕動ポンプなど
が好ましい。)と、ポンプ20から送出された血漿を通
過させる上記した石英セル18とから構成されており、
中空糸血漿分離器16により分離された血球成分と石英
セル18を通過した血漿とは、パイプ12の合流点12
aにおいて合成されて血液を再構成するようになされて
いる。
【0020】光源装置群は、光を照射するための光源と
してのXeClエキシマー・レーザー22と、XeCl
エキシマー・レーザー22から出力された光(レーザー
光)を石英セル18に反射するための石英プリズム24
とより構成されている。
【0021】なお、石英セル18の一面は平面とされる
ことが好ましく、この平面にXeClエキシマー・レー
ザー22から出力されたレーザー光が照射されることに
なる。
【0022】また、上記したように、光化学反応による
血液中抗癌剤変換装置10には、紫外領域から可視領域
まで広い吸収帯を持つヘモグロビンの影響を排除するた
め、赤血球成分を分離して血漿のみに光を照射させるよ
うに、血漿分離手段としての中空糸血漿分離器16が配
設されている。
【0023】なお、血漿分離手段としては、公知の多孔
性中空糸を用いた中空糸血漿分離器16に限定されるも
のではなく、他の方式の血漿分離器を用いてもよいこと
は勿論であるが、一方より連続的に血液を導入し、他方
より連続的に血球が濃縮された血液と血漿とがそれぞれ
別々に導出できる血漿分離手段が好ましい。
【0024】また、効率よく特定の反応を制御するとと
もに、照射光により血漿が加熱されることを避けるため
には光源としてレーザーが望ましいため、上記したよう
に本実施例においては、光源としてXeClエキシマー
・レーザー22が配設されているが、光源はレーザーに
限られるものではなく、またレーザーを用いた場合にお
いてもXeClエキシマー・レーザー22に限定される
ものではない。
【0025】なお、照射光の波長としては、血液に投与
された抗癌剤に効率よく光化学反応を惹起せしめ、しか
も血漿蛋白質の変性を最小限に止める波長が望ましい。
【0026】一般に、波長370nm以下の紫外線は、
生体に有害と信じられているが、ヘモグロビン、ミオグ
ロビン、チトロームp450などのポルフィリオン構造
を含む蛋白質などを除いて、300nm以上の近紫外光
は核酸、蛋白質の吸収が少なく、しかも血漿中での光化
学反応を惹起する上で好適である。
【0027】本実施例において示したXeClエキシマ
ー・レーザー22の波長は308nmであり、血漿への
レーザー光照射による血漿蛋白質の分解反応は無視し得
る。
【0028】以上の構成において、特定波長の光エネル
ギー(本実施例においては、XeClエキシマー・レー
ザー22から出力されるレーザー光の波長の光エネルギ
ーである。)により、低毒性物質に変換可能な性質を有
する抗癌剤を生体に投与する。生体に投与された抗癌剤
を含む血液は、ポンプ14によりパイプ12内へ送出さ
れ、中空糸血漿分離器16によって抗癌剤を含む血漿と
血球成分とに分離され、血漿はポンプ20によって石英
セル18に送出される。
【0029】血漿が送出された石英セル18には、Xe
Clエキシマー・レーザー22から出力されたレーザー
光が、石英プリズム24によって反射されて照射されて
いて、このレーザー光の照射により、抗癌剤が低毒性の
物質に変換される。
【0030】こうして変換された低毒性の物質を含む血
漿は、パイプ12の合流点12aにおいて血球成分と合
成されて血液を再構成し、再構成された血液が生体に戻
される。
【0031】従って、石英セル18を通過した抗癌剤
は、XeClエキシマー・レーザー22から出力された
レーザー光による光化学反応によって低毒性物質に変換
されることになり、血液中の抗癌剤の濃度を低下するこ
とができる。このため、従来より知られた血液浄化の方
法による血液中からの有毒物質の除去と同等の効果を得
ることができ、しかも血漿蛋白に可逆的に結合している
抗癌剤も、低毒性物質に変換することができる。
【0032】次に、生体に投与する抗癌剤としてシスプ
ラチン(cis−diammine−dichloro
platinum(以下、CDDPと称す。))を用い
た場合について説明する。
【0033】このCDDPは、最も有用な抗癌剤である
が、CDDPの生理的食塩水溶液は80゜Cで熱処理す
ることにより、主生成物としてammonium tr
ichloroammineplatinate(以
下、TMPと称す。)が生成され、微量生成物としてt
rans−diamminedichloroplat
inum(以下、TDDPと称す。)およびammon
ium tetrachloroplatinate
(II)(以下、TCPと称す。)が生成されるが、こ
れらの生成物はCDDPに比較して著しく低毒性であ
る。
【0034】このようなCDDPを生体に投与すると、
CDDPを含む血液がポンプ14によりパイプ12内へ
送出され、中空糸血漿分離器16によってCDDPを含
む血漿と血球成分とに分離され、血漿はローラー・ポン
プ20によって石英セル18に送出される。
【0035】血漿が送出された石英セル18には、Xe
Clエキシマー・レーザー22から出力されたレーザー
光が、石英プリズム24によって反射されて照射されて
いる。そして、このレーザー光の照射により、CDDP
がTMPにより変換されることになる。
【0036】こうして変換された低毒性のTMPを含む
血漿は、パイプ12の合流点12aにおいて血球成分と
合成されて血液を再構成し、再構成された血液が生体に
戻される。
【0037】出願人による実験においては、例えば、生
理的食塩水溶液中のCDDP(0.5mg/ml)は、
XeClエキシマー・レーザー22から出力される発振
波長308nmのレーザー光の照射により、TMPに効
率よく変換することができた。
【0038】XeClエキシマー・レーザー22から出
力されるレーザー光のパルス周波数を50Hzとした場
合、図2に示すように、CDDPからTMPへの変換に
要する時間は数秒以内であった。
【0039】なお、TMPは抗腫瘍活性を持たず、生体
に大量に投与してもほとんど毒性を示さない物質である
が、XeClエキシマー・レーザー22から出力される
レーザー光の照射により生成された光生成物としてのT
MPも、図3に示すように急性毒性試験により低毒性で
あることが確認できた。
【0040】即ち、40mg/kgのCDDPは、マウ
スの50%死亡投与量17mg/kgの2倍を超える量
であるが、図3に示すように、CDDPへの数秒間のX
eClエキシマー・レーザー22から出力されるレーザ
ー光の照射により、死亡率が急速に低下した。
【0041】同様に、血漿中のCDDPも、XeClエ
キシマー・レーザー光の照射により低毒性化できること
が、マウスの急性毒性試験により確認できた。
【0042】さらに、出願人による実験においては、以
下のような実験結果を得ている。
【0043】〔実験1〕ペントバルビタールで麻酔した
ウサギの大腿動脈より本発明の光化学反応による血液中
抗癌剤変換装置(以下、本装置と称す。)へ、血液を毎
分5mlの速度で導き、分離された血漿に308nmの
レーザー光を照射した後、連続的にウサギ耳介静脈へ戻
すことを60分間続けた。このとき、ウサギの状態は安
定しており、覚醒後の行動は正常で、経口摂取量、体重
は安定しており、血球数、血中ヘモグロビン値、血中尿
素窒素値、血中クレアチニン値、GOT値、GPT値な
どの検査値も、長期にわたり正常範囲を維持した。
【0044】〔実験2〕ペントバルビタールで麻酔した
ウサギの大腿動脈へカテーテルを挿入し、5mg/kg
のCDDPを15分間で投与し、同時に外腸骨静脈より
血液を本装置へ毎分5mlの速度で導き、分離された血
漿に308nmのレーザー光を照射したのち連続的にウ
サギ耳介静脈へ戻すことを60分間続けた。このとき、
ウサギの状態は安定しており、覚醒後の行動は正常で、
経口摂取量、体重は、CDDP投与後7日間はわずかに
低下したが、血球数、血中ヘモグロビン値、血中尿素窒
素値、血中クレアチニン値、GOT値、GPT値などの
検査値は、長期にわたり正常範囲を維持した。ウサギに
おけるCDDPの50%死亡投与量(LD50)は、3.
17mg/kgであり、5mg/kgは100%死亡投
与量であることを鑑みると、上記実験結果に示すよう
に、ウサギの状態が正常であることは、本装置により光
化学的にCCDPを低毒性の物質に変換できた結果と考
えられる。
【0045】従って、本発明による光化学反応による血
液中抗癌剤変換装置10を用いて、CDDPを腫瘍を灌
流する動脈内へ投与しつつ、CDDPを含む血液が流入
する静脈より血液を体外循環通路のパイプ12へポンプ
14により導き、中空糸血漿分離器16によってCDD
Pを含む血漿と血球成分とに分離した後に、CDDPを
含む血漿をポンプ20によって石英セル18に送出する
と、血漿が送出された石英セル18には、XeClエキ
シマー・レーザー22から出力された波長308nmの
XeClエキシマー・レーザー光が、石英プリズム24
によって反射されて照射される。そして、このXeCl
エキシマー・レーザー22から出力されるレーザー光の
照射により、CDDPがTMPにより変換されることに
なり、全身循環へ流入するCDDP量を著しく減少さ
せ、全身に対する副作用を軽減し、局所のみにCDDP
を作用させることが可能となる。
【0046】例えば、血液量100ml/分、ヘマトク
リット45%とした場合には、中空糸結晶分離器16に
より40ml/分の血漿が得られるが、15ml/分の
血漿が石英セル18を通過しないために、本装置を一回
通過することにより血漿中のCDDPは3/11にな
る。
【0047】また、本装置を直列に連結することによ
り、血漿中のCDDPの値を9/121(=32/1
2)とすることもできる。
【0048】なお、上記実施例においては、抗癌剤とし
てCDDPを用いた場合に関して説明したが、抗癌剤は
CDDPに限られるものではなく、光化学反応により低
毒性物質に変換することができるものであれば、いずれ
の抗癌剤も用いることができる。
【0049】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0050】抗癌剤を含む血液を、抗癌剤を含む血漿と
血球成分とに分離する血漿分離器と、血漿分離器によっ
て分離された抗癌剤を含む血漿に光を照射する光源とを
有し、血液中の抗癌剤に光化学反応を惹起せしめ、抗癌
剤を低毒性物質に変換するようにしたため、従来の血液
浄化方法においては除去されるべき物質を、光化学反応
により生体に無害な低毒性物質に変換することができ、
血液が本発明による光化学反応による血液中抗癌剤変換
装置を通過することにより、抗癌剤が低毒性物質に変換
されると、血液中の抗癌剤の濃度は低下して行き、血液
透析や吸着カラムによる直接血液灌流などの従来の血液
浄化方法を実施して抗癌剤を除去するのと同等な結果を
得ることができる。
【0051】しかも、従来の血液浄化方法では、処理す
べき血液流量を増加させると、そのままでは浄化効率が
低下する欠点があったが、本発明では、光のエネルギー
密度を増すことで、広い範囲の血液流量に対して、浄化
効率を低下させることなく対応できる。例えば、光のエ
ネルギー密度の増加は、光源としてレーザーを使用する
ことによって容易に達成できるとともに、照射光の波
長、エネルギー、パルス幅、繰り返し速度を制御するこ
とにより、特定の反応過程を制御することもできる。
【0052】従って、本発明の光化学反応による血液中
抗癌剤変換装置によれば、血液透析や直接血液灌流など
の従来の血液浄化方法の問題点を克服することができ、
極めて効率よく血液の浄化を行うことができるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光化学反応による血液中抗癌剤変換装
置の一実施例を示す原理構成説明図である。
【図2】CDDPからTMPへの変換に要する時間を示
す波長と吸光度との関係を示すグラフである。
【図3】40mg/kgのCDDPへのXeClエキシ
マー・レーザーの照射時間とマウスの死亡率との関係を
示すグラフである。
【符号の説明】
10 光化学反応による血液中抗癌剤変換装置 12 パイプ 14 ポンプ 16 中空糸血漿分離器 18 石英セル 20 ポンプ 22 XeClエキシマー・レーザー 24 石英プリズム
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−275351(JP,A) 特開 平5−3917(JP,A) 特開 平2−193676(JP,A) 特開 平2−277461(JP,A) 特開 昭56−66262(JP,A) 特開 昭62−227366(JP,A) 特開 平5−117235(JP,A) 特開 平5−117385(JP,A) 特表 平5−505129(JP,A) 国際公開93/14142(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61M 1/36 535 A61K 35/14 A61K 45/00 ADU

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抗癌剤を含む血液を、前記抗癌剤を含む
    血漿と血球成分とに分離する血漿分離器と、 前記血漿分離器によって分離された前記抗癌剤を含む前
    記血漿に光を照射する光源とを有し、前記血液中の前記
    抗癌剤に光化学反応を惹起せしめ、前記抗癌剤を低毒性
    物質に変換することを特徴とする光化学反応による血液
    中抗癌剤変換装置。
  2. 【請求項2】 前記光化学反応を惹起する際に、前記光
    源により照射する前記光の波長、エネルギー、パルス
    幅、繰り返し速度などを制御することによって、前記抗
    癌剤の反応過程を刺激することを特徴とする請求項1記
    載の光化学反応による血液中抗癌剤変換装置。
JP30337993A 1993-11-09 1993-11-09 光化学反応による血液中抗癌剤変換装置 Expired - Fee Related JP3315782B2 (ja)

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