JPH06506950A - 代用血液及び臓器保存溶液 - Google Patents

代用血液及び臓器保存溶液

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JPH06506950A JP4511145A JP51114592A JPH06506950A JP H06506950 A JPH06506950 A JP H06506950A JP 4511145 A JP4511145 A JP 4511145A JP 51114592 A JP51114592 A JP 51114592A JP H06506950 A JPH06506950 A JP H06506950A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 代用血液及び臓器保存溶液 発明の分野 本発明は、水溶液として、潅流(perfusion)の必要な生体を、173 0倍潅流することができる物質の組成の分野に関する。本発明の溶液は、血液の ための有効な代用物である。さらに、本発明の溶液は、本発明の溶液により潅流 された対象物の低温保存された器官及び組織の優れた解剖学的完全性により示さ れるように、哺乳類のドナー生物の器官の生物学的完全性を保存するために使用 されることができる。本溶液は、哺乳類により正常に維持される温度より実質的 に低い温度で、部分的又は実質的に完全に放血(exsanguinate)さ れた対象物を維持することを含む多数の目的のために使用されることができる。
発明の背景 潅流溶液及び代用血液は、公知である。Co11ins他の代用血液、移植のた めの腎臓の保存Lancet 1219−1222(1969);Co11in s G、M、。
低温腎臓保存物、Transplant、 Proc、 [X:1529(19 77) :F1scher他、フラッシュ溶液2 、I/3日の低温腎臓保存物 の保存のための新しい概念、Transplantation 39:2.12 2−126(1985) :Ross他、連続潅流なしの72一時間のイヌ腎臓 保存、Transplantation 21:498(1976):5ack set al、Transplantation 19:283(1974)  and Kallerhoff et al、イヌ腎臓における組織酸性化に関 する保存条件及び温度の効果、Transplantation 39:5.4 85−489(1985)は全て、その対象物の毛細血管床を難なく横切りそし てこのことにより無傷の哺乳類の検体(subject)において使用されたと き一般的に適当なイオン若しくは液体バランス又は血漿容量を維持することか不 可能である低分子量の分子のみから構成されている。
Klebanoff and Ph1llips、CrYobiology 6 :l2l−125(1969)は、犬の低温性無血液性潅流について開示し、こ こでは、緩衝化Ringer乳酸により7.1〜16°C(44,6〜604° F)で潅流されたとき、IS中11の検体か95分迄生存した。
容量を維持するための非浸透性物質をもつこれらの代用血液は、血液の容量を維 持するための非浸透性分子として、ヒト血清アルブミン又は血漿蛋白の混合物を 使用している。これらは、Wall 他、移植のためのヒト肝臓の長距離輸送の ための簡便な低温保存、 Transplantation、 23:210( 1977) +Be1zer他、死体腎臓の最適機能及び利用のための潅流−低 温保存の組合せ、Transplantation 39:2.118−121 (1985)中に開示されている。
Haff et al、、Journal of Surgical Re5e arch 19:1.13−19(1975)は、2つの溶液、第−液、すなわ ち、貯蔵脱脂均質血漿及び電解質を含んで成る洗浄溶液、そして貯蔵脱脂均質血 漿、電解質及び10m等量/リッターの濃度での追加の塩化カリウムを含んで成 る第二液、を使用した犬の無血液性低温性潅流について記載している。Haff 他は、拍動性ポンプ酸素供給装置及びそれらの溶液による低温潅流の使用につい て開示しており、そしてその手順か、死体臓器トナーの長距離輸送のために、並 ひに血液無しての複雑な外科手術のための低温性循環停止に代わるものとして、 使用され得ることを示唆している。 臓器保存のための非血漿ベースの溶液は、 B15hop他、摘出された潅流ラット腎臓を使用した腎臓保存のための高張性 クエン酸洗浄液の評価、Transplantaion 25:5.235−2 39(1987)に開示されている。この記事は、50g/リッター(本発明の 溶液のものと著しく異なる濃度)のDextran 40を含む潅流溶液につい て開示している。さらに、その電解質及びイオン濃度は、本発明のために開示さ れたものと著しく異なっている。
Segall et al、、Federation Proceedings  44(3):623.(1985)は、6%のDextran40を含むRI nger乳酸ペースのヘパリン化代用血液が、低温−保護溶液(これは、開示さ れていないが、1〜1.5時間)の循環に先立って、ハムスターの血液温度を低 下させるために使用されたことを開示している。
Segall et al、、Federation Proceedings 、page 1338は、デキストロース(180mg/di)及び25mMの HEPESを含む代用血液が、潅流か完全に停止したとき、3°Cまで、犬を潅 流するために使用されたことを開示している。
Segall他、米国特許第4.923.442号は、少なくとも幾つかの濃度 の心停止剤、普通にはカリウムイオンをその全てに含む、生体の代用血液におい て使用された多数の溶液について開示している。また、Segall他、米国特 許第4.923.442号は、外科手術法、特に、検体の潅流のために一般的に 使用可能な、装置配置及び肺動脈模入王の制御に関しても開示している。米国特 許第4.923.442号は、引用により本明細書に取り込まれる。
本発明は、必須な電解質、腫脹剤、単純な糖類、及び生理学的に適合性のある緩 衝液を含む物質の混合液を含んで成る。水溶液としては、本溶液の浸透圧は、血 漿のものと、はぼ等しい。
本発明の溶液は、哺乳類により正常に維持されている温度より実質的に低い温度 で、部分的に又は実質的に完全に放血された生体を維持することを含む多数の目 的のために使用される二とができる。
さらに、本溶液は、正常な体温で、部分的に又は実質的に完全に放血された生体 を維持するために使用されることができる。そしてさらに、特定の付加物の添加 により、本溶液は、非常な低温条件に晒される間及びその後、潅流された検体及 びその臓器の生命又は生物学的完全性を維持するために使用されることができる 。本溶液は、血液成分の適切な回復を許容するのに十分な時間に、100%o2 まて増加された酸素濃度による加圧環境内で、最適温度の検体を維持するために 使用されることもできる。
本発明の溶液は、その検体の正常温度に対し非常に低温である温度まで、哺乳類 の検体を潅流及び低温化するために使用されることができる。本溶液は、その検 体を、無傷の検体がみかけの耐久性病的効果無しでそこから回復することができ る非常に低い温度において、長い時間にわたり、普通には1時間を超える間、維 持するために使用されることができる。従来技術Segall他の第4.923 .442号のものを超える本発明の重要な相違点は、本発明の溶液が、代用血液 の目的のために検体へ効果的に投与されるべき、そのための多数の溶液、又は哺 乳類の検体の低温での維持を必要としない二とである。
さらに本発明の溶液は、その溶液のいずれにおいても心停止剤の存在を必要とし ない。しかるに、この心停止剤は、第4.923.442号中に開示及び請求さ れた基本溶液及び他の溶液の全ての一部である。
この心停止剤の非存在、そして特に本発明の溶液において要求される塩化カリウ ム又はカリウムイオンの欠如は、本発明の溶液を、様々な哺乳類検体に投与し易 くし、そして様々な目的のために便利なものとする。
重要なことに、本発明の溶液は、溶液中にカリウムイオンを全く使用すること無 しに、哺乳類の検体を完全に血液置換するために使用されることができる。本溶 液からカリウム塩又はイオンを省略することは、検体の血液の最初の洗い出しか ら、血液の乏しい状態においてその検体を維持しながらの全ての又は実質的に全 ての循環血液の十分な置換までの血液置換の全ての局面の間に、そして最終的に 、血液による再潅流の局面の間に、哺乳類検体において、本溶液が使用されるこ とを可能にする。
このことは、本発明の溶液が霊長類の検体に投与されたとき、特に有利である。
霊長類の赤血球細胞は、高い濃度のカリウムイオンを含んでいる。とんな長さの 時間でも霊長類の血液が保存されたときには、血液バンクから得られた実際上全 ての血液の場合に、この赤血球細胞の低いレベルの細胞溶解でさえ、その溶解さ れた霊長類の赤血球細胞からのカリウムイオンの放出により高いカリウムイオン 濃度を生じてしまう。結果として、この血液は、注入されたとき、高カリウムと なっている。この高カリウムイオン濃度が希釈された後、血液が、十分な循環血 液により患者に注入された場合は、問題は無い。これに対し、霊長類血液が、高 い濃度のカリウムを含む米国特許第4.924.442号に記載された維持溶液 に注入された場合には、この注入された血液中のカリウムイオンは、正常なカリ ウム濃度をもつより大容量の循環血液内での安全レベルまで薄まることはできな いし、そして心不全が発生するがもしれないし、そしてしばしば発生している。
これに反して、本発明の溶液は、カリウムを全く含まず、そしてそれ故、保存注 入血液中のカリウムイオンを、代用血液溶液のより大きい保存液へ希釈すること を可能にする。この結果として、窩い濃度のカリウムイオン並びに潜在的な心不 整脈及びそれにより引き起こされる心不全は、本発明の溶液を使用してより容易 に制御されることができる。
より詳細には、本発明は、水溶液中に置かれたときに、潅流が必要な検体を潅流 するために使用されることができる物質の、混合物を含んで成る。この物質は、 それに滅菌水又は滅菌生理食塩水溶液を添加し、水溶液を作ることかできる乾燥 無菌混合物として提供される。乾燥無菌混合物として提供された場合には、この 物質は、滅菌水又は滅菌生理食塩水との混合に好適な無菌容器内に用意されても よい。あるいは、この物質の混合物は、水溶液として無菌容器内(二用意されて もよい。
本発明の物質の混合物は、腫脹剤、生理学的に適合性のある緩衝液、ヘキソース 単糖、カルシウムの、ナトリウムの及びマグネシウムの塩化物、並びにナトリウ ムの有機塩を含んで成る。この混合物が、滅菌生理食塩水溶液による添加に好適 な乾燥滅菌混合物として提供された場合は、この乾燥混合物中のナト1Jウムの 塩化物の量は、使用された滅菌生理食塩水溶液に含まれる塩化すトリウムに等し い量に、調整又は減少される。水溶液としてこの混合物か提供された場合は、こ の混合物は、水、腫脹剤、生理学的適合性の緩衝液、ヘキソース単糖、カルシウ ムの、ナトリウムの及びマグネシウムの溶解性塩化塩、並びにナトリウムの溶解 性有機塩を含んで成る。本発明の混合物か水溶液として提供された場合には、無 菌容器内の無菌溶液として、溶液を提供することか好ましい。あるいは、本発明 の水溶液は、非滅菌溶液として提供されることができ、そして次に無菌容器内に 滅菌濾過され、又はオートクレーブにかけられることかできる。
本発明をさらに記述することを目的としては、本発明の混合物を水溶液として論 しる。本発明の以降の記述から、当業者か、乾燥物として上記混合物を提供する ことができるであろうし、そして本発明の乾燥物の希釈剤として使用されること かできる正常な生理食塩水溶液中にある塩化ナトリウム量に適応させるのに必要 なものと同じ塩化ナトリウム及びナトリウムの有機塩の量を調整することかてき るてあろうことが予期される。
多数のナトリウム有機塩が、本発明の混合物中で使用されることができる。この ような有機塩は、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、ビルヒン酸すト リウム、コハク酸す)・リウム、2炭酸ナトリウム及び乳酸ナトリウムを含む。
本発明の好ましい態様においては、グルコン酸ナトリウムが使用される。クエン 酸ナトリウムの使用も、本発明の溶液において好ましい。一般的には、本発明の 溶液において許容できるのであるけれとも、ナトリウムのピルビン酸塩、乳酸塩 及び2炭酸塩は、筋肉痙零の発生を含む動物対象物トの不所望の生理学的効果を もつかもしれない。2炭酸すI・リウムは、本発明の溶液の緩衝能力を変更する ことかできる。
使用されるナトリウム11′機塩の量は、ナトワウ14有機塩から得られたナト リウムイオンの濃度が、この溶液中のすトリウムイオン濃度を、追加の塩化物イ オンを提供することなしに生理学的に正常な血漿のナトリウムイオンについての 濃度にするように、その溶液中で塩化ナトリウムから得られたナトリウムイオン の濃度を補うために計算される。そわ故に、ナトリウム有機塩及び塩化ナトリウ ムから得られたナトリウムイオンの量又は濃度を考慮にいれたときは、溶液中の ナトリウムイオンの濃度は、殆と、生理学的に正常な血漿中にあるナトリウムイ オンの濃度である。
従って、例えば、グルコン酸ナトリウムが使用されたときは、グルコン酸ナトリ ウムの濃度は、溶液中の塩化すトリウムと一緒になったとき、生理学的に正常な 血漿中のナトリウムイオンの濃度を作るのに十分である。モル濃度に換算すれば 、本溶液中のナトリウム有機塩の濃度は、約5mM〜70mMの範囲にある。好 ましくは、ナトリウム有機塩の濃度は、約27mMである。グルコン酸ナトリウ ムが使用されたときは、以下の濃度範囲及び好ましい濃度内で使用されるてあろ う。
本発明の溶液は、血漿中の上記イオンの正常な生理学的濃度範囲以内にあるカル シウム、ナトリウム及びマグネシウム・イオンも含む。本発明の溶液は、カリウ ムイオンを含まない。一般的にこれらのイオンの所望の濃度は、溶解したカルシ ウムの、ナトリウムの及びマグネシウムの塩化物塩から得られ、そしてナトリウ ムの場合には、これも溶液中に存在する溶解したナトリウム有機塩から得られる 。
本発明の溶液中では、塩化ナトリウムの濃度は、70mMから約160mMまで の範囲にある。好ましくは、本発明の溶液中の塩化ナトリウムの濃度は、約85 〜95mMの範囲にある。本発明の最も好ましい態様においては、塩化ナトリウ ムの濃度は、約90mMである。
また、本発明に記載の溶液においては、塩化カルシウムの濃度は、約0.5mM 〜4.0mMの範囲にある。好ましくは、本発明の溶液中の塩化カルシウムの濃 度は、約1.5mM〜3.5mMの範囲内にある。より好ましくは塩化カルシウ ムの濃度は、約1.5mM〜2.5mMの範囲内にある。本発明の最も好ましい 態様においては、塩化カルシウムの濃度は、約2mMである。
さらに、本発明の溶液中では、塩化マグネシウムの濃度は、0〜10mMの範囲 内にある。約0.5mM〜10mMの範囲内の、溶液中の少なくとも少量の塩化 マグネシウムを含むことか好ましい。最も好まれるのは、本発明の溶液か約2m Mの濃度の塩化マグネシウムを含むことである。本発明の溶液中に過剰量のマグ ネシウムイオンを含まないことが重要でる。なせならば、高いマグネシウムイオ ン濃度か、心性の収縮性活動の強さに負に影響を及ぼすからである。
また、本発明の溶液中に、ヘキソース単糖も含まれる。このような糖は、グルコ ース、フルクトース及びガラクトースにより例示される。非栄養性ヘキソース糖 、例えば、フルクトース及びキシリトールか、溶液中に使用されることかできる が、それらは、好ましくない。本発明の好ましい態様においては、栄養性のヘキ ソース糖が使用される。この糖の混合物が、本発明の溶液中で使用されてもよい 。本発明の溶液中で最も好ましいのは、グルコースである。一般的に、本発明の 溶液中の糖の濃度は、2mMと10mMとの間の範囲にあるであろう。5n+M の濃度がグルコースに関しては好まれる。しかしながら、検体の組織中での液体 保持を低下させるためにはヘキソース糖の濃度を増加させることが必要とされて もよい。従って、ヘキソース糖の範囲は、処理下、検体中の水腫を防ぐために、 又は制限するために必要な場合は、約50mMまで増加されてもよい。
本発明の溶液のpHは、生理学的に適合性のある緩衝液の使用により維持される 。生理学的に適合性のある緩衝液とは、緩衝液が約7゜2と7.9との間の生理 学的PHの範囲にある緩衝液であることを意味する。このような緩衝液は、より 広い範囲をもってもよい。一般的に、本発明の溶液における生理学的に適合性の ある緩衝液は、37°Cで7゜77のpKaを、そして−0,031のデルタp Ka10°Cをもっであろう。
さらに、このような緩衝液は、生体に非毒性であるであろう。特に、トリス[ヒ ドロキシルメチルjメチルアミノメタン(TR(S)は、動物及びヒトにおける 使用にとって安全であると一般的に認められている。本発明の代用血液におかる 使用に好適である他の緩衝液は=6.8と8.2との間のpH範囲で有用な、N −2−ヒドロキシエチルピペラジン−N′−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸 (HEPES)の緩衝液:pH範囲6.5〜7.9の3−(N−モルフォリノ) プロパンスルホン酸(MOPS);pH範囲6.8〜8.2の2−([2−ヒド ロキシ−1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−エチル1アミノ)エタンスルホン 酸(TBS) :pH範囲7,2〜8.2の3−fN−トリス(ヒドロキシ−メ チル)メチルアミン]−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(TAPSO)及び pH範囲7.3〜8.7の4−[2−ヒドロキシエチル1−1−ビペラジンブコ パンスルホン酸(εPP5)である。所望の緩衝液能力を達成するために溶液中 で使用されるTRl5塩の濃度は、約25mMである。本発明の溶液を調製する とき、溶液のpHは、約25°Cて塩酸を添加することにより約7.8にもって いかれる。
腫脹剤は、その分子の大きさか、毛細血管床の開窓(fenestrati。
n)から、その体組織の間隙性の空間へ横切ることにより、その循環からのそれ らのロスを回避するのに十分であるところの分子を意味している。群として、腫 脹剤は、血液血漿増量剤により例示される。
ヒト血清アルブミンは、血漿容量を増加させるために使用される血液血漿蛋白で ある。血液血漿増量剤として使用されるグルカンのポリマーとして一般的に特徴 付けられる多糖類も知られている。一般には、上記多糖類か、非アレルギー性の ものであることか好ましい。
HetastarchCAmerican Home Products)は、 アルファ (1−−−4)結合のグルコース単位に導入されたヒドロキシエチル のエチル基をもつアミロペクチンから殆と全部が構成されるwaxy澱粉から得 られた人工コロイドである。Hetastarchの6%(wt/wt)溶液の コロイドの性質は、ヒト血清アルブミンと殆ど同しである。他の多糖類の誘導体 かヒドロキシメチルのアルファ(1−−−4)又は(1〜−一6)ポリマーを含 む本発明の溶液中の腫脹剤として好適あることかてきる。環状デキストリンか、 本発明の代用血液中の腫脹剤として好適であることかてきる。
叶グルコースのポリマーが好まれる。デキストラン、すなわち、アルファ(1− −−6)結合において主に結合したD−グルコースか、特に好ましい。多糖類、 例えば、分子量範囲30.000〜50.000ダルトン(D)のデキストラン が、好ましい。最も好ましいのは、約40.0000の分子量をもっDextr an 40である。
高分子量の多糖類、例えば、約70.000 Dの分子量をもつDextran 70は、一般的に好ましくない。なぜならば、それらは、コロイド溶液の粘度を 増加し、そして高い流速の達成を弱めるからである。このような高分子量のデキ ストラン溶液は、しかしなから、毛細血管からのそれらの、より低い速度のため に、組織の浸潤においてはより効果的てあり、そして特に、同時に大脳水腫を効 果的に治療しながらの高圧の酸素圧での大脳虚血の治療において有用である。こ のような状況の下、より大きい分子量の多糖類、例えば、分子量範囲50、00 0〜70.000 D内のデキストランを使用することが望ましいてあろう。
本発明の溶液中でDextran 40が使われたときは、約8%のDextr an40(wt/wt)又は水1リッター(1)当たり約80グラム(g)が使 用される。本発明の代用血液のモル数は、約290〜330ミリモルの範囲内に あるであろうし、好ましくは約300 ミリモルである。最も好ましいのは、約 298mMの最終モル数である。
本発明の多糖類の濃度は、前記の、ナトリウムの、カルシウムの及びマグネシウ ムの塩化物塩、ナトリウム有機塩由来の有機イオン並びにヘキソース糖と一緒に なったとき、約28mmHgの正常ヒト血清のものにほぼ等しいコロイド浸透圧 を達成するのに十分である。
本発明の溶液は、正常体温で、酸素又は高圧酸素と結合した、あるいは、手順の 間、対象物中の高圧酸素を伴う又は伴わない、循環溶液として使用されることが できる。本発明の溶液は、検体の体温がその対象物の正常温度より有意に低く減 少されたとき、手順の間、対象物内の循環溶液として使用されてもよい。温血検 体か外科手術の間、低温に晒されたとき、及び低温での死体臓器供与におけると き、対象物の血液を、その手順の間その検体及びその臓器を無傷で潅流及び維持 するように設計された本発明の冷循環溶液で、置き換えることか一般的に望まし い。
本発明の溶液は、100%酸素までの増加酸素濃度の加圧雰囲気中に置かれた最 適温度の検体に、あるいは、高圧酸素の使用の存無に係わらずその検体の体温か その検体の正常温度よりも有意に低く減少されている間の手順を経験しているよ うな検体に、静脈中に又は動脈中に投与されることがてきる。この溶液が検体に 投与され、そして検体中を循環されている闇、各種の剤、例えば、心停止剤が、 所望の生理学的効果、例えば、規則性心収縮性活動の維持を、心性細動(fib rillation)の停止を、又は心筋層若しくは心臓の筋肉の収縮性活動の 完全抑制を達成するために、その検体循環系に直接的に投与され、その検体の心 筋層に直接的に投与され、あるいは本発明の循環溶液に添加されることかできる 。
心停止剤は、心筋層の収縮の停止を引き起こす物質を意味する。
心停止剤は、心筋層の収縮の抑制を達成するのに十分な濃度での、特定の麻酔剤 、例えば、リドカイン、プロ力イン及びノバヵイン並びに−価のカチオン、例え ば、カリウムイオンを含む。この効果をを達成するのに十分なカリウムイオンの 濃度は、一般的に15mMを超える。
検体を維持するための本発明の溶液を使用した正常以下の温度又は低温維持の期 間の後の検体の再生の間では、この検体は、本発明の溶液とこの検体からの保持 された又は血液トナーから得られた血液との混合液で再注入されることがてきる 。検体が温められたとき、一般的には、約30%のへマドクリットを超える、許 容されるヘマトクリットを達成するまで、全血か注入さる。許容されるヘマトク リットか達成されたとき、潅流か中断され、そしてこの検体は、従来の手順を使 用した外科的創傷の縫合の後に再生される。
一般的には、本発明の溶液は、検体か正常温度にあるときの静脈中により投与さ れ、あるいは、ポンプ循環装置、例えば、遠心ポンプ、螺動ポンプ又は他の知ら れた及び利用可能な循環ポンプを使用して冷却された検体に投与される。この循 環装置は、適切な血管及び動脈中に外科手術により挿入されたカニユーレを介し て、検体に接続される。本溶液か冷却検体に投与されたとき、それは、一般的に 動脈カニユーレを介して投与され、そして静脈カニユーレを介してその検体から 取り出され、そして廃棄又は保存される。
本発明の溶液は、各種の外科装置及び手順において使用されることができる。明 らかな外科の分野が絶対に必要であり、そして芯の温度及び又は大脳温度が実質 的に低下している患者上で上記手順を遂行することにより、中枢神経系活動の減 少が必要であり、かつ達成されることかできる場合に、複雑な神経外科において 使用されることかできる。
本発明の溶液は、十分な血液成分が大気の圧力及び酸素濃度で生命を維持するた めに検体により合成されることができるまで、100%酸素までの大気酸素圧よ り上の増加酸素濃度での加圧環境内で、正常体温で検体を維持するために使用さ れることができる。本発明の溶液は、適切な支援的又は集中的外科手術の手順が 遂行されることができるまで、正常体温より低い温度で、そして外傷性の致死的 な傷の後の減少した代謝速度で、検体を維持するために使用されることができる 。さらに、本溶液は、適切なマツチング・ドナーが見つかり、そして代用の血液 単位又は他の臓器が得られることができるまで、稀な血液又は組織の型をもつ患 者を維持するために使用されることかできる。
驚くへきことに、哺乳類検体の循環血液の実質的に全てを本発明の溶液で置き換 えること、そしてその検体中に血液を再注入することなしにその検体を維持する ことかできることか可能であることか見つけられた。実質的に全ての哺乳類検体 の循環血液は、この検体のヘマトクリットか10%より低く落ちたとき、置き換 えられるへきてると考えられる。本発明の溶液は、もちろん、10%を超えるヘ マトクリットをもつ検体を維持するためにも使用されることかできる。
哺乳類検体の循環血液の実質的に全てを置き換えるための手順は、その実質的に 正常な温度で維持されている哺乳類検体の体温をもって、行われることができる 。さらに、この手順は、検体の冷却、及び、その正常温度のものより低い哺乳類 検体の体温の低下をもって、行われることができる。このような冷却は、その検 体を氷浴又は氷−塩スラリー内て冷やすことにより達成され得る。この検体は、 この検体を本溶液により潅流することに先立って、本発明の溶液を冷却すること により、さらに冷却されることかできる。
哺乳類検体の循環血液の実質的に全てを置き換えるための本発明の手順において は、検体を高圧の室内に置くこと、そしてこの高圧室を、20%を超える、好ま しくは50%又はより上の100%酸素までの濃度の酸素により加圧することが 好まれる。この高圧室の圧力は、上記手順の殆どの間、大気圧の約2倍まで加圧 するために、大気圧より上の平方インチ当たり0.5ポンドの間の範囲で維持さ れる。
好ましい態様においては、上記検体を、冷却し、そして本発明の溶液を検体の循 環系に届けるために動脈カテーテルを使用し、そして検体から血液及び潅流液を 取り出すために静脈カテーテルを使用して、本発明の溶液により潅流する。実質 的に全ての検体循環血液を、上記の静脈カテーテルからの流出液のへマクリット の測定により決定されるような上記の方法で取り出す。この手順は、100%酸 素による周囲圧力より上の約0.07〜約2大気の高圧(平方インチ当たり0. 5〜30ボンドfpsi])で、高圧室内の検体をもって、実施される。
実質的に全ての検体循環血液が取り出したとき、潅流を停止し、カニユーレを取 り除き、そして外科的な傷を閉じる。必要な場合は、高圧室の圧力を、傷を閉じ る間、大気圧まで低下されてもよい。この検体を次に、高い酸素濃度にて高圧で 維持する。この圧力を、徐々に、より低い圧力であるがまだ高圧である圧力まで 減少する。好ましくは、この圧力を、数時間から数日までの間、1opsi〜約 5psiより低く維持する。次に、この圧力を、再び段階的に1psiより低く 、そして好ましくは約0.5psiまで減少し、そして1日以上までの追加の時 間の間、この圧力にて維持する。
上記溶液は、脳死発生後直ちに、臓器提供検体の生理学的完全性を維持するため に使用されることもてきる。この検体は、冷却され、検体血液か取り出され、そ して37°Cより低い循環溶液により、あるいは、本発明の冷却溶液を循環しな がら、置換されることができる。
本溶液のこのような使用を通して、臓器提供検体が人工呼吸の支援から取り除か れた後に、生きた臓器の2血が最小化され得る。本発明の冷却溶液を、検体の循 環系を通して低温で、検体を高圧酸素室内に置く置かないに係わらず、循環する ことにより、生きた臓器が、長い時間にわたり維持されることかでき、これによ り、潜在的な被移植者のための、あるドナーからの効果的に使用されることがで きる臓器の数を最大化する。
本発明の他の視点においては、本発明の溶液を強化するために、特定の付加物、 特にプロパンジオール及び高濃度グルコースを使用することにより、特にドナー の心臓において、水の氷点(0°C)より下に、ドナーの臓器の温度を減少させ 、そして同調された心性収縮を維持することが可能な状態において冷却状態から それらを回復することか可能になることか、見つけられた。さらに、このような 付加物と共に本発明の溶液を使用することにより、無傷の補乳類トナ一検体の温 度を水の氷点(O″C)より下に減少させ、そして同調された心性収縮を維持す ることか可能な状態において冷却状態からそれらを回復することが可能であった 。他の臓器系も、生命を維持することがきる生理学的状態において、維持される であろうと信じらる。
本溶液の付加物は、低分子量の脂肪族ポリアルコールを含む。エチレンジオール 、プロパンジオール、及びブタンジオールにより例示されるジオールが好ましい 。これらのジオールの中のプロパンジオールが特に好ましい。臓器の及び臓器提 供検体の低温、すなわち、零°C保存のための付加物として好適であることがで きる他の多糖類は、低分子量のポリエチレン・グリコールである。本発明のこの ような視点においては、上記付加物は、約0.2モル〜1モルの間の範囲内の最 終濃度まで本溶液に添加されることか望ましい。プロパンジオールに関しては、 特に、0.2M〜0.6Mの範囲が好ましい。約0.4Mのプロパンジオールの 濃度が最も好ましい。1.2プロパンジオールは、本発明の低温臓器及びトナー 保存のために使用される溶液への付加物として好ましい。但し、1,3プロパン ジオールが使用されてもよい。
臓器及び臓器提供検体の零°C以下の保存のために有用な本溶液中のグルコース 濃度は、約0.6M−1,4Mの間の範囲にある。約IMのグルコースの濃度が 好ましい。
臓器及び臓器提供組織の低温及び零゛C以下の保存のための本発明の溶液中で有 用な他の付加物は、トリメチルアミン・オキサイド(TMAO)である。TMA Oは、0.2Mと0.7Mとの間の範囲内の最終濃度まで、直前に記載した本溶 液に添加されてもよい。TMAOを含む本発明溶液は、検体内に潅流されたとき 、この組織の優れた解剖学的保存性により証明されるような、その検体組織の改 良された生物学的完全性を導く。
以下の例は、本発明及びその使用を説明するために意図されており、そして、発 明者は、これにより、本発明を限定することを意図していない。
例1 溶液の調製・10リツター 1、大きな容器(例えば、Nalgeneのプラスチック犬種)を石鹸及び水に より十分に洗浄する。この容器に、注意深く目盛りを付け、そしてこの容器内の それぞれのリッターの溶液の液面に目盛りを付けながら印を付けなければならな い。本例においては、この壜に、lOリッターまで、1リツターの増加量におい て目盛りを付ける。理想的には、この壜は、10リツターの溶液を調製した場合 にIO〜I2リッターを収容すべきである。この容器を、使用前に脱イオン水を 使用して十分に濯ぐ。
2、上記の洗浄し、そして濯いだ容器に、第一の80gル(10リツターについ て800g)のピロゲン不含のDextran 40(薬品提供会社、例えば、 Pharmachem又はPharmaciaから入手てきる)を添加する。こ の容量を、調製される溶液の最終所望容量の2/3〜415まてにするような脱 イオン水を添加する。振とうにより、上記のDextran 40を完全に溶解 させる。
3、どんな順番においても次の添加の前にそれぞれを完全に溶解させる溶液を含 んで成る残りの化学物質を添加する。以下の試薬を、薬品提供会社から得ること ができる二本例においては、Sigmaから得た。
試薬 g/L g/l0L CaCL O,292,9 MgCl2O,404,0 グルコース 0.99 トリス(Tris) 3.03 30.3グルコン酸Na 5.89 58.9 4、次に、この溶液を、振どう及びpH計により監視しながら、0.25MのH CIの一滴ずつの添加により室温にてpH7,80にする。
5、次に、この溶液を、より脱イオン化した水の添加により、その最終所望容量 (すなわち、10L)にする。より正確な容量調整のための優れた方法は、予め 計量した壜(乾燥)を使用し、そしてその最終重量を、高感度の及び正確な秤を 使用して10リツターの溶液の重量である9、 98kgを超えるまでにする( 水の比重を0.998g/ml と推定する)ことである。濾過前によく振とう する。
6、i後に、この溶液を0.2μのフィルター(Gelman、 Whatma n、又は理想的には、Pa1lのフィルター装置を使用できる)を通して、無菌 容器(container)又はハソグ(bag)の中にポンプで送る。
7、この容器に入れ、そしてフタをした溶液を、使用するまで、氷上に保管する 。
この溶液は、次に、段lv7の後の適切な条件の下での凍結乾燥後、無菌IV溶 液の調製に好適な容器内で、調製されることができる。
1時間の水冷の血液置換後に再生したハムスター生後約1カ月の、41gの雌の ハムスター(Mesocricetus auratus)に、筋肉内に0.0 4m1のベタラール(Vetalar) 、すなわち、麻酔薬ケタミンの100 mg/ml溶液を注射した。この動物をクラッシュ・アイス内に包み込み、そし てその直腸温度が10°Cにまるまて冷却した。この動物を上記のクラッシュ・ アイスからとり取り出し、そしてその動物の特定部分がステレオ顕微鏡を通して 外科手術の間に観察することができるように位置決めされた注文設計の台の上に 腹側を上にして置いた。その四肢を固定し、そしてこの動物を、EKG(心電図 )のリード線(lead)及び直腸の遠隔温度計のプローブにより機器を装着さ れた。
右鼠溪部(groin)の領域内で切開し、そしてその右大腿(femoral )血管を切開し、そして次にその右大腿動脈を、本明細書中の例1に記載した溶 液を充填された特別に設計されたマイクロ−カニユーレを使用してカニユーレ挿 入した。カニユーレ挿入の後、0.02m1の例Iの溶液中のヘパリン(+00 01/m1.)を、その静脈カニユーレを通してその動物に注射し、そしてその 後フタをした。
上記の右大腿動脈へのカニユーレ挿入の後、二のカニユーレを、外科手術台に載 せられた止めコックに接続した滅菌プラスチック・チューブのIeur−先端の 部分に接続した。この止めコックを、他のチューブ部分に接続し、これを次に、 回転ポンプのヘットを通過する、より広い、より厚い、そしてより伸展性のチュ ーブ部分に接続した。このより広いチューブ部分の末端は、リザーバーから液体 を吸い上げるためのチューブを含んだ。本明細書中で”拾い上げ(pick u p)“と呼んだ、リザーバーから液体を吸い上げるためのこのチューブを、18 ゲージの皮下針の上記1eur末端から細工して作った。この”拾い上げ”を、 小さいゴムの′0“リングにより固定された血液フィルター材料により覆った。
この“拾い上げ”を、クラッシュ・アイス内に沈められた遠心分離チューブによ り含まれた本明細書中の例1に記載した溶液のりサーバーに挿入した。0.06 m1のIM KCIを、この溶液(15ml)に添加し、約4mM KCIのモ ル濃度に調製した。このラインを上記の止めコックを使用して閉めて、動脈カニ ユーレからの逆出血を防止した。
上記のハムスターを、氷で囲い、そして4°Cまで冷却した。次に0.2mlの IM KCIを、この注射溶液か動脈カニユーレに接続するラインの中に、そし てそこから、動物の大腿動脈中に流れることかできるように開けられた上記の止 めコックに注射した。このハムスターの心臓は停止した。この動物をさらに冷却 し、そしてこの動脈力ミューレを通して、4mM KCIを含む例1に記載した 溶液8mlにより潅流した。このハムスターの血液の殆とを含む流出液を、上記 静脈カニユーレから回収した。ヘマトクリットが5未満に低下した後、上記回転 ポンプを67分間停止した。
上記ハムスターを、次に上記動脈カニユーレを通して、KCIを含まない例1に 記載した溶液8mlにより、次に他のハムスターから心臓穿刺により取り出した ヘパリン化血液の8mlにより潅流した。等量の流出液を、上記静脈カニユーレ から集めた。ヘマトクリットが40%を超えた後に、全血による潅流を終了し、 そしてこのカニユーレを取り除いた。
このハムスターを、刺激に反応するようになるまで、デスク・ランプにより温め た。上記カニユーレを取り除き、開放血管を連結し、そして切開を閉じた。さら に再度、温めを続けた。この動物は、十分に回復し、そして本実験後、数週間生 き続けた。
例3 零度以下の保管の後の心臓保存 40gの、断食(−夜)雌ハムスターに、筋肉中に、0.02m1のケタミン麻 酔薬(100mg/ml)を注射した。二のハムスターを、その体温が+14° Cまて低下するまで、クラッタ・アイス内に沈めた。次にこれを、外科手術台の 上に置き、そしてEKGのリード線及び直腸温度プローブにより機器装着した。
この頚動脈及び頚静脈を、この動物の体温を10〜14°Cの間に維持しながら 、外科手術により開き、そしてカニユーレを、上記の動脈及び静脈中に挿入した 。この動脈カニユーレを、螺動ポンプに接続されたチューブに接続した。このチ ューブに、追加の20mM KCIを含む例1に記載した溶液で満たした。この 静脈カニユーレを、この動物の体温がクラッタ・アイスを使用して5℃まで低下 するまで、フタをし、そして温度制御台を−1,0°Cに設定した。
上記の動物は、その体温か10°Cより低下したとき、それ自身に関しての呼吸 を停止した。100%0□による呼吸を開始した。5°Cて、上記の静脈カニユ ーレのフタを取り外し、そして本明細書の例1に記載した溶液3.5mlを、流 速0.3ml/分て上記動脈中にポンプで送った。その後、4.5mlの本明細 書の例1に記載した溶液から成る低温保護溶液、及び追加の、4mM KCI  、1.0 Mグルコース、4%プロパンジオール(すなわち、溶液10m1当た り、1.8gのグルコース+0.4gのプロパンジオール)を注入した。潅流の 間、上記静脈流出液を回収した。この動物の温度は、潅流の間係々に0°Cまで 低下した。潅流開始後5分間、呼吸か中断した。この時、この検体の血液容量の 30%以上か取り除かれていた。この心臓は、最後に停止するまで鼓動を続けた 。前段落に記載した低温保護溶液による潅流の後、この動物を、零°C以下のN aClスラッシュ(0,6M)溶液に置き、これを、−要冷蔵庫内に置いた。こ の冷蔵庫の温度は、−5°C平均に保たれた。この動物を上記冷蔵庫内に置いて 15分後、その直腸温度は、0から−l。
O″Cまで低下した。この動物の12時間後の直腸温度は、−2,5°Cてあっ た。次に、この動物を、Quasarの商業的なキッチン電子レンジ内で、温め ての設定による7秒のパルスを使用して、約2.5°Cの温度まて温めた。この パルスは、さらに1分間発生した。18のパルスかこの動物を解凍するために必 要であった。
この動物を再び上記外科手術台の上に置き、モしてEKG リート線及び直腸遠 隔温度計の検出端により機器装備した。本明細書の例1に記載した溶液の3とI /2 mlを、約0.2m1./分の流速で頚動脈中に潅流した。この動物の体 温を5°C未満維持した。次にこのハムスターを全血により潅流し、そして徐々 に温めた。
2mlの血液を注入した、そしてその動物の温度が13°Cまて上昇した後、リ ズミカルなEKGのシグナルが検出された。引き続きの潅流及び温めによりこの シグナルの増幅が、より大きくなり、そしてそれらは、周波数において増加した 。5.5mlの血液を注入し、そしてこの動物の温度か25°Cに達した後、こ の動物の胸を開き、そしてその心臓が連続的に鼓動していることを観察した。
例4 高圧室内での代用血液溶液の合成 予め一夜断食させた40gのハムスターに、筋肉中に、0.03m1のケタミン (]00mg/ml)を注射した。このハムスターを、その体温が15°C未満 に低下するまで、クラッタ・アイス内に沈めた。このハムスターを、クラッタ・ アイスから取り出し、そしてステレオ−釦微鏡の下方でのマイクロ外科手術のた めに位置決めされた温度制御台の上に腹側を上にして置いた。このハムスターの 温度を12〜15°Cの間に維持した。
その右鼠渓部領域内の切開の後、その右大腿静脈及び動脈を晒した。その右大腿 静脈にカニユーレ挿入し、O,litのヘパリン(+000u/ml)を注射し 、そして出血を防ぐためにカニユーレにフタをした。
次に、その右大腿動脈にカニユーレを挿入し、そしてそのカニユーレを、本明細 書の例1に記載した溶液により満たされたチューブに素早く接続した。このチュ ーブを、螺動ポンプのヘッドを通して繋いだ。上記動脈カニユーレの空間に血液 を保つために、上記溶液の小容量(約0.3m1)を注入した。上記の静脈及び 動脈カニユーレを、外科手術の縫合により上記動物に固定した。
上記の動脈カニユーレにフタをし、そして上記の動物を高圧酸素(HBO)室内 の台の上に移動した。温度プローブをその直腸内に挿入した。
上記の動脈カニユーレを、螺動ポンプを通過し、そしてリサーハ−中に行くチュ ーブに接続した。このチューブ及びリザーバーを、4mM KCIを含む本明細 書の例1に記載した溶液により満たした。
上記のフタ(cap)を静脈カニユーレから取り外し、そして上記HBq室を閉 め、そして加圧した。上記の螺動ポンプを起動し、そしてこの動物を、その血液 のほとんとを置換する溶液により潅流した。
この血液は、静脈流出液としてこの動物から流出した。最終的な室圧は、周囲圧 上1.5気圧であり、これは一定に保たれた。この動物中への溶液の流速は、約 0.3ml/分であった。このハムスターを、その上でこのハムスターか上記H BO室内で位置決めされている温度制御台を使用して14〜16°Cの間に維持 した。
心臓の活動及び呼吸は、上記の潅流の間の上記の期間じゅう維持された。追加の 4mM KCIを含む例1に記載した溶液の15m1を血液置換している上記ハ ムスターに潅流した後、この室を徐々に減圧した。
次にこの室を開放し、そしてヘマトクリットのサンプルを取り出した。このへマ ドクリットは、5%であった。上記の静脈及び動脈カニユーレにフタをし、そし てこの室を閉め、そして周囲圧力上1.5気圧(atm)まで加圧した。
上記動物は、その血液の除去後4時間、上記室内でそれ自身の呼吸を続けた。こ の時の後、この室を徐々に減圧した。付随して、この動物を12°Cまて冷却し た。この室を開け、そしてこの動物を他の外科手術台上に移動した。氷をこの動 物の上に置き、モして全血を0、2ml/分の流速でこの動物中に潅流した。同 時に溶液は静脈流出液として流出した。
1mlの血液を注入した後、上記を取り除いた。このハムスターの体温は、4° Cてあった。次にこの動物は、そのヘマトクリットか連続した血液注入により上 昇すると同時に徐々に温められた。
1mlの血液が戻された後、人工呼吸か開始された。この動物の心臓は、リズミ カルな鼓動を全く停止しなかった。21°Cて、この動物は、それ自身でしっか りと呼吸した。人工呼吸を中止し、そして温め、そしてこの動物の温度が25° Cに達するまで血液注入を続けた。
このヘマトクリットは、40%と測定された。潅流を中止し、上記カニユーレを 取り除き、血管を連結し、そして外科切開を閉じた。
この手順の1時間後、この動物は、非常に活動的かつ、すばやくなった。本実験 の4時間後、この動物に、食物及び飲み物を与えた。
上記の手順終了後24時間目に、態度及び振る舞いに関して完全に正常のように 見え、そして本実験以降数週間生き続けた。
例5 生後約1カ月の46gのハムスターに、筋肉中に、0.02m1のベタタール、 すなわち、ケタミンの100mg/ml溶液を注射した。この動物を。
その直腸温度が 約12°Cになるまで、クラッシ・アイスで囲んだ。
次にこの動物を、クラッシ・アイスから取り出し、そしてステレオ−顕微鏡の下 方のこの動物を冷しておくように設計された手術台の上に腹側を上にして置いた 。この四肢を固定し、そしてこの動物を、EKG U−ド線及び直腸遠隔温度計 プローブにより機器装備した。
その右鼠溪部領域内で切開した。その右大腿静脈にカニユーレ置き、0.02m 1のヘパリン溶液(250U/ml)を上記カニユーレを通してこの動物に注射 し、次にカニユーレにフタをした。次に、その右大間動脈にカニユーレを挿入し た。このカニユーレを、プラスチック・チューブの1uer−先端部分に接続し 、そしてこのチューブを螺動ポンプを通過させ、そして0.05Mのグルコース を含む先の例1に記載した溶液を含むリザーバーにもっていった。このチューブ の末端では、18Gの皮下針が挿入され、これにその中心でメツシュの血液フィ ルター材料がゴムの“0”リングにより固定された。上記ポンプを起動し、そし て上記リザーバー内の液体を、上記チューブを通して上記動物の大腿動脈中にポ ンプで送った。この動物の温度か9°Cより下がったとき、100%酸素を使用 して換気(20呼吸/分)を開始した。この動物を4°Cの直腸温度までさらに 冷却し、そしてO,1mlの0.2 M KCIを、24Gのアンジオカス(a ngiocath)を上記大腿静脈中に挿入した。この注射は、心臓を停止させ 、モしてEKGシグナルは停止した。上記のポンプを起動し、そして本例中の前 記溶液を、静脈流出液を集めなから、約0.2ml/分て動脈中に潅流した。こ の潅流の間、この動物の温度は、1°C付近まで低下した。4mlの溶液をこの 動物に潅流した後、上記ポンプ停止し、そしてこの動物を、2時間の循環休止中 、クラッシ・アイスにより取り囲んだ。次にこの動物をデスク・ランプを使用し て徐々に温めなから、この動物を約7ml0全血(他のハムスターの血液トナー から採取された)により潅流した。動脈中に注入したのと同し容量を、静脈流出 液として回収する。10°Cて、この動物か3時間と11分間心臓停止状態に止 まった後、心臓の鼓動を、EKGシグナルの観察により最初に観察した。この動 物の換気(6呼吸/分)を、次に100%酸素を使用して開始した。
この動物をさらに温めると同時に、心臓の鼓動は、より強くそしてより速くなり 、この速度は、約15呼吸/分まで増加した。この動物温度か約28°Cになっ たとき、この動物は、それ自身で呼吸し初め、そして反応するようになった。潅 流を中止(ヘマトクリットは44%を示す)し、そしてカニユーレを取り除き、 そして外科手術による傷を閉じた。このハムスターは、本実験以降、数週間、見 かけの正常な健康状態で生存した。
例6 45gの、断食(−夜)雌ハムスターに、筋肉中に、0.03m1のケタミン麻 酔薬Cl00mg/m1.)を注射した。このハムスターを、その体温か約14 °Cまて低下するまで、クラッシ・アイス内に沈めた。次にこの動物を、外科手 術台の上に置き、そしてEKGのリート線及び直腸温度プローブにより機器装着 した。この頚動脈及び類静脈を、ステ1ノオ顕微鏡を使用して、外科手術により 晒した。この動物の体温を10〜14°Cの間で維持した。カニユーレを、上記 の動脈及び静脈中に挿入した。この動脈カニユーレを、螺動ポンプを通過し、追 加の11mM KCI、1.0Mのグルコース及び4%のプロパンジオールを含 む例1に記載した溶液から成る低温保護溶液を含むリザーバーに至るチューブに 接続した。この静脈カニユーレを、最初に、この動物の体温かクラッシ・アイス を使用して5°Cまで低下するまで、フタをし、そして温度調節台を−1,0° C付近に設定した。
上記の動物は、その体温が10°C未満に低下したとき、それ自身の呼吸を停止 した。この時に、二の動物を、100%02による1分間当たり約15呼吸で換 気した。この動物の温度か5°Cまて低下したとき、上記静脈のフタを取り外し 、流速約0.20m1/分てポンプを起動した。
この動物の心臓は、21分後、鼓動を停止し、そして上記潅流開始5分後、換気 を中止した。潅流の間、静脈流出液として潅流血液を回収した。本例中の前記の 低温保護溶液の約4mlを、この動物に注入した。次にこの動物を、温度か−2 ,0°Cである塩−氷スラリーにより取り囲んだ。このスラリー及び動物を入れ た容器を−5,0°Cに設定した低温浴内に置いた。この動物の直腸温度は、そ の日の朝(この動物を上記冷凍浴内に置いてから18時間後)−3,4°Cまで 徐々に低下した。この容器を上記冷凍浴から取り出した。このスラリーを凍結し た。これを、氷冷水を使用して溶かした。二の′スラリー”を取り除きながらも 、この動物は凍結されていた。この動物を次にキッチンの電子レンジ(micr owave oven)内に置いた。二のオーブンを7秒間温めで設定した。こ の動物を、20分間の期間にわたり7秒加熱サイクルの約20回に晒した。これ により、この動物を解凍し、そしてその直腸温度を約2°Cに上昇させた。
この動物を再び上記の外科手術台の上に置き、そしてこの動物に、例1に記載し た溶液をその頚動脈中に注入した。上記の低温保護溶液を、静脈流出液として回 収した。例1に記載した溶液の約3mlを、0、15m1/分の流速で、この動 物中に潅流した。ハムスターの血液トナーから採取された血液を、次に上記と同 じ流速で潅流した。2mlの血液をこのハムスターの上記動脈中に潅流した後、 この動物の温度は、15℃以上に上昇し、そして強いリズミカルなEKGシグナ ルを記録した。外科手術の開胸により、実際の心臓の鼓動を観察できた。
例7 高圧酸素室内の代用血液としての合成溶液(−夜断食させた)43gの雌ハムス ターに、筋肉中に、0.02m1のケタミン(100mg/n+I)を注射した 。このハムスターを、その体温が約14℃に低下するまで、クラッタ・アイス内 に置いた。次に、このハムスターを、ステレオ−顕微鏡の下方でのマイクロ外科 手術のために位置決めされた温度制御台の上に腹側を上にして置いた。このハム スターの温度を12〜15°Cの間に維持した。その右鼠跋部領域内の切開の後 、その右大腿静脈及び動脈を露出させた。この大腿静脈にカニユーレ挿入し、O ,1mlのヘパリン(250u/ml)を注射し、そして出血を防ぐためにカニ ユーレにフタをした。次に、その右大腿動脈にカニユーレを挿入し、そしてその カニユーレを、螺動ポンプを通過したチューブに接続して、例Jに記載した溶液 により満たされたりサーバー中に接続した。上記動脈ラインの空間に血液を保つ ために、上記溶液の小容量(すなわち、0.2m1)を注入した。上記の静脈及 び動脈カニユーレの両方を、上記動物に固定した。上記の動脈カニユーレにフタ をし、そして上記の動物を高圧酸素(HBO)室の温度調節台の上に移した。直 腸で測定されたこの動物の温度は、13〜18°Cの間で維持された。この温度 範囲内で上記ハムスターを維持することの目的は、その動物がそれ自身て呼吸し 、麻酔が軽く、そして刺激の対し反射反応があることを確保しながら、その動物 の活動を保つことである。
上記の動脈カニユーレを、螺動(peristaltic)ポンプを通して上記 の室の外にそして例Iに記載した溶液及び2.5r++M KCI を含むリザ ーバー(この室内の)に繋がったチューブに接続した。上記静脈カニユーレから フタを外し、そして約0.2ml/分の流速で上記ポンプを起動した。この溶液 を上記動物中に潅流したとき、静脈流出液(血液)を回収した。この室を素早く 閉め、そして徐々に20〜24psi (100%酸素)まで加圧した。加圧下 約1時間の潅流の後、この室を約1時間の期間にわたり徐々に減圧した。次に潅 流を中止した。全体として約13m1の溶液をこの動物に潅流した。静脈流出液 のサンプルをヘマトクリットを測定するために取り出した後、上記カニユーレに フタをした。この動物を再び外科手術台の上に置き、そしてこのカニユーレを引 き抜き、そして傷を結わいた。この動物は、はとんど血液をもっておらず、そし て室内の空気で呼吸していたのだけれとも、この時間じゅう、いくぶんかの非常 に小さい反射活動を示していた。この動物を、約20psi まで徐々に加圧さ れた室内の箱の中に素早く置いた。この室とこの動物を温めるために熱ランプを 使用した。この室内の圧力を5psi まで(1時間にわたり)徐々に低下させ た。この動物の活動は、正常に活動的になるまでの1時間にわたり増加した。こ の動物を5psiで約16時間上記室内で維持した。この圧力を徐々に0.5  psi (100%酸素)まで低下させ、そしてこの圧力で24時間維持した。
次にこの動物をこの室から取り出し、そして普通の省内に置いた。この動物は、 本実験後、数週間完全に正常であった。
例8 霊長類の代用血液に対し塩化カリウムにより強化した溶液の使用本例において、 Papio anubis種の8kgの若い雄のヒヒに、筋肉中に、60mgの ケタミンを注射した。22ゲージX ] 1/’4インチのカテーテルを、その 右頭部の静脈中に挿入し、そして3mlの2.5%ペントタール(pentot hal)を静脈中に注射した。次にこのサルに、気管内のチューブを取り付け、 外科手術台の上に置き、そしてこの動物の活動に釣り合った、1000□中の0 ,7〜2.5%のFletherの混合物により換気した。この目を、保護のた め1acrylubeにより被覆した。呼吸装置を1分周たり18呼吸(bpm )に設定し、そのストローク容量は240m1であり、そしてその吸気/呼気の 比は37%であった。気道圧を、約10mm Hg i:維持し、そしてそれぞ れの呼吸により届けられる容量を、CRT又は棒グラフ記録計上の気道圧の軌跡 を調へることによりチェックした。気道圧を、コンピューターによりオンライン で監視した。 上記動物の毛を剃り、そしてこの動物の動脈血圧に釣り合った速 度をもつ1〜3m17分の流速で静脈中に、Ringer乳酸の点滴を開始した 。テラマイシン(Terramycin)を投与した。
対外の循環を、血液酸素供給機、血液リザーバー及びポンプから構成し、そして 可能な限りこの動物に接近して付加された2次的なインライン熱交換器により構 築した。これにさらに外部の氷水リザーバーを装備した。二の氷水リザーバーは 、上記の酸素供給機にヒルトインされた熱交換器、並びに上記の第2の熱交換器 に循環氷水を供給するためのポンプをもっていた。血液又は代用血液に接する全 てのチューブは、滅菌された。上記の酸素供給機のりザーバー及び循環は、例】 に記載した溶液の2リツターにより満たされた。
酸素供給機のリザーバー及びバイパス循環中の例】に記載した上記2リツターの 溶液に、KCI (2,0M )4ml)を添加し、4mM (7)KCI濃度 を作った。動脈圧を監視するための5F N[Hのカテーテルを、左の上腕(b rachial)の動脈中に導入した。それに、3方止めコックを接続した(全 手順を通して10〜60分毎に動脈血液のサンプリングを可能にするため)。血 液の気体、pH,K ”及びヘマトクリットをそれぞれのサンプル、それぞれの ケースにおいて測定し、同様に電解質、酵素についても測定した。このカテーテ ルを、減圧装置に接続した。
この減圧装置を、中心動脈圧(CAP)を監視するためにコンピューターに接続 した。他の温度及び圧力バラメーターもこれと同じコンピューターにより測定し た。
中心静脈圧(CVP)のコンピューターによる監視を可能にするため、6F N IHカテーテルを左の上腕静脈の遠位の枝の中に挿入した。開胸し、そして6F の冠状カテーテルを、左の心房圧を監視するために左の心房中に挿入した。
10 Fの動脈カニユーレを左の大腿動脈内に置き、そして16F静脈カニユー レを左の大腿静脈内に置いた。メチル・プレドニソロン(Methyl pre dnisolone)(80mg)を、静脈中に導入した。食道のチューブを挿 入し、そして3mlの1Jaaloxを投与した。この食道のチューブに11食 道の深いところの温度を記録するためのサーミスタのプローブを取り付けた。
広範囲の外科手術の手順のために、このヒヒは、麻酔状態で約5時間を過ごした 。EKGリート線を取り付けた後、この動物を、網の付いたつり縄の中に置き、 そして断熱氷箱内に降ろした。次にこれを、クラノン・アイス内に沈めた。クラ ツシユ・アイス内で1時間と6分、冷却した後、体温は、23°Cまで下がって いた。N i pr ide (500mlの5%デキストロース水溶液中の2 5 mgニトロプルシド・ナトリウム(sodiu+n n1tropruss ide’))注入を、6ml/時間の速度で開始した。
上記の温度が21°Cまで低下したときから17分後、この動物を、バイパス上 に置いた。
この時に、200m1の全血を、静脈流出液としてこのヒヒがら取り出した。上 記のバイパス循環からこのサルの循環を隔離するクランプを開け、そして2ml の2M KCI(!終濃度2mM KCI)を添加した例1に記載した2リツタ ーの溶液を、二の動物の血液置換に供した。この後、その心臓は、15m[の2 M KCIの静脈中投与により停止した。
血液−代用血液の混合液を、例1に記載した溶液の4リツター(これには22m  lの2M KCIが添加されている)がこの循環溶液を置き換えるまで、静脈 流出液として連続的に取り出した。50分間の冷却された血液の置換の後、この 霊長類の温度は、3°Cまで低下した。この動物を通しての流れか良好になり、 そしてこの肺動脈楔入圧が大腿動脈の潅流と一緒に上昇するという僅かな傾向か あった。この増加流量、及び比較的速いペースでの温度低下の原因は、ニトロプ ルシドの使用に関係し、そしてその動物を冷却されたときよりも幾分、誹り活動 的にする冷却の間の比較曲技えめな麻酔薬の使用にも関係するかもしれない。
血液置換の後、この動物を、1時間と40分間、循環停止状態に置いた。この停 止期間の終わりに、例1に記載したような2リツターの氷水溶液を、この循環に 添加し、静脈流出液として取り出された2リツターと置き換えた。記録された最 低体温は、2.8でてあった。
次に再温めを開始した。温め13分後、この動物の体温は、10’Cの達し、そ して800m1の血液と代用血液との13混合液を、次に450m1の1=1混 合液を、そして最後に約1リツターの全血を、この循環に添加し、例1に記載し た溶液を置き換えた。
血液を上記の動物に導入した直後に、心臓の鼓動を検出した。次の1時間と22 分間にわたり、40m1のNaHCO3を静脈中に導入した。機械による換気を 開始し、そしてドバーミン(dopamine)点滴液を30m l/時間で投 与した。CaCCaC12(50も静脈中に注射した。約1時間後、その体温が 正常付近まで上昇したとき、この動物をバイパスから取り外し、そして二のサル を全血点滴の状態に置いた。この動物の血液の気体及び血圧は、その正常範囲内 で安定した。
1時間後、上記のカニユーレを取り除いた。開胸後にこの動物にカテーテル挿入 し続けたので、潜在的な胸の感染を治療しながら馴らされていないヒヒを抑える という行動的な問題のために、この動物の長い期間の外科手術後の処置が達成さ れないであろうと決定された。さらに1時間の後の換気が中止されたとき、この 動物は、死の瞬間の動作を示し、そして心臓の停止に至った。このサルの血圧及 び血液の気体は安定していたので、この動物が、2時間と30分間、10°C( 食道深くの温度)より低い温度で血液置換された後、生存するための潜在能力を もっていたことは明らかである。
例9 霊長類の代用血液における無強化溶液の使用要約 本例において、Papio anubis種の8kgの若い雄のヒヒを冷却し、 そして1時間と22分間、10°C未満て血液置換した。冷却と血液置換に先立 って、4Fの60Cmのスヮンーガンッの弓型楔カテーテル(Swan−Ga、 nz arrow wedge catheter)を、右大腿静脈を介して肺 動脈中に置いた。これは、開胸を行わない肺動脈楔入圧の測定を可能にした。
上記の動物を軽く麻酔した状態に保ち、そして28℃までその温度が低下したと きニトロプルノドを使用することに、より、上記バイパス循環を通しての流口か 改善された。全ての手順か上手く行ったけれとも、クエ゛7酸化血液を導入した 後の温かい間の50mgの塩化力ルシウノ、の注射は、大量の血塊形成を引き起 こし、そして本実験を終結させた。このどき、心筋系内にヘパリンは、存在して いなかった。
手順 上記のヒヒ(二、筋肉中に、70mgのケタミンを注射した。22ゲージX I  I/4イ〉チのカテーデノトを、その左頭部の静脈中に挿入[−7、そ(2て 3mlの2.5%ベントタール(pentothal)を静脈中に注射した。次 にこのザ、+[、(二、気管内のチJ−ブを取り付け、そしてX−線字に移した 。これを、X−練合正に置き、そして10002中の1%のイソフロウラン(i soflourane’+(Flether’)の混合物により換気し、そして 4F 60cmの弓型喫カテーテルを右大腿静脈を通して肺動脈中に移植した。
呼吸装置を20bp+n i:設定し、そのストローク容量は200m1であり 、そしてその吸気、/呼気の比は37γであった。気道圧を、約10mm Hg に維持し、そしてそれぞれの呼吸により届けられる容量を、CRT又は捧グラフ 記録計上の気道圧の軌跡を調へることによりチェックした。気道圧を、コンピュ ーター・によりオンラインで監視した。
上記動物の毛を剃り、そしてこの動物の動脈血圧に釣り合った速度をもつ1〜3 ml/分の流速で静脈中に、Ringer乳酸の点滴を開始した。
体外の循環を、先の例に記載したものと同してあった。上記の酸素供給機のリサ ーハー及び循環は、例1に記載した溶液の21ツタ−により満ださt]た。
中心静脈圧(CVP)のコンピューターによる監視を可能にするため、20ゲー ジのhydromereカテーテルを右大腿静脈中に挿入した。3方止めコック をサンプlルグを可能にするためにインラインに置いた。
動脈圧を監視するための20ゲージのhydromereカテーテルを、右上腕 の動脈中に導入しこ。それに、3方止めコックを接続した(全手順を通し7て2 0−60分毎IJ動脈血液のザンブリングを可能にするため)。血液の気体、p H,K ’及びヘマトクリットをそれぞれのサシプル、それぞれのケースにおい て測定し、同様に電解質、酵素についても測定した。このカテーテ/l、 9−  、、減圧装置に接続し〆:。この減圧装置を、中心動脈圧(C,λP)を監視 するためにコンピューターに接続した。他の温度及び圧力バラメ−ターもこ第1 .ど同じコシビューターにより測定した。
14 Fの静脈カニュー・Lを左の大腿静脈内に置き、そしてIOF動脈力ニコ ーレを左の大腿動脈内に置いた。J静脈カニ:l−レを移植した後、2.6ml のヘパリンを静脈内に注射した。食道のチコーブを挿入し、そして3mlのMa aloyを投与した。この食道のチコーブに、食道の深いところの温度を記録す るためのサーミスタのプローブを取り付けた。メチル・ブレドニ゛ノロン(80 mg)を静脈内に導入し7た。眼を保護するため1.a、cryl、ubeによ り覆った。この動物は、軽い麻酔状態であったのて、]、mlのpentoth alを静脈中に投与した。
EKGリード線を取り付けた後、二の動物を、網の付いたつり縄の中に置き、そ して断熱氷箱内に降ろした。次にこれを、クラツノ・アイス内に沈めた。クラッ シュ・アイス内で29分間、冷却した後、体温は、28°Cまて下かっていた。
この動物は、軽い麻酔状態であり、この温度が30°C未満に低下したとき、F letherを停止した。Nipride(500mlの5%デキストロース水 溶液中の25Bニトロブルン)・・ナトリウム(sodiumnjtropru sside))注入を、20m1/時間の速度で開始し、そして次に40m1/ 時間まで増加させた。次の20分間にわたり、その血液の圧力及び温度の低下と 同時に、上記のNlpride点滴を散発的に開閉した。27分後この動物をバ イパス上に置いたとき、そして上記の温度が23°Cまて低下したとき、これを 最終的に停止した。
この時に、上記のバイパス循環からこのサルの循環を隔離するクランプを開け、 例1に記載した2リツターの溶液を、この動物の血液置換に供した。全血及び希 釈血液を静脈流出液として取り出し、そして再生のために貯蔵した。この後、そ の心臓は、10m1の2M KCIの静脈中投与により停止した。
血液−代用血液の混合液を、例1に記載した溶液の4リツターが二の循環溶液を 置き換えるまで、静脈流出液として連続的に取り出した。39分間の冷却された 血液の置換の後、この霊長類の温度は、4°C未満に低下した。この動物を通し ての流れが速くなあった。難なく測定されたこの肺循環内の圧力は、この循環が 良好であること、及びこの楔入圧力テーテルか良好に置かれていることを示して いた。
10°C未満での血液置換の50分後、記録された最低体温は、2.9°Cであ った。次に再温めを開始し、そして温め28分後、この動物の体温は、10°C の達し、そして750m1の全血を、この循環に添加し、例1に記載した溶液を 置き換えた。
血液を上記の動物に再注入して8分後に、心臓の鼓動を検出した。
次の30分間にわたり、この動物を温めながら、10m1のNaHCO3を静脈 中に導入し、そして80mgのメチル・プレドニソロンと同様に、CaC12( 50mg)も静脈中に注射した。二のCaCl 2の添加の数分以内に、大量の 血塊形成は明らかであった。クエン酸により抗凝固化された血液がCaC1zの 添加の結果として凝固したと考えられた。
本実験において、左の心房圧を許容できるほどに低くしながら、この動物及びバ イパス循環を通しての代用血液の流速は、高くなった。この結果に後見すると考 えられた要因は、ニトロブルソトの使用、並びに冷却工程の間の軽い麻酔状態の 維持であった。この動物へのその再導入に先立って、1〜2mlのヘパリンが血 液に添加されるであろう。この再導入血液のヘパリン化は、本実験に不測の終結 を引き起こす大量の血塊形成を除外するであろうこと信じられる。
上記の発明及び本明細書中の以下の請求項は、数多くの手順において有用である ことがてきる新規の溶液を実現する。当業者は、本明細書及び請求項の教示に照 らして、開示された本発明の核心から外れることなく、本発明への特定の追加又 は修正を行うことができるであろう。
補正書の翻訳文提出書 (特許法第184条の8) 平成5年10月153日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.多糖類の腫脹剤、生理学的に適合性のある緩衝液、ヘキソース単糖、カルシ ウムの、ナトリウムの及びマグネシウムの溶解性塩化物塩、並びにナトリウムの 溶解性有機塩を含んで成る水溶液。 2.上記のヘキソース単糖がグルコース、フルクトース及びガラクトースから成 るグループから選ばれる、請求項1の溶液。 3.前記の生理学的に適合性のある緩衝液がTris、Hepes、Mops、 Tham及びEps緩衝液から成るグループから選ばれる、請求項1の溶液。 4.前記の多糖類がデキストランである、請求項1の溶液。 5.上記のデキストランが約30.000から70,000ダルトンまでの範囲 の平均分子量をもつ、請求項4の溶液。 6、前記のデキストランが約40,000ダルトンの範囲の平均分子量をもつ、 請求項4の溶液。 7.前記のデキストランが重量/容量に基づき上記溶液の約8%を含んで成る、 請求項4の溶液。 8.前記の、カルシウムの、ナトリウムの及びマグネシウムの溶解性塩化物塩、 並びにナトリウムの溶解性有機塩から得られる、カルシウムイオン、ナトリウム イオン及びマグネシウムイオンの濃度が、血漿中のこれらのイオンの正常な生理 学的濃度の範囲内である、請求項1の溶液。 9.塩化ナトリウムの濃度が70mAlから約160Mまでの範囲内にあり、塩 化カルシウムの濃度が約0.5mM〜4.0mMの範囲内にあり、そして塩化マ グネシウムの濃度が0〜10mMの範囲内にある、請求項1の溶液。 10.塩化ナトリウムの濃度が約85〜95mMの範囲内にある、請求項9の溶 液。 11.塩化ナトリウムの濃度が約90mMである、請求項9の溶液。 12.塩化カルシウムの濃度か約1.5mM〜3.5mMの範囲内にある、請求 項9の溶液。 13.塩化カルシウムの濃度が約2mMである、請求項9の溶液。 14.塩化マグネシウムの濃度が約1mM〜10mMの範囲内にある、請求項9 の溶液。 15.塩化マグネシウムの濃度が約2mMである、請求項9の溶液。 16.前記のナトリウムの有機塩及び塩化ナトリウムから得られるナトリウムイ オンの濃度が、溶液のナトリウムイオンの濃度を生理学的に正常な血漿のナトリ ウムイオンについての濃度までもっていいくのに十分である、請求項1の溶液。 17.前記のナトリウムの有機塩が約5mM〜70mMの濃度範囲内のグルコン 酸ナトリウムである、請求項1の溶液。 18.上記のグルコン酸ナトリウムの濃度が約27mMである、請求項17の溶 液。 19.前記の生理学的に適合性のある緩衝液が、37℃で7.77のpKa及び −0.031のデルタpKa/0℃をもつ、請求項1の溶液。 20.Tris塩基の濃度が約25mMである、請求項1の溶液。 21.それらのpHが約25℃で約7.8である、請求項1の溶液。 22.それらの重量オスモル濃度が生理学的に正常な血漿のものにほぼ同じであ る、請求項1の溶液。 23,それらのモル濃度が290mM〜約330mMの範囲内にある、請求項1 の溶液。 24.それらのモル濃度が約298mMである、請求項1の溶液。 25.ヘキソース糖の濃度が約2mM〜200mMの範囲内にある、請求項2の 溶液。 26.ヘキソース糖の濃度が約200mMである、請求項2の溶液。 27.前記の溶液が無菌であり、そして無菌容器内に収められている、請求項1 の溶液。 28.腫脹剤、生理学的に適合性のある緩衝液、ヘキソース単糖、カルシウムの 、ナトリウムの及びマグネシウムの塩化物塩、並びにナトリウムの有機塩を含ん で成る乾燥無菌混合物。 29.無菌容器内に収められた請求項28の混合物。 30.低分子量の脂肪族ポリーアルコールをさらに含んで成る、請求項1の溶液 。 31.上記の低分子量の脂肪族ポリーアルコールがジオールである、請求項30 の溶液。 32.上記のジオールがエチレンジオール、プロパンジオール及びブタンジオー ルから成るグループから選ばれる、請求項31の溶液。 33.前記のジオールがプロパンジオールである請求項31の溶液。 34.上記のプロパンジオールが1.2−プロパンジオールである、請求項32 の溶液。 35.前記のプロパンジオールが0.2モル〜1モルの間の濃度範囲内にある、 請求項33の溶液。 36.上記のプロパンジオールが0.2モル〜0.6モルの間の濃度範囲内にあ る、請求項35の溶液。 37.前記のプロパンジオールが約0.4Mの濃度である、請求項35の溶液。 38.トリメチルアミンオキサイドをさらに含んで成る、請求項1の溶液。 39.上記のトリメチルアミンオキサイドが0.2〜7Mの濃度範囲内にある、 請求項38の溶液。 40、上記のトリメチルアミンオキサイドが約1Mの濃度である、請求項39の 溶液。 41.以下の段階: その検体の温度を正常より低い温度まで低下させ、心停止剤を投与することによ りその検体の心臓の鼓動を停止させ、多糖類の腫脹剤、生理学的に適合性のある 緩衝液、ヘキソース単糖、カルシウムの、ナトリウムの及びマグネシウムの溶解 性塩化物塩、並びにナトリウムの溶解性有機塩を含んで成る溶液を、上記の検体 の中に循環させ、そして、 次に、この検体に温かい血液を再注入する、を含んで成ることがそこに必要であ る循環の灌流の準備をされた検体を、灌流する方法。 42.以下の段階: その検体の温度を正常より低い温度まで低下させ、心停止剤を投与することによ りその検体の心臓の鼓動を停止させ、多糖類の腫脹剤、生理学的に適合性のある 緩衝液、ヘキソース単糖、カルシウムの、ナトリウムの及びマグネシウムの溶解 性塩化物塩、ナトリウムの溶解性有機塩、並びに低分子量の脂肪族ポリアルコー ルを含んで成る溶液を、上記の検体の中に循環させ、それが0℃未満に達するま でその検体の温度を更に低下させ、その検体の温度を0℃より高く上昇させ、そ して、次に、この検体に温かい血液を再注入する、を含んで成ることがそこに必 要である循環の灌流の準備をされた検体を、冷凍する方法。 43.上記の脂肪族ポリアルコールがプロパンジオールである、請求項42の方 法。 44.検体の温度を0℃より高く上昇させた後の、かつ、検体に温かい血液を再 注入することに先立つ、上記の検体中に、多糖類の腫脹剤、生理学的に適合性の ある緩衝液、ヘキソース単糖、カルシウムの、ナトリウムの及びマグネシウムの 溶解性塩化物塩、並びに、ナトリウムの溶解性有機塩を含んで成る溶液を循環さ せる追加の段階がある、請求項43の方法。 45.以下の段階: その検体の温度を正常より低い温度まで低下させ、その検体を高圧酸素雰囲気内 に置き、 多糖類の腫脹剤、生理学的に適合性のある緩衝液、ヘキソース単糖、カルシウム の、ナトリウムの及びマグネシウムの溶解性塩化物塩、並びにナトリウムの溶解 性有機塩を含んで成る溶液を、上記の検体の中に循環させ、そして、 次に、この検体に温かい血液を再注入する、を含んで成ることがそこに必要であ る循環の灌流の準備をされた検体を、灌流する方法。 46.以下の段階: その検体を高圧酸素雰囲気内に置き、 多糖類の腫脹剤、生理学的に適合性のある緩衝液、ヘキソース単糖、カルシウム の、ナトリウムの及びマグネシウムの溶解性塩化物塩、並びにナトリウムの溶解 性有機塩を含んで成る溶液を、上記の検体の中に循環させ、そして、 この検体を、その検体が正常な大気圧にて再び活動するのに十分な期間、上記の 高圧酸素雰囲気内で維持する、を含んで成ることがそこに必要である循環の灌流 の準備をされた検体を、維持する方法。
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