JPH09501066A

JPH09501066A - 全血またはその成分からの選択された因子の除去

Info

Publication number: JPH09501066A
Application number: JP6521097A
Authority: JP
Inventors: ビー．オカーマ，トーマス; ブランケンシップ，ジョン; ティー．リン，アブラハム; エイ．エルカレイ，モハメッド
Original assignee: ロン―ポレンクローラーファーマシューティカルズインコーポレイテッド
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 1997-02-04
Also published as: AU680897B2; EP0689380A1; CA2156721C; CA2156721A1; AU6517694A; EP0689380A4; US5523096A; WO1994021124A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、全血または血漿のような物質からサイトカインまたは薬剤のような因子の除去を行うための組成物、デバイス、および方法を提供する。１つの実施態様では、この組成物は、シリカと、ヘパリンまたはヒト血清アルブミンのような表面処理材料とを含有する。図１Ａに示すデバイスの１つの実施態様では、血液はライン(100)を通って入り、そしてポンプ(102)を通過する。ポンプ(102)は、シリカベッド(104)を通る血液の流れを促進する。シリカベッド(104)は本発明の組成物を含有する。シリカベッド(104)は、入口で圧力モニターデバイス(106)および出口で圧力モニターデバイス(108)を有する。血液はライン(110)を通って身体に戻り；血液は選択された因子をより低下した濃度で有する。

Description

【発明の詳細な説明】全血またはその成分からの選択された因子の除去技術分野本発明は、患者の血液中の選択された因子の存在により示される症状の治療および予防に関する。さらに詳細には、本発明は、患者の血液中の、サイトカイン、セロトニン、ヒスタミン、および／または活性化補体成分などの選択された因子の存在と関連のある病気である、敗血症性ショック症候群および毛細管漏出症候群の治療および予防に関する。あるいは、本発明は、患者の血液から薬剤などの選択された因子を除去するために用いられる。好ましい形態では、本発明の方法は、患者の全血を組成物と体外で接触させることにより行われ、この組成物は、シリカ、ならびにヘパリンなどの表面処理材料（好ましくはヒト血清アルブミン（HSA））を含む。それにより、血液中での選択された因子の濃度は低下する。さらに、この方法はまた、血液成分から選択された因子を除去するためにも用いられ得る。背景技術敗血症性ショックは、最も頻繁にはグラム陰性菌症に伴い、そしてときにはグラム陽性菌症に伴う重篤な症候群である。しかし、敗血症性ショックは、例えば、ウイルス、菌、およびリケッチアの、実質上いかなる代表的な感染にも生じ得る；それはまた、重篤な外傷または組織障害からも生じ得る。例えば、腸内細菌科（Enterobacteriace ae）およびシュードモナス属（Pseudomonaceae）などのグラム陰性桿菌が、通常消化管に見られるが、これらの細菌は、免疫抑制治療を受けている患者；あるいは、古い外傷、火傷、主な手術処置、もしくは臓器移植、または嚢胞性線維症、腎不全、および悪性新生物などの病気を有する患者、の血流を侵す。一旦細菌が血流を侵すと、それらは敗血症性ショックを誘導し得るようになる。敗血症性ショックは、通常は、細菌の細胞壁物質（グラム陰性生物のエンドトキシンおよびグラム陽性生物のペプチドグリカン／テイコ酸複合体）が、サイトカイン、補体、凝固因子、キニン、およびACTH／エンドルフィン系の過剰な活性化を生じる間、菌症により引き起こされる一連の事象から生じる。最終的には、これらの種々の系の過活性化は、循環虚脱、ショック、および臓器機能不全の状態に進行する、一連の自己誘導された血管循環および代謝事象になる。初期の敗血症性ショックは、体温の極端化（低体温または熱）、起立性血圧低下、尿排出量の減少、水腫、血清アルブミン濃度の低下、代謝性アシドーシスの進行、血清乳酸の上昇、血小板減少などにより特徴づけられる。全体として、敗血症性ショックの現在の概念は、この症候群が、感染性因子への免疫系の圧倒的応答により引き起こされ、それによって血流中へおよび組織中への炎症メディエーターの強い放出を生じることである。したがって、これらのメディエーターは器官および組織障害の直接の原因であると考えられている。敗血症性ショックは、代表的には２段階で進行する。第１に、患者は、サイトカインおよびACTH／エンドルフィンの放出、カリクレイン／キニン系の活性化、および細菌の細胞壁成分またはトキシンにより誘導されるヒスタミンの放出に続く血管運動の影響に特有な徴候を示す。その後、生じた循環系の変化および毛細管の障害は、微小血管機能不全、脈管内血液量の低下、心拍出量の減衰、汎発性血管凝固症候群、および臓器機能不全を引き起こす。したがって、サイトカインは、敗血症および敗血症性ショックの発生に関連する。サイトカインは、細胞間メディエーターである。例えば、サイトカインは、感染または感染性生物体への免疫応答におけるような、免疫応答の発生に役割を演じる。毛細管漏出症候群（CLS）は、心臓血管手術の副作用として、サイトカインおよびアナフィラトキシンが、手術の間に用いられる血液酸素投与手順の結果として生じる。実質的にすべての子供、および50〜75％の成人は、心臓血管手術の間または後にこの症候群にかかる。CLSにより生じる血管障害および臓器損傷は、敗血症性ショックで生じる損傷に似ている。一般に、敗血症性ショックおよびCLSに対する従来の治療法には、集中的なモニタリングおよびケアを必要とする。代表的には、この治療法は、血圧、臓器潅流、および酸素投与の維持に関する。これらの治療法はしばしば、補助換気を含み、そしてしばしば、５％アルブミン、等張化生理食塩水、または乳酸加リンゲル液などの血漿増量剤での用量置換を含む。十分な用量は、肺毛細管楔入圧を高い正常範囲まで上昇させる。用量置換のみで十分でない場合、ドパミン、ドブタミン、またはノルエピネフリンなどの血管収縮化合物が用いられ得る。メチルプレドニゾロン、コハク酸ナトリウム、および抗プロスタグランジンなどの抗炎症薬物は、炎症性損傷の抑制のために、必要に応じて用いられ得る。他の治療法には、抗菌剤、コルチコステロイド、抗凝固剤、および利尿剤が含まれる。これらの敗血症性ショックおよび（CLS）治療により達成された結果は、いつも完全に満足であるとは限らない。抗菌剤治療は、細菌の細胞壁材料およびトキシンの放出を誘導することにより、毒性ショックを悪化させ得る。血管収縮剤はショックまたは毛細管壁損傷を改善しない。用量置換は水腫および心臓合併症を生じ得る。急性腎不全は、体内に窒素性排出物の蓄積を生じるに十分な腎機能の急速な悪化として、広く定義される。このような悪化の原因は、腎潅流低下、閉塞性尿路障害、および急性糸球体腎炎などの内因性腎疾患を含む。大量のミオグロビンの血行中への放出は、急性腎不全の一般的な原因である。多くの症状は、ミオグロビン尿症を、通常は衰弱または麻痺の急性の徴候と共に生じ得る：大量の筋肉の挫傷または梗塞形成；過剰の筋肉収縮；急性特発性多発筋炎およびウイルス性筋炎；または、薬物および毒物。頻繁には、横紋筋融解症およびミオグロビン尿症は、挫傷での広範な外傷による。しかし、筋肉酸素消費量の増加（熱射病、重度の運動、および発作）、筋肉エネルギー生成の減少（低カリウム血症、低リン酸血症、および遺伝的酵素欠損症）、筋肉虚血（動脈不全、薬物の過剰量に伴う昏睡、および筋肉圧縮）、感染（インフルエンザ）、および直接的毒物（アルコール）に関連する非外傷性横紋筋融解症もまた、急性腎不全を生じる横紋筋融解症を生じ得る。したがって、大量の横紋筋の急速な破壊を生じるいかなる病気でも、ミオグロビンおよび他の筋肉タンパク質が血流に入り、そして尿に現れ得、その後、尿は暗赤色またはバーガンディー色（暗紅色）になる。ミオグロビンは、分光学または放射免疫アッセイによりヘモグロビンと分離し得る。ミオグロビン尿症が重篤な場合、腎障害が起こり、無尿症になり得る。ミオグロビン尿症が急性腎不全を生じる正確なメカニズムはわかっていない。おそらく、腎障害のメカニズムは、沈着したミオグロビンによる細管の機械的閉塞のみではない。代表的には、ミオグロビン尿症と一致する急性腎不全の治療は、治療するのであれば、ミオグロビン尿症の基本的原因に向ける。無尿症の治療は、手術ショック後の無尿症と同様である。ある著者らは、全血または少なくともある血液成分が、血液中に存在するある材料を優先的に除去するために体外で処理されることの可能性を議論している。ある著者らはまた、このような処理へのシリカベースの材料の使用を記載している。しかし、すべての提案されたシリカベースの材料は、化学的に改変されたシリカである。化学的改変は、血液凝固を、および結果として起こるシリカカラムの閉塞／破損を引き起こさないシリカ材料を提供することに関する。シリカの化学的改変は、所望の結果を達成するに必要と理解されているので、非改変シリカを利用するデバイスが破損を引き起こすと考えられていた。しかし、シリカの化学的改変は、得られる材料の費用を非常に増加させる複雑なプロセスである。さらに、化学的に改変したシリカ材料は、血液から選択された因子を除去すること、およびシリカ含有デバイス内での凝血を避けるがこのデバイスを破損することの、所望の２つの結果を提供するに十分に良好ではない。したがって、患者の血液から選択された因子を除去するために使用する、費用効率の良いおよび有効なシリカ材料が必要とされている。発明の開示本発明は、血液中の特定の望ましくない選択された因子（サイトカイン、補体分子、セロトニン、ヒスタミン、コレステロール分子、ミオグロビンまたはその成分、血管新生因子、または薬剤）の循環レベルを特別に処理したシリカベースの吸着体への物理的または物理化学的なこれらの因子の吸着により低下させるための、全血または血漿の処理に関する。好ましい実施態様では、この処理は体外であり、あるいは、この処理は留置カテーテルを含み得る。本発明によれば、選択された因子の種々の毒性効果が回避されまたは低減される。さらに、本発明は他の治療とともに用いるべきであり、このような他の治療の範囲を減らす。この方法が全血の成分に用いられ得ることもまた、本発明の範囲内である。デバイスが前処理したシリカを含むので、このシリカが本発明の１つの局面を形成する。本発明の好ましい方法は、全血中の選択された因子（サイトカイン、リンホカイン、またはヒスタミン、セロトニン、アナフィラトキシンなどの他の低分子量の炎症メディエーターなど）の循環レベルを、シリカ前処理剤で処理した多孔性シリカ材料と血液とを接触させることにより、低下させるためのプロセスである。サイトカインは、敗血症および敗血症性ショックの臨床徴候および症状を生成するに重要な役割を演じる。したがって、サイトカインは、種々の選択された因子の範囲内に含まれ、そして本発明によれば除去されるべき好ましい選択された因子である。このように、このプロセスは、選択された因子により引き起こされる敗血症性ショックまたは他の病気の予防または治療に好適に用いられる。本発明の目的は、臨床的に好ましい応答をもたらすために血液を処理することである。さらに、本発明は１％より低い溶血を生じる。あるいは、本発明はまた、患者の血液から薬剤を除去するためにも用いられる。好ましくは、シリカは、非晶質で粒子状であり、化学的に改変されず、そしてマトリクスなどの結合剤中に保持され、または患者への損失を抑えるようにデバイス内に保持される。抗凝固処方もまた、本発明とともに有利に用いられるように記載される。図面の簡単な説明図１Ａおよび１Ｂは、本発明のプロセスが行われ得るシステムの概略図を示す。図２Ａは、シリカの粒子サイズにより影響を受けるサイトカイン吸着の結果を示す。図２Ｂは、本発明のデバイスを通す再循環に基づくサイトカインの吸着の結果を示す。図３Ａおよび３Ｂは、それぞれ、シリカカラムの使用による血液血漿からの、セロトニンおよびヒスタミンの除去を示す。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、および４Ｄは、それぞれ、白血球、赤血球、および血小板の回収率を示すグラフであり、そして図４Ｄは、テストカラムを10〜12回通して再循環した後のクエン酸塩加全血の溶血パーセントを示す。図４Ａ〜Ｄは、シリカカラムが前処理されず、使用前に生理食塩水で洗浄したのみの実験結果を示す。図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃは、それぞれ、多くの異なる表面処理候補物を用いる、クエン酸塩加血液からの、白血球、赤血球、および血小板の回収率を示すグラフである。図５Ｄは、HSAで前処理したカラムを利用する、ヘパリン化血液とクエン酸塩加血液とを比較する。図６Ａ、６Ｂ、および６Ｃは、それぞれ、生理食塩水（対照）、ヘパリンシリカ前処理、およびHSAシリカ前処理を用いたクエン酸塩加全血の溶血を示すグラフである。図６Ｄは、HSAで前処理したカラムにかけたときのクエン酸塩加血液とヘパリン化血液との間の溶血を比較する。図７は、正常若齢ブタ被験体＃09〜＃12の圧力一時間および流量の動きの詳細なグラフであり、クエン酸塩のみを抗凝固に用いた。図８Ａは、正常若齢ブタ被験体＃17〜＃19、および＃23の圧力−時間のプロファイルを示す；これらの被験体は、抗凝固のためにクエン酸塩およびヘパリンの組み合わせを用いて５時間の処理を行った。これらの実験では、各凝固剤の最小量で自由流れを可能にする適切な組み合わせを決定するために、各抗凝固剤の量を変化させた。図８Ｂは、図８Ａに対応するが、正常若齢ブタ被験体＃19の圧力 −時間のプロファイルをより詳細に示す。図９は、本発明のデバイスを用いて５時間の血液潅流手順を行った、６匹の正常若齢ブタ被験体の圧力−流れ−時間プロファイルを示す。すべての手順は、抗凝固にクエン酸塩およびヘパリンの組み合わせを用いた。図１０は、クエン酸塩およびヘパリンの組み合わせの抗凝固処方を用いて、本発明のデバイスを用いて６時間の血液処理を良好に行った健康な被験体および敗血症の被験体の圧力−時間プロファイルを示す。発明の実施の態様本発明は、全血または血漿からの、サイトカイン、リンホカイン、あるいは、ヒスタミン、セロトニン、またはアナフィラトキシンなどの他の低分子量の炎症メディエーターを含む選択された因子の除去に関する。好ましくは、本発明は敗血症性ショックまたは毛細管漏出症候群の治療に用いられる。したがって、患者の全血または血漿を、シリカおよび表面処理材料、好ましくはヒト血清アルブミン（HSA）を含む組成物と接触させる。現在の好ましい実施態様では、この処理は体外であり、あるいは、この処理は留置カテーテルを含み得る。本発明の好ましい形態では、本発明の組成物に用いるシリカは、化学的に改変されていない。さらに、この組成物は、含まれているシリカの化学的改変が実質的に生じないことが理解される。特に、本発明は、サイトカイン（敗血症性ショックまたは毛細管漏出症候群（ CLS）に関連して見られるようなサイトカイン）の含量を低下させるために用いられる。本発明はまた、ヒスタミン、セロトニン、およびアナフィラトキシン（ C3aおよびC5a）などの他の生物活性材料、および例えば、図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、および３Ｂに示す種々の他の物質の濃度を低下させるためにも用いられる。本発明の方法は、CLSにかかっている患者の血液中のIL-1およびIL-8含量を低下させるために用いられる。したがって、本発明は毛細管漏出症候群の徴候および重篤度を制御するために利用され得る。同様に、このプロセスは、単独で、あるいは種々の形態の化学療法とともに用いられ得、患者の血液中の腫瘍壊死因子の濃度を低下させる。シリカ吸着剤本発明に用いるに適切な好ましいシリカは、化学的に非改変の非晶質シリカ懸濁液（代表的にはシリカゲルという）を含む。シリカの表面積および孔サイズのパラメーターが本発明におけるシリカの適切度を決定すると考えられる。好ましくは、シリカは、約150m²/gと1000m²/gとの間、さらに好ましくは200m²/gと600m² /gとの間の表面積を有する。さらに、シリカが0.5cc/gと2.5cc/gとの間の多孔度を有することが好ましい。シリカが0.8cc/gと1.5cc/gとの間の多孔度を有することがさらに好ましいと考えられる。望ましくは、シリカ粒子は、敗血症性ショックの治療には約50と250ミクロンとの間の平均直径を有し、他への適用には１m mまでの平均直径を有する。したがって、PQ，Inc.，Conshohocken，PAから得たP Q10150シリカは、本発明における使用に適切であると考えられる。本組成物に用いる好ましい非晶質シリカは粒子状である。粒子状シリカは、あらゆる種々の物理学的形状（例えば、顆粒状または球状）であり得る。「顆粒状シリカ」とは、粉砕シリカからのシリカをいう。「球状シリカ」とは、実質的に丸い輪郭を有するように生成された粒子状シリカをいう。しかし、形状およびサイズは、自由流れを可能にするように、およびシリカベッドを通る全血の通過の間の溶血を抑制または少なくとも低減させるように選択されるべきである。いかなる形状も許容されるが、顆粒状シリカが有利に用いられる。顆粒状シリカゲルを用いると、ベッドが、本発明のデバイスを通る血液の表面速度が約2.5cm/秒より遅いように設計された場合に、よい効果が得られる。本発明で用いられるデバイスは、約9.5cmの直径であった。好ましくは、敗血症性ショックの治療または予防においてサイトカインを除去するために用いる場合、流速は約100〜500ml/分であり、これは0.02cm/秒と0.11cm/秒との間の表面速度に対応する。毛細管漏出症候群の治療または予防についての流速の範囲は、１〜10 リットル／分であり、これは0.23〜2.34cm/秒の表面速度に対応する。シリカの孔直径と吸着するタンパク質種との間に関連があると考えられている。この関連について、発明者らは、30Å〜300Åの平均孔直径を有するシリカが敗血症性ショック（グラム陽性菌由来またはグラム陰性菌由来のどちらにしても）の予防または治療に適切であり、そして約60Åと200Åとの間の平均孔直径が特に適切であることを見出した。シリカ吸着剤の前処理予期せぬことに、発明者らは、シリカ粒子を５％HSAと接触させることによって前処理することが、血小板活性化および凝血を著しく低減させることを見出した。したがって、望ましくない血小板の損失が減少する。前処理したシリカは以下のように得られる。約3.2cmの直径の円筒状カラムを、10グラムのシリカを含むように調製した。適当なチューブを装着した後、カラムを200〜300ミリリットルの滅菌0.9％塩化ナトリウムUSP注射用生理食塩水で50ミリリットル／分にて洗浄し、カラムから空気およびあらゆる小粒子を除去した。次いで、シリカカラムを、滅菌注射用５％ヒト血清アルブミン（滅菌注射用25％ヒト血清アルブミンを滅菌0.9％塩化ナトリウムUSP注射用生理食塩水で５％溶液に希釈して調製した）で10〜15分間処理した。シリカの前処理を２つのプロトコルのいずれかで完了した。１つのプロトコルでは、カラムを、200〜300ミリリットルの注射用５％ヒト血清アルブミンで50ミリリットル／分にて洗浄し、次いで10〜15分間（代表的には、処理のためのクエン酸塩加血液またはヘパリン化血液を生じるために、またはデバイスを患者に接続するために必要とされる時間量）放置した。あるいは、前処理を、注射用５％ヒトアルブミンを10〜15分間カラムに通して再循環させることにより行った。前処理したシリカを得るための両方のプロトコルは、等しく適切であり、そして以下の実験を通して交換可能に用いられた。種々の量の本発明の組成物を調製し得る。例えば、本発明の好ましい組成物は、より大きいシリカ含有カラムで得られ得る。本発明の組成物を、約9.5cmの直径であり、１個につき145グラムのシリカを含むシリカ含有カラムで；および約3 .7cmの直径であり、１個につき20グラムのシリカを含むカラムで調製した。 145グラムのシリカを含むカラムで、または20グラムのシリカを含むカラムで組成物を調製するために、カラムをまず、0.9％塩化ナトリウム、USP注射用生理食塩水で洗浄した。145グラムを含むカラムを、10リットルの0.9％塩化ナトリウム、USP注射用生理食塩水で洗浄した。20グラムを含むより小さいカラムを、２リットルの生理食塩水溶液で洗浄した。各々のカラムサイズについて、生理食塩水を100〜500ミリリットル／分の流速で提供した。空気および小粒子を除去するために、生理食塩水溶液を、クエン酸塩とともに５ml/分の流速で提供した。その後、生理食塩水を置き換えてデバイスをアルブミンで前処理するために、滅菌注射用５％ヒト血清アルブミンを、５ミリリットル／分のAcid Citrate Dextros e，NIH Formula A (ACDA)とともに、洗浄したデバイスを100ミリリットル／分で通してポンプで注入した。145グラムのシリカを含むデバイスについては、１リットルの５％ヒト血清アルブミンを用いた。20グラムのシリカを含むデバイスについては、0.5リットルの５％ヒト血清アルブミンを用いた。次いで、デバイスを、処理のためのデバイスに動物被験体を適当に接続するおおよその時間である、10〜15分間放置した。上記のように、シリカの前処理は、シリカベッドを通す前処理剤の連続再循環により、または前処理剤およびシリカを有意な時間放置させることにより生じ得る。１％〜25％、好ましくは2.5％〜5.0％のHSA濃度が、シリカ顆粒を含む組成物を生成するにおける使用に適切である。しかし、キャリア中のHSAの任意の賢明な濃度が受容可能である。ヘパリンで前処理したシリカが本発明で有用であることも見出された。HSAおよびヘパリン前処理プロトコルは類似している。ヘパリンでのシリカの前処理については、10Ｕヘパリン／１ml生理食塩水溶液を、５％HSAの代わりに用いた。ヘパリン−生理食塩水溶液を、滅菌0.9％塩化ナトリウムUSP注射用生理食塩水を滅菌注射用ヘパリンと合わせることにより調製して、10ユニット滅菌注射用ヘパリン／ミリリットルの濃度の溶液にした。したがって、ヘパリン前処理シリカを、約3.2cmの直径を有し10グラムのシリカを含有するカラムを、200〜300ミリリットルのヘパリン−生理食塩水溶液で洗浄することにより得た。デバイスを洗浄した後、デバイス（ヘパリン−生理食塩水溶液を含む）を10〜15分間放置した。本発明の組成物を調製するために、シリカ顆粒はプレコートされて使用するまで保持され得、あるいは、顆粒は、血液処理期間の直前にカラム中で前処理され得る。シリカの前処理は、シリカベッドを通して前処理剤の連続再循環により、あるいは前処理剤およびシリカを有意な期間放置することにより行い得る。「有意な期間」とは、少なくとも約10〜15分を意味し、しばしば患者をデバイスに完全に接続するためにかかる時間である。医療用デバイス非晶質シリカの好適な粒子が、本発明によるデバイスを調製する目的のために容器中に容易に配置され得る。この容器は、蒸気、化学薬品、またはγ線照射滅菌を容易に受け得る任意の材料で構築され得る。例えば、ガラス、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンおよびポリプロピレンのようなポリオレフィンは、すべて適切である。容器内にシリカを保持または固定化する種々の方法が利用可能である。例えば、シリカは、フィルターを保持する層の間に配置され得るか、または多孔性の固体マトリクス内に配置され得る。固体マトリクスは、シリカを固定化する一方、同時に血液の流れおよびシリカとの接触を許容する。当業者に容易に明らかなように、広範な種類の構造が、血液/シリカの接触に適切な、顕著な溶血を引き起こさない構造を提供するために利用可能である。それら容器内にシリカ粒子を保持するためのさらなるフィルターの慎重な使用が好ましい。前処理および固定化したシリカは、種々の方法で血液と接触され得る。本発明の実施で使用するに適切なデバイスの実施態様を、図１Ａに略図形態で示す。図１Ａで示されるように、血液はライン100を通って入り、そしてポンプ102を通過する。ポンプ102は、流出血液に十分な流速および圧力を供給し、そして血液がシリカベッド104を通って流動し、そして適切な圧力で身体に戻ることを可能にする。シリカベッド104は、その入口およびその出口にそれぞれ隣接する圧力モニターデバイス(106および108)を有する。従って、シリカベッド104は、閉塞または初期閉塞についてモニターされる。血液は、一旦、シリカベッド104を通過すると、ライン110を通って身体に戻され得る。有利には、デバイスの全容量は、ヒト患者の使用に対し約700ml未満である。円筒状のシリカベッドが図１Ａに描かれているが、本明細書に記載される様式で機能し得る任意の他の形状のシリカベッドが使用され得る。シリカベッドの長さと直径との比は、シリカベッドに沿って任意の圧力低下を最小限にするように選択され、剪断速度が細胞損傷または破壊と相関する既知の値を下回ったままであることを確実にする。シリカベッドに沿った圧力低下（そしてそれ故剪断速度の増加）は、ベッドの長さに直接比例する。しかし、血液からの物質の除去はより長いベッドで増加するという事実が、短いベッドの使用に対する規制となる。組成物の吸着能力は、試験溶液（例えば、全血または血漿）が組成物と一定温度で接触する実験により評価され得る。そのような実験から得られるデータは、平衡定数(K)を決定するために使用され得、それによりこの組成物の能力が決定される。平衡定数(K)は、(ml溶液/g組成物)の単位で定義される。組成物の能力は、溶液から特定量の物質を除去するために必要な組成物の量を推定する方法を提供する。このアプローチを、ヒトの敗血症および敗血症性ショックに関係するサイトカインを除去するために必要なシリカの量を推定するために使用した。約0.2gのシリカを吸着物質（サイトカインおよび補体）の既知濃度の溶液と接触させることにより、バッチ式の実験を(37℃で)行った。放射標識サイトカインおよび補体を、重炭酸ナトリウム(25mM)を含む緩衝化(pH7.2)5% HSA中で調製し、そして浸透圧を塩化ナトリウム(150mM)で調整した。(固相と液相との間の平衡を確実にするに十分と考えられる)40分の平衡化期間の後、各試料容器を遠心分離して(シリカの沈降を引き起し)、そして上清液試料を取り出しそしてアッセイした。表１は、非照射シリカを用いるサイトカインおよび補体の平衡定数(K)の代表的な値（３回の実験からの平均）を示す。平衡定数は、既知の方法論により決定した。循環性サイトカインは種々の速度でシリカにより吸着され得ることが表１から明らかである。Kについてγ線照射の影響を、２種のサイトカイン：インターロイキン８(IL-8)および腫瘍壊死因子(TNF-α)を用いて調べた。これらの結果は表２に示され、そしてこれらは各３つの異なるロットのシリカを用いて３回行った実験からの平均である。表２は、γ線照射がシリカのタンパク質を吸着する能力に影響しないことを示す。例えば、TNF-αに対するK値を用いて、TNF-α濃度を被験体の血漿から致死量以下のレベルまで低下するために必要なシリカの最小量を（公知の式を用いることにより）評価することが可能であった。例えば、ヒト成人被験体に対して、1n g/mlのTNF-αの血液循環レベルで開始し；減少は約50%であるとする。例示の目的のために、45%のヘマトクリットを有する代表的な70kgの被験体に対応する血液の血漿成分容量を使用した。従って、このような被験体の血漿からTNF-α濃度を致死量以下のレベルに低下するために必要なシリカの最小量は約50gである。本発明によるデバイス、AIS Cytosorb^TM I-Aデバイス(Applied Immune Sciences ，Inc.，Santa Clara，CA)は、145gのシリカを含む。余分のシリカは、血管外区画内に貯蔵されるTNF-αおよび任意の新たに生成したTNF-αを除去するため、ならびに他の選択された因子(例えば、IL-1、IL-6など)の除去に適合させるために含まれる。しかし、物質の吸着は競合的ではない。従って、計算された最小量の 50gのシリカでさえ、TNF-αおよび他の選択された因子は吸着され得る。類似の研究を体重2〜10kgの幼齢ブタを用いて行った。代表的な幼齢ブタからの血液容量を用い、そして代表的な70kgの被験体（上記で論議）に対して使用した平衡等温計算と類似の平衡等温計算を適用して、より小さいがなお規模的には類似のデバイスを開発した。このより小さいデバイスは直径が約3.7cmであり、そして20gのシリカを含んでいた。再びTNF-αについてのK値を用いると、平衡等温計算結果は、幼齢ブタの被験体において、TNF-αを致死量以下のレベルに減少させるためには約5gのシリカが必要であることを示した。幼齢ブタ被験体について、TNF-αの開始血液循環レベルは1ng/mlであった；TNF-αの減少は開始値の約50%であり得る。約5gのシリカがTNF-αを致死量以下のレベルに減少させるために必要であったが、20gのシリカをより小さいデバイスで、血管外区画内に貯蔵されるTNF-α、任意の新たに生成されたTNF-αの除去に適合させるため、ならびに他のサイトカイン種の除去に適合させるために用いた。より大きなデバイスおよびより小さなデバイスは規模的には類似であったので、流れストレスに関する物理的パラメーターは類似であり、それ故、安全データは両方のデバイスで比較可能であった。プロセス本発明のプロセスを用いることにより、上記のデバイスがタンパク質性分子を吸着するのに優れていることを見い出した。このデバイスは、顕著なレベルのセロトニン；ヒスタミン；補体分子C3aおよびC5aのようなアナフィラトキシン；ならびにインターロイキン１(IL-1)、インターロイキン６(IL-6)、およびインターロイキン８(IL-8)のようなサイトカイン；インターフェロン；または腫瘍壊死因子(TNF)を全血から除去することを見い出した。本発明は、全血を処理するために使用されることが好ましいが、さらに血漿のような血液成分を処理するためにも適切である。上記の平衡等温研究は、145gのシリカ（吸着剤）を含むデバイスが、代表的な 70kgのヒト被験体から、臨床的に重要な標的サイトカインの減少を生じるに必要な能力の約３倍の能力を有することを示した。従って、約9.5cmの内部直径、約6 00mlの内部容量を備え、そして145gのシリカを含有する清澄なプラスチック性の円筒状のハウジングからなるデバイスを、一連の実験に用いた。このデバイスを、クエン酸塩またはクエン酸塩とヘパリンとを組み合わせた抗凝血処方のいずれかで提供された若齢の健康なブタ(50〜60kg)を処理するために、本発明によるプロセスで使用した。従って、600mlデバイスを物理的にセットアップした後、このデバイスを、１分間当たり100〜500mlの、10リットルの滅菌0.9%塩化ナトリウムUSP注射用生理食塩水で、そして１分間当たり5mlのAcid Citrate Dextrose，NIH Formula A(AC DA)で洗い流し、空気および小粒子を除去した。シリカの前処理を達成するために、次いでこのデバイスを１リットルの滅菌注射用5%ヒト血清アルブミン(上記のように調製)を用いて１分間当たり100mlで、生理食塩水を置換するための１分間当たり5mlのACDAとともに洗浄し、そしてHSA 溶液でカラムを満たした。このカラムをそのままにする一方、動物を、代表的には約10〜15分のオーダーで、血液処理のために用意した。シリカ前処理手順の終了後、被験体を血液処理のために用意した。被験体に、最初、体重１kg当たり100ユニットの滅菌注射用ヘパリンをボーラス(bolus)注入した。ボーラスヘパリン注入の後、デバイスの動脈および静脈ラインを取付け、そして被験体の脈管接近部位に固定した。注射用ヘパリンおよびカルシウム溶液、ならびに任意の流体ポンプもまた、それらの適切なポートに取り付けた。次いで、血液処理を開始した。血液処理手順は、中央脈管接近部位の１つから得られた全血の１分間当たり100mlの初期流速を利用した；その一方、１分間当たり5mlのACDA、および１時間当たり体重１kg当たり40ユニットのヘパリンを、動脈ラインを通じて注入し、そして100mg/kg/時間の塩化カルシウムを、別の末梢静脈または中央静脈接近ポートを通じて注入した。１分間当たり100mlで30分間流した後、研究の継続期間の間、流速を１分間当たり300mlに増加させた。血液がデバイスを通過した後、別の接近ポートを通じて連続サーキットで被験体に戻した。この手順を通じて、血液活性凝血時間およびカルシウムを定期的にチェックした。凝血時間が200秒に接近または下回る場合、凝血時間を長引かせるために、さらなるヘパリンを静脈内ボーラス注入により与えた。イオン化カルシウムが、 0.8ミリモル/リットル未満になる場合、被験体にさらなるカルウシムを与えた。以下の実施例のセクションで述べるように、12匹の動物が、このデバイスを用いて首尾良く処理され、そして顕著な凝血または有害な出来事もなく加工処理された。類似の研究を、2〜10kgの重さの幼齢ブタを用いて行った。20gのシリカを含む、より小さいデバイス（上記で論議）を幼齢被験体を研究するために使用した。より小さいデバイスを用意するための手順は、より大きいデバイスについて記載された手順に対応したが、より少ない容量の生理食塩水およびシリカ前処理溶液を使用した。より小さいデバイスを用いる研究において、２リットルの生理食塩水洗浄溶液および0.5リットルのシリカ前処理溶液を用いた。さらに、600mlのデバイスで使用された流速より低い流速を用いた。より小さいデバイスについての血液流速は、１分間当たり30〜60mlの範囲であった。しかし、より小さいデバイスを用いて処理される被験体については、クエン酸塩抗凝血剤は、ACDAと等量のクエン酸塩量(0.33〜1.0mg/ml血液)中の濃縮クエン酸三ナトリウムであった。濃縮クエン酸三ナトリウムは、2〜10kgの被験体中に注入される流体の容量を、受容可能なレベル内に維持するために使用した。2〜10kgの被験体は、ACDA溶液による抗凝血化に必要な流体容量に耐え得なかった。用いたヘパリンの用量は、より大きいデバイスで処理される被験体と同じであった。より小さいデバイスで処理される被験体は、クエン酸塩を代謝し得、そして適切な血液イオン化カルシウムを維持し得たので、塩化カルシウムは必要ではなかった。以下の実施例のセクションで記載されるように、12匹の被験体はまた、この方法で首尾良く処理された。図１Ｂは、本発明のプロセスが実施され得る代表的なシステムを示す。患者からの血液は、動脈ライン(200)によりシステム内に導入される。血液は合流部(202)を通って流れ、そこで、血液は必要とされる任意のアジュバント(生理食塩水、クエン酸ナトリウム、ヘパリンなど)と混合され、そして血液ポンプ(204)まで進む。このプロセスの間で所望であれば、ヘパリンがまた、ヘパリンポンプ(206)から添加され得る。さらに、ヘパリンが所望のシリカ表面処理剤である場合、ヘパリンポンプ(206)からのヘパリンは、シリカカラム(20 8)中のシリカを前処理するために使用され得る。血液がシリカカラム(208)を通過した後、この血液は次いで静脈ライン(210)を経由して患者に戻る。一般に、抗凝血処理した血液が本発明で使用される。しかし、血液を抗凝血処理する場合、凝血が生じ得ないことを絶対的に確実にする程度まで抗凝血化を安全に達成し得ない；血液がこのレベルまで抗凝血化される場合、患者は、出血性特異質になる傾向がある。従って、血液が患者に安全である限度内で抗凝血処理される場合、凝血は、デバイスに至るまたはデバイスからの流路内、もしくはデバイス自身内で生じ得る。凝血は、デバイスを通じる流れをブロックするに十分である。より通常には、凝血は、デバイスを完全にブロックし得ないが、血小板枯渇に至り得る。従って、抗凝血処方は、本発明のプロセスと組み合わせて有利に利用される。多くの場合、生じ得る任意の凝血を管理するために、クエン酸塩、ヘパリン、またはクエン酸塩とヘパリンとの組み合わせのような抗凝血剤をシステムに含むことが非常に好ましいことを見い出した。ヘパリンは、処理の開始時にボーラスとして添加、および処理工程の間の連続的な添加の両方で行われ得る。200秒を上回る活性凝血時間を維持するために適切な全身ヘパリンレベルが望ましい。あるいは、1:10〜1:60(A cid Citrate Dextrose，NIH Formula A(ACDA):全血)の比のクエン酸塩レベルがまた、システム内で維持され得る。これらのクエン酸塩レベルは、0.3〜1.5mgクエン酸塩/ml血液の当量である。クエン酸塩またはクエン酸塩当量は、通常連続添加により添加され得る。本発明は、さらに以下の実施例により、限定されることなく例示される。実施例実施例１選択された因子は、それらが産生されるとき、血液の血漿成分中に放出される。より決定的なアッセイ値を得るために、本実験では全血よりもむしろ血漿を使用した。全血中の細胞のために、全血を用いる研究は、混乱の原因となるバックグラウンド値を生じる傾向にある。例えば、血液細胞は、サイトカインのような、選択された因子を産生する能力を有する。さらに、全血由来の多くの細胞は、それらの表面上に選択された因子に対するレセプターを有する。これらのレセプターは、このような因子の有効な区画化を導き得、さらにアッセイ値の正確さを混乱させる。血液細胞が、選択された因子を産生するかまたは攻撃するかのいずれかの場合、そのような因子に関する全血アッセイは潜在的に曲解され得る。本実験では、シリカの小カラム(0.9g)を、種々の量のサイトカインおよび補体分子を添加した正常血漿を処理するために用いた。血漿は、各例(40 ml)で、3.1 ml/分の速度でカラムを１回通過させた。すべてのC3aおよびC5aを、この１回通過の研究で除去した。80%を上回るIL-1および50%を上回るIL-6を除去した。図２Ａは、150umおよび1mmシリカ粒子を有するデバイスの使用を基に、種々の選択された因子の吸着を比較する研究の結果を示す。分析される選択された因子のそれぞれについて、より高いパーセントの吸着が、より小さい粒子サイズを利用することにより得られた。図２Ｂは、血液血漿が本発明のデバイスを通じて再循環された際に、選択された因子がより多い量で除去されたことを例示する。この知見は、血液再循環がこれらのセッテングにおいて標準でありそうなので、特に、臨床用途に対して関連する。実施例２本実施例では、敗血症性ショックに関係する２つの因子、セロトニンおよびヒスタミンを、治療用血漿搬出法が行われている患者の血液血漿から除去した。患者の血液を、遠心分離により、その細胞成分と血漿成分とに分離した。当該技術分野で既知の治療処方に従って、遠心分離により濃縮された細胞成分を、生理溶液と合わせて患者に戻した。標準的な実施では、次いで血漿成分は捨てられる。しかし、本実施例では、血漿成分を捨てる前に、生理食塩水洗浄シリカカラムに流した。試料中のセロトニンおよびヒスタミンを、シリカカラムの通過の前後の両方で測定した。得られたデータ（図３Ａ）は、セロトニン濃度が約60%カットされたことを示した。図３Ｂに示されるように、ヒスタミンレベルは、ほぼ90%カットされた。実施例３本実施例では、顆粒状シリカを用いるデバイスを、新鮮な全血（クエン酸塩で抗凝血処理）を用いて試験し、白血球および赤血球細胞の損失、ならびに血小板の損失を測定した。種々の試験デバイスを使用した。これらのデバイスは、種々のフィルターを有し、直径が70-ミクロンまたは135-ミクロンのいずれかのシリカ粒子を含み、そして０、５または10gのいずれかのシリカを含んでいた。そのカラム内にシリカのないデバイスを対照として用いた。最初、デバイスを生理食塩水で洗浄した。次いで、血液を、最初の120分間、5 0ml/分の容量流速で再循環した。その後、流速を、120、127、134、および140分のそれぞれで、100、200、300、および437ml/分に増加した。試料は、時間０で、および120分まで15分間隔で採取した。その後、120分から初めて、血液試料を流速の各増加の直前に採取し、次いで、145分で実験の終了直前に採取した。図４Ａに示されるように、白血球細胞の回収率(希釈について補正)は、試験の継続期間を通じてほぼ100％に維持された。同様に、図４Ｂに示されるように、赤血球細胞回収率(希釈について補正)は、試験の継続期間を通じて100％に維持された。しかし、図４Ｃに示されるように、血小板回収率(希釈について補正)は一定でなかった。シリカなしのデバイスは、血小板の90%を回収したが、しかしシリカを含むデバイスは、血小板の顕著な損失を引き起こした。従って、この試験の結果に基づいて、血小板損失の問題を改善するためのさらなる作業が必要であることが明らかであった。図４Ｄは、120分間、50ml/分の一定流速で、生理食塩水洗浄カラム中の溶血の量が、１%レベル未満(例えば、血液輸血に対する現在の米国FDA基準に合格するレベル)で良好に維持されることを示す。このように、このカラムは、顕著な溶血を引き起こさない。さらに、50ml/分の流速は、より大きいカラムでは400〜50 0ml/分の流速に相当し、このようなカラムは、ヒト成人の処置に対する使用に適切であり得る。実施例４本実施例は、２種の異なるシリカ前処理剤を検査し、処理の間の血小板および細胞損失の程度を評価する。本実験からの結果を評価し、血液から、細胞の望ましくない除去を防ぐためにシリカを処理する好適な方法を決定した。試験された前処理材料は、ヒト血清アルブミン(HSA)の5%溶液、および生理食塩水中の10U/mlのヘパリンであった。生理食塩水溶液を対照として用いた。この研究についてのデータを図５Ａ〜５Ｃに図示する。本実施例について、実施例３に記載された試験条件に対応する試験条件を使用した。図５Ａに示されるように、いずれの前処理(priming)システムで前処理したカラムについての白血球回収率(希釈について補正)は、前処理なしの生理食塩水洗浄対照カラムに対応した。図５Ｂは、ほぼ100%(希釈について補正)の赤血球が、各前処理システムについて回収されたことを示す。図５Ｃは、HSA処理したシリカが、ヘパリン組成物または生理食塩水溶液のいずれよりも、顕著により高い血小板回収率(希釈について補正)を有していたことを示す。このことから、HSAは好適な前処理剤である。図５Ｄは、HSA-処理カラムに適用されたクエン酸塩加血液およびヘパリン化血液の比較を示す。各タイプの抗凝血処理血液についての結果の類似性は、いずれの抗凝血方法も用いられ得ることを示す。実施例５本実施例は、シリカ粒子とともに配置されるシリカ前処理剤の作用として生じる溶血の量を評価する。本実験からの結果を、望ましくない溶血を避けるための好適なシリカ処理方法を決定するために評価した。ここで再び、実施例３および４に記載の試験条件と同様の試験条件を使用した。図６Ａは、生理食塩水溶液を用いるカラムの前処理に基づく結果を示す。図６Ａは、試験の後半部分(流速が増加する間の試験の部分)の間、１%に近づく顕著な溶血が生じることを示す。同様に、図６Ｂは、ヘパリン前処理を用いて120分で溶血がほぼ１%に達することを示す。しかし、5% HSAで前処理したシリカは、図６Ｃに示すように、試験期間の間明らかに、実質的な溶血を防いだ。従って、 5% HSAは、好適なシリカ前処理剤である。実施例６本実施例では、２種の被験体集団：健康な若齢ブタ（体重50〜60kg)；および健康幼齢ブタおよび敗血症の幼齢ブタ(体重2〜10kg)を用いて動物実施可能性研究を行った。Cytosorb^TMI-Aデバイス（ヒト成人デバイス）を、若齢ブタ(体重50 〜60kg)を評価するために使用した。Cytosorb^TMIII-Aデバイス(規模的に類似の小スケールデバイス)を、幼齢ブタ(体重2〜10kg)を評価するために使用した。これらCytosorb^TMデバイスのそれぞれは本発明に従って作製され、そしてApplied Immune Sciences，Inc.，Santa Clara，CAから入手可能である。これらのデバイスは規模的には類似なので、流れストレスに関する物理的パラメーターは類似であり、それ故、これらデバイスについて安全データは比較可能である。敗血症の幼齢ブタを、既知の敗血症モデルに従って得た。敗血症モデルは、A ．LeeおよびJ．Matson（Lee，Aら、”Hemo filtration Removes Toxic Mediators and Prolongs Survival in Staphylococc us aureus Sepsis Acute Lung Injury”、1990年 World Conference on Lung He althのアブストラクト；Lee，Aら、”Continuous Arteriovenous Hemofiltratio n Therapy for Staphylococcus aureus-induced Septicemia in Ｉmmature Swin e”、Critical Care Medicine、印刷中）。このモデルでは、敗血症を、致死用量のStaphylococcus aureusを、麻酔したブタに１時間にわたり静脈内注射することにより誘発した。このモデルの使用は、約24時間以内に、被験体ブタが死(L D₁₀₀)に至ることが公知である。各敗血症の幼齢被験体を、本発明によるデバイスで６時間処理した後、次いで被験体をさらに３時間、緊密にモニターした。動物は麻酔から回復し、そして別の囲い(pen)に戻して７日間または死ぬまで観察した。生存する動物を、７日の期間の終わりに屠殺した。死亡時に各被験体について部分的な剖検を行い、そして組織を組織学的検査のために採取した。デバイスの安全性を、生理学的、実験および組織学的パラメーターの念入りな測定により評価した。デバイスの物理学的性能を、圧力測定、流速の変化から生じる流れに対する抵抗の高感度指示器、流路内の血液の凝血またはねじれにより評価した。図７、８Ａ、および８Ｂは、圧力対時間、および流れ(圧力-流れ-時間)データを示す。これらの図の基礎を形成する研究において、被験体の血液粘度は、受容可能な開始圧力の範囲に変動を引き起こした。しかし、関心があるのは、開始圧力の絶対値よりも、ベースライン圧力からの任意の増加であった。デバイスの圧力の増加は、デバイスの閉塞または流れ妨害の指標であった。ヘパリン抗凝血化について、Cytosorb^TMI-Aデバイスを用いた若齢の健康なブタの血液処理の初期評価は好結果を得なかった(データは示さず)。大部分の手順は、デバイス中の凝血形成のために早急に終了した。従って、ヘパリン単独は、適切な抗凝血剤ではなかった。若齢の健康なブタにおける完全な５時間の血液処理を可能にした最初の抗凝血処方を、１分間当たり300mlまでの血液流速に対して、１分間当たり7mlで(約45: 1の血液:抗凝血剤比に相当)、Acid Citrate Dextrose，NIH Formula A(ACDA)、クエン酸塩抗凝血剤を用いて達成した。これらの好結果を得た研究の流れ、圧力、および時間の関係を、正常な若齢ブタ被験体#09〜#12について図７に示す。圧力は非常に安定し、そして流速の改変とともに変化するのみで、各流速に基づいて直接直線様式のふるまいを示した。これらの実験は、この手順がクエン酸塩単独で行われ得ることを確立した。正常な若齢ブタ被験体#09〜#12についての圧力-流れ-時間データ(ここで、aci d citrate dextrose，NIH Formula A(ACDA)のみを抗凝血剤として用いた)を図７に示す。示されるように、圧力は非常に安定し、そして各流速に基づいて直接直線様式のふるまいを示した。この実験は、ヘパリンのような任意のさらなる抗凝血剤なしにクエン酸塩を用いて手順が行われ得ることを確立する。抗凝血化は、クエン酸塩単独で達成されたが、クエン酸塩注入速度は高かった。クエン酸塩処方は、より小さな個体では十分な耐性を示さない。使用されたクエン酸塩レベル、およびクエン酸塩の毒性の潜在的な結果のため、より低い抗凝血剤量を利用した処方を追求することが望まれた。従って、クエン酸塩とヘパリンとの組み合わせを利用する処方を研究した。クエン酸塩(3〜6ml/分のACDA)およびヘパリン充填用量(60〜150ユニット/kg) の種々の組み合わせを用いて、さらなる研究を、300ml/分までの血液流速に対して行い、より少ないクエン酸塩を用いる代替の抗凝血剤処方を同定した。図８Ａは、正常な若齢ブタ被験体#17〜#19、および#23についての圧力-時間- 流れプロファイルを示す。これら実験のそれぞれは、クエン酸塩とヘパリンとの特定の組み合わせを用いた。従って、各被験体は、種々の充填用量を有し、その後、ヘパリンおよびクエン酸塩溶液を注入した。各抗凝血剤の最小量を使用する一方、自由流れを提供する組み合わせを決定するために、所定の時間にわたり注入される各抗凝血剤の量を変化させた。従って、これらの被験体に由来するデータを、クエン酸塩とヘパリンとを好適に組み合わせた抗凝血剤処方を決定するために用いた。凝血が生じ、それによって圧力の上昇が生じた場合、さらなるヘパリン、クエン酸塩、または両者を、凝血プロセスの停止のために投与した。その後、被験体自身の血栓崩壊システムが凝血の血栓崩壊を行った。正常な若齢ブタ被験体#17に関する実験では、被験体に、幾分多いヘパリンの充填用量、体重１kg当たり150ユニットを投与し、そしてACDAは、１分間当たり3 00mlの血液流速を用いて、開始90分で3ml/分まで減らした。約30分後、圧力が上昇し(図８Ａ)、デバイス内の凝血を示した。ACDA注入速度を4.7ml/分まで増加させ、そして手順を終了した。凝血プロセスを停止するために、さらなるヘパリンは必要ではなく、150ユニット/kgの充填用量を上回る用量がおそらく必要であったことを示唆した。正常な若齢ブタ被験体#18に関する実験で、初期ヘパリン充填用量を、体重１k g当たりヘパリン100ユニットまで減らし；ACDA注入速度は、4.7ml/分であった( 約60:1の血液：抗凝血剤比に相当)。血液の活性凝血時間(ACT)を定期的にチェックした；１kg当たりヘパリンの30ユニットを、ACTが200秒付近または未満である場合に投与した。圧力は、最初の270分間、非常に安定していた。270分で、ACDA 注入速度を4.2ml/分まで減らした。圧力は、次の30分を超えるとゆっくり上昇し、システム中の凝血形成を示した。これら最初の２つの実験は、4.7ml/分のACDA 流速が、投与されるヘパリンの量にかかわらず、おそらく必要とする最小量であることを示した。この実験は、このクエン酸塩とヘパリンとの組み合わせが、デバイスの稼働に対して適切な抗凝血を維持し得ることを示した。正常な若齢ブタ被験体#19に関する実験は、60ユニット/kg のヘパリンのみの充填用量、および4.7ml/分のACDAの流速で始めた。ACTが200秒付近または未満に低下した際に、30ユニットのヘパリンを投与した。さらなるヘパリンが60分までに必要であり、次いで、100分、120分、および155分で急速かつ連続的に必要であった。ヘパリン投与に拘らず、圧力はデバイス中の凝血のために上昇し続けた。次いでACDA流速を、6.4ml/分まで増加させたが、圧力は応答しなかった。さらなるヘパリンを260分で投与し、そして圧力は、時間とともにゆっくりと減少した。この手順の圧力時間プロファイルをより詳細に図８Ｂに表す。この手順を用いた経験は、60ユニット/kgのヘパリンの充填用量が適切でなく、そしてボーラス注入として30ユニット/kgのヘパリンがまさに境界であり；しかも生じる凝血は、ヘパリンおよびACDAの増加用量の組み合わせを用いて可逆的であったことを示した。（正常な若齢ブタ被験体17、18、および19を用いた）前記の３つの実験に基づいて、体重１kg当たり100ユニットのヘパリン充填用量および4.7ml/分のACDAの低速度を、被験体#18に関する実験で示されるように、最良の抗凝血結果を提供するために決定した。被験体#23に関する実験は、被験体#18に関する手順の繰り返しであった。この手順はさしたる問題もなく終了した。このクエン酸塩とヘパリンとの組み合わせにより、図７に示したクエン酸塩のみの研究と比較して、AC DAが1/3に減少した。健康な若齢ブタ被験体#19に関する実験は、好適な抗凝血処方を呈示しなかった。何故なら、凝血がこのレベルの抗凝血化で生じたからである。しかし、凝血が生じたので、これにより、凝血の調節が評価され得るシナリオが提供される。被験体#19を用いた実験における凝血の調節は、被験体#19についてのぎざぎざのパターンプロファイルによって示されるように、図８Ａに示される。若齢ブタ被験体#19の圧力対時間プロファイルを、図８Ｂにより詳細に示す。従って、図８Ｂは、若齢ブタ被験体#19に、ヘパリンとACDAとの両方を投与したさらなる研究を示す。１つの局面では、被験体#19に投与された充填用量は、凝血が生じた点で好適ではなかった。しかし、他の局面では、凝血が生じたという事実により、凝血を調節する能力の研究が可能となった。図８Ｂについて言えば、そして研究中開始約150分では、増加するヘパリンの用量は、デバイス内の圧力の減少をもたらさなかった。しかし、ヘパリンに対してACDAを添加し、そしてそれが影響を与える前の遅延時間(lag time)を与えた際に、このACDAは、圧力低下を生じた。研究中の開始約250分で、デバイスの圧力は再び上昇し始めた。この第２番目の圧力上昇の間、初期にはクエン酸塩が単独で投与された。このクエン酸塩の注入は、圧力減少をもたらすようにはなかった。しかし、ヘパリンの添加に際し、圧力減少が生じた。従って、図８Ｂに示されるデータは、クエン酸塩とヘパリンとの組み合わせがデバイス内の凝血を調節して使用するのに特に有利であることを示す。実施例７クエン酸塩とヘパリンとを組み合わせた好適な抗凝血処方を、健康な若齢ブタ、ならびに健康な幼齢ブタおよび敗血症の幼齢ブタについてさらに試験した。Cy tosorb^TMI-Aデバイスを用いる健康な若齢ブタ（＃26、＃27、＃30〜＃33）におけるこれらの実験についての圧力−時間プロファイルを図９に示す。シャム(sha m)デバイスの使用からの対照のデータとともに、Cytosorb^TMIII-Aデバイスを用いる健康な幼齢ブタおよび敗血症の幼齢ブタにおけるこれらの実験についての圧力−時間プロファイルを図１０に示す。これらの実験を、若齢の健康なブタに対して体重１kg当たり100ユニットのヘパリン充填用量および１分当たり4.7mlのAC DA、または幼齢ブタに対して体重１kg当たり100ユニットのヘパリンおよび血液１ml当たり0.33mg〜1.0mgのクエン酸塩（これは１分当たり4.7mlのACDAに等しい）を用いて行った。血液の流速は、若齢の健康なブタについては１分当たり100m lと300mlとの間であり、そして幼齢ブタについては１分当たり30mlと80mlとの間であった。活性凝血時間(ACT)が、200秒付近または200秒未満のレベルに下がった場合、さらにヘパリンを投与した。ヘパリンを、体重１kg当たり30ユニット〜 40ユニットのボーラス注入、または１時間につき１kg当たり30ユニット〜40ユニットのヘパリンの連続注入のいずれかで投与した。これらの全ての実験は、任意の所定の流速に対して安定な圧力を示し、そして被験体は、下記のようにこの手順に対して充分に耐性を示した。これらの実験を、５時間〜６時間の血液処理について首尾良く行った。図９および図１０は、クエン酸塩とヘパリンとを組み合わせた抗凝血処方を用いると同時に、本発明により５時間〜６時間の血液処理を首尾良く受けた健康な被験体および敗血症の被験体の圧力−流れ−時間プロファイルを示す。これらの図を基準とする研究では、個々の被験体の血液粘度間の変化により、許容可能な開始圧がいくらかという変化を生じた。ベースライン圧からの任意の増加は、開始圧の絶対値よりも大きなものであった。デバイスの圧力の増加は、デバイスの遮断、または流れに対する妨害を示す傾向にある。図９は、Cytosorb^TMI-Aデバイスを用いて５時間の血液灌流手順を受けた６匹の正常若齢ブタについての圧力−流れ−時間プロファイルを示す。これらの研究のために、100Ｕヘパリン／kgの一定の充填用量；4.75ml／分の初期ACDA流速；4 0Ｕヘパリン／kg／時間のヘパリンの連続注入；および100ml／時間の初期血液流速を用いた。全ての手順を、抗凝血化のためにクエン酸塩とヘパリンとの組み合わせを用いて完了するまで行った。デバイスの圧力の増加は、流速または凝血のような流れの閉塞物の増加によるものであった。圧力−流れ−時間の線の安定性は（流れに対する変化を基準とした圧力の変化を考慮する場合）、このデバイスが機能し続け、そして凝血または閉塞のいずれも、このデバイスの使用を妨げなかったことを示す。例えば、図９の被験体＃33は、出口圧が安定であり、そして実質的に低下し始めるにもかかわらず、入口圧が上昇したので、デバイス内で凝血に基づくデバイスの圧力の増加を示した。被験体＃33についてのデバイス内の凝血は、この抗凝血処方によって容易に制御された。被験体＃31 は、120分と190分との間の時間で凝血を生じた。この凝血から生じる圧力の変化は、入口圧および出口圧の両方で増加するために、凝血がデバイスに対して遠位にあることを示唆する。被験体＃31の実験の間の凝血もまた、この抗凝血処方によって容易に制御した。図１０は、Cytosorb^TMIII-Aデバイスを用いる６時間の血液灌流手順を受けた６匹の幼齢ブタについての圧力−流れ−時間プロファイルを示す。図１０に示す手順のために、100Ｕヘパリン／kgの一定の充填用量；全血１ml当たり0.33mgのクエン酸塩を提供するに充分な量のクエン酸三ナトリウム濃縮物；40Ｕヘパリン／kg／時間でのヘパリンの連続注入；および30ml〜60ml／分の間の血液流速を、全てに用いた。図１０に示すように、幼齢ブタである被験体＃11は、デバイス内で凝血による圧力の変化を生じた。しかし、この凝血は、抗凝血処方によって容易に制御された。図９および図１０に示す結果は、敗血症の被験体および健康な被験体の両方に由来する血液が、本発明のデバイス内で有効に用いられ得ることを示す。要約すれば、本実験は、デバイスを通る自由な流れが、以下の抗凝血処方を用いて維持され得ることを示した：Ｉ．300ml／分またはそれ未満の全血の流速に対して、血液と抗凝血剤との比(V/V)が45/1またはそれ未満のAcid Citrate Dextrose，NIH Formula A(ACDA) 。 II．以下のクエン酸塩抗凝血剤とヘパリンとの組み合わせ：Ａ．この手順の開始時に与えられたヘパリン（100Ｕ／kg）、および2 00秒を上回る活性凝血時間を維持するためのボーラス注入または連続注入のような充分な量で与えられたヘパリンと一緒に、300ml／分またはそれ未満の全血の流速に対して、血液と抗凝血剤との比(V/V)が60/1またはそれ以下のAcid Citrat e Dextrose，NIH Formula A(ACDA)。Ｂ．この手順の開始時に与えられたヘパリン（100Ｕ／kg）、および2 00秒を上回る活性凝血時間を維持するためのボーラス注入または連続注入のような充分な量で与えられたヘパリンと一緒に、300ml／分またはそれ未満の流速に対して、全血の１ml当たり少なくとも0.33mgのクエン酸塩（これは血液の0.5〜1 .5mgクエン酸塩／mlに等しい）を提供するために充分な量のクエン酸三ナトリウム濃縮物。実施例８ Good Laboratory Practices（医薬品の安定性試験の実施に関する基準）の規定下で、２つの制御された研究の実験および生理学的結果を、幼齢ブタについては表２〜５に、そして若齢の健康なブタについては表６〜８に示す。これらのブタを、実施例６および７に記載の手順に従って得、そして処理した。健康な若齢ブタおよび幼齢ブタについての血液学的値は全て、白血球数、赤血球数、フィブリノーゲン数、および血小板数において、時間依存的な減少を示した（表２および表６）。これらの減少は、デバイス内の前処理溶液(priming solution)からの希釈、および抗凝血剤の投与によるものであった。これらの時間依存的な変化は、健康な若齢ブタと敗血症の幼齢ブタとについての各々の対照群と比較した際に、いかなる臨床的に有意な差も生じなかった。これらの結果はさらに、このデバイスが、血球、特に血小板の臨床的に有意な欠損を少しも引き起こしていなかったことを示した。両方の研究群についての血液化学値はそのままであり、ほとんどの部分は変化しなかった。血液カルシウム、無機リン、および血清グルタミン酸オキザロ酢酸トランスアミナーゼ(SGOT)のような、いくつかの値はわずかな増加を示した。カルシウムの増加は、クエン酸塩、カルシウムキレート剤、および低カルシウム血症の予防としてのカルシウムイオンの並行投与の使用から生じたものであった。無機リンの増加は、ほとんどクエン酸塩がカルシウムと結合する間接的な結果であるらしく、これは副甲状腺ホルモンの作用により骨からの動員を生じる。SGOT の増加は非常にわずかであり、臨床的に有意ではなかった。血液化学の研究は、デバイスの使用が血液成分あるいは他の組織または器官に対して少しも臨床的に有意な効果を有さないことを示した。さらに、試験群を、それらの各々の対照群と比較した際、統計的に有意な差を見出さなかった（データは示さない）。生理学的パラメーター（表３および７）の研究では、クエン酸塩の投与により代謝性アルカローシス（公知の効果）を誘発するので、pHは増加する傾向にあり、そして血液の塩基含有量は、過剰の塩基および増加した重炭酸イオンによって反映されるように増加したことを示した。健康な若齢ブタはまた、前処理流体(p riming fluid)から生じる膨張した血液容量および抗凝血剤の投与により、中心静脈圧および肺楔入圧のわずかな増加を示した；しかし、これらの変化は小さく、そして臨床的に有意ではなかった。この試験群と対照群との間の比較は、単に臨床的に有意な値として、呼吸速度がCytosorb^TM III-Aデバイスを用いて処理した敗血症の幼齢ブタよりも、シャムデバイス（シリカなし）で処理した敗血症の幼齢ブタの方が顕著に高かったことを示した。より高い呼吸速度は呼吸困難を示唆し、被験体がこのデバイスで処理されている間、この呼吸困難は見られなかった。要約すれば、動物における実施可能性研究とその後の対照研究との両方とも、デバイスが血液への副作用なしに５時間〜６時間、血液を処置するのに有効に用いられ得ることを示した。デバイスを通る自由流れが可能でなくなることなく、クエン酸塩、またはクエン酸塩とヘパリンとの組み合わせの選択された抗凝血処方を用いて、凝血の問題をうまく回避した。実施例９非晶質シリカによるインビトロでの等温薬学的吸着模擬的な血液灌流または血漿灌流を行う際に、シリカは、アミトリプチリン、ジゴキシン、ジギトキシン、メタカロン、フェノバルビタール、およびフェニトインのような薬剤を吸着することが理解される。その後、これらの薬剤がシリカから溶出され得ることもまた理解される。しかし、シリカは、過量投与の薬剤を処理するに用いるような、全血または血漿からの薬剤の除去には有用ではなかった。本発明によるシリカ組成物は、血液がドナーに戻り得るような方法で全血から薬剤を除去する。シリカ組成物はまた、血漿から薬剤を除去し得る。ヒト血清アルブミンまたはヘパリンで前処理した、230μmの平均粒子サイズおよび400m²/gの表面積を有するシリカ（PQ10150 ケイ酸ナトリウムゲル、PQ Corp .、Valley Forge,，PA）の薬物吸着を本明細書中に示す。評価は以下の薬剤溶液から行われる：４種の種々の濃度で薬物を含有する２ml の血漿、または４種の種々の濃度（それぞれが初期濃度の連続した50％希釈である）で薬物を含有する２mlの全血。ゲンタマイシン、プロカインアミド、キニジン、インスリン、リドカイン、アミトリプチリン、デシプラミン、ジゴキシン、エトスクシミド、コカイン、テオフィリン、フェノバルビタール、アセトアミノフェン、フェニトイン、エチレングリコール、メトトレキサート、サリチレート、チオシアナート、およびジアゼパムのような薬剤を評価した。その後、薬剤-生理食塩水溶液を、（対照として）１mlの緩衝化生理食塩水にこの薬剤溶液を添加することによるか、または本発明の0.3ｇのシリカ組成物を含有する１mlの緩衝化生理食塩水にこの薬剤溶液を添加することにより作製する。この薬剤-生理食塩水溶液を、室温で40分間撹拌する。シリカ処理した標本と対照の標本との間の薬物濃度で生じる差を、三環類およびベンゾジアゼピン類についてはHPLC（分光物理学）で、ジゴキシンについては TDX分析器(Abbott Labs，Abbott Part，IL)を用いる蛍光偏光化(fluoresence po larization)アッセイで、そして他の全ての薬物についてはMonarch 2000分析器( Instrumentation Laboratory)を用いるEMITアッセイ(Syva，San Jose，CA)により測定する。コカインレベルを、定量ラジオイムノアッセイ(Nichols Institute ，San Diego，CA)により測定する。インスリンレベルを、ラジオイムノアッセイ (Associated Regional and University Pathologists（ARUP）Inc.，Salt Lake City，UT)により測定する。これらの研究の結果は、７μg/mlの薬物濃度まででは99％のゲンタマイシンが吸着され、そして17μg/mlまでの濃度では88％が吸着されることを示す。平均83％のプロカインアミド（６μg/ml〜36μg/mlの濃度範囲の薬物）、および84％のN-アセチルプロカインアミド（２μg/ml〜40μg/mlの薬物濃度範囲）が、両方が薬剤-生理食塩水溶液中に存在する際に吸着される。89％のキニジンは、低濃度（２μg/ml）で吸着され、最も高濃度（17.75μg/ml）では75 ％が吸着される。88％のインスリンは、5687uU/mlの濃度で吸着され、46640uU/m lの濃度では65％に減少する。74％のリドカインが除去される（12μg/ml〜100μ g/mlの薬物濃度範囲）。73％のアミトリプチリンが、275ng/mlと2100ng/mlとの間の濃度で吸着される。44％のデシプラミンは、400ng/mlと3000ng/mlとの間の濃度で吸着される。12％の総ジゴキシン（２μg/ml〜23μg/ml）および14％の遊離ジゴキシン画分が除去される。80μg/mlの濃度のエトスクシミドでは５％吸着し、950μg/mlのエトスクシミドの濃度では、８％の範囲まで吸着する。コカイン、テオフィリン、フェノバルビタール、アセトアミノフェン、フェニトイン、エチレングリコール、メトトレキサート、サリチレート、チオシアナート、およびジアゼパムの有意な吸着はない。従って、有意な量の電荷を有する非タンパク質結合薬物が、本発明により作製されたシリカ組成物により除去されることが見出される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者リン，アブラハムティー. アメリカ合衆国カリフォルニア 94303, パロアルト，ルイスロード 2285 (72)発明者エルカレイ，モハメッドエイ. アメリカ合衆国カリフォルニア 95014, カパティーノ，ボリンジャーロード 7525

Claims

【特許請求の範囲】１．非晶質で顆粒状のシリカおよびシリカ前処理剤を含有する物質の組成物であって、該シリカが150m²/gと600m²/gとの間の特定の表面積を有し、0.5cc/gと2 .5cc/gとの間の多孔度を有し、そして該シリカ前処理剤がヘパリンまたはアルブミンである、組成物。２．前記シリカの特定の表面積が150m²/gと1000m²/gとの間である、請求項１に記載の組成物。３．前記シリカの特定の表面積が200m²/gと600m²/gとの間である、請求項２に記載の組成物。４．前記シリカの多孔度が0.8cc/gと1.5cc/gとの間である、請求項１に記載の組成物。５．前記シリカが実質的に化学的な改変を受けていない、請求項１に記載の組成物。６．シリカ粒子が約1mmよりも小さい平均直径を有する、請求項１に記載の組成物。７．前記シリカ粒子が約50ミクロンと250ミクロンとの間の平均直径を有する、請求項６に記載の組成物。８．前記シリカが約30Åから300Åの平均孔直径を有する、請求項１に記載の組成物。９．前記シリカが約60Åから200Åの平均孔直径を有する、請求項８に記載の組成物。１０．ヒト血清アルブミンが１重量％と25重量％との間のシリカ前処理剤を含有する、請求項１に記載の組成物。１１．前記ヒト血清アルブミンが2.5％と５％との間のシリカ前処理剤を含有する、請求項１０に記載の組成物。１２．前記シリカ前処理剤が実質的にシリカと共有結合していない、請求項１に記載の組成物。１３．サイトカイン、補体分子、セロトニン、ヒスタミン、コレステロール分子、薬剤、または血管新生因子を包含する選択された因子を除去するための、請求項１に記載の組成物の使用。１４．前記組成物がマトリクス内に含有される、請求項１に記載の組成物。１５．請求項１に記載の組成物を含有する医療用デバイス。１６．哺乳動物の被験体の血液中の選択された因子を除去するための方法であって、該方法が、該血液と、非晶質で顆粒状のシリカおよびシリカ前処理剤を含有する物質の組成物とを接触させる工程を包含し、ここで、該シリカは少なくとも150m²/gの特定の表面積を有し、そして0.5cc/gと2.5cc/gとの間の多孔度を有し、該選択された因子の少なくとも１部が該血液から除去される、方法。１７．前記シリカの特定の表面積が150m²/gと1000m²/gとの間である、請求項１６に記載の方法。１８．前記シリカの特定の表面積が200m²/gと600m²/gとの間である、請求項１７に記載の方法。１９．前記シリカの多孔度が0.8cc/gと1.5cc/gとの間である、請求項１６に記載の方法。２０．前記シリカが実質的に化学的な改変を受けていない、請求項１６に記載の方法。２１．シリカ粒子が約１mmよりも小さい平均直径を有する、請求項１６に記載の方法。２２．前記シリカ粒子が約50ミクロンと250ミクロンとの間の平均直径を有する、請求項２１に記載の方法。２３．前記シリカが約30Åから300Åの平均孔直径を有する、請求項１６に記載の方法。２４．前記シリカが約60Åから200Åの平均孔直径を有する、請求項２３に記載の方法。２５．ヒト血清アルブミンが１重量％と25重量％との間のシリカ前処理剤を含有する、請求項１６に記載の方法。２６．前記ヒト血清アルブミンが2.5％と５％との間のシリカ前処理剤を含有する、請求項２５に記載の方法。２７．前記シリカ前処理剤が実質的にシリカと共有結合していない、請求項１６に記載の方法。２８．前記選択された因子が、サイトカイン、補体分子、セロトニン、ヒスタミン、コレステロール分子、ミオグロビン成分、血管新生因子、または薬剤を含有する、請求項１６に記載の方法。２９．前記被験体の血液を抗凝血化する工程をさらに包含する、請求項１６に記載の方法。３０．前記抗凝血化工程がクエン酸塩の使用を包含する、請求項２９に記載の方法。３１．前記抗凝血化工程がクエン酸塩およびヘパリンの使用を包含する、請求項２９に記載の方法。３２．非晶質で顆粒状のシリカおよびシリカ前処理剤を含有する物質の組成物であって、該組成物が哺乳動物の全血から選択された因子を除去し得、そして該シリカが実質的に化学的に改変を受けていない、組成物。