KR100267604B1

KR100267604B1 - 혈장 유사 용액

Info

Publication number: KR100267604B1
Application number: KR1019950705531A
Authority: KR
Inventors: 폴 이. 세갈; 홀 스턴버그; 해롤드 디. 웨이츠; 쥬디스 엠. 세갈
Original assignee: 이 세갈 폴; 바이오타임, 인코포레이티드
Priority date: 1993-06-04
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 2000-11-01
Also published as: US6410218B2; US5571801A; ES2157260T3; US5968726A; WO1994028950A1; US5702880A; DK0701455T3; CN1102851C; US6080538A; EP0701455A1; RU2142282C1; US6387612B1; CA2164321A1; EP0701455B1; CA2164321C; EP0701455A4; JPH08511265A; ATE199626T1; US20020025562A1; US6110504A

Abstract

본 발명은 다당류 종창제, 생리학적으로 상용성인 완충액, 6탄당, 칼슘, 나트륨 및 마그네슘의 용해된 클로라이드 염 및 나트륨의 용해된 유기 염을 포함하는 수용액에 관한 것이다. 상기 용액은 상기 용액을 이용하여 관류시킨 환자의 냉동보존된 장기 또는 조직의 뛰어난 해부학적 완전성에 의해 나타나는 바와 같이 효과적인 혈액 대체물이며, 포유동물 공여 유기체의 장기의 생물학적 완전성을 보존하기 위해 사용할 수 있다. 상기 용액은 포유동물의 정상 체온 및 실질적으로 그 이하의 온도에서 부분적으로 또는 실질적으로 완전히 방혈된 환자를 유지시키는데 사용할 수 있으며, 환자내로 혈액을 재주입하지 않고 저압 환경과 연합하여 부분적으로 또는 완전히 방혈된 환자를 살아 있는 상태로 생명을 유지시키는데 사용할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

혈장 유사 용액

[발명의 분야]

본 발명은 관류(perfusion)를 필요로 하는 살아 있는 피검체를 관류시키는 데 사용되고, 효과적인 혈액 대용품으로서 작용하는 혈장(plasma) 유사용액과 같은 수용성 액제에 관한 것이다. 본 발명은 또한 공여 유기체(donor organism)인 포유 동물 장기(organ)의 생물학적 일체성(biological integrity)을 유지하는 방법(이것은 본 발명의 용액으로관류시킨 피검체의 저온 보관된 장기 및 조직의 우수한 해부학적 일체성으로서 증명된다) 및 부분적으로 또는 실질적으로 완전히 출혈을 일으킨 피검체를 실제 그 포유류가 유지하는 정상 체온보다 낮은 온도에서 유지시키는 방법에 관한 것이다.

[발명의 선행 기술]

장기 보존을 위한 2가지 임상학적 방법으로는, (1) 약 5분간 초기 관류 후 저온 저장(2℃)하는 방법과, (2) 알부민 또는 혈장 함유 용액을 이용하는 연속 관류 방법이 있다.

초기 관류 후 저온 저장하는 데에 사용되는 대부분의 용액은 문헌[참조:Collins 등. (1969) Lancet 2: 1219 및 Sacks 등, (1973)(Lancet) 1: 1024]에 기재된 용액을 기초로 한 것이다. 문헌[참조: Ross등, (1976) Transplantation21: 498]에는 개의 신장을 플러싱(flushing)하고 여러 가지 용액 중에 72시간 동안 저장한 후의 보존 상태가 비교되어 있다. 그 결과, 고장성(高張性) 시트레이트(HC)용액(일부는 80mM K⁺, 55mM 시트레이트, 400 mOsmol/kg, pH 7.1을 포함함)에서 보존된 신장만이 72시간 후에도 생존하는 것으로 밝혀졌다. 콜린스 및 삭스의 용액 일부는 115~126mM K⁺, 290~430 mOsml/kg, pH 7.0-7.3을 함유하였다. 문헌[참고: Wall 등,(1977) Transplantation 23: 210]에는 사람의 간을 덱스트로즈 250mg 및 인산칼륨 15mEq를 일부 함유하는 용액 중에 약 4시간까지 저온(hypothermic) 보존하는 방법이 보고되어 있다. 문헌[참조: Bishop ＆ Ross(1978) Transplantation 25: 235]는 다른 용액을 사용할 때보다 로스 등(1976)[상기 참조]의 HC 용액에서 신장 기능이 우수한 상태로 보존된다고 보고하였다. 문헌[참조: Fischer 등. (1985) Transplantaton 39: 112]에는 콜린스 용액, 삭스 용액 및 HC와 같은 임상용으로 사용되는 다른 용액보다 우수한 새로운 저온 허혈(ischemic) 저장용 보존 용액(110 mM Na⁺, 115 mM K⁺, 400 mOsm/kg, 용매 D₂O, 110 mM HEPES를 일부 함유함)이 보고되어 있다.

장기 연속 관류용으로 사용되는 용액중, 벨쳐 등[참조: Belzer 등. (1985) Transplantation 39: 118]은 신장을 48시간 동안 관류시키고 24시간 동안 저장하였을 때 신장 기능을 그대로 보유하는 새로이 개발된 용액(이것의 일부는 80mM 글루콘산나트륨, 22 mEq/l K⁺, 128 mEq/ℓ Na⁺, 4.9mM 아데노신, 10mM HEPES, 3.0mM 클루타치온, 3.75g% 알부민, pH 7.45를 함유함)에 대하여 보고된바 있다. 문헌[참조: Kallerhoff 등, (1985) Transplantation 39: 485]에는 2가지 서로 다른 용액(유로-콜린즈: 10mM Na⁺, 115mM K⁺, 198 mM 글루코즈, 406mOsm/L, pH 7.2, 20℃; HTK: 15mM Na⁺, 10mM K⁺, 2.0mM 트립토판, 180mM 히스티딘, 30mM 만니톨, 310 mOsm/L, pH7.3, 8℃)으로 연속 관류된 장기의 pH에 대한 온도의 영향에 대하여 시험하였다. 5℃ 내지 35℃ 사이의 배양 온도에서, HTK 용액은 유로-콜린스 용액보다 일관되게 더 높은 pH값을 유지하였다.

문헌[참조: Klebanoff ＆ Phillips (1969) Cryobiology 6: 121]은 7.1 내지 16℃에서 완충 링거 락테이트로 관류시킨 개의 저온 무혈(asanguinous) 관류법에 대하여 기재하고 있다. 미국 특허 제4,923,442호(Segall 등)에는 4가지의 상이한 용액(기초 용액, 심장 마비 유도 용액, 심장 마비 유지 용액 및 회복 용액)을 보유하고, 20℃ 미만의 온도에서 피검체 및 그의 장기를 유지할 수 있는 혈액 대용품이 기재되어 있다. 기초 용액은 생리적 농도의 전해질, 거대 분자성 종창 제제(oncoticagent), 생리적 pH에서 효과적인 통상의 생물학적 완충제 당 및 4 내지 5mEq의 K⁺를 함유한다. 심장 마비 유도 용액은 25 내지 45mEq의 K⁺농도를 보유하고, 심장 마비 유지 용액은 15 내지 45mEq의 K⁺농도를 보유하며, 회복 용액은 6 내지 10 mEq의 K⁺농도를 보유하였다. 문헌(참조: Segall 등, 미국 특허 제5,130,230호)은 회복 용액이 0 내지 10mEq의 K⁺를 함유하는 상기 4가지 용액 시스템에 대하여 보고한 바 있다.

[발명의 요약]

본 발명은 부분적으로 또는 거의 완전히 방혈된 피검체를 정상 온도 또는 정상 체온 보다 실질적으로 낮은 온도, 일반적으로 37 내지 38℃ 미만 및 -2℃ 이상의 온도에서 생존 상태로 유지하는 데 적합한 단일 용액의 사용 방법에 관한 것이며, 이 용액은 생리적 농도 또는 그보다 낮은 농도의 K⁺및 Mg⁺⁺, 생리적 Na⁺, Ca⁺⁺, Cl^-, 거대 분자성 종창 제제, 유기 카르복실산 또는 이의 염 및 당을 함유한다.

본 발명의 용액은 정상 체온 상태에서 혈장 증량제(plasma extender)로 사용할 수 있다. 본 발명의 용액은 또한 극심한 저온 상태에 노출되는 동안 또는 노출된 후에 관류된 피검체 및/또는 그의 장기의 생명력 또는 생물학적 일체성을 유지시키는데 유용하다.

이 용액은 가압된 환경하에서 피검체의 혈액 성분의 적합한 회복에 충분한 시간 동안 최고 100%의 O₂의 증가된 산소 농도로 피검체를 적정 온도로 유지하는 데 사용할 수도 있다.

본 발명의 용액은 포유 동물을 그 피검체의 정상 체온보다 현저하게 낮은 온도로 관류 및 냉장하는 데 사용할 수 있다. 이 용액은 장기간, 통상 1시간 이상 극심한 저온 상태로 피검체를 유지시킬 수 있으며, 손상되지 않은 피검체는 지속적인 외관상의 부작용 없이 저온 상태로부터 회복될 수 있다.

본 발명의 용액의 중요한 차이점은 혈액 대체를 위해 피검체에 효과적으로 투여하거나 포유류 피검체를 저온 유지시키기 위해 다수의 용액이 필요하지 않다는 점이다. 본 발명의 용액은 혈장 증량 또는 혈액 대체의 모든 단계에 사용할 수 있다.

본 발명의 용액의 또 다른 주요 차이점은 모든 투여 단계에서 K⁺의 양이 생리적 K⁺의 양보다 적다는 것이다. 이러한 요건으로 영장류 및 사람의 수혈시에 발생하는 고칼륨혈증(hyperkalemia)으로 유도된 심장 서피션시(sufficiency)의 위험성이 감소된다.

본 발명의 용액의 또 다른 중요한 특징은 통상의 생물학적 완충제를 사용하지 않는다는 점이다. 용액 중에 통상의 생물학적 완충제를 함유하지 않으므로, 용액 성분을 분해하는 일이 없이 상기 용액을 최종적으로 가열 멸균시킬 수 있다는 의학적 장점이 제공된다.

본 발명의 용액은 유기 카르복실산, 이의 염, 또는 이의 단쇄 에스테르의 존재를 필요로 한다. 유기 카르복실산, 이의 염, 또는 이의 에스테르는 포유류에 사용할 경우 생물학적으로 적합한 pH 범위를 유지할 수 있는 용액의 동적 완충 시스템(dynamic buffer system)의 한 성분이다.

본 발명의 용액은 생리학적 삼투압을 유지시키기에 충분한 거대 분자성 종창제제를 필요로 한다. 본 발명의 용액에 사용되는 상기 거대 분자성 종창 제제는 단백질류 또는 전분류일 수 있다.

상기 용액의 장점은 피검체 혈액의 초기 세척 단계로부터 모든 또는 거의 모든 순환하는 혈액을 완전히 대체하는 모든 혈액 대체 단계에서 포유류 피검체에 사용할 수 있다는 점이다.

본 발명의 특징은 포유 동물을 혈액이 없는 상태로 유지하기 위해, 그리고 혈액으로 재관류시키는 동안 상기 용액을 사용할 수 있다는 점이다.

[바람직한 구체적인 상세한 설명]

본 명세서의 본문에 다르게 명시되어 있지 않은 한, 본 명세서 및 특허 청구범위에서 사용된 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 복수 대상물을 포함한다는 것에 유의해야 한다. 그러므로, 예를 들면 "제형(formulation)"이란 용어는 다른 제형들의 혼합물을 포함하고, "치료 방법"이란 용어는 당업자에게 공지된 동등한 단계 및 방법들을 포함하는 것 등이다.

달리 정의되지 않은 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 용어 및 학술 용어들은, 본 발명이 속하는 당업자가 통상적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기재된 방법 및 재료와 유사하거나 동등한 모든 방법 및 재료가 본 발명의 실시예 및 시험에 사용될 수 있으나, 바람직한 방법 및 재료를 이하에 설명하고자 한다. 본 명세서에 언급된 모든 공개 문헌은 참고 문헌이 관련되어 인용된 특정 정보를 기술하고 개시하기 위해 본 명세서에 참고 문헌으로서 인용한 것이다.

영장류의 적혈구는 고농도의 칼륨 이온(K⁺)을 함유한다. 영장류의 혈액이 저장되는 경우(혈액은행으로부터 얻은 실질적으로 모든 혈액의 경우), 적혈구의 분해가 약간만 일어나도 일반적으로 칼륨 이온 농도가 높아진다. 이것은 분해된 영장류 적혈구 내부로부터 칼륨 이온이 세포 주변의 혈장으로 방출되기 때문이다. 따라서, 혈액은 주입되었을 때 고칼륨혈이 된다. 충분한 순환혈과 함께 혈액이 환자에게 주입된 경우에는 고칼륨 이온 농도가 희석되기 때문에 증가된 칼륨 농도가 희석될 수 있다. 그러나, 미국 특허 제4,924,442호에 개시된 종류의 고농도의 고농도의 칼륨을 함유한 유지 용액 내에 영장류의 혈액이 수혈되는 경우에는 문제가 커진다. 수혈된 혈액내 칼륨 이온 농도가 안전 수치까지 희석되지는 않는다. 그 결과, 심부전증이 일어날 수 있고, 종종 일어난다. 또한, 고칼륨혈증은 화상, 사고, 수술, 화학요법 및 다른 물리적 외상으로부터 야기되는 조직 손상과 관련되어 있다. 선행 기술은, 저온에서 장기를 보존하려면 조직 일체성 유지를 위해 고칼륨 이온 농도가 필요하다는 것을 교시하고 있다.

본 발명의 용액은 생리적 농도 이하의 칼륨을 함유한다. 그러므로, 이 용액은 저장된 수혈 혈액 내의 칼륨 이온의 농도를 희석시킨다. 그 결과, 고농도의 칼륨 이온 및 이로부터 야기될 수 있는 심장 부정맥 및 심부전증은 더 용이하게 조절될 수 있다. 생리적 농도 이하의 칼륨을 함유하는 용액은 또한 피검체의 혈액 대용 및 저온 유지의 목적에 유용하다. "생리적 농도 이하의 칼륨"이란 용어는 0 내지 5mEq/ℓ의 K⁺(0내지 5 mM), 바람직하게는 2 내지 3mEq/ℓ의 K⁺(2내지 3mM)를 의미한다.

본 발명의 용액은, 수용액으로 되어 있을 경우, 이 용액을 필요로 하는 피검체에게 관류시키는 데 사용될 수 있는 물질의 혼합물을 포함한다. 이 물질들은 가열 멸균 과정 전에 물이 첨가되는 건식 혼합물로서 제공될 수 있으나, 상기 용액은 멸균 수용액의 형태로 제공되는 것이 바람직하다.

피검체의 혈액이 제거 및 대치되거나, 피검체가 냉각되는 모든 상태(phase)에서, 본 발명의 용액은 단일 용액으로서 사용될 수 있다. 이러한 상태는 정상 체온에서의 혈액 희석 또는 혈장 증량, 저체온에서의 혈액 대치 및 교환, 상당한 저체온에서의 혈액 대체 및 피검체의 가온을 포함한다. "저체온"이란 37 내지 38℃의 정상 체온보다 4°내지 5℃ 낮은 체온을 의미한다. 달리 표현하면, 저체온의 상태는 약 32 내지 35℃의 체온에서 시작하는 것으로 생각할 수 있다. "상당한 저체온"이란, 빙점(-2℃)바로 아래 내지 약 10℃의 체온으로 정의된다. 그러므로, 본 명세서에서 사용된 "저체온" 또는 "저온증"이란 용어는 약 -2 내지 3℃로부터 약 32 내지 35℃의 체온을 포함하는 의미이다.

본 발명의 용액은 통상적인 생물학적 완충액을 포함하지 않는다. "통상적인 완충액"이란, 시험관내 용액에서 특정한 범위로 pH를 유지하는 화합물을 의미한다. "통상적인 생물학적 완충액"이란, 무세포계에서 생물학적 범위의 pH(pH 7~8)를 유지하는 화합물을 의미한다. 통상적인 생물학적 완충액의 예로는, N-2-히드록시에틸피페라진-N'-2-히드록시프로판설폰산(HEPES), 3-(N-모르폴리노)프로판설폰산(MOPS), 2 -([2-히드록시-1, 1-비스(히드록시메틸)에틸]아미노) 에탄설폰산(TES), 3-[N-트리스(히드록시-메틸)메틸아미노]-2-히드록시에틸]-1-피페라진프로판설폰산(EPPS), 트리스[히드록시메틸]-아미노메탄(THAM) 및 트리스[히드록시메틸]메틸 아미노메탄(TRIS)를 들 수 있다. 통상적인 생물학적 완충액은 정상적인 생물학적 과정과는 무관하게 작용하는데, 예를 들어 통상적인 완충액은 생체내에서 대사되지 않고, 무세포계에서 가장 효과적이다.

본 발명의 용액은 정상적인 생물학적 성분들을 사용하여 생체내 생물학적 pH를 유지하는데, 이 개념을 "동적 완충계(dynamic buffer system)"라고 부른다. 동적 완충계 개념은 본 발명자들이 발견한 사실에 근거하고 있는데, 상기 발견이란 생체내에서 대사될 수 있고 생물학적 범위 내에서 고유 완충 능력이 없는 화합물(예, 락테이트)이 다른 용액 성분과 작용하여, 저체온 및 본질적으로 혈액이 없는 조건에서 조차 동물 내에서 생물학적으로 적절한 pH를 유지시킨다는 것이다. 본 발명의 동적 완충계는 부분적으로 산소화 및 이산화탄소(CO₂)의 제거에 의존하며, 중탄산염(NaHCO₃)을 추가로 포함할 수는 있으나, 필요로 하지는 않는다. 본 발명의 동적완충액은 생물학적 계의 외부에서 완충액으로서 작용하는 능력이 없거나 실질적으로 없다. 즉, 동적 완충액은 생체 내에서는 생물학적 범위 내로 pH를 유지하나, 무세포 환경에서는 그러하지 않다. 본 발명의 동적 완충계의 성분은 카르복실산, 이의 염 또는 에스테르를 포함한다. 카르복실산, 이의 염 또는 에스테르는 일반 구조식이 RCOOX인 화합물을 의미하는데, 여기서, R는 탄소 수가 1 내지 30개인 분지쇄 또는 직쇄의 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기이고, 여기서 탄소는 치환될 수도 있으며, 탄소쇄의 하나는 락테이트, 아세테이트, 시트레이트, 피루베이트, 또는 다른 생물학적 대사물질의 탄소쇄를 구성하는 것이 좋고, X는 수소 또는 나트륨, 또는 산소 위치에 부착할 수 있는 기타 생물학적으로 상용성인 이온 치환체이거나, 탄소 수가 1 내지 4개인 짧은 직쇄 또는 분지쇄 알킬(예, -CH₃, -CH₂CH₃)이다.

초기 pH가 약 7.7인 통상적인 종래의 완충 용액(25mM 트리스)은 1.25M HCI용액을 0.12ml까지 가해도 7.2이상의 pH를 유지한다. 대조적으로, HLB 용액의 pH(초기 pH 7.7)는 1.25M HCI 용액을 약 0.01 ml가하면 7.2미만으로 떨어진다.

본 발명의 용액이 저체온에서 혈액 대용품으로서 사용되는 경우, 의료 등급의 멸균 NaHCO₃를 가열 멸균된 용액(HL 용액)에 첨가한다. NaHCO₃를 함유하는 용액은 HLB 용액이라 부른다. 무세포계 내에서 통상적인 생물학적 완충액과 HLB 용액의 완충 능력은 비교된다. 산소화되는 생체내 조건하에서, HLB 용액은 1.6 내지 36.1℃범위의 온도에서 pH를 7.3이상으로 유지하는 것으로 나타났다(표 1 및 2).

본 발명의 용액이 정상 체온에서 혈장 중량제로서 사용되는 경우, NaHCO₃를 가하지 않고도 생체내 pH는 생물학적 범이로 유지된다.

본 발명의 용액 내에 통상적인 생물학적 완충액이 부재하는 것은 이 용액이 최종적으로 가열 멸균될 수 있다는 중요한 의학적 이점을 제공한다. 일반적으로, 의료용액은 환자에게 사용하기 전에 최종적으로 가열 멸균되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 사용된 "최종적으로 가열 멸균된" 도는 "가열 멸균된"이란 용어는 용액을 가압하에서 15분동안 120℃로 가열시키는 과정을 의미하는데, 즉 모든 또는 실질적으로 모든 박테리아를 죽이고, 모든 또는 실질적으로 모든 바이러스를 불활성화시키는 데 충분한 시간 동안 용액을 가열 및 가압 조건으로 유지시키는 것이다. 이러한 과정은 보통 고압 멸균기(autoclave)내에서 수행되며, "고압 멸균법"이라고도 알려져 있다. 가열 멸균의 목적은 용액 내에 존재하는 잠재적인 감염원을 사멸시키는 데 있다. 감염원은 최고 100℃의 온도에 내성이 있는 것으로 알려져 있다. 일반적으로, 용액을 가압하에서 약 15분 동안 120℃로 가열하면 멸균성을 확보하는 데 충분한 것으로 생각된다.

본 발명자들이 인식하는 모든 이식물 또는 혈액 대체 용액은 최종 가열 멸균을 용인할 수는 없다. pH가 7.0이상인 용액의 가열 멸균 결과, 다른 용액 성분이 상당량 분해되어 버린다는 것은 공지된 사실이다.

대조적으로, 본 발명의 용액은 당과 같은 다른 용액 성분의 분해를 최소화하면서 가열 멸균시키는 것이 가능하도록 고안된 것이다. HL 용액은 사용 전에 가열 멸균된다. HLB 용액을 형성하기 위해 NaHCO₃의 첨가가 요망되는 경우, NaHCO₃는 시판되는 멸균 1M용액으로 멸균 HL 용액에 첨가한다. HLB 용액 1ℓ를 형성하기 위해서는 HL 용액 1ℓ당 1M NaHCO₃용액 5ℓ를 첨가하는 것이 일반적이다. 그러나, 더욱 다량의 NaHCO₃를 첨가하는 것도 가능하다.

본 발명의 HLB 용액 또는 이것의 완충 유기 산 및 염은 배양된 조직과 세포를 시험관 내에서 유지시키는 데 사용할 수도 있다. 용액의 동적 완충계는 배양된 조직과 세포를 적합한 생물학적 pH로 유지한다. 본 발명자들은 배양된 세포에 락테이트 및 중탄산염을 첨가하는 것만으로도 정상적인 세포 성장과 형태를 유지하는 데 충분하다는 것을 확인하였다.

본 발명의 용액은 유기 카르복실산 또는 이의 염을 포함한다. 용어 "유기 카르복실산 또는 이의 염"은 포유 동물에 의해 대사될 수 있는 임의의 카르복실산 또는 이의 카르복실산 유도체를 포함하는 의미이다. 본 발명의 용액에 사용하기에 적합한 카르복실산 및 카르복실산 염의 예로는 락테이트 및 나트륨 락테이트, 시트레이트 및 나트륨 시트레이트, 글루코네이트 및 나트륨 글루코네이트, 피루베이트 및 나트륨 피루베이트, 석시네이트 및 나트륨 석시네이트, 그리고 아세테이트 및 나트륨 아세테이트를 들 수 있다. HLB 용액의 사용을 설명하고 있는 하기 실시예에서는, 나트륨 락테이트를 사용한다. 생체 내에서 대사되는 경우, 락테이트는 중탄산염 농도의 유지를 도움으로써, 상기 용액의 동적 완충계의 한 성분으로서 생체 내에서 생물학적 pH를 유지시키는 작용을 한다.

이하, 본 발명을 더 설명하기 위해, 본 발명의 혼합물은 수용액으로 기재한다. 후술하는 본 발명의 내용으로 당업자라면 상기 혼합물을 무수 혼합물로서 제공하고, 본 발명에 따른 무수 혼합물을 위한 희석제로서 사용할 수 있는 정상적인 식염 용액중에서 발견되는 염화나트륨의 양을 수용하기에 필요한 염화나트륨과 유기나트륨염의 양으로 조정할 수 있을 것이다.

유기나트륨염의 양은 무수 성분이 첨가되는 용액의 염화나트륨 농도 뿐아니라 피검체의 혈중에 존재하는 나트륨 이온의 농도를 고려하여 계산한다. 유기 나트륨염으로부터 얻어지는 나트륨 이온의 농도가 용액 중의 나트륨 이온의 농도를 생리적으로 정상인 혈장의 그 농도와 거의 유사하게 되도록 하기에 충분한 양을 첨가한다. 따라서, 유기 나트륨염과 염화나트륨으로부터 얻어지는 나트륨 이온의 양 또는 농도를 고려하면, 용액 중의 나트륨 농도는 생리적으로 정상인 혈장 내에서 발견되는 나트륨 이온의 농도와 거의 유사하다.

또한, 이 용액은 혈장 내에서 정상적인 생리적 농도 범위의 농도인 칼슘, 나트륨 및 마그네슘 이온을 포함한다. 일반적으로, 상기 이온들의 목적 농도는 용해된 염화칼슘염, 염화나트륨염 및 염화마그네슘염으로부터 얻어지며, 나트륨의 경우 용액내에 존재하는 용해된 유기 나트륨염으로부터 얻어진다.

나트륨 이온 농도는 70mM 내지 약 160mM, 바람직하게는 약 130mM 내지 150mM 범위이다.

칼슘 이온 농도는 약 0.5mM 내지 4.0mM, 바람직하게는 약 2.0mM 내지 2.5mM 범위이다.

마그네슘 이온 농도는 0 내지 10mM, 바람직하게는 약 0.3mM 내지 0.45mM 범위이다. 높은 마그네슘 이온 농도는 심장 수축 활성 강도에 나쁜 영향을 미치기 때문에, 본 발명에 따른 용액 내에 과도한 양의 마그네슘 이온은 포함시키지 않는 것이 중요하다. 본 발명의 바람직한 구체적인 예 중의 일례에서는 용액이 생리적인 양 이하의 Mg⁺⁺양을 포함하고 있다.

염화 이온(Cl^-)의 농도는 70mM 내지 160mM, 바람직하게는 약 110mM 내지 125mM범위이다.

상기 용액은 또한 일정량의 글루코즈, 프럭토즈 및 갈락토즈와 같은 단순 6탄당을 포함하기도 하는데, 이 경우 글루코즈가 바람직하다. 본 발명의 양호한 구체적인 예에 있어서는, 영양소 6탄당을 사용하며, 당 혼합물을 사용할 수 있다. 일반적으로, 당의 농도는 2mM 내지 10mM 범위이며, 5mM 농도의 글루코즈가 바람직하다. 때로는, 피검체의 조직 내에서 유체의 보유량을 저하시키고자 하는 경우, 6탄당의 농도를 증가시키는 것이 좋다. 따라서, 6탄당의 범위는 필요에 따라 치료 중인 피검체에게서 부종을 예방하거나 제한하고자 할 때는 최고 약 50mM까지 확장시킬 수도 있다.

종창 제제는 체내 조직의 조직간 공간 내로 모세 혈관층의 천공(穿孔)을 관통시킴으로써 이들의 순환 손실을 방지하기에 충분한 크기의 분자로 이루어져 있다. 한가지 종류로서, 종창 제제는 혈장 증량제의 좋은 예가 된다.

인체 혈청 알부민은 혈장 용적을 확장시키는 데 사용되는 혈장 단백질이다. 혈장 확장제로서 사용되는 것으로는 일반적으로 글루칸 중합체로 특성이 규명된 다당류도 역시 알려져 있다. 일반적으로, 다당류는 비항원성인 것이 좋다.

헤타스타치(Hetastarch; Mcgaw, Inc.)는 거의 전체가 하이드록시에틸 에테르기가 알파(1---4)결합된 글루코즈 단위체 내에 도입된 아밀로펙틴으로 이루어진 납질 전분으로부터 유도된 인공 콜로이드이다. 6%(wt/wt) 헤타 전분 용액의 콜로이드 특성은 인체 혈청 알부민의 콜로이드 특성과 비슷하다. 본 발명에 따른 용액 내에서 종창 제제로서 하이드록시메틸 알파(1---4) 또는 (1---6) 중합체를 포함하는 다른 다당류 유도체도 적합할 수 있다. 시클로덱스트린이 종창 제제로서 적합하다.

D-글루코즈 중합체를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명의 용액 중에 종창 제제로서 주로 알파(1---6) 결합으로 연결된 D-글루코즈인 덱스트란을 사용할 수도 있다. 분자량이 30,000 내지 50,000 달톤(Da) 범위인 덱스트란과 같은 다당류가 좋다. 가장 좋은 것은 분자량이 약 40,000Da인 덱스트란 40이다.

분자량이 약 70,000Da인 덱스트란 70과 같은 고분자량 다당류는 콜로이드 용액의 점도를 증대시켜, 높은 유속을 저해하므로, 일반적으로 좋지 않다. 그러나, 일부 용도의 경우에 있어서는, 고분자량 덱스트란 용액이 모세 혈관으로부터의 누출 속도를 저하시킴으로 인해 조직 팽윤 현상을 방지하는 데 더욱 효과적이라는 점에서 바람직하기도 하다. 따라서, 이러한 고분자량 덱스트란 용액은 높은 산소압에서 뇌빈혈증 치료 및 뇌부종의 효과적인 조절에 특히 유용하다. 이러한 경우에는, 분자량이 50,000 내지 70,000 Da 범위인 덱스트란과 같은 고분자량 다당류를 사용하는 것이 좋은 경우도 있다.

덱스트란 40을 본 발명에 따른 용액에 사용하는 경우에는, 약 8% 덱스트란 40(wt/wt) 또는 약 80g/ℓ의 물을 사용한다. 본 발명에 따른 혈액 대용품의 몰 농도는 약 290 내지 330mM 범위가 되며, 약 300mM의 몰 농도가 바람직하다. 가장 바람직한 것은 최종 몰 농도가 약 298mM인 것이다.

상기 다당류의 농도는(염화나트륨염, 염화칼슘염, 염화마그네슘염, 유기 나트륨염으로부터의 유기 이온 및 전술한 6탄당과 함께 취하는 경우) 정상적인 인체 혈청의 경우인 약 28mmHg와 비슷한 콜로이드 삼투압을 얻는 데 충분한 것이다.

상기 용액은 정상 체온에서의 산소 또는 고압 산소와 함께, 또는 치료 과정 중에 있는 피검체의 고압 산소 존재 또는 부재하에서 순환 용액으로 사용할 수 있다. 또한, 이 용액은 피검체의 체온이 정상 체온보다 현저히 저하되었을 때 치료 과정 중에 있는 피검체의 순환 용액으로 사용할 수도 있다. 온혈 피검체를 수술 과정 중에 저온 조건에 노출시켜 저온에서 사체 장기 기능을 하는 경우, 일반적으로 피검체의 혈액을 본 발명의 냉순환 용액이나 또는 상기 과정 중에 피검체와 그 장기에 관류시켜 본래 상태로 유지하도록 의도된 시간 동안 순환된 용액으로 대체시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 용액은 산소 농도가 최고 100%까지 증가된 가압 대기에 위치한 적정 온도의 피검체에게, 또는 고압 산소의 사용 여부와는 상관 없이 피검체의 체온이 피검체의 정상 체온보다 상당히 감소되는 수술을 받고 있는 상기 피검체에게 정맥내 또는 동맥내 투여할 수 있다. 상기 용액이 피검체에게 투여되어 순환되는 동안, 심장마비 제제와 같은 다양한 제제를 피검체의 순환계 내로 또는 피검체의 심근층 내로 직접 투여하거나, 또는 본 발명의 순환성 용액에 첨가할 수 있다. 이들 성분은 규칙적인 심장 수축 활성의 유지, 심장 세동의 정지 또는 심근층이나 심근의 수축 활성의 완전한 억제와 같은 목적하는 생리학적 효과를 얻기 위하여 첨가한다.

심장 마비성 제제는 심근 수축을 중지시키는 물질로서 리도카인, 프로카인과 노보카인과 같은 마취제 및 심근 수축 억제를 일으키기에 충분한 농도의 칼륨 이온과 같은 1가의 양이온이 있다. 상기 효과를 얻기에 충분한 칼륨 이온의 농도는 일반적으로 15mM을 초과하는 농도이다.

피검체의 소생 중에(본 발명에 따른 용액을 사용하여 피검체를 유지하는 정상이하의 온도, 즉 저온의 유지 기간 후), 이 피검체는 그가 보유한 혈액 또는 혈액 공여체의 혈액과 함께 본 발명에 따른 용액의 혼합물을 재주입할 수 있다. 피검체의 체온이 증가함에 따라, 전혈을 주입하여 피검체가 허용 가능한 적혈구 용적, 일반적으로 약 30%를 초과하는 적혈구 용적을 얻도록 한다. 허용 가능한 적혈구 용적이 얻어지면, 관류를 중지하고, 피검체는 통상의 수술법을 사용하여 외상을 봉합시킨 후 소생시킨다.

일반적으로, 본 발명에 따른 용액은 정맥 라인(피검체가 정상 체온인 경우)을 사용하거나, 원심 분리 펌프, 롤러 펌프, 연동 펌프, 또는 기타 공지의 시판되는 순환펌프와 같은 펌핑 순환 장치를 사용하여 냉각된 피검체에게 투여한다. 순환 장치는 적합한 정맥 및 동맥 내로 외과 수술에 의해 삽입된 캐뉼라를 통해 피검체에게 연결시킨다. 상기 용액을 냉각된 피검체에게 투여하는 경우 일반적으로 동맥 캐뉼라를 통해 투여하고, 정맥 캐뉼라를 통해 피검체로부터 제거하여 폐기하거나 보관한다.

상기 용액은 다양한 외과 수술 장치 및 수술에 사용할 수 있다. 그것은 확실한 수술 분야가 필요하고, 감소된 중추 신경계 활성이 바람직하며, 코어의 온도 및/또는 대뇌의 온도가 상당히 감소된 환자의 수술에 의해서 이루어지는 정교한 신경 수술에 이용할 수 있다.

상기 용액은 피검체(상당량의혈액, 예를 들어 혈액의 20 내지 98%가 소실된 피검체)를 최고100%까지의 대기 산소압 이상의 증가된 산소 농도의 가압 환경에서 정상 체온으로 유지하는 데에 사용할 수 있다. 피검체는 대기압 및 대기 산소 농도에서 생명을 유지하기 위한 충분한 혈액 성분이 피검체에 의해 합성될 때까지 높은 산소 농도에서 유지시킨다. 본 발명에 따른 용액을 사용하면, 생명을 위협하는 외상성 손상 후, 적합한 지지 또는 교정 외과 수술을 시행할 수 있을 때까지 감소된 대사 속도, 및 정상 체온보다 낮은 온도로 피검체를 유지할 수 있다. 또한, 상기 용액을 사용하면, 적합한 짝의 공여체를 찾고, 대체 혈액 유니트 또는 기타 장기가 얻어질 때까지 희귀한 혈액형 또는 조직형을 가진 피검체를 유지할 수 있다.

포유류 피검체의 순환 혈액의 거의 전부를 본 발명에 따른 용액으로 대체하고, 피검체에게 혈액을 재수혈하지 않고 피검체를 살아 있는 상태로 유지할 수 있다는 놀라운 사실이 확인되었다. 포유류 피검체의 순환 혈액의 거의 전부는 피검체의 적혈구 용적이 10% 이하로 감소하는 경우 대체해야 하는 것으로 생각된다. 적혈구 용적은 O₂가 피검체에게 제공되는 경우, 10%보다 적을 수도 있으며, 고압 산소실에서는 10%보다 상당히 더 낮을 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 용액을 사용하여 환자의 적혈구 용적이 10%를 초과하도록 유지할 수 있다.

포유류 피검체의 순환 혈액의 거의 전부를 대체하는 절차는 포유류 피검체의 체온을 거의 정상 체온으로 유지하면서 수행할 수 있다. 또한, 상기 절차는 피검체를 냉각시키고, 포유류 피검체의 체온을 정상 체온보다 감소시키면서 수행할 수 있다. 냉각은 빙욕조, 빙염 슬러리 또는 냉각 블랭킷으로 피검체를 냉각시킴으로써 수행할 수 있다. 또한, 상기 용액을 피검체에게 관류시키기 전에 본 발명에 따른 용액을 냉각시킴으로써 피검체를 냉각시킬 수 있다.

거의 모든 포유류 피검체의 순환하는 혈액을 대체시키기 위한 본 발명에 따른 절차에 있어서, 상기 용액을 피검체의 순환계로 전달하기 위한 동맥 카테터 및 피검체로부터 혈액과 관류액을 제거하기 위한 정맥 카테터를 사용하여, 피검체를 냉동시키고 상기 용액으로 관류시키는 것이 바람직하다. 정맥 카테터로부터 유출된 유출물의 적혈구 용적을 측정함으로써 확인할 수 있는 바와 같이, 피검체의 거의 모든 순환 혈액은 이와 같은 방식으로 제거된다. 피검체의 거의 모든 순환 혈액이 제거되었을 때, 관류를 중단한다.

또한, 피검체의 거의 모든 혈액을 대체시키기 위한 절차는 고압 산소 요법을 사용하여 수행할 수도 있다. 피검체는 20% 이상, 바람직하게는 100% 농도의 산소로 가압된 고압 산소실에 넣는다. 대부분의 절차를 수행하는 동안에는 고압 산소실의 압력을 대기압을 초과하여 0.5파운두/인치²내지 대기압의 약 2배에 이르는 압력 범위로 유지시킨다. 한 구체적인 예에서는, 100% 산소를 사용하여 주위 압력을 초과하여 약 0.07 내지 약 2기압(0.5 내지 30파운드/인치²(psi))의 고압하에 피검체를 고압실에 넣어 수행한다. 필요에 따라, 고압실의 압력은 외상 봉합시에 대기압으로 감압시킬 수도 있다. 이어서, 피검체를 높은 산소 농도의 고압에서 유지한다. 압력은 점차 저압으로 감소되지만, 여전히 고압이다. 수 시간 내지 수 일 동안은 압력을 10psi 미만 내지 약 5psi로 유지시키는 것이 바람직하다. 이어서, 압력을 다시 1psi 미만, 바람직하게는 약 0.5psi로 점차 감압시키고, 이 압력하에서 추가로 1일 이상의 기간동안 유지한다.

또한, 상기 용액을 사용하여 뇌사 발생 직후에 장기 공여 피검체의 생리학적 일체성을 유지할 수도 있다. 피검체를 냉동시켜서 피검체의 혈액을 제거하고, 37℃미만의 온도로 유지된 순환 용액, 즉 본 발명에 따른 저온의 순환 용액으로 대체시킬 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 용액을 이용함으로써, 중추 장기의 허혈을 최소화할 수 있다. 본 발명에 의한 냉각 용액을 저온하에서, 피검체를 고압 산소실에 안치하거나 안치하지 않고 피검체의 순환계를 통해 순환시킴으로써, 중추 장기가 보다 오랜 시간 동안 존속할 수 있으므로, 잠재적인 이식물 수용자를 위해 한 공여체로부터 유효하게 사용될 수 있는 장기의 수를 최대화할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 특정의 첨가물, 구체적으로 프로판디올과 고농도의 글루코즈를 사용하여 용액을 보강함으로써, 공여체 장기의 온도를 저하시킬 수 있다는 것이 밝혀졌으며, 특히 공여체의 심장의 경우 물의 빙점(0℃) 아래로 저하시켜서 이를 유용한 상태, 즉 조화된 심장 수축을 유지할 수 있는 상태로 동결로부터 회수할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 용액과 함께 상기 부가물을 사용함으로써, 손상되지 않은 포유류 공여 피검체의 온도를 물의 빙점(0℃) 아래로 저하시키고, 이를 다시 조화된 심장 수축을 유지할 수 있는 상태로 동결로부터 복원시킬 수 있다. 그 밖의 다른 장기계도 고도의 생물학적 통합성을 가진 상태로, 즉 생명을 유지할 수 있는 생리학적 상태로 유지시킬 수 있음은 물론이다.

용액에 첨가되는 부가물은 저분자량 지방족 폴리알코올을 포함한다. 디올, 예를 들면 에틸렌디올, 프로판디올 및 부탄디올이 바람직하다. 이러한 디올 중에서도 프로판디올이 특히 바람직하다. 장기 및 장기 공여 피검체의 저온용, 즉 0℃이하의 보존용 첨가제로서 적합한 다른 폴리알코올은 저분자량 폴리에틸렌 글리콜이다. 이러한 본 발명의 구체적인 예에 있어서, 첨가제는 용액에 약 0.2M 내지 1M 범위의 최종 농도로 첨가하는 것이 바람직하다. 특히, 프로판디올의 경우에는 0.2M 내지 0.6M 범위가 바람직하다. 프로판디올의 농도는 약 0.4M인 것이 가장 좋다. 1.2-프로판디올이 본 발명에 따른 저온의 장기 및 공여체 저온 보존용으로사용되는 용액 부가물로서 바람직하지만, 1, 3-프로판디올을 사용할 수도 있다.

장기 및 장기 공여 피검체의 0℃ 이하 보존용으로 유용한 용액 중의 글루코즈 농도는 약 0.6M 내지 약 1.4M 범위이다. 글루코즈 농도는 약 1M인 것이 바람직하다.

장기 및 장기 공여체 조직의 저온 및 0℃ 이하 보존용 용액에 유용한 또 다른 부가물은 트리메틸아민 옥사이드(TMAO)이다. TMAO는 전술한 바와 같은 용액에 0.2M 내지 7M 범위의 최종 농도로 첨가할 수 있다. TMAO를 포함하는 용액은 피검체의 체내에 관류시켰을 때 조직의 해부학적 보존성의 우수성을 통해 입증되는 바와 같이 피검체 조직의 생물학적 일체성을 향상시킨다.

이하, 실시예에 의거하여 본 발명 및 그 사용예를 설명하고자 하나, 후술하는 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

[실시예]

하기 실시예는 당업자에게 본 발명에 의한 합성을 수행하는 방법을 충분히 개시 및 설명하기 위해 제공하는 것이며, 본 발명자들이 간주하는 본 발명의 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다. 사용된 숫자(예, 양, 온도 등)와 관련한 정확성을 기하기 위해 노력했으나, 약간의 실험적 오차 및 편차가 있었음을 밝혀둔다. 별도로 나타내지 않는 한 부는 중량부이고, 분자량은 중량 평균 분자량이며, 온도는 ℃이고, 압력은 대기압이거나 대기압 부근이다.

[실시예 1 : 용액 제조]

용액 A 10 L의 제조

적당한 용기에 발열 물질이 없는 덱스트란 40(파마켐 또는 파마시아) 80g/L(즉, 10L에 대해서는 800g)를 첨가하였다. 여기에 탈이온수를 첨가하여 부피를 6내지 9ℓ로 만들었다. 진탕하여 덱스트란 40을 완전하게 용해시켰다. 하기 성분들은 임의의 순서로 첨가할 수 있으며, 그 다음의 성분을 첨가하기 전에 그 각각을 완전하게 용해시켰다. 하기 시약들은 화학 물질 제조원으로부터 얻을 수 있는데, 본 실시예에 기재된 시약들 즉, NaCl(5.2g/L), CaCl₂(0.29 g/L), MgCl₂(0.40 g/L), 글루코즈(0.9g/L), 트리스(3.03g/L) 및 글루콘산 나트륨(6.54g/L)은 시그마사로부터 입수하였다.

이어서, 상기 용액을 진탕 및 pH 측정기를 이용하여 pH를 점검하면서 0.25M HCI을 적가함으로써 상기 용액의 pH를 실온에서 7.80으로 조정하였다. 그 다음, 이 용액에 더 많은 탈이온수를 첨가하여 최종의 목적하는 부피(즉, 10ℓ)로 되도록 하였다.

최종적으로, 상기 용액을 0.2μ필터(겔만, 와트만, 또는 이상적으로는, 폴(Pall) 필터 유니트가 사용될 수 있음)를 통해 멸균 용기 또는 백(bag) 내로 펌핑하였다. 병에 넣어 마개를 닫은 용액을 사용하기 전까지 얼음 위에 저장하였다.

그 다음, 상기 용액을 적절한 조건하에서 동결 건조한 후 멸균 IV용액의 제조에 적합한 용기 내에서 멸균 무수 분말로서 제조할 수 있다.

HL 용액의 제조

용액 L(바이오타임 헥스텐드(Hextend; 등록 상표)-락테이트) 50ℓ를 제조하기 위해, 고분자량의 헤타전분(HES) 3.0kg을 물 25ℓ에첨가하였다. 충분한 NaCl을 첨가하여 최종 NaCl 농도가 6.72g/l로 되도록 하였다. 이 용액을 교반하여 HES 및 NaCl을 모두 용해시켰다. 이 용액은 필요하다면 50℃로 가열할 수도 있다. 총부피를 45ℓ로 만들고, 하기 성분들, 즉 CaCl₂·2H₂O 18.5g, MgCl₂·6H₂O 4.5g, KCl 11.0G, 글루코즈 45.0g, 및 60%(wt/wt) 나트륨 락테이트 4.03㎖을 첨가하여 완전히 용해될 때까지 혼합하였다. 이 용액의 부피를 50ℓ로 만들었다. 이 용액을 여과하여 용해되지 않은 성분을 제거하고, 고압 멸균 가능한 용기에 넣어 오토클레이브에서 120℃로 15분 동안 가열하였다.

HLB 용액

각각 가열 멸균된 L 또는 HL 용액에 의학 등급의 멸균된 NaHCO₃1M 용액 5ml를 첨가하여 HLB용액(바이오타임 헥스텐드-락테이트-중탄산염)을 제조하였다.

L용액

L용액은 상기 HL 용액에 대하여 설명한 바와 같이 제조하였으나, 헤타전분 (HES)은 첨가하지 않았다.

[실시예 2 : 빙냉 혈액 대체 1시간 후 소생된 헴스터]

생후 약 1개월된 체중 41g의 암컷 햄스터(Mesocricetus auratus)에게 케타민 마취제 100mg/ml 용액인 베탈라(Vetalar) 0.04ml를 근육내 주사하였다. 이 동물을 분쇄된 얼음 중에 넣고, 직장 온도가 10℃로 될 때까지 냉각시켰다. 그 다음, 분쇄된 얼음에서 상기 동물을 꺼낸 후, 외과 수술 동안 입체 현미경을 이용하여 동물의 특정 부위를 관찰할 수 있도록 통상적인 시험대 위에 복부가 위로 향하게 올려놓았다. 동물의 사지를 고정시키고, 이 동물에 EKG 리드선 및 직장 전기 온도계 탐침을 장치하였다.

우측 서혜부 영역을 절제하고, 우측 대퇴부 정맥, 그 다음 우측 대퇴부 동맥에 용액 A로 채워져 있는 특별히 고안된 미소(微少) 캐뉼라를 사용하여 캐뉼라를 삽입시켰다. 캐뉼라 삽입 후 용액 A중의 헤파린 0.02ml(1000U/ml)를 정맥 캐뉼라를 통해 동물 체내에 주사한 후 마개를 막았다.

우측 대퇴부 동맥 캐뉼라 삽입 후, 상기 캐뉼라를 외과 수술용 시험대 위에 장치된 스톱콕(stopcock)에 연결된 멸균 플라스틱 관의 루어 선단을 붙인 분절(luer-tipped segment)에 연결시켰다. 이 스톱콕은 또 다른 관의 분절과 연결되어 있고, 이는 다시 폴러 펌프의 헤드를 통해 통과하는 더 넓고 더 두껍고 더 부드러운 관의 분절에 연결시켰다. 이러한 더 넓은 관의 분절의 단부에는 유체를 저장 용기로부터 뽑아내는 관을 포함시켰다. 이와 같이 저장기로부터 유체를 뽑아내는, 본 명세서에서 "픽업(pick-up)"이라 명명하는 상기 관은 18 게이지 피하 주사 바늘의 루어 선단으로부터 형성시켰다. 이 "픽업"은 작은 "0"형 고무링으로 고정된 혈액 필터 재료로 덮었다. 상기 "픽업"은 분쇄된 얼음 중에 잠겨 있는 원심 분리 관에 함유된 용액 A의 저장 용기 내에 삽입하였다. 이 용액(15ml)에 1M KCI 0.06ml를 첨가하여 약 4mM의 KCI 농도를 얻었다. 상기 라인은 스톱콕을 사용하여 폐쇄시켜 동맥 캐뉼라 내부로 역출혈되는 것을 방지하였다.

햄스터를 분쇄된 얼음에 묻어 4℃로 냉각시켰다. 그 다음, 1M KCI 0.2ml를 열린 스톱콕 내로 주사하여, 주사된 용액이 동맥 캐뉼라로 연결되는 라인 내로 흘러 들어가 동물의 대퇴부 동맥 내로 유입되도록 하였다. 햄스터의 심장을 정지시켰다. 동물을 더욱 냉각시키고 4mM KCI을 함유하는 용액 A 8 ml를 동맥 캐뉼라를 통해 관류시켰다. 대부분의 햄스터 혈액을 함유하는 유출액을 정맥 캐뉼라로부터 수집하였다. 적혈구 용적이 5이하로저하된 후, 로울러 펌프를 67분 동안 정지시켰다.

그 다음, 햄스터에게 KCI을 함유하지 않는 용액 A 8 ml를 동맥 캐뉼라를 통해 관류시킨 다음, 심장 천공으로 다른 햄스터로부터 채취한 헤파린 처리된 혈액 8ml를 동맥 캐뉼라를 통해 관류시켰다. 정맥 캐뉼라로부터 등량의 유출액을 수집하였다. 적혈구 용적이 40%를 초과한 후, 전혈의 관류를 중지시키고 캐뉼라를 제거하였다.

햄스터가 자극에 반응할 때까지 데스크 램프로 가온시켰다. 캐뉼라를 제거하고 열린 혈관을 결합시키고 절개부를 봉합하였다. 추가로 재가온을 계속하였다. 동물은 완전히 회복되었고 실험 후 수주동안 생존하였다.

[실시예 3 : 심냉(深冷) 보존 후의 심장 보존

절식(하룻밤)시킨 40g의 암컷 햄스터에 0.02㎖ 케타민 마취.제(100mg/㎖)를 근육내 주사하였다. 햄스터의 체온이 +14℃로 감소될 때까지 이를 분쇄된 얼음에 담가 두었다. 그 후, 수술대에 올려놓고, EKG 리드선 및 직장 온도 탐침을 장치하였다. 동물의 체온이 10 내지 14℃ 유지할 동안 경동맥 및 경정맥을 수술로 노출시키고, 그 동맥 및 정맥에 캐뉼라를 삽입하였다. 동맥 캐뉼라를 연동 펌프에 염결된 관에 부착시켰다. 관에 20mM KCI을 포함하는 용액 A를 더 채워넣었다. 분쇄된 얼음을 사용하고, 온도가 조절되는 수술대를 -1.0℃로 고정시켜 동물의 체온이 5℃로 내려갈 때까지 정맥 캐뉼라를 마개로 막았다.

동물은 체온이 10℃ 아래로 떨어졌을 때 스스로 호흡을 멈추었다. 100% O₂호흡을 개시하였다. 5℃에서, 정맥 캐뉼라 마개를 벗기고, 동맥에 용액 A 3.5㎖를 1분당 약 0.3㎖의 유속으로 펌핑하였다. 그 후, 용액 A 및 추가의 4mM KCI, 1.0M 글루코즈, 4% 프로판디올(즉, 10㎖ 용액당 1.8g 글루코즈 +0.4g 프로판디올)로 구성된 저온 보호 용액 4.5㎖을 주입하였다. 관류시키는 동안, 정맥 유출액을 수집하였다. 관류시키는 동안 동물의 체온을 점진적으로 0℃로 저하였다. 관류 개시 5분 후에 호흡을 중단시켰다. 이 때, 피검체의 혈액 30% 이상이 제거되었다. 심장은 최종 정지할 때까지 박동을 계속하였다. 전술한 저온 보호 용액으로 관류시킨 후, 하룻밤 동안 냉동기에 둔 0℃이하의 NaCl 세척(slush)(0.6M)용액 중에 동물을 넣었다.

냉동기 온도는 평균 -5℃로 유지시켰다. 동물을 냉동기에 넣은 15분 후에, 동물의 직장 온도는 0 내지 -1.0℃로 저하되었다. 12시간 후의 동물의 직장 온도는 -2.5℃이었다. 7초 펄스를 사용하는 쿼사르(Quasar)에서 시판되는 주방용 전자 렌지 내에서 가온시켜 동물의 체온을 약 2.5℃로상승시켰다. 펄스는 1분 간격으로 발생시켰다. 동물을 해동시키는 데에는 18펄스가 필요하였다.

다시 동물을 수술대에 올혀 놓고, EKG 리드선 및 직장 온도계 탐침을 장치하였다. 용액 A 3.5㎖를 1분당 약 0.2㎖의 유속으로 경동맥에 관류시켰다. 동물의 체온은 5℃아래로 유지시켰다. 이어서, 햄스터에게 전혈을 관류시키고, 점진적으로 가온시켰다.

혈액 2㎖를 주입한 후, 동물의 체온은 13℃로 올라갔으며, 규칙적인 EKG 신호를 검출하였다. 관류 및 승온이 계속됨에 따라, 신호의 진폭은 점점 커졌으며, 진동수도 증가하였다. 혈액 5.5㎖가 주입된 후, 동물의 체온은 25℃에 이르렀으며, 동물의 가슴을 개방시키고, 심장이 지속적으로 박동하는 것을 관찰하였다.

[실시예 4 : 고압실 내의 혈액 대용 합성 용액]

미리 하룻밤 절식시킨 체중 40g의 햄스터에 0.03㎖케타민(100mg/㎖)을 근육내 주사하였다. 햄스터의 체온이 15℃로 감소될 때까지 이를 분쇄된 얼음에 담갔다. 분쇄된 얼음에서 햄스터를 꺼내고, 입체 현미경하의 온도 제어식의 미세 수술용 수술 대 위에 배를 위로 향하도록 올려놓았다. 햄스터의 체온은 12 내지 15℃로 유지하였다.

우측 서혜부를 절개한 후, 우측 대퇴 정맥 및 동맥을 노출시켰다. 대뇌부 정맥에 캐뉼라를 삽입하고, 0.1㎖ 헤파린(1000u/㎖)을 주사하고, 캐뉼라의 마개를 막아 출혈을 방지하였다.

이어서, 우측 대퇴부 동맥에 캐뉼라를 삽입하고, 캐뉼라를 잠시 용액 A로 채운관에 연결하였다. 상기 관은 연동 펌프의 헤드를 통과하도록 하였다. 소량의 용액(약 0.3㎖)을 주입하여 혈액의 동맥 캐뉼라 공극을 유지시켰다. 정맥 및 동맥 캐뉼라를 수술 봉합으로 동물에 고정시켰다.

동맥 캐뉼라의 마개를 막고, 동물을 고압 산소실(HBO chamber)내의 수술대 위로 옮겨 놓았다. 온도 탐침을 직장에 삽입하였다.

연동 펌프를 통해 저장기로 통과하는 관에 동맥 캐뉼라를 부착시켰다. 관 및 저장기 4mM KCI을 포함하는 용액 A를 채워넣었다.

정맥 캐뉼라로부터 마개를 벗기고, 고압 산소실을 닫아 가압시켰다. 연동 펌프를 작동시키고, 동물을 용액으로 관류시켜 대부분의 혈액을 교체하였다. 상기 혈액을 정맥 유출액으로서 동물로부터 배출되도록 하였다. 고압 산소실의 최종 압력은 주위 압력보다 높은 1.5atm이었으며, 이를 일정하게 유지시켰다. 동물 내로의 용액의 유속은 1분당 약 0.3㎖이었다. 고압 산소실 내의 햄스터가 위치하는 온도가 제어되는 수술을 사용하여 햄스터의 체온을 14 내지 16℃로 유지하였다.

전체 관류 기간 중에 심장 활동 및 호흡을 유지시켰다. 추가의 4mM KCI을 포함하는 용액 A 15㎖를 혈액과 교체하도록 햄스터에게 관류시킨 후, 고압 산소실의 압력을 점진적으로배압(排壓)시켰다.

고압 산소실을 개방시킨 후, 적혈구 용적 샘플을 채취하였다. 적혈구 용적은 5%이었다. 정맥 및 동맥 캐뉼라에 마개를 씌우고, 고압 산소실을 닫아, 주위 압력보다 높은 1.5atm으로 가압시켰다.

동물은 혈액을 제거한 후 4시간동안 고압 산소실내에서 호흡을 게속시켰다. 상기 기간후, 고압산소실을 점진적으로 탈압시켰다. 동시에, 동물은 12℃로 냉각시켰다. 고압 산소실을 개방시키고, 동물을 다른 수술대로 이동시켰다. 동물위에 얼음을 위치시키고, 전혈을 1분당 0.2㎖의 유속으로 동물에게 관류시켜 용액이 정맥 유출물로서 배출되게 하였다.

1㎖의 혈액이 주입된 후, 얼음을 제거하였다. 햄스터의 체온은 4℃이었다. 지속적인 혈액 주입으로 인해 적혈구 용적이 증가하였기 때문에 동물을 점진적으로 승온시키는 것이 가능하였다.

1㎖의 혈액이 수집된 후 인공 호흡을 실시하였다. 동물의 심장은 규칙적으로 박동을 계속하였다. 21℃에서, 동물은 스스로 꾸준히 호흡하였다. 인공 호흡을 중지하고, 동물의 체온이 25℃로 될 때까지 가온 및 혈액 주입을 지속하였다. 적혈구 용적은 40%로 측정되었다. 관류를 중단하여, 캐뉼라를 제거하고, 혈관을 결찰하여 수술 절개 부위를 봉합하였다.

상기 절차를 실시한 1시간 후에, 동물은 매우 활동적이며 민첩하였다. 실험후 4시간 동안 동물에게 먹이와 물을 공급하였다. 상기 절차가 완료된 24시간 후에, 자세 및 행동으로 미루어 동물은 완전히 정상이었으며, 실험 후 수주 동안 생존하였다.

[실시예 5 : 햄스터의 빙냉 혈액 대체]

생후 약 1개월된 약 46g의 햄스터에 100mg/ml의 케타민 용액인 베탈라 0.02ml를 근육내 주사하였다. 그리고, 직장 체온이 약 12℃로 될 때까지 이 동물을 분쇄된 얼음으로 둘러쌌다. 이어서, 동물을 분쇄된 얼음에서 꺼낸 후, 그 동물을 차게 유지하도록 제작되고 입체 현미경이 위에 설치된 수술대 위에 복부를 위로 향하게 올려놓았다. 사지를 고정시키고, 동물에 EKG 리드선 및 직장 원격 온도계 탐침을 장치하였다.

우측 서혜부를 절개하고 우측 대퇴골 정맥에 캐뉼라를 설치한 후, 캐뉼라를 통해 헤파린 용액 0.02ml(250u/ml)을 동물에게 주사하고, 마개를 막았다. 이어서, 우측 대퇴부 동맥에 캐뉼라를 삽입하여 캐뉼라를 플라스틱 관의 루어 선단에 연결시키고, 이 관을 연동 롤러 펌프에 통과시킨 후 0.05M의 글루코즈를 함유한 용액 A가 수용된 저장기 내에 삽입하였다. 관의 말단부에는, "O"형 고무링을 통해 메쉬 혈액 여과물질이 축에 고정된 18G 피하 바늘을 삽입하였다. 이어서, 펌프를 작동시키고, 이 펌프를 이용하여 저장기 내의 유체를 상기 관을 통해 동물의 대뇌부 동맥 내로 유입시켰다. 동물의 체온이 9℃ 아래로 저하되면, 100% 산소를 사용하여 통기시켰다(20호흡 수/분). 동물의 직장 온도를 4℃까지 더 냉각시킨 후, 대퇴골 정맥 내에 삽입된 24G 혈관 카테터 내로 0.1ml의 0.2M KCI을 주사하였다. 이 주사에 따라 심장이 멈추고 EKG 산화가 정지하였다. 다시 펌프를 작동시키고, 용액 A를 약 0.2ml/분으로 동맥 내에 관류하면서, 정맥 유출물을 수거하였다. 용액 A를 관류하는 동안 동물의 체온은 거의 1℃로 저하되었다. 4ml의 용액을 동물에게 관류한 후, 펌프를 정지시키고, 순환 고정기 내의 분쇄된 얼음으로 동물을 감싼 채 2시간 동안 유지시켰다. 이어서, 데스크 램프를 사용하여 이 동물을 서서히 가온시키면서 이 동물에게 약 7ml의 전혈(이것은 다른 햄스터 혈액 공여체로부터 수거한 것임)을 관류시켰다. 관류도중에 정맥 유출액을 수거하고, 동맥 내로 펌핑된 동일 용적은 정맥 유출액으로서 수거하였다. 10℃에서, 동물을 3시간 11분 동안 심장 정지 상태로 유지시키고, EKG 신호를 점검하면서 먼저 심장 박동을 관찰하였다. 이어서, 100% 산소를 사용하여 동물의 통기 작업(6회 호흡 수/분)을 시작하였다. 동물을 더 가온시켜 심장의 박동이 더욱 강해지며 빨라짐에 따라, 통기 속도를 약 15호흡 수/분으로 상승시켰다. 동물의 체온이 약 28℃이상이 되었을 때, 동물은 자발적으로 호흡하며 반응하기 시작하였다. 관류를 중단한 후(적혈구 용적; 44%), 캐뉼라를 제거하고 수술 자리를 봉합하였다. 이 햄스터는 실험 후 수주 동안 외관상 정상의 건강한 상태를 유지하였다.

[실시예 6 : 빙냉 햄스터에서의 심장 박동의 회복]

절식(하룻밤)시킨 체중 45g의 암컷 햄스터에 0.03ml의 케타민 마취제 (100mg/ml)를 근육내 주사하였다. 햄스터는 분쇄된 얼음에 담가 체온을 약 14℃로 저하시킨 후, 수술대에 올려놓고, EKG 리드선 및 직장 온도 탐침을 설치하였다. 경동맥 및 경정맥을 입체 현미경을 사용하는 외과 수술을 통해 노출시키고 동물의 체온은 10 내지 14℃로 유지하였다. 이어서, 캐뉼라를 경동맥 및 경정맥 내로 삽입하고, 동맥의 캐뉼라는 연동 펌프를 통해 저장기 내로 연결되는 관에 연결시켰는데, 이 저장기는 11mM KCI, 1.0M 글루코즈 및 4% 프로판디올을 포함하는 용액 A로 구성된 냉동 보호액을 함유하였다. 분쇄된 얼음에 의해 동물의 체온이 5℃로 저하되고 온도가 제어되는 수술대가 -1.0℃근처로 설정될 때까지 정맥 캐뉼라는 처음부터 마개를 씌웠다.

동물의 체온이 10℃ 아래로 저하됨에 따라 동물의 자발적인 호흡은 중지되었다. 이 때, 동물을 100%의 산소를 사용하여 약 15호흡 수/분으로 통기시켰다. 동물의 체온이 5℃로 저하되면, 정맥 캐뉼라 마개를 제거하고, 펌프를 약 0.20ml/분의 유속으로 작동시켰다. 21분 후 동물의 심장 박동이 멈췄으며, 관류를 개시하고 5분이 경과된 시점에서 통기를 중지시켰다. 관류 중에 혈액을 정맥 유출액으로서 수거하였다. 약 4ml의 냉동 보호액 A를 동물에게 주입한 후, 온도가 -2.0℃인 소금-얼음 슬러리로 동물을 둘러쌌다. 이 슬러리 및 동물을 보유한 용기를 -5.0℃로 설정된 냉각조내에 넣었다. 동물의 직장 온도는 아침에 -3.4℃로 서서히 저하되었다(동물을 냉각조내에 넣고 18시간 후). 이어서, 용기를 냉각조에서 꺼냈다. 슬러리는 냉동 고체이었다. 빙냉수를 사용하여 이 슬러리를 녹였다. "슬러리"를 제거하자 동물은 냉동 상태를 느꼈다. 이 동물을 7초 동안 가온시키는 것으로 설정하여 둔 주방용 전자 렌지에 넣고 20분에 걸쳐 약 20초, 7초의 가열 사이클로 처리하였다. 이에 의하여 동물이 해동되고 직장 온도는 약 2℃로 상승하였다.

동물을 다시 수술대에 올려놓고, 동물의 경동맥에 용액 A을 주입하였다. 냉동보호액은 정맥 유출액으로 수거하였다. 용액 A 약 3ml를 0.15ml/분의 유속으로 동물에 관류한후, 동일한 속도로 햄스터 혈액 공여체에서 수거한 혈액을 관류하였다. 햄스터의 동맥 내로 2ml의 혈액을 관류시킨 후, 데스크 램프를 사용하여 햄스터를 서서히 가온시켰다. 혈액 관류 및 가온 과정이 계속됨에 따라, 동물의 체온은 15℃이상으로 상승하고, 강하고 규칙적인 EKG 신호가 기록되었다. 개흉술을 수행하자 실제의 심장 박동이 관찰되었다.

[실시예 7 : 고압 산소실 내에서의 혈액 대용품인 합성 용액]

체중 43g의 암컷 햄스터(하룻밤 절식시킴)에 0.2ml의 케타민(100mg/ml)을 근육내 주사하였다. 이 햄스터를 분쇄된 얼음속에 넣고 체온을 약 14℃로 저하시켰다. 이어서, 햄스터를 입체 현미경하의 현미 외과술용으로 배치된 온도 제어식 수술대 위에 복부를 위로 향하게 올려놓았다. 이 햄스터의 온도를 12 내지 15℃로 유지하였다. 우측 서혜부 영역을 절개한 후, 우측 대퇴부 정맥과 동맥을 노출시켰다. 대퇴부 정맥에 캐뉼라를 삽입하고, 0.1ml의 헤파린(250u/ml)을 주입한 다음, 출혈을 방지하기 위하여 캐뉼라에 마개를 씌웠다. 이어서, 우측 대퇴부 동맥에 캐뉼라를 삽입한 후, 캐뉼라를 연동 펌프를 거쳐 용액 A로 채운 저장기로 연결된 관에 부착하였다. 소량의 용액(즉, 0.2ml)을 주입하여 혈액의 동맥 라인 공극을 유지시켰다. 정맥 및 동맥 캐뉼라를 모두 동물에 고정시켰다. 동맥 캐뉼라에 마개를 씌우고, 동물을 고압 산소실의 온도 조절대 위로 옮겼다. 직장으로 측정된 동물의 온도는 13내지 18℃로 유지되었다. 이 온도 범위로 햄스터를 유지시키기 위하여 동물이 숨을 쉬는지와 자극에 대하여 반사적으로 반응하는지를 확인하면서 동물의 활동성을 낮게 유지하였다.

동맥 캐뉼라를 연동 펌프를 지나 고압 산소실 외부 및 용액 A와 2.5mM KCI을 함유한 저장기(고압 산소실 내부)로 통과하는 관에 연결시켰다. 캡을 정맥 캐뉼라로 부터 제거하고, 펌프를 약 0.2ml/분의 유속으로 작동시켰다. 이 용액을 동물에 관류시키면서 정맥 유출물(혈액)을 수거하였다. 고압 산소실을 신속하게 밀폐하고 20내지 24psi(100%산소)로 서서히 가압시켰다. 이 압력하에서 약 1시간 동안 관류시킨 후,고압 산소실을 약 1시간에 걸쳐 서서히 배압시켰다. 이어서, 관류를 중단하였다. 총 약 13ml의 용액을 동물에 관류시켰다. 적혈구 용적을 측정하기 위하여 정맥 유출물의 샘플을 취한 후, 캐뉼라의 마개를 막았다. 동물을 다시 와과 수술대에 올려 놓고, 캐뉼라를 제거하여 상처 부위를 봉합허였다. 이 동물은 비록 혈액은 적고 실내 공기로 호흡하였지만, 이 시간 동안 최소한의 반사 활동을 나타내었다. 동물을 고압 산소실 내의 상자에 신속하게 집어 넣고, 고압 산소실을 약 20psi로 서서히 가압시켰다. 상기 고압 산소실 내에 햄스터를 위해 음식과 물을 제공하였다. 가열 램프를 사용하여 고압 산소실과 동물을 가온시켰다. 고압산소실 내의 압력을 점진적으로(1시간에 걸쳐)감압시켜 5psi로 만들었다. 동물의 활동성을 1시간에 걸쳐 증가시켜 동물을 상당히 활동적으로 만들었다. 이 동물을 5psi에서 약 16시간 동안 상기 산소실 내에서 유지시켰다. 이어서, 압력을 점차로 낮추어 0.5psi(100% 산소)로 만들고, 이 압력에서 24시간 유지시켰다. 이어서, 동물을 상기 산소실에서 꺼내어 보통의 우리에 넣었다. 이 동물은 이 실험 후 몇 주가 지난 뒤에 계속해서 완전히 정상으로 보였다.

[실시예 8 : 염화칼륨으로 증강시킨 영장류 혈액 대용 용액 A의 사용법]

본 실험에서는 체중 8kg의 어린 수컷 비비종 파피오 아누비스(Papio anubis)에 60mg의 케타민을 근육내 주사하였다. 22게이지×1-1/4 인치의 카테터를 우뇌 정맥에 삽입하고, 3ml의 2.5% 펜토탈을 정맥내 주사하였다. 이어서, 이 동물을 수술대에 위치한 기관내 관으로 고정하고, 100% O₂에 용해되고 동물의 활동성에 대해 적정된 0.7 내지 2.5% 플레터(Flether)혼합물로 통기시켰다. 눈을 보호하기 위하여 라크릴루브 (lacrylube)로 덮었다.

통풍기를 1분당 18 호흡으로 설정하였으며, 이것의 박동 부피는 240ml이었고, 흡기/배기 비율은 37%이었다. 기도 압력을 약 100mmHg로 유지하고, 각각의 호흡에 의해 전달된 부피를 CRT 또는 스트립-챠트 기록기상의 기도 압력 흔적을 조사함으로써 검사하였다. 기도 압력은 컴퓨터를 이용하여 온라인으로 점검하였다.

동물을 면도하고 유속을 동물의 동맥 혈압에 대해 적정하면서 1 내지 3ml/분의 유속으로 정맥내에 링거 락테이트 적하를 개시하였다. 테라마이신을 투여하였다.

체외 회로는 혈액 산소발생기, 혈액 저장기 및 펌프로 구성되고, 이것은 가능한 한 동물에 가깝게 부가된 보조 직렬 열교환기를 구비하여 구성되었다. 여기에 외부빙수 저장기를 추가로 장치하였다. 빙수 저장기는 산소 발생기의 내장된 열교환기와 보조 열교환기에 순환하는 빙수를 공급하기 위한 펌프를 구비하였다. 혈액 또는 혈액 대용품과 접촉하는 모든 관은 멸균하였다. 산소 발생기 저장기와 회로는 2ℓ의 용액 A로 채워넣었다.

산소 발생기 저장기와 우회 회로에 있는 2ℓ의 용액 A에 KCI(2.0M 농도의 4ml)을 첨가하여, KCI 농도를 4mM로 만들었다. 동맥 압력을 점검하기 위하여 5F NIH 카테터를 좌완 동맥에 삽입하였다. 여기에 3방향 스톱콕을 부착하였다(전체과정을 통해 매 10 내지 60분 마다 동맥 혈액을 샘플링하기 위하여). 혈액 기체, pH, K⁺및 적혈구 용적을 샘플마다 측정하고, 일부 경우에는 전해질 및 효소도 측정하였다. 카테터를 압력 변환기에 부착하였다. 변환기를 컴퓨터에 연결하여 중심 동맥 압력(CAP)을 점검하였다. 다른 온도 및 압력 인자 또한 동일 컴퓨터를 사용하여 온-라인으로 측정하였다.

6F NIH 카테터를 좌완 정맥의 말단 가지에 삽입하여 중심 정맥압(CVP)을 컴퓨터로 점검하였다. 가슴을 절개한 후, 6F 관상 카테터를 좌심방에 삽입하여 좌심방압을 점검하였다.

10F 동맥 캐뉼라를 좌측 대퇴부 동맥에 위치시키고, 16F 정맥 캐뉼라를 좌측 대퇴부 정맥에 위치시켰다. 메틸 프레드니졸론(80mg)을 정맥내 주사하였다. 식도관을 삽입하고, 말록스 3ml를 투여하였다. 깊은 식도의 온도를 기록하기 위해 서미스터 탐침을 상기 식도관에 설치하였다.

광범위한 외과 수술로 인해, 비비는 마취시 약 5시간이 소요되었다. EGK 리드선을 위치시킨 후, 동물을 망상 붕대 내에 놓고, 절연된 얼음 상자 내로 내려놓았다. 이어서, 비비를 분쇄된 얼음 내에 담갔다. 상기 분쇄된 얼음 내에서 1시간 6분 동안 냉각시킨 후, 체온을 23℃로 떨어뜨렸다. 약 6ml/시간의 속도로 니프리드(5% 수성 덱스트로즈 500ml중의 나트륨 니트로프루시드 25mg)를 주입하기 시작하였다. 온도가 21℃로 떨어진지 17분후에, 동물을 우회 회로 위에 올려놓았다.

이 때, 비비로부터 정맥 유출액으로서 전혈 200ml를 제거하였다. 우회 회로로부터 원숭이의 순환기를 고립시키는 클램프를 해체하고, 2M KCI 2ml가 첨가된 용액 A 2ℓ(최종 농도 2mM KCI)를 이용하여 동물의 혈액을 대체하였다. 이어서, 2M KCI 15ml를 정맥내 투여하여 심장을 정지시켰다.

용액 A 4ℓ(2M KCI 22ml가 첨가됨)로 순환 용액이 대체될 때까지, 혈액과 혈액 대용품의 혼합물을 정맥 유출액으로서 연속적으로 제거하였다. 냉각 혈액 대체 50분후에, 영장류의 온도를 3℃로 감소시켰다. 동물을 통한 흐름은 양호하였고, 대퇴부 동맥의 관류와 함께, 폐동맥 쇄기(wedge) 압력을 상승시키는 경향은 거의 없었다. 이러한 흐름 증가의 원인 및 비교적 빠른 온도 하강 속도의 원인은 냉각하는 동안에 니트로프루시드의 사용과 관련이 있을 수 있으며, 또한 냉각됨에 따라 동물을 다소 더 활동적으로 만드는 비교적 소량의 마취제의 사용과 관련이 있을 수 있다.

혈액 대체 후, 동물은 순환기 정지 상태에서 1시간 40분 동안 유지 시켰다.

상기정지 기간의 말기에, 빙냉 용액 A 2ℓ를 회로에 첨가하여, 정맥 유출액으로 제거되는 2ℓ를 대체하였다. 기록된 최소 체온은 2.8℃이었다. 이어서, 재가온을 시작하였다. 가온시킨지 13분 후에, 동물의 체온은 10℃에 도달하였으며, 혈액과 혈액대용품으 1:3 혼합물 800ml, 이어서 상기 1:1 혼합물 450ml 및 최종적으로 전혈 1ℓ를 상기 회로에 첨가하여 용액 A를 대체하였다.

혈액을 동물에 주사한 직후, 심장 박동을 검출하였다. 이어서, 1시간 22분에 걸쳐, NaHCO₃40ml를 정맥내로 주사하였다. 기계적 통기를 시작하였으며, 도파민 적하액(250ml중의 200mg)을 30ml/시간의 속도로 투여하였다. 또한, CaCl₂(50mg)도 정맥내 주사하였다. 약 1시간 후, 체온을 거의 정상 온도로 상승시켰을 때, 동물을 우회 회로로부터 빼내어 전혈 혈액 점적 장치상에 위치시켰다. 동물의 혈액 기체 및 혈압을 정상 범위내로 안정화시켰다.

1시간 후에, 캐뉼라를 제거하였다. 동물의 가슴을 절개하여 카테터를 삽입한 후, 잠재적 흉부 감염을 치료하는 동안 거친 비비를 감금시키는 거동 문제로 인해, 동물의 수술 후 장기간 치료는 시도하지 않는 것으로 결정하였다. 추가로 1시간 후 통기를 중단하였을 때, 동물은 빈사의 동작을 나타냈으며, 심장이 정지되었다. 원숭이의 혈액 기체 및 혈압이 안정화됨에 따라, 동물은 10℃ 아래의 온도(식도 심부의 온도)에서 2시간 30분 동안 혈액 대체 후 생존하는 잠재력을 나타내었다.

[실시예 9: 영장류의 혈액 대체시 증강이 없는 용액 A의 사용]

본 실시예에서는, 파피오 아누비스(Papio anubis)종의 체중 8kg의 어린 수컷 비비를 10℃ 아래의 온도에서 1시간 22분동안 냉각 및 혈액 대체시켰다. 냉각 및 혈액 대체 전에, 4F 60cm 스완-간즈(Swan-Ganz)의 화살 모양의 쐐기 카테터를 우측 대퇴부 정맥을 통해 폐동맥에 위치시켰다. 이에 의하여, 가슴 절개를 수행함이 없이, 폐동맥 쐐기 압력을 측정할 수 있었다.

동물은 가벼운 마취 상태로 유지시키고, 온도가 28℃로 떨어졌을 때, 니트로프루시드를 사용하여 우회 회로를 통한 흐름을 향상시켰다. 전체 과정이 비록 원만하게 진행되었다 하더라도, 가온하는 동안에 시트레이트 처리한 혈액 주입 후의 염화칼슘 50mg의 주사는 다량의 응괴 형성 및 실험의 종료를 야기하였다. 이 때에, 심혈관계에는 헤파린이 전혀 존재하지 않았다.

절차

비비의 근육 내에 케타민 70mg을 주사하였다. 22게이지×1-1/4인치 카테터를 좌측 뇌정맥 내에 삽입하고, 2.5% 펜토탈 3ml를 정맥내 주사하였다. 원숭이에 기관내 관을 장착하고, X선실로 옮겼다. 원숭이를 X선 테이블에 올려놓고, 100% 산소 중의 이소플루오란 혼합물(플레터) 1%로 통기시킨 후, 우측 대퇴부 정맥을 통하여 4F 60cm 화살 모양의 쐐기 카테터를 폐동맥에 이식하였다.

통풍기는 20bpm으로 설정하였다. 이것의 박동 용적은 200ml이었으며, 흡기/배기비는 37%이었다. 기도의 압력은 약 10mmHg로 유지시켰으며, CRT 또는 스트립-챠트 기록기상에서 기도 압력 결과를 조사하여, 각각의 호흡에 의해 전달된 용적을 검사하였다. 기도 압력은 컴퓨터로 온-라인으로 점검하였다.

동물의 털을 깍고, 1 내지 3ml/분의 락테이트 링거 점적액을 동물의 정맥 혈압에 대해 적정된 속도로 정맥내 주사하기 시작하였다.

체외 회로는 전술한 실시예에서 기술한 바와 같았다. 산소 발생기 저장기 및 회로를 용액 A 2ℓ로 채워넣었다.

20게이지의 비중계 카테터를 상기 우측 대퇴부 정맥에 위치시켜 중심 정맥 혈압(CVP)을 컴퓨터로 점검하였다. 3방향 스톱콕을 컴퓨터 라인에 위치시켜 샘플링하였다. 동맥 혈압을 점검하기 위한 20게이지의 비중계 카테터를 우완 동맥으로 주입하였다. 상기 카테터에는 3방향 스톱콕을 부착시켰다(전 과정에 걸쳐 매 10 내지 60분씩 동맥 혈액을 샘플링하기 위함). 혈액 기체, pH, K⁺및 적혈구 용적을 각 샘플에서 측정하고, 몇 가지 경우에는, 전해질 및 효소도 측정하였다. 상기 카테터를 압력 변환기에 부착시켰다. 상기변환기를 컴퓨터에 연결하여 중심 동맥 혈압(CAP)을 점검하였다. 또한, 기타 온도 및 압력 변수도 동일한 컴퓨터에 의해 온-라인으로 측정하였다.

14F 정맥 캐뉼라를 좌측 대퇴부 정맥에 위치시키고, 10F 동맥 캐뉼라를 좌측 대퇴부 동맥에 위치시켰다. 상기 정맥 캐뉼라를 이식한 후, 헤파린 2.6ml를 정맥내 주사하였다. 식도관을 삽입하고, 말록스 3ml를 투여하였다. 식도관에 식도 심부 온도 기록용 서미스터 탐침을 장치하였다. 메틸 프레드니솔론(80mg)을 정맥내 주입하였다. 눈은 라크릴류브로 덮어 보호하였다. 상기 동물은 가볍게 마취시키고 펜토탈 1ml를 정맥내 투여하였다.

EKG 리드선들은 적소에 두었으며, 동물은 망상 팔걸이 붕대(sling)내에 놓고, 절연된 얼음 상자내로 내려놓았다. 그후, 상기 동물은 분쇄된 얼음 중에 침지시켰다. 분쇄된 얼음 중에서 29분 동안 냉각시킨 후, 체온은 28℃로 저하되었다. 동물을 가볍게 마취시키고, 체온이 30℃아래로 감소되는 경우,플레테르(Flether)를 잠갔다. 니프라이드(Nipride; 니트로프루시드 나트륨-5% 덱스트로스 수용액 500ml중 25mg)의 주입을 20ml/시간의 속도로 시작하고, 그후 40ml/시간으로 증가시켰다. 이 후, 혈압 및 체온이 떨어짐에 따라, 20분에 걸쳐 상기 니프라이드의 적하를 산발적으로 시행 및 중단하였다. 상기 동물을 27분후,우회로 상에 위치시키고, 체온이 23℃로 감소했을 때, 상기 적하를 최종적으로 중단하였다. 이 때, 상기 우회로로부터 상기 원숭이의 혈액 순환계를 분리하는 클램프를 해체하고, 용액 A 2ℓ로 상기 동물의 혈액을 대체하고, 전혈 및 희석된 혈액을 정맥 유출물로서 제거하여, 재생용으로 저장하였다. 이어서, 2M KCI 10ml를 정맥내 투여하여 상기 동물의 심장을 마비시켰다.

용액 A 4ℓ가 상기 순환 용액을 대체할 때까지 혈액과 혈액 대용품의 혼합물을 정맥 유출물로서 계속 제거하였다. 냉각된 혈액의 대체를 수행한 지 39분이 경과한 후, 상기 영장류의 체온은 4℃이하로 감소되었다. 상기 동물을 통과하는 흐름은 빨랐다. 폐순환 압력은 용이하게 측정되었는데, 이는 혈액 순환이 양호하다는 것과, 쐐기 압력 카테터가 적절하게 배치되어 있었음을 의미하는 것이다.

10℃ 미만에서 혈액 대체를 수행하는 50분 경과한 후, 기록된 최소 체온은 2.9℃이었다. 그 후, 재가온을 시작하여, 가온 28분 후에, 상기 동물의 체온은 10℃에 도달하였는데, 전혈 750ml를 상기 회로에 첨가하고, 용액 A를 대체하였다.

상기 동물에 혈액을 재주입한 8분 경과 후, 심장 박동이 검출되었다. 이어서 30분에 걸쳐 상기 동물을 가온하면서, NaHCO₃10ml를 정맥내 주입하고, 또한 CaCl₂(50mg)를 정맥내 주입하고 메틸 프레드니솔론 80mg을 주입하였다. CaCl₂를 첨가한 수분 내에, 다량의 응집 형성이 관찰되었다. 시트레이트로 처리하여 항응고된 혈액은 CaCl₂를 첨가한 결과 응혈된 것으로 생각되었다. 그 후, 상기 실험을 중단하였다.

본 실험에서는 상기 동물 및 우회로를 통과하는 혈액 대용품의 유속은 높게 나타난 반면, 좌동맥 압력은 허용할 수 있을 정도로 낮게 유지되었다. 이러한 결과에 기여하는 것으로 생각되는 요소는 니트로프루시드를 사용하는 것이며, 이로써 상기 냉각 과정 동안 가벼운 마취 상태를 유지하였다. 혈액을 동물에게 재투여하기 전에 헤파린 1 내지 2ml를 첨가하였다. 이는 재투여된 혈액을 헤파린 처리하면 실험의 예기치 않은 중단을 초래하는 다량의 응집 형성이 방지되는 것으로 생각된다.

[실시예 10 : 용액 HLB를 이용한 개의 빙냉 혈액 대체]

부분적인 심폐 우회로에 체중 25 내지 30kg의 개를 올려놓았다. 그 개의 표피 및 중심을 빙점에 가까운 온도(1 내지 3℃)로 냉각하였다. 실시예 1에 기술한 바와 같이 그 개의 혈액을 용액 HLB 저온 혈액 대용품으로 대체하였다. 재가온하는 동안 수혈을 위해 혈액을 저장하였다. 상기 동물의 체온을 빙점 근처(4℃ 이하)까지 감소시킨 후 재가온하였다. 상기 동물을 가온하면서 혈액 대용품을 혈액으로 대체하고, 동물을 희생시켰다.

준비

상기 개의 우측 요골 정맥에 카테터를 삽입하고, 펜토탈을 정맥내 주입한 후, 기관내 관을 부착시키고, 100% O₂중의 이소플루오란(또는 플레테르)을 통기시켰다. 상기 개의 동맥 혈압에 적정(適定)속도(약 40ml/시간; 정맥내)로 락테이트 링거액을 점적하기 시작하였다. 재순환하는 빙수로 냉각시킨 블랭킷 위에 상기 개를 올려놓았다. 우측 경동맥에 카테터를 삽입하여 혈압(CAP)을 점검하고 3방향 스톱콕을 라인상에서 배치하여 전체 과정에 걸쳐 매 10 내지 60분마다 동맥 혈액을 샘플을 채취하여다. 소변 수집용 폴레이(foley)카테터를 삽입하고 상기 과정 전체를 통해 소변 부피를 측정하였다. 2루멘, 7F의 스완 간즈(Swan-Ganz)쐐기형 카테터를 우측 경정맥 또는 우측 대퇴골 정맥을 통해 이식하고, 이것을 우측 심장을 통해 폐동맥 내로 주입하였다. 말단 포트를 사용하여 폐 쐐기 압력(PAW)을 측정하고, 인접 포트를 이용하여 중심 정맥압(CVP)을 측정하였다(필요하다면, CVP는 상박 정맥 주의 하나에 삽입된 카테터를 사용하여 측정할 수 있다). 좌측 대퇴골 동맥 및 정맥을 분리하고 캐뉼라 삽입 준비를 하였다. 상기 동물은 헤파린 처리를 행하였다(약 5,000u). 대퇴 정맥 내에 바이오메디커스 정맥 복귀 캐뉼라(15-19F)를 삽입하고, 대퇴골 동맥내에 바이오메커스 동맥 캐뉼라(12-15F)를 삽입하였다(혈액 대체가 이루어질 때까지) 활성화 응혈 시간(ACT)을 45분 마다 측정하고 400초 이상 유지되도록 헤파린을 조절하였다. 식도관으로 가는 거의 중앙에 열전쌍을 부착하고, 상기 유니트를 삽입하여 상기 관을 위(胃)에 진입시켰다. 다른 열전쌍을 직장에 위치시켰다. ECG리드선을 부착시켰다. 솔루-델타-코르테프(Solu-Delta-Cortef; 업존(Upjohn), 수의학적 프레드니솔론 Na 숙시네이트) 80mg을 정맥 주사에 의해 첨가하였다. 테리마이신(또는 라크리류브)으로 눈을 피복하고, 상기 식도관을 통해 디겔(DiGel)(또는 말록스(Maalox) 20ml)을 첨가하였다.

측정

각각의 혈액 샘플에서 동맥 혈액 기체, pH 및 적혈구 용적을 측정하고, 몇 가지 경우에는, 전해질, 효소 및 기타 화학적 성질도 측정하였다. 동맥 유입 및 정맥 회복 혈액 온도 뿐만 아니라 식도및 직장 온도도 점검하였다. CAP, PAW, CVP, ECG 및 기도 압력을 측정하였다. 온도는 수치화하여 표시해야 하며, 컴퓨터 데이타인식 시스템에서 시간의 함수로 저장하였다. 그 압력들 및 ECG는 실시간 파동형 또는 숫자 데이타로 표시해야 하며 컴퓨터에 저장하였다.

우회 회로 구성 요소

우회 회로는 바이오메디커스(Biomedicus) 원심 분리 혈액 펌프 및 유량계, 열교환기가 내장된 테루모(Terumo) 중공섬유막 산소발생기, 가능한 한 동물에 인접하게 배치된 일체형 버블트랩(Electromedics)을 갖춘 제2 열교환기와 필터를 구비한 쉴리(Shiley) 경질(硬質) 쉘 정맥 저장기를 포함한다. 배수 부재는 정맥 저장기의 입구 부근에 위치하며 체크 밸브로 마감된다. 이로써, 신속하고 효율적인 혈액/혈액대용품의 교환이 이루어진다. 우회 회로가 작동되지 않는 경우, 순환을 가능하게 하는 A-V 분로(分路)부재도 구비하고 있다.

정맥 저장기는 1ℓ들이 분액 깔때기로부터 "급속 전처리"포트를 통해, 또는 이중 주입백으로부터 심장 절개 포트 중 하나를 통해 채울 수 있다. 산소 발생기로부터 동맥 캐뉼라로가는 동맥 라인과 A-V 분로 부재는 1/4인치의 관으로 구성하고, 정맥 순환기, 배수구 및 펌프-헤드 라인은 3/8인치이다. 심한 굴곡이 발생할 수 있는 부재들의 경우, 중벽관을 사용하거나, 관을 "나선형 랩"으로 보강할 수 있다.

환자 루우프를 이중 랩핑하고 회로 전체(제조시 멸균 처리된 저장기, 제2 열교환기 및 산소발생기를 제외한)를 6개 기본 구간(펌프-헤드, 유량계 구간, 중앙 우회루우프, 깔때기, 주입 라인, 및 기체 여과 라인)마다 산화에틸렌 기체로 멸균 처리하였다.

우회 회로 지지체

2개의 10갤론들이 절연 저장기 중의 1개로부터 펌핑된 빙수를 사용하여 산소 발생기와 제2 열교환기를 냉각시킨다. 다른 저장기는 냉각용 블랭킷을 공급하였다. 수술 개시시에 빙수는 냉각용 블랭킷을 통해 순환시켰다. 우회 회로 작동시에 실온의 물은 회로의 열교환기를 통해 순환시켰다.

온도는 식도와 혈류의 온도차 7 내지 10℃를 유지하기에 충분한 양의 얼음을 저장기에 첨가함으로써 서서히 하강시켰다. 혈액을 대체한 후(즉, 약 4% 미만의 적혈구 용적으로), 충분량의 빙수 유동을 개시하였다.

재가온시, 저장기로부터 얼음을 제거하고, 가열기를 가동시켰다. 가온류의 온도는 가열기 온도계의 수조절에 의해 정맥 복귀 온도보다 최대 10℃높게 제한하였다.

산소 발생기는 멸균 및 여과한 100% O₂를 공급하였다.

혈액 대체

상기 회로를 2ℓ의 용액 L(실시예1)로 전처리하고, A-V 분로 부재를 통해 재순환시켜 온도-기체의 평형이 이루어지도록 하였다. 캐뉼라를 우회 회로의 동맥 라인과 정맥 라인에 연결시키고, 라인들은 고정된 상태로 유지시켰다. 식도 심부 온도가 35℃에 도달할 때까지 표면 냉각시킨 피검체 둘레를 냉각용 블랭킷으로 감쌌다.

클램프를 제거하고, 실온(약 25℃)에서 용액 L-희석 혈류를 사용하여 우회를 개시하였다. 냉각 개시시, 기체에 의한 마취를 중지하고, 개를 2.5% 펜토탈로 처리하였다.

동물의 식도 온도가 20℃로 될 때까지 혈류를 점차 냉각시키고, 그 온도에서 L용액이 주입되는 동안 저장기 입구에서 정맥 순환기를 클램핑하고, 배수 부재로부터 배출시켜서 혈액을 제거하였다. 이 교환 작업 중에, 추가로 2ℓ의 L용액을 정맥 저장기에 첨가하고, L용액의 용량이 250ml로 낮아지면 모든 혈액이 제거(2% 미만의 HCT, 육안관찰)될 때까지 약 6ℓ의 HLB를 조금씩 첨가한다. 약 4ℓ의 혈액/혈액 대용품의 혼합물을 멸균 용기에 수집하여 재주입용으로 보관하였다. 지나치게 희석된 혈액 혼합물(약 5 1/ 2ℓ)은 제거하였다.

4ℓ를 교환한 후(즉, 용액 L 2ℓ의 용액 HLB 2ℓ를 첨가한 후), 20meq의 KCI를 스톱콕을 통해 제2 열교환기로 주입하여 심장을 마비시켰다. 교환 작업 중에, PAW가 5mmHg 이하로 유지되고 유출 속도와 유입 속도가 동일하도록, 즉 가능한 한 등용 상태(isovolemia)에 가깝도록 유입량을 조절하였다. 교환 작업 말기에, 저장기의 최종 용량은 약 500ml이었으며, PAW는 5mmHg미만이고, CVP는 5mmHg 미만이었다. 유량은 등용 상태가 유지되도록(저장기용량과 상기 압력 수준이 일정하게, 즉 PAW＜5mmHg, 그리고 CVP＜5mmHg로 유지되도록)조절하였다.

거의 모든 혈액이 제거되면(4% 미만의 HCT, 육안 관찰), 저장기를 얼음으로 채워서 냉각류를 빙수 온도로 저하시키고, 개를 최저 온도까지 신속히 냉각시켰다. 냉관류 작업 중에 HCT가 상승하는 것으로 관찰되면, 전술한 방법에 의해 HLB 용액 2내지 4ℓ로 교환하여 혈액 혼합물을 제거할 수 있었다.

전체 과정 중에, 동맥 혈액 샘플을 채취하고, 혈액 기체, pH, HCT 및 경우에 따라 전해질과 기타 혈액 화학물질을 측정하였다.

혈액 대체 냉각을 수행한 1 내지 2시간 후에, 개의 체온은 약 1 내지 4℃로 되고, 재가온을 시작하였다. 공급 저장기로부터 얼음을 제거하고, 가열기에 의해 그 내용물을 가열한 후 블랭킷을 가열하여 개를 재가온하였다. 식도의 온도가 15℃에 도달하면 만니톨 25g을 함유한 용액 L 4ℓ를 용액 HLB, 이어서 수집 혈액 혼합물 4ℓ로 교환하였다. 유출물은 제거하여다.

동물은 서서히 가온되어 혈류 온도차는 10℃미만이 될 것이며, 결코 40℃이상으로 되지는 않았다. 심장은 자발적으로 박동하기 시작하였다. 동물의 체온(식도 및 직장)이 약 35℃에 도달하면, 생리적 변수들이 안정해지고 동물은 스스로 지탱할 수 있으며, 체외 회로로부터 벗어날 수 있다.

[실시예 11 " 빙냉 혈액으로 대체된 개의 소생]

체중 26.8kg의 수컷 개를 넴부탈로 마취시킨 뒤 항온 처리하고, 수술실로 옮겨서, 통기시키고, 동맥, 정맥, 폴리 및 스완-간즈 카테터를 삽입하며, 헤파린을 정맥내 주사한 뒤, 대퇴골 정맥 및 동맥에 캐뉼라를 삽입하였다. 식도에 관을 삽입하고 제산제를 투여하였다. 온도 감지기를 식도 및 직장에 위치시켰다. 메틸 프레드니솔론을 정맥내로 주사하였다.

개를 냉각용 블랭킷으로 감싸 표면 냉각이 일어나도록 하였다.

개에 꽂은 캐뉼라를 우회 회로에 연결하였다. 이 회로는 와류 혈액 펌프, 열교환기가 장착된 산소발생기, 2차 직렬 열교환기, 혈액 및 혈액 대용품을 급속히 투여할 수 있는 깔때기를 구비하고 있다. 개로부터 모든 혈액(225ml)를 제거한 뒤 재가온용으로 저장하였다. 혈액을 재빨리 HLB 용액으로 대체시켰다. 이 용액 1.05ℓ를 함유하는 우회 회로를 상기 개에게 개방하여 중심 부위가 냉각되도록 하였다.

혈액 대용품 33ℓ를 교환하였다. 빙점에 도달할 때까지 적혈구 용적은 1% 훨씬 이하였다. 이 동물의 식도 심부 온도는 4시간 5분동안 10℃미만이었으며, 기록된 최저 온도는 0.7℃이었다(표 1).

저온 기간이 끝난 후에 동물을 가온하였다. 체온을 10℃이상으로 올리고, 사전에 수거된 정맥류와 전혈, 그리고 공여체 혈액도 수거하여 우회 회로로 보냈다. 적혈구용적은 온도가 증가함에 따라 같이 증가하였다. 리도카인과 비카르보네이트를 투여하고, 심장의 세동(細動)을 제거하고 통기하였다. 혈압과 체온이 정상에 도달했을 때, 동물을 우회 회로로부터 이탈시키고, 프로타민과 라식스를 주입시켰다. 동물의 몸이 따뜻해진지 수 시간 후에, 동물은 의식이 돌아왔고 반응을 보였다. 동물은 생존한 상태로 존재하였고 그러한 과정 후에도 상태가 양호하였다.

[실시예 12 : 빙냉 혈액으로 대체된 비비의 소생]

체중 24kg의 파피오 아누비스 종의 지닌 수컷 비비에 먼저 케타민과 아세프로마진을 근육내 주사한 뒤 펜토탈을 정맥내 주사하여 마취시켰다. 이 후에 이를 판크로늄 브로마이드로 고정시켰다. 항온 처리하여, 통기시키고, 정맥, 폴리, 동맥 카테터를 삽입하였다. 비비를 냉각용 블랭킷으로 감싸 표면 냉각이 일어나도록 하였다. 정맥내로 헤파린을 투여한 뒤 비비의 우측 대퇴부 동맥 및 양측의 대퇴골 정맥에 캐뉼라를 삽입하였다. 온도감지기를 심부, 직장 및 뇌에 위치시켰다. 비비에 EKG, 소마토 감지기가 일으키는 전위(SSEPs) 및 EEG용 기구를 설치하였다. 덱사메타존을 정맥내 주사하였다.

동물에 삽입한 캐뉼라를 우회 회로에 연결하였다. 이 우회 회로는 와동 혈액펌프, 내장 열교환기가 구비된 산소 발생기, 혈액 및 혈액 대용품을 급속히 투여할 수 있는 깔때기를 구비하고 있다. 비비로부터 모든 혈액(225ml)을 제거한 뒤 이를 저장하여 재가온시켰다. 혈액을 재빨리 300ml의 생리 식염수로 대체시켰다. 2ℓ의 플라스말리트 (Plasmalyte, 시판되는 전해질 용액)을 함유하는 우회 회로를 동물에 개방하여 중심 부위를 냉각시켰다.

식도 심부 온도가 13℃ 아래로 온도가 내려가면 만니톨 12.5g을 함유하는 2ℓ의 플라스말리트를 가하고 사전에 우회 회로를 채운 플라스말리트와 혈액의 혼합물로 대체시켰다. 이 희석된 혈액을 가온 중의 사용을 위해 저장하였다. 이어서, HLB 용액 10ℓ를 가하고, 이를 플라스말리트로 대체시켰다. 빙점에 도달할 때까지, 적혈구 용적은 1% 훨씬 이하이었다. 동물이 뇌 온도 3.4℃ 및 식도 심부 온도 2.8℃에 도달했을 때, 혈액펌프를 멈추고 비비를 45분간의 순환 정지 조건하에서 유지하였다. 이후 순환을 재개하였다.

저온 기간후에 HLB 용액 4.2ℓ를 우회 회로에 가한 뒤 동물을 따뜻하게 하였다. 체온이 15℃로 올라갔을 때 2ℓ의 플라스말리트를 우회 회로에 가하여 HLB용액을 대체시켰다. 만니톨(6.25g/l)을 회로 중의 플라스말리트에 가하였다. 또한, 사전에 수거된 정맥류와 전혈 및 공여체 혈구 그리고 동결된 신선한 혈장을 우회 회로에 공급하였다. 이 동물의 적혈구 용적은 체온이 증가함에 따라 같이 증가하였다. 12.5g의 만니톨을 우회 회로에 첨가하였다. 심도 및 직장의 온도가 정상에 도달하면, 심장을 따뜻하게 하면서 세동시켜 박동을 개시하였다. 통기를 개시하였다. 혈압과 체온이 정상에 도달했을 때, 프로타민을 정맥내 주사하고 동물에서 우회 회로를 분리해낸 뒤 캐뉼라 및 카테터를 제거하였다. 절개 부위를 봉합하였다.

비비의 식도 심부 온도는 3시간 동안 15℃미만, 2시간 17분간 10℃미만이었고, 기록된 최저 온도는 2.8℃이었다(표 2). 다음날 아침에 동물은 우리에서 똑바로 앉아 있을 수 있었고 바나나 조각을 집어들고 먹을 수 있었으며, 사과 쥬스를 마실 수 있었다. 동물은 생존한 상태로 존재하였다. 조직 검사를 위해 1주일 이상 경과후 죽일 때까지도 상태가 양호하였다.

[표 1]

빙냉 혈액이 대체된 개의 소생

Te : 식도 온도; Tr : 직장 온도; MAP : 평균 동맥압; HR : 심작 박동;

PAW : 폐 동맥 쐐기압; CVP : 중앙 정맥압

[표 2]

빙냉 혈액이 대체된 비비의 소생

Te : 식도 온도; Tr : 직장 온도; Tb : 뇌의 온도; MAP: 평균 동맥압;

HR : 심장 박동; ICP : 두개골내 압력

전술한 본 발명 및 후술하는 청구 범위는 여러 가지 의료적인 절차에 사용될 수 있는 신규의 해결책을 구현한 것이다. 당업자라면 본명세서에 기재된 핵심적인 기술사상을 벗어나는 일이 없이 어떠한 추가 또는 변형도 할 수 있을 것이다.

Claims

종창 제제를 포함하고, 5mM 이상의 K⁺, Na⁺및 유기 카르복실산, 이의 염 또는 이의 에스테르를 포함하지 않으며, 통상의 생물학적 완충액을 포함하지 않는 혈액 대용 수용액제.
(a) 0 내지 5mM K⁺; (b) 생리적 농도 또는 생리적 농도 이하의 Na⁺, Mg⁺⁺, Ca⁺⁺, Cl^-농축물; (c) 거대 분자성 종창 제제; (d) 유기 카르복실산, 이의 염 또는 이의 에스테르; 및 (e) 당을 포함하고, 다만 5mM이상의 K⁺를 포함하지 않고, 통상의 생물학적 완충액을 포함하지 않는 혈액 대용품으로 사용하기에 적합한 용액제.
제2항에 있어서, 상기 K⁺는 2 내지 3mM 범위의 농도로 존재하는 것인 혈액대용품으로 사용하기에 적합한 액제.
제2항에 있어서, 상기 Na⁺는 130 내지 150mM 범위의 농도로 존재하고, 상기 Mg⁺⁺는 0.20 내지 0.45mM 범위의 농도로 존재하며, 상기 Ca⁺⁺는 2.0내지 2.5mM 범위의 농도로 존재하고, 상기 당은 글루코즈, 프럭토즈 또는 갈락토즈 또는 이의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 단순 6탄당인 것인 혈액 대용품으로 사용하기에 적합한 액제.
제2항에 있어서, 상기 유기 카르복실산, 이의 염 또는 이의 에스테르는 하기 화학식으로 표현되는 것인 혈액 대용품으로 사용하기에 적합한 액제.

RCOOX

상기식에서, R는 탄소 수가 1내지 30개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알케닐 또는 아릴기로서, 이 때 탄소는 치환될 수도 있으며, X는 수소 또는 나트륨 또는 산소 위치에 부착할 수 있는 기타 생물학적으로 상용성인 이온 치환체이거나 탄소 수가 1 내지 4개인 짧은 직쇄 또는 분지쇄 알킬이다.
제5항에 있어서, 상기 유기 카르복실산은 락테이트, 아세테이트, 피루베이트 또는 시트레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 것인 혈액 대용품으로사용하기에 적합한 액제.
제3항에 있어서, NaHCO₃를 더 포함하는 것인 혈액 대용품으로 사용하기에 적합한 액제.
(a) 0 내지 5mM K⁺, 생리적 농도 또는 생리적 농도 이하의 Na⁺, Mg⁺⁺, Ca⁺⁺, Cl^-농축물, 거대 분자성 종창 제제, 유기 카르복실산, 이의 염 또는 이의 에스테르 및 당을 포함하는 용액을 열에 의해 멸균가능한 용기에 넣는 단계와, (b) 상기 용액 내의 모든 또는 실질적으로 모든 박테리아를 사멸시키고, 모든 또는 실질적으로 모든 비루스를 불활성화시키기에 충분한 압력 및 시간 하에 상기 용액의 온도를 증가시키는 단계를 포함하는 가열 멸균된 혈액 대용품을 조제하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 용액은 혈액 대용품 또는 혈장 증량제로서 인간을 제외한 피검체에게 주입하는 것인 가열 멸균된 혈액 대용품을 조제하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 용액은 5mM 이상의 K⁺를 포함하지 않고, 통상의 생물학적 완충액을 포함하지 않는 것인 가열 멸균된 혈액 대용품을 조제하는 방법.