专利名称：用于容量治疗的溶液的制作方法
技术领域：
本发明涉及人工类血浆溶液和它们的使用方法。所述主题的溶液用于各种应用中，特别是在宿主的至少一部分血液容量被血液替代物替代的那些应用中。
背景技术：
生理上可接受的溶液用于医学，生物医学研究和相关领域中的各种不同的应用中。例如，生理上可接受的溶液在需要替换大量的血浆容量的外科应用中用作血浆替代物。此类应用包括在外科手术或创伤过程中，或当组织、器官或器官组或整个受试者需要被维持在低温或冷冻状态时，对失血的处理。此类应用还包括其中患者的血液流过外部装置 (例如心肺转流仪)的应用，其中由将患者的循环系统附着于所述装置而产生的附加循环体积空间必须用相容的血液替代物(即血液容量扩充物)填充。适合用作血浆扩充物/替代物的生理上可接受的溶液必须能够与血液自由混合而不会不可接受地损害其成分，例如在小血管中产生严重阻碍流动的沉淀物，破坏其形成元素(细胞，血小板)的不可接受的部分，引入对身体细胞和组织有破坏性的试剂或产生对身体细胞和组织有破坏性的水、离子不平衡或分子不平衡，或引起有害的生理活动(例如不适当地加速或抑制心跳、神经传导或肌肉收缩等)。最初被利用的血浆替代溶液源自哺乳动物血液。虽然此类溶液已被成功地使用，由于此类溶液源自天然的血液，它们可含有各种致病性物质，例如病毒病原体(如HIV，乙型肝炎)和其它病原体(例如朊病毒，例如与克-雅二氏病相关的那些)等。如此，使用源自天然血液的血液替代物和血浆替代溶液并不是无并发症的。由此，开发了各种合成的血液和血浆替代溶液，它们是从源自非血液的成分制备的。虽然合成的类血浆溶液已被越来越多地用于各种应用中，没有单一的溶液被证明适用于所有潜在的应用而没有副作用。因此，对于开发适于用作血浆替代物并模拟血液的生理特性的新的生理上可接受的水溶液有持续的兴趣。特别感兴趣的是开发适用于低温外科应用(如心脏外科手术等)的溶液。所以，本发明的目的是提供适于用作血液容量扩充物的新的生理上可接受水溶液。这些溶液应模拟血液的生理特性。发明的公开所述的目的已经通过本发明实现了。本发明提供了用作血液容量扩充物的、在下面所公开的特定溶液中的胶体，优选
羟乙基淀粉。在EP1164841中，公开了非磷酸盐缓冲的液体细胞培养基。现在，令人惊讶地发现了其中公开的溶液对于胶体，特别是羟乙基淀粉是改善的载体溶液。术语“血液容量扩充物”，或“血液容量扩充物溶液”，或“血液替代物”，如本申请中所使用的，是指意欲用于替代，扩充或维持血液容量的生理液体溶液。所以，这些溶液用于替代血容量不足导致的血液容量的损失。
术语“血容量不足”，如本申请中所使用的，是指血液容量降低的状态，或更特别地，指血浆体积降低的状态。血容量不足的通常原因包括脱水，烧伤，出血或摄入某些药物 (例如利尿剂和血管扩张剂)。在一个实施方式中，所述溶液将包括多种电解质，包括钠离子，氯离子，钾离子和任选地钙离子。所述溶液的钠离子的浓度范围将为约70至160mmol/L，通常为约100 至150mmol/L，并优选地为约llOmmol/L。在另一个优选的实施方式中，钠离子浓度是 135mmol/L。所述溶液中的氯离子的浓度范围将为约70至180mmol/L，通常为约80至 160mmol/L，更通常地为约100至135mmol/L，在一些实施方式中为约110至125mmol/L。钾离子的浓度范围将是约0. 1至6. 2mmol/L,通常为2. 5至6. 2mmol/L,更通常地为约4. 0至5. 5mmol/L，其中在本发明的许多实施方式中，钾离子的浓度范围将是约1至 5. 5mmol/L,通常为约4. 5至5. 5mmol/L，其中在某些实施方式中，钾离子的浓度可以高于 5. 5mmol/L,并高至约6. 2mmol/L或更高，但通常将不超过约6. 2mmol/L0最优选地，钾离子的浓度是5mmol/L。所述溶液也可以包括钙离子。钙离子的浓度范围将为约0至6.0mmol/L，在许多实施方式中，范围将是约0. 1至4. Ommol/L，通常为约0. 1至2. 5mmol/L，优选地为1. 1至 1. 4mmol/L，更优选地为1. 2至1. 3mmol/L，甚至更优选地为约1. 25mmol/L。所述溶液可进一步可以包括镁离子。镁离子的范围将为约0至lOmmol/L，通常为约0. 2至3. 0mmol/L和更通常地为约0. 3至0. 5mmol/L。优选地，所述溶液包含约0. 45mmol/ L的镁离子。在一个优选的实施方式中，所述溶液含有的钙离子和镁离子的浓度比为 5:1-1: 1，优选地浓度比为4 1至2 1，更优选地为约3 1。优选地，氯离子作为钠，钾，钙和镁盐被提供。优选地，当存在时，胆碱也是作为盐酸盐被提供的。所述溶液还包括胶体。所述胶体包括下列分子其大小通过容易地穿过毛细血管床的膜孔进入身体组织的间质空间而足以防止它从循环中失去。作为组，胶体被列举为血浆扩充物。在本发明中用作胶体的化合物可以是天然的或合成的，通常将是多聚的组合物，其具有的平均分子量为至少约40，OOODa，通常为至少约100，000Da，其中可使用具有 300，OOODa或更高的分子量的胶体。羟乙基淀粉通过形成优选的胶体而对于本发明而言是特别感兴趣的。羟乙基淀粉 (HES)的类型在物理化学上由下列表征其平均分子量，摩尔取代和C2/C6比。摩尔取代被定义为羟乙基残基的数目/葡萄糖亚单位，而C2/C6比描述了葡萄糖环中碳原子的羟乙基化模式。HES化合物可源自不同的植物来源例如蜡质玉米，豌豆和土豆。用于本发明的羟乙基淀粉的平均分子量的范围可以是10，000至1，000，000道尔顿(Da)或更高，其中所述分子量范围将典型地为约40，000至1，000，OOODa，通常为约 100，000至900，OOODa,更通常为约200，000至800，OOODa0优选的组合物中羟乙基淀粉的平均分子量范围为约50，000至1，000, OOODa,通常为约100，000至900，OOODa,更通常地为约100，000至800，OOODa。取代程度的范围将为约0. 1至10，其中在某些实施方式中，取代程度的范围将为7至10，在其它的实施方式中，范围将为3至5，和在其它实施方式中范围将是6至7。所以，一类优选的溶液将包括具有约6至7个羟乙基基团/10个葡萄糖单位的羟乙基淀粉。另一类优选的溶液将包括约4至5个羟乙基基团/10个葡萄糖单位。又一类优选的溶液将包括约7至8个羟乙基基团/10个葡萄糖单位。特别优选的胶体是羟乙基淀粉(Hetastarch) (Fresenius Kabi)，一种源自蜡质玉米淀粉的人工胶体，所述羟乙基淀粉几乎完全由支链淀粉组成，其中羟乙基醚基团被引入 α (1,4)连接的葡萄糖单位中，并且所述羟乙基淀粉具有约0.7个羟乙基基团/葡萄糖单位的摩尔取代。羟乙基淀粉的平均分子量是480，OOODa,范围为400，000至550，OOODa,并且 80%的聚合物落入30，000至2，400，OOODa的范围中。另一个特别优选的扩张剂(oncotic agent)是喷他淀粉(Pentastarch)，其具有的摩尔取代为约0. 5个羟乙基基团/葡萄糖单位，并且具有的平均分子量范围为约150，000 至 350，OOODa, 80% 10，000 和 2，000，OOODa 之间。另一个特别优选的扩张剂是“Hexastarch”，其具有的摩尔取代为约0. 62个羟乙基基团/葡萄糖单位，并且具有的平均分子量为约220，OOODa0另一个特别优选的扩张剂是“Tetrastarch”，其具有的摩尔取代为约0.4个羟乙
基基团/葡萄糖单位并且具有的平均分子量为约130，OOODa0在某些实施方式中，羟乙基淀粉将是最初的羟乙基淀粉源的选择级分，特别是大小选择级分，其中通常所述级分将是至少一种下列的级分具有小于约1，000，OOODa的平均分子量的级分，或具有大于约50，OOODa的平均分子量的级分。可使用常规的分级手段来制备所述级分。溶液中扩张剂的浓度足以实现(当与上面所讨论的钠、钙和镁的盐酸盐， 来自钠的有机盐的有机离子和己糖一同考虑时)接近正常人血清渗透压的胶体渗透压，约 28mmHg0关于羟乙基淀粉的制备、分析和特性参见Sommermeyer，Cech，Schmidt等人’ Chromatographia 1988,25,167-168 ；Jungheinrich 禾口 Neff, Clin Pharmacokin 2005,44(7),681-699 John Milton Mishler IV, Pharmacology of hydroxyethyl starches(1982)Oxford Medical Publications, p.1—30。通常，溶液中胶体量的范围将是约0. 5至30 %，通常为约0. 5至25 %，且更通常地为约0. 5至8 %。当所述胶体是羟乙基淀粉时，溶液中存在的量的范围将为约0. 5至30%， 通常为约0. 5至15%，并且更通常地为约0. 5至8%。令人惊讶地，发现加入特定的氨基酸对溶液的生理相容性具有强的影响。当用作血浆扩充物时，发现特别是谷氨酰胺对所述溶液具有有益的效果。因此，所述溶液含有的谷氨酰胺量为至少100 μ mol/L。在另一个实施方式中，所述溶液含有100-2000 μ mol/L的谷氨酰胺，优选约 400ymol/L。谷氨酰胺组分可备选地作为前体药物被提供，特别是作为含有其它天然或非天然氨基酸的二肽，或者其可以是经药学上包被的以实现更高的稳定性，引起所述溶液更长的保存期。所述溶液还可含有缓冲剂，其中术语缓冲剂是用于指发挥作用以使溶液的pH在体内环境中保持在一定范围内的一种或多种试剂。所述缓冲剂(如果存在)不是无机磷酸盐缓冲剂。优选地，所述非无机磷酸盐缓冲剂在水溶液中、于20°C时具有7. 1至7. 5的pKa值。在一个实施方式中，所述非磷酸盐缓冲剂以下述浓度存在1至12mmol/L，优选地 3至7mmol/L，更优选地4至6mmol/L，和最优选地约5mmol/L。优选地，所述缓冲剂选自2-(N-吗啉基)乙磺酸(MES)，N-(2-乙酰氨基)亚氨基二乙酸(ADA)，N-2-(乙酰氨基)-2-氨基乙磺酸(ACES)，N，N-双(2-羟乙基)甘氨酸 (BICINE)，哌嗪-N，N，-双乙磺酸)(PIPES)，N-三(羟甲基)甲基甘氨酸(TRICINE)， N-2-羟乙基哌嗪-N，-2-羟基丙磺酸(HEPES)，3-(N-吗啉基)丙磺酸(MOPS)，2-([2-羟基-1，1-双(羟甲基)乙基]氨基)乙磺酸(TEQ，3-[N-三(羟基-甲基)乙基氨基]-2-羟乙基]-1-哌嗪丙磺酸(EPPS)，N，N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)，三[羟甲基]-氨基甲烷(THAM)，和三[羟甲基]甲基氨基甲烷(TRIS)，或它们的组合。最优选地，所述缓冲剂选自3-(N-吗啉基)丙磺酸(1 ^5)，2-([2-羟基-1，1-双(羟甲基)乙基]氨基)乙磺酸(TES)和N，N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)，或它们的组合。在一个实施方式中，所述溶液利用了天然缓冲剂系统。优选地，此缓冲系统采用了天然生理缓冲系统的形式，即NaHC03/pC02，其与两性离子Good’ s缓冲剂BES (Good等人， Biochemistry 5 :467-477)相组合而用于根据本发明的溶液，所述BES由于其在10_37°C 温度范围的理想PKa起作用以提供稳定的pH。已显示BES甚至对长期研究中培养的哺乳动物细胞是非毒性的，并且显示出可忽略的对Ca2+或Mg2+的结合，从而去除当使用常规的碳酸氢盐/磷酸盐或双磷酸盐缓冲溶液时发生的二价离子沉淀的潜在危害。作为使用N， N-双-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)的备选方案，可能使用吗啉丙磺酸(MOPS)或N-三 (羟甲基)甲基-2-氨基乙磺酸(TES)。优选地，所述溶液含有18至40mmol/L，更优选地21至35mmol/L，最优选地约 25mmol/L的碳酸氢根离子。天冬氨酸和谷氨酸也可被包括在根据本发明的溶液中，以通过补充TCA循环中间产物而增强氧化代谢，从而甚至在缺血性损伤中维持高能磷酸水平。类似地，谷氨酸参与维持细胞内的氧化-还原电势。实质上，暗示了通过优化天冬氨酸-苹果酸和甘油磷酸穿梭， 细胞将维持最佳的NAD/NADH平衡并从而维持腺嘌呤核苷酸水平。氨基酸组分可包含谷氨酸(特别是L-谷氨酸)5至400ymol/L，特别是约 300ymol/L。氨基酸组分也可包含天冬氨酸(特别是L-天冬氨酸)5至200 μ mol/L,特别是 20 μ mol/L。硫胺素辅羧酶在α -酮酸的氧化中起关键作用，并被包括在所述组合物中以防止丙酮酸和丙酮醛的积累并从而防止细胞毒性。在三羧酸循环中，TPP是α -酮戊二酸代谢中的辅因子，以通过氧化脱羧作用形成琥珀酰辅酶Α，或通过还原胺化作用形成谷氨酸。基本上，TPP参与许多相互关联的生物化学通路，特别是戊糖磷酸和糖酵解通路的那些。硫胺素可以例如作为硫胺素焦磷酸或作为硫胺素二酰胺被利用。
7
优选地，所述溶液包含1至120nmol/L硫胺素，特别是作为氯化硫胺素焦磷酸，更优选地为约40nmol/L的硫胺素，特别是氯化硫胺素焦磷酸。维生素样肉碱已被报道在改善心脏功能方面有多种效果，这除了通过简单地优化氧化代谢外，还例如通过促进备选底物的利用，并且还可改善冠状血流。相对于D-或DL-异构体，L-肉碱是优选的，因为它不引起对乙酰辅酶A/游离脂肪酸代谢的抑制。优选地，所述维生素样组分包含40至70 μ mol/L,特别是50 μ mol/L的肉碱，特别是[-]-3-羟基-Y -三甲基氨基-丁酸盐酸盐(L-肉碱)。在本发明中，在所述溶液的配制中包括肉碱的L-异构体是意在优化长链脂肪酸从细胞溶质到线粒体基质中3-氧化位点的转运，从而通过刺激从肉碱乙酰转移酶合成乙酰肉碱而缓冲线粒体内的乙酰CoA/CoA比率。乙酰CoA/CoA比率的所述降低将引起乙酰肉碱从线粒体中流出，伴以相关的丙酮酸脱氢酶的刺激和脂肪酸对葡萄糖氧化的抑制的反转。最后，优化利用游离脂肪酸作为能量源对于所有类型的细胞而言是关键的，但这必须伴以通过优化参与糖酵解的酶(例如，己糖激酶，葡糖激酶，磷酸果糖激酶)的功能而保持利用碳水化合物(葡萄糖)来进行。使用人重组胰岛素不仅排除了受体细胞/组织/器官中抗原或病毒污染的危险 (所述危险可能是用源自其它哺乳动物或动物种类的胰岛素时的情况)，并且引起实现了胰岛素分子与人胰岛素受体结构更好的匹配，即受体特异性将被最佳化，以保留胰岛素在细胞过程中的许多相关功能。所述溶液任选地包含5至200ml. U. /L,优选地5至100ml. U. /L,最优选地约^ml.
U. /L的重组人胰岛素，其例如是在大肠杆菌中表达的。葡萄糖，甘油和胆碱被任选地加入所述溶液中。除了它们被代谢的能力外，甘油和葡萄糖也具有自由基清除和膜稳定化的特性，这已被显示是重要的。优选地，底物组分包含2至15mmol/L，优选地2至llmmol/L和更优选地约lOmmol/L的葡萄糖，特别是D-葡萄糖；50至150ymol/L，优选地约110 μ mol/L的甘油；和7至15 μ mol/L，优选地约IOymol/ L胆碱，特别是L-胆碱，优选地作为盐酸盐。所述溶液也可含有15至215 μ mol/L，优选地约60 μ mol/L的焦谷氨酸和/或20 至200 μ mol/L,优选地约100 μ mol/L的精氨酸，优选L-精氨酸。所述溶液也可含有生理上可接受的其它组分。本发明的溶液用于治疗遭受严重烧伤的受试者中引起的血容量不足或间质液和细胞外液丧失的方法中。此外，本发明的溶液可用于防止和/或改善再灌注损伤的方法中。因此，本发明的一个目的是本申请中所定义的溶液作为药物和容量扩充物的用途。在另一方面，本发明提供了如本申请中所定义的药物用于治疗血容量不足和/或烧伤，和用于防止和/或改善再灌注损伤。本发明的溶液可对需要此类治疗的受试者全身施用，特别是静脉内或动脉内施用。本发明的优选实施方式是下表中公开的溶液表 权利要求
1.生理上可接受的水溶液，其包含选自钠、钾、和任选地钙和/或镁离子的电解质；浓度为至少100 μ mol/L的谷氨酰胺；和至少一种浓度范围为0. 5至30%的胶体。
2.根据权利要求1的生理上可接受的水溶液，其中所述溶液的钠离子浓度范围为约 70至160mmol/L、优选约110mmol/L，其中钾离子的浓度范围为约2. 5至6. 2mmol/L，优选约 5. Ommol/L，其中钙离子的浓度范围为0至6. Ommol/L,优选约1. 25mmol/L,和其中镁离子的范围将为约0至10mmol/L，优选约0. 45mmol/L。
3.根据权利要求1或2中任一项的生理上可接受的水溶液，其中所述溶液含有不是磷酸盐无机缓冲剂的缓冲剂。
4.根据权利要求3的生理上可接受的水溶液，其中所述缓冲剂选自3-(N-吗啉基)丙磺酸(M0PQ，2-([2-羟基-1，1-双(羟甲基)乙基]氨基)乙磺酸(TEQ和N，N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)。
5.根据权利要求1至4中任一项的生理上可接受的水溶液，其中所述胶体是羟乙基淀粉。
6.根据权利要求5的生理上可接受的水溶液，其中羟乙基淀粉的量的范围将为约0.5 至30 %，优选地约0. 5至15 %和更优选地约0. 5至8 %。
7.根据权利要求1至6中任一项的生理上可接受的水溶液，其包含18至40mmol/L，更优选地21至35mmol/L，最优选地约25mmole的碳酸氢根离子。
8.根据权利要求1至7中任一项的生理上可接受的水溶液，其包含5至400μ mol/L,特别是约300 μ mol/L的谷氨酸，特别是L-谷氨酸，和/或5至200 μ mol/L,特别是20 μ mol/ L的天冬氨酸，特别是L-天冬氨酸。
9.根据权利要求1中8任一项的生理上可接受的水溶液，其包含10至120nmol/L的硫胺素，特别是作为氯化硫胺素焦磷酸，更优选地约40nmol/L硫胺素，特别是氯化硫胺素焦磷酸。
10.根据权利要求1至9中任一项的生理上可接受的水溶液，其包含40至70μ mol/L, 特别是50 μ mol/L的肉碱，特别是L-肉碱。
11.根据权利要求1至10中任一项的生理上可接受的水溶液，其包含5至200m.I. U. / L，优选5至100m. I. U. /L，最优选约28. 0m. I. U. /L的重组人胰岛素。
12.根据权利要求1至11中任一项的生理上可接受的水溶液，其包含葡萄糖和/或甘油和/或胆碱，其中所述葡萄糖、特别是D-葡萄糖存在的范围为2至15mmol/L，优选2 至llmmol/L并且更优选约lOmmol/L ；其中甘油存在的范围为50至150 μ mol/L，优选约 110 μ mol/L ；和其中胆碱，特别是L-胆碱存在的范围为7至15 μ mol/L，优选约10 μ mol/L。
13.根据权利要求1至12中任一项的生理上可接受的水溶液，其包含约llOmmol/L的 NaCl，约 5mmol/L 的 KCl，约 1. 25mmol/L 的 CaCl2,约 0. 45mmol/L 的 MgCl2,约 25mmol/L 的 NaHCO3,约 5mmol 的 BES,约 IOmmol 的 D-葡萄糖，约 0. llmmol/L 的甘油，约 0. 3mmol/L 的 L-谷氨酸，约0. 4mmol/L的L-谷氨酰胺，约0. 02mmol/L的L-天冬氨酸，约0. 05mmol/L的 L-肉碱，约0. Olmmol/L的氯化胆碱，约40nmol/L的硫胺素焦磷酸，约^mIU/L的人重组胰岛素和0. 5-6%的平均分子量为100，000-500, OOODa的羟乙基淀粉。
14.根据权利要求1至13中任一项的生理上可接受的水溶液作为药物的用途。
15.根据权利要求1至13中任一项的生理上可接受的水溶液作为容量扩充物的用途。
16.根据权利要求1至13中任一项的生理上可接受的水溶液用于治疗血容量不足和/ 或烧伤，和用于防止和/或改善再灌注损伤的用途。
全文摘要
本发明涉及人工类血浆溶液和它们的使用方法。所述主题的溶液用于各种应用中，特别是用于宿主的至少一部分血液量被血液替代物替代的那些应用中。
文档编号A61K9/08GK102256593SQ200980150712
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月18日 优先权日2008年12月19日
发明者N·布雷特 申请人:弗雷泽纽斯卡比德国有限公司