含有涂覆甘露糖的基质的血液过滤系统的制作方法
【专利说明】含有涂覆甘露糖的基质的血液过滤系统
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年6月24日提交的美国临时专利申请号61/838, 854的优先权， 在此为了所有目的，其公开内容通过引用完整地并入。
【背景技术】
[0003] 耐药性病原体的出现对医疗保健系统是日益严重的威胁。不仅是当前的抗生素变 得不那么有效，而且大型制药公司正将重点从新型抗微生物开发转移到利润更高的药物研 发项目，例如癌症治疗。尽管人们认识到"超级细菌"是一个重要问题，相比起它们显著的 管理和开发成本，新的抗感染药物的当前市场是相对较小的。
[0004] ⑶C近来警告了卡巴培南抗性肠杆菌（CRE)的出现。关于CRE菌血症的死亡率可 高达50%。CRE对甚至最强的可用抗生素的抗性使临床医生只留下很少的治疗选择。医院 获得性CRE感染的发生率从十年前的刚刚超过1 %增加到现今的4%。虽然CRE菌血症通 常为医院感染，人们担心社区获得性CRE的发病率会增加。目前，防治CRE感染的传播的唯 一策略是通过教育医疗保健专业人员有关预防的程序。
[0005] 用于防治细菌感染的常规策略是开发专门杀灭细菌同时避免损害宿主组织的活 性药物。这是一个重大挑战，因为一些现今可用的更有效的抗生素具有相当大的毒性。例 如，万古霉素具有肾毒性，并且可能很快忌用于接受体外氧合的患者。即使新的抗生素被成 功开发以解决当前的抗药性，新的"超级细菌"将仍然会出现。显然，需要药物研发以外的 用于防治感染的新策略。
[0006] 血流感染，或菌血症，是I⑶中的重大挑战。菌血症可迅速导致脓毒性休克、脑膜 炎、心内膜炎、骨髓炎和其它转移性并发症。金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus)、 铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa)和肠杆菌科（Enterobacteriacea)是导致菌 血症或医院感染的最常见的细菌。菌血症患者的结果的严重性与细菌负荷和菌血症的持 续时间这两者相关联。大肠杆菌（E.coli)和金黄色葡萄球菌（S. aureus)菌血症患者的 定量rt-PCR研究显示，当rDNA的数量增加超过1238拷贝/ml时，死亡率从14. 3 %上升 至 42. 9%，且脓毒性休克从 31. 4%上升至 85.7%。（参见，"Quantitative rt-PCR Holds Promise as a Screening Tool for Patients with Severe Sepsis. 'Kirkbright. 2011，Em ergence Medicine Australasia,卷23，第502页）。人们还发现，高血液浓度的脑膜炎奈 瑟菌（N.meningitides)与住院时间延长、肢体或组织损失、需要透析以及死亡率相关联。 (参见，Severity of Meningococcal Disease Associated with Genomic BacterialLoad. Darton. 2009, Clinical Infectious Disease,卷 48，第 587-84 页）。同样，另一项研究 表明，肺炎球菌性肺炎的严重性与血液中的细菌负荷相关联：血液中超过1000肺炎链球菌 (S.pneumoniae)DNA拷贝/ml的患者的死亡率为25. 9%，与之相比，展现低于1000拷贝/ ml 的患者的死亡率为 6.1%。（参见，Rell 等人"Severity of Pneumococcal Pneumonia Associated with Genomic Bacterial Load. "2009, Chest,卷 136，第 832-840 页）。在 又一项研究中，在初始诊断后的48和96小时之间随访阳性血培养物被表明是复杂的金黄 色葡萄球菌（S. aureus)菌血症的最强预测指标。Fowler (参见，"Clinical Identifiers of Complicated Staphylococcus aureus Bacteremia. '，2003, Arch Intern Med,第 2066-2072页）。常常延迟施用适当的抗生素治疗，这加重了有效的菌血症治疗的难度。已 报道，对于每一小时的治疗延误，死亡风险增加超过7%。（参见，Kumar等人，"Duration of hypotension before initiation of effective antimicrobial therapy is the critical determinant of survival in human septic shock. ^6,2006, Crit Care Med, 卷34,第1589-96页）。能够迅速降低细菌负荷并缩短菌血症持续时间的安全、广谱技术将 是一个重大突破，这是因为，其甚至可以无需首先识别存在于血液中的细菌的类型而进行 使用。
[0007] 虽然仅具有肝素化介质的吸附血液灌流装置已经是"广谱"的，它们能够靶向导 致医院感染和菌血症的许多高频率（high-profile)细菌，但是革兰氏阴性菌例如大肠杆 菌（E.coli)、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae)和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa)对肝素/HS具有相对较低的亲和力。
[0008] 鉴于上述情况，本领域所需要的是用于从血液中去除细菌和病原体的新的方法和 装置。本发明满足了这些和其它需要。
[0009] 发明简述
[0010] 本发明提供用于用甘露糖对介质的表面进行功能化的方法。在某些情况下，甘露 糖介质和肝素化介质可以组合或混合在一起以创建靶向非常广谱的病原体的单个装置。此 外，甘露糖介质紧密邻近肝素化介质使得整个装置和方法抗血栓形成，从而提高了总体安 全性。
[0011] 因此，在一个实施方案中，本发明包括一种血液过滤介质，其包括下述，或基本由 下述组成，或由下述组成：：
[0012] a.涂覆有甘露糖的基质；和
[0013] b.任选地，抗凝血组分。
[0014] 在某些实施方案中，所述基质包括非多孔刚性珠、颗粒、或填料（packing)、网状 泡沫、刚性整体床（rigid monolithic bed)、机织物或非机织织物、纱线或实心或空心致 密（非微孔）单丝纤维、平膜或屏障膜、由平膜或致密膜形成的螺旋缠绕筒（spiral wound cartridge)〇
[0015] 在某些方面，所述甘露糖被端点附接至基质。
[0016] 在某些方面，存在抗凝血组分且该组分是肝素。
[0017] 在某些方面，所述基质包括涂覆有肝素的基质。
[0018] 在某些方面，所述基质包括非多孔刚性珠，其中该珠的第一部分涂覆有甘露糖且 该珠的第二部分涂覆有肝素。
[0019] 在某些方面，所述甘露糖和肝素各自端点附接至珠。
[0020] 在某些方面，所述肝素是硫酸乙酰肝素。
[0021] 在某些方面，所述甘露糖是D-甘露糖。
[0022] 在某些方面，所述甘露糖是对氨基苯基-a -D-吡喃甘露糖苷。
[0023] 在某些方面，所述甘露糖是甘露糖的聚合物，例如甘露聚糖。
[0024] 本发明还提供了一种血液过滤筒，其包含容器，该容器包含上述介质。
[0025] 本发明还涉及一种用于过滤血液的系统，该系统包括下述，或基本由下述组成，或 由下述组成：：
[0026] a.容器，该容器包含下述，或基本由下述组成，或由下述组成：：涂覆有甘露糖的 基质；
[0027] b.任选地，抗凝血组分；和
[0028] c.体外血液过滤装置，其中所述容器功能地偶联至该血液过滤装置，从而当使用 时血液流过所述容器并接触所述基质。
[0029] 在本发明的系统的某些方面，所述基质包括非多孔刚性珠、颗粒、或填料、网状泡 沫、刚性整体床、机织物或非机织织物、纱线或实心或空心致密（非微孔）单丝纤维、平膜或 屏障膜、由平膜或致密膜形成的螺旋缠绕筒。
[0030] 在本发明的系统的某些方面，所述甘露糖被端点附接至基质。
[0031] 在本发明的系统的某些方面，存在抗凝血组分且该组分是肝素。
[0032] 在本发明的系统的某些方面，所述基质包含涂覆有肝素的基质。
[0033] 在本发明的系统的某些方面，所述基质包含非多孔刚性珠，其中该珠的第一部分 涂覆有甘露糖且该珠的第二部分涂覆有肝素。
[0034] 在本发明的系统的某些方面，所述甘露糖和肝素各自端点附接至珠。
[0035] 本发明还涉及一种用于从血液中去除至少一种革兰氏阴性菌的方法，其包 括：将血液样品与上面所讨论的介质接触，其中所述革兰氏阴性菌可以是肠杆菌科 (Enterobacteriaceae)〇
[0036] 在本发明的方法的一个实施方案中，所述革兰氏阴性菌是选自大肠杆菌 (E.coli)、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumonia)和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa)的至 少一个成员。
[0037] 在另一个实施方案中，本发明提供了一种用于将甘露糖附接至含胺基质的方法， 所述方法包括：
[0038] 将胺化基质与含有甘露糖的水溶液接触，以形成席夫碱中间体；以及
[0039] 将所述席夫碱与还原剂接触，以附接所述甘露糖。
[0040] 在另一个实施方案中，适当尺寸的装置可用于捐献的血液中的病原体减少。
[0041] 当与下列附图和后面的详细描述一起阅读时，这些和其它优点、目的和实施方案 将变得更加明显。
[0042] 附图简述
[0043] 图1示出了本发明的一个实施方案，即保护巨噬细胞免于炭疽保护性抗原（PA)。
[0044] 图2示出了全血通过后的肝素化和阳离子介质的SEM显微照片。
[0045] 发明详述
[0046] 本发明提供了一种血液过滤介质，其包含：
[0047] a.涂覆有甘露糖的基质；和
[0048] b.任选地，抗凝血组分。
[0049] 本发明提供了包含所述血液过滤介质且可以从哺乳动物血液中去除细菌和病原 体的装置和方法。在某些情况下，所述基质包含甘露糖。在其它情况下，所述抗凝血组分存 在于所述介质中，并且所述抗凝血组分是肝素或硫酸乙酰肝素。某些病原体可以使用肝素 而从血液中去除。甘露糖功能化表面可用于靶向肝素所不靶向的其它细菌。不像肝素，甘 露糖不被认为抗血栓形成。通过单独使用甘露糖介质，或者与抗凝血组分组合使用，可以增 加细菌去除谱。
[0050] 在某些情况下，通过最优地混合肝素化吸附介质与甘露糖介质，血液-安全和广 谱技术得以实现。通过在单个吸附血液灌流装置内结合多于一种介质/表面化学成分，靶 向非常广谱的病原体。
[0051] -种优选的抗凝血组分是肝素或硫酸乙酰肝素。本发明证明使用这种抗凝血组分 可以将高浓度的金黄色葡萄球菌（S. aureus)和MRSA从全血中去除。重要的是要注意MRSA 的药物抗性不影响结合至固定化肝素。其它药物抗性种类据信也能够保持它们结合至肝素 /硫酸乙酰肝素的能力。结合至本发明的肝素功能化吸附介质的细菌列表在表1中显示。
[0052] 表1结合硫酸乙酰肝素/肝素的病原体和它们所造成的疾病的列表。
[0054] 已经显示，具有端点附接肝素的高表面积的体外装置可以从全血中去除高浓度的 革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌（S.aureus)和MRSA)。（参见，Mattsby-Baltzer I.等 人，"Affi