根据实施例14制备的高能力ZS将具有略微更低 的钾交换能力。已发现：用所述方法制备的质子化ZS具有大约3· 2meq/g的钾交换能力。因 此，已发现高能力ZS增加利用这一方法制备的质子化形式的能力。这显示可制备质子化ZS， 其具有2 · 8-3 · 5meq/g、更优选3 · 05-3 · 35meq/g并最优选大约3 · 2meq/g的钾交换能力。
[0220] 实施例16
[0221] 用于在反应器内提供挡板样结构的内部冷却盘管的应用仅对于5-加仑级的小反 应器是可行的，因为更大的反应器不能够容易地装配冷却盘管，且其通常不使用冷却盘管。 [0222]本发明人已设计用于较大规模生产高纯度、高-KEC ZS-9晶体的反应器。大规模反 应器通常利用用于实现至反应室的热转移的夹套，而不是悬在反应室内的盘管。图17显示 常规200-L反应器100。反应器100具有平滑的壁和伸到反应室中心的搅拌器101。反应器100 还具有热电偶套管102和底部排出阀103。本发明人已经设计改进的反应器200,图18,其也 具有搅拌器201、热电偶套管202和底部排出阀203。改进的反应器200在其侧壁上具有挡板 结构204,其与搅拌器201-起提供反应期间晶体的显著提升和悬浮，以及高纯度、高-KEC ZS-9晶体的产生。除了挡板结构204,改进的反应器还可包括冷却或加热夹套，用于控制结 晶期间的反应温度。图19中显示示例和非限制性挡板设计的详情。优选地，反应器具有至少 20-L、更优选200-L或更大或者200-L至30,000-L的体积。在替代方案中，可将挡板设计进行 配制，以延伸
[0223] 实施例17
[0224] 在治疗患有高钾血症的人个体中，研究ZS-9的几种剂量。在研究中招募总计90个 个体。本研究涉及三个阶段，在各阶段ZS的剂量按比例上升。根据实施例12制备本研究中所 用的ZS-9。通过空气分级得到适当大小分布的ZS-9晶体，以具有其中大于或等于97%是大 于3微米的晶体分布。筛选是如下的：ZS晶体显示大于3微米的中值粒度，且组合物中低于 7%的颗粒具有小于3微米的直径。测定ZS-9晶体，具有大约2.3meq/g的KEC。质子化是如下 的:ZS晶体显示12重量％以下的钠含量。本研究利用3g硅化微晶纤维素，其作为安慰剂是与 ZS不可区别的。
[0225]本研究中的各患者随餐食一天三次接收3g剂量的安慰剂或ZS13ZS和安慰剂都作为 粉末在水混悬液施用，其随餐食一起服用。本研究的各阶段在ZS组个体数和安慰剂组个体 数间具有2:1比率。在第I阶段，18个患者随餐随机接受三次日剂量的0.3g ZS或安慰剂。在 第II阶段，36个患者随餐随机接受三次日剂量的3g ZS或安慰剂。在第III阶段，36个患者随 餐随机接受三次日剂量的l〇g ZS或安慰剂。总之，30个患者接受安慰剂，且60个患者接受各 剂量的ZS。饮食基本不限制，且让患者从各种当地餐馆或者临床标准内部饮食选择他们想 要的食品。
[0226] 通过以30分钟间隔测量血清钾三次并计算平均值(时间0分钟、30分钟和60分钟）， 在第0天，建立钾（"K"）的筛查值。将基线K水平计算为这些值和仅在第一次剂量摄入之前的 那天的血清K的平均值。如果筛查的K值是低于5.Omeq/Ι，那么该个体不包括于本研究中。
[0227] 在研究的第1-2天，在早餐开始，所有个体随餐接受研究药物，一天三次(第1天第1 次给药后存在第一餐的延迟直至1.5小时）。对于治疗开始后48小时，各次给药后4小时，评 价血清K水平。如果K水平变得正常，那么在48小时，使个体离开临床，而无进一步的研究药 物治疗。如果K水平还高(K>5. Omeq/Ι)，那么个体接受另外24小时的研究药物治疗，然后再 评价，并在72小时或96小时离开。所有个体接受至少48小时的研究药物治疗，但是少数个体 接受高达96小时的研究药物治疗。在研究药物治疗的开始48小时期间钾水平的变化率方 面，本研究的主要疗效终点在安慰剂治疗个体和ZS治疗个体之间是不同的。表4提供24小时 终点和4 8小时终点的各组的p -值。相对于安慰剂，在2 4小时和4 8小时终点，每天3次接受 300mg ZS的患者无统计学差异。接受3克ZS的患者仅在48小时时间内，显示统计学差异，表 明该特定给药在降低血清钾水平方面是相对有效的。出乎意料地，每天3次接受10克ZS的那 些患者在浓度和速率方面，显示钾水平的最大降低。钾的降低在幅度方面是显著的，3克剂 量时大约〇. 5meq/g降低，以及10克剂量时大约0.5-lmeq/g降低。
[0229]然后，追踪个体7天（168小时），每天完成K测量。研究开始前一天(第0天），所有患 者完成24小时尿液收集，并持续只要患者摄入测试品。表5提供安慰剂治疗个体和各组个体 历经7天研究的血清钾水平变化率差异。历经7天的一段时间，相对于安慰剂，接受300mg药 物的患者无钾水平的统计学显著降低。开始24小时后，接受3克药物的患者无钾水平的统计 学显著降低。历经7天的时程后，接受3克药物的患者具有血清钾水平最统计学显著的降低。 这些数据表明：当施用至少10克ZS时，实现钾的延长降低，且单一（即，第1天)剂量适合于钾 水平的显著降低。当每天施用一次时，还可能的是3、4或5克剂量在降低钾水平方面可以是 有效的。
[0232] 治疗组的比较显示在任何参数方面无统计学差异，所述参数包括:年龄、性别、重 量、血清肌酸酐水平、估计的肾小球过滤率（"GFR"）、钾水平和慢性肾病（"CKD"）的起因。
[0233] 图20显示摄入安慰剂、0.3g/剂量ZS(第1组）、3g/剂量ZS(第2组)和IOg/剂量ZS(第 3组）后，第一个48小时，血清K的变化。对于施用ZS的患者，第2组（0.5meq/L/48小时，P〈 0.05)和第3组（lmeq/L/48小时，P〈0.0001)的K对时间的斜率显著不同于安慰剂。
[0234] 相对于安慰剂组(P = O.040)，在第3组，血清K正常化的时间是显著更小的。其他组 的结果与安慰剂无显著差异。图21比较相对于安慰剂，以IOg剂量施用ZS的个体的血清钾降 低0.5meq/L的时间。施用ZS的个体比安慰剂的血清K降低时间是显著更短(P = 0.0 42)。
[0235] 中断研究药物的施用后，还检测到自研究的48小时至144小时的血清K增加。如图 22所示，血清K的增加率大概与摄入药物期间血清钾的降低率成比例。
[0236] 对于IOg剂量的ZS，24小时尿K排泄分析显示存在尿K排泄大约20meq/天的显著(P〈 0.002)降低，并且在所有其他组，排泄保持相同或增加，如图23所示。
[0237] 每日尿样中的K/肌酸酐比率分析确证与24小时尿K排泄相同的趋势。在尿K/肌酸 酐比率方面，第3组具有向下的趋势，而其他组保持不变或增加。单独分析表明研究期间任 何组的肌酸酐清除或每日肌酸酐排泄无变化。
[0238] 24小时尿样分析还使得能够计算尿液每日钠排泄。如图24中所示，在所有组，钠排 泄通常是稳定的。尽管在任何组不存在显著变化，但是第1组和对照患者的尿液钠排泄显得 比第3组增加更多。
[0239]作为ZS结合铵的效果量度，进行血液尿素氮（"BUN"）测试，铵是由肠道中的细菌尿 素酶产生的。在研究第2天至研究第7天，BUN存在剂量相关和统计学显著的降低，反映血清K 的降低(P-值是0.035[研究第2天]至〈0.001[研究第5-7天])。这还伴有尿素尿排泄的降低。 [0240] 在研究第2-6天，对于10g、每日三次剂量的ZS，保持在正常范围内（9.5mg/dL-9.05mg/dL)的血清|丐存在统计学显著的降低(p-值0.047至0.001)，但是无个体形成低f丐血 症;在任何剂量水平的ZS，血清镁、血清钠、血清碳酸氢盐或任何其他电解质类不存在显著 变化。存在血清肌酸酐降低的趋势，其在研究第6天变得统计学显著(p = 0.048)。在任何其 他评价的肾参数方面，不存在剂量相关的变化，所述肾参数包括尿沉淀、估计的肾小球过滤 率（"GFR"）或者肾脏生物标记NGAL和IQM-I。
[0241 ]该随机和双盲的临床试验表明中等量的ZS摄入显著降低患有3期CKD的患者的血 清K水平。无泻药与ZS-起施用，因此K除去仅归因于通过ZS的肠道中K的结合，而不是由于 腹泻的作用。
[0242] 口服聚苯乙烯磺酸钠（"SPS"）疗法总是引起患者的钠负载。钠以与所有结合阳离 子(K、氢、钙、镁等）的1:1比率释放。ZS被部分负载钠，且部分负载氢，以产生接近生理的pH (7-8)。在所述起始pH，K结合期间，存在钠的很少释放和一些氢吸收。摄入ZS期间，钠的尿排 泄不增加，由此，ZS应用不会促使患者的钠过量。
[0243] 在大约10g、一日三次的最大剂量(大约每日30g或者大约0.4g/kg/天），ZS对血清K 的作用的迅速性，以及降低尿液中K排泄的效力是令人吃惊的。这还引起第二天距离基线水 平大约40%的尿液K降低。因此，看起来ZS在降低人的体K贮存方面与在动物中至少是一样 有效的，并且可能更有效，这归因于人粪便中的高K浓度。
[0244] 来自所述试验的另一观察是试验期间磷酸盐的显著降低（11-12%的降低）。这些 数据表明可将微孔硅酸锆用于治疗高磷血症。
[0245] 实施例18
[0246]根据实施例14制备高能力ZS(ZS_9)。根据实施例13中所述的技术，将物质质子化。 已将所述物质筛选，以使ZS晶体显示大于3微米的中值粒度，并且组合物中小于7%的颗粒 具有小于3微米的直径。ZS晶体显示12重量％以下的钠含量。制备剂型，用于以每餐5g、IOg 和15g水平施用至患者。在该实施例中的ZS具有大于2.8的增加的钾交换能力。在一优选方 面，钾交换能力是2 · 8-3 · 5meq/g、更优选3 · 05meq/g_3 · 35meq/g，并最优选大约3 · 2meq/g。大 约3.2meq/g的钾交换能力目标包括测量的钾交换能力方面的较小波动(其在不同批次的ZS 晶体之间预期）。
[0247]当根据实施例17中建立的策略施用时，ZS-9将提供钾血清水平的类似降低。因为 ZS-9具有提高的KEC，施用至需要其的个体的剂量将被降低，以补偿增加的阳离子交换能 力。因此，将大约1.25克、2.5克、5克和10克ZS-9-天三次施用至患钾水平高于正常范围的 患者。
[0248] 根据文中公开的本发明的说明和实践，本发明的其他实施方案和应用将对本领域 技术人员是显而易见的。将文中引用的所有参考文献包括所有美国和外国专利与专利申请 特别地和全部地引入文中，作为参考。旨在将说明书和实施例仅考虑为示例性的，本发明真 实范围和精神由下面的权利要求书指明。
[0249] 实施例19
[0250] 根据上述美国专利号6,814,871、5,891，417和5,888,472的已知技术，制备ZS(ZS-2)。ZS-2的X-射线衍射模式具有下述特征性d-间距范围和强度。
[0252] 在本实施例的一个方面，利用实施例14中所述的装配挡板的反应器，制备ZS-2晶 体。根据实施例13所述的技术，将物质质子化。已将物质筛选，以便ZS晶体显示大于3微米的 中值粒度，并且组合物中小于7%的颗粒具有小于3微米的直径。ZS晶体显示12重量％以下 的钠含量。制备剂型，用于以每餐5g、10g和15g水平施用至患者。根据本实施例制备的ZS-2 晶体对于降低血清钾是有利的，并可利用制备ZS-2的替代技术生产。这些替代生产技术在 某些情况下可提供优势。
[0253] 实施例20
[0254] 利用实施例16中所述的反应器，制备几批质子化ZS晶体。
[0255] 通常，根据下述代表性实施例，制备数批ZS晶体。
[0256] 如下准备反应物。向如图17所示的200-L反应器中，加入硅酸钠(56.15kg)，并填充 去离子水（101.18kg)。将氢氧化钠(7.36kg)加入到反应器中，并在快速搅拌下，将其溶解于 反应器中，历经大于10分钟的一段时间，直到氢氧化钠完全溶解。在继续搅拌下，将醋酸锆 (23kg)加入到反应器中，并搅拌30分钟的一段时间。将反应物以150rpm速率混合，反应器设 定于210°C ± 5°C，持续2 60小时的一段时间。
[0257] 在所述反应期后，将反应器冷却至60°C_80°C，并将反应物浆状物过滤、洗涤并在 大约100°C的温度下干燥2 4小时的一段时间。为了制备用于质子化的干燥晶体，填充去离 子水(46L)，以使晶体再变为浆状物。将15 %HCl溶液(大约5-7kg的15 %HCl溶液)与浆状物 混合25-35分钟的一段时间。质子化反应后，再将反应物过滤、干燥，并用大约2 75L的去离 子水冲洗。
[0258] 表7中提供利用上述方法生产的几种质子化ZS晶体批次的示例性详情：
[0260] 图25-28提供上述得到的H-ZS-9的XRD谱。XRD谱显示可以以商业意义的批量生产 H-ZS-9,其具有所需的钾交换能力。批号5602-26812-A取得最一致的晶体分布。已发现：当 结晶条件产生高度均一的粒度分布时，随后的质子化步骤将阳离子交换能力从3.4meq/g降 低至 3.1meq/g。相反，批次 5602-283124、5602-29112-4和5602-29812-4显示较不均一的粒 度分布。较不均一的粒度分布产生自增加的反应器的填充率。当填充率达到80-90%时，粒 度分布变得较不均一。然而，出乎意料地，这些批次的随后质子化导致钾交换能力的显著增 加。因为根据本发明的反应可以以一旦质子化就增加钾交换能力的方式进行，可预期的是 以商业有意义的量，可得到比其他方式可能想到的更高能力的ZS-9。
[0261 ] 在Rigaku MiniFlex600中利用Rietveld方法，还进行相位定量化，以测定各批次 质子化ZS晶体样品的衍射谱。利用200-L反应器的生产方法生产表8中所述的相组合物，以 及图25-29中所述的XRD数据。
[0263] 除了一系列无定型晶体，生产的各批次的衍射图谱提供ZS-9和ZS-7晶体的混合 物。已发现:根据上述方法在较大的200L反应器中制备的ZS晶体产生无可检测水平的ZS-8 晶体，以及比先前生产的更低水平的无定型物质。由于ZS-8晶体的不希望的更高溶解度，以 及其伴随的促进尿液中升高水平的锆，ZS-8晶体的缺失是高度合乎需要的。尤其是，尿液中 的锆水平通常是大约lppb。含有ZS-8杂质的硅酸锆的施用已引起尿液中5-50ppb的锆水平。 通过图30中所示XRD，可确证ZS-8的存在。通过清除可溶的ZS-8杂质并使无定型内含物最小 化，预期根据本实施方案的ZS-9晶体降低尿液的锆水平。
[0264] 实施例21
[0265] 将实施例20中所述的各批质子化锆晶体用于研究，以治疗患有高钾血症的人个 体。ZS组合物通常鉴定为具有ZS-9和ZS-7的混合物，其中ZS-9以大约70%存在，而ZS-7以大 约28%存在（下文中ZS-9/ZS-7)。所有鉴定的ZS-9/ZS-7晶体缺少可检测量的ZS-8晶体。根 据实施例17中所述的方法，向个体施用ZS-9/ZS-7组合物。表9中提供结果的总结。
[0266]
[0267] 令人吃惊地，相对于患者的基线，施用ZS-9/ZS-7组合物的个体的肾小球滤过率 (GFR)是出乎意料地更高。未受任何具体理论束缚，本发明人断定提高的GFRs水平和降低的 肌酸酐水平(参见上述表9)是由于ZS-9/ZS-7组合物中无 ZS-8杂质。根据现有技术领域通常 已知的，已将ZS-8晶体鉴定为是更反应活性的，并由此能"过滤(leach)"到系统中。
[0268] 这一临床试验显示中等量的ZS-9/ZS-7的摄入令人吃惊地且出乎意料地降低患者 的肌酸酐水平。
[0269] 此外，还观察到在上述第2阶段研究中，S-肌酸酐水平的剂量相关的降低，和由此 肌酸酐清除和GFR(GFR增加）。这些观察表明ZS对肾功能潜在的有益作用。这可通过ZS诱导 醛固酮水平降低，继发性S-K降低来解释，因为众所周知的是慢性醛固酮增多症趋向于促进 CKD恶化。所述解释还得到实施例22的支持，其显示可通过施用微孔硅酸锆，调节醛固酮水 平。此外，缺少观察的低钾血症的减少是与醛固酮降低以及尿液钾排泄的随后降低一致的。
[0270] 实施例22
[0271]在涉及l〇〇mg/kg/剂量、300mg/kg/剂量和1000mg/kg/剂量水平的数周狗研究（雄 性和雌性）中（参见下表10)，进行几项重要观测。根据该实施例的硅酸锆具有以下内含物： 94 % ZS-9、4 % ZS-7和2 %无定型硅酸锆。
[0272] 血气
[0273] 在第2周和第4周采集时，相对于对照，接受1000mg/kg/剂量的两种性别具有血清 PH的极轻(偶而统计学显著的）增加，这与碳酸氢根(HCO3)的极小增加(至多1.2-倍)相关。 tC02的极小增加(至多1.2-倍)还存在于这些治疗组中。在第2周采集时，在接受1000mg/kg/ 剂量+KCl的雄性中，以及在第4周采集时，在接受1000mg/kg/剂量+KCl的雌性中，也注意到 类似变化。由小的变化幅度，认为所述结果不是生物学相关的。此外，所有值保持在预期范 围内。
[0274] 血液学
[0275]以任何间隔至多且包括第4周的终端采集，在任一性别的血液学端点参数间，无与 测试品相关的作用。存在偶尔的统计学差异，由于其小幅度、散发性和/或缺少剂量响应，不 认为所述差异是测试品相关的或者毒理学上有意义的。对于生物学和/或方法相关的变化， 认为所有平均值和个体值在可接受的范围内。
[0276]临床化学
[0277]在第2周和第4周采集时，相对于对照，接受1000mg/kg/剂量的两种性别的钾(至多 23%)和磷(至多20%)具有轻微降低。钾和磷的降低认为是测试品相关的。接受1000mg/kg/ 剂量的两种性别，在第2周和第4周采集时，相对于对照，还存在碳酸氢盐要最低限度增加 (至多1.2-倍）的趋势。碳酸氢盐的波动趋向于与血气数据和尿pH(下文讨论的）的变化相 关。在第4周的其他治疗组包括接受100mg/kg/剂量的雄性，以及接受1000mg/kg/剂量+KCl 和1000mg/kg/剂量SID的雌性，还偶发地注意到碳酸氢盐的最小限度增加。接受1000mg/kg/ 剂量的两种性别，在第7周恢复间期末，血清钾、磷和碳酸氢盐类似于对照。
[0278]在第2周和第4周采集时，相对于对照，接受1000mg/kg/剂量的雌性具有AST(2.3_ 倍)和ALT(3.3-倍)轻度递增。所述变化归属于第2周6个个体中的一个(动物编号732)，以及 第4周6个个体中的两个(动物编号733和736) ^ST和ALT的提高不与肝的显微变化相关，且 由于所述发现的散发性质，变化不可能是测试品相关的。在测试前、第2周和第4周采集时， 接受l〇〇mg/kg/剂量的雄性中存在碱性磷酸酶(ALP)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)和丙氨酸 氨基转移酶(ALT)的轻度递增。所述变化可归属于一个个体(动物编号716)，并认为是偶发 性的。在第7周恢复间期末，接受1000mg/kg/剂量的两种性别中，AST、ALT和ALP类似于对照。 临床化学端点中，存在偶然地其他轻度波动，由于其小幅度、散发性质和/或无剂量响应或 相关性发现，不认为其是测试品相关的或者毒理学上有意义的。对于生物学和/或方法相关 的变化，认为所有其他个体和平均值在可接受的范围内。
[0279] 醛固酮
[0280]在第4周采集时，相对于对照，接受1000mg/kg/剂量的两种性别具有醛固酮浓度轻 度至中等降低(至多67%)。血清醛固酮的降低归因于测试品相关的血清钾降低继发的醛固 酮生物合成降低。醛固酮降低致使肾脏钾和钠排泄变化(下文讨论），且与肾上腺丝球带的 显微变化(胞质内脂质空泡形成和囊性变性)相关。在接受l〇〇〇mg/kg/剂量+KCl的两种性别 中，未观察到醛固酮的类似变化。在第7周(恢复)采集时，接受1000mg/kg/剂量的雄性的醛 固酮类似于对照，但是在接受l〇〇〇mg/kg/剂量的三个雌性之一(动物编号736)中，醛固酮保 持适度降低。
[0281 ]尿分析
[0282]在第2周和第4周采集时，接受1000mg/kg/剂量和1000mg/kg/剂量+KCl的两种性别 具有尿体积的轻度至中等增加(至多3.3-倍），以及尿比重的并发降低。所述变化认为是测 试品相关的。在这些治疗组中，存在尿液PH轻微增加的趋势，这与血清碳酸氢盐的变化