СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРФТОРУГЛЕРОДНЫХ ЭМУЛЬСИЙ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ЦЕЛЕЙ Российский патент 1996 года по МПК A61K9/10 

Изобретение относится к медицинской промышленности и касается способа получения перфторуглеродных эмульсий, способных переносить кислород и предназначенных преимущественно для использования в медицине в качестве кровезаменителей, рентгеноконтрастных средств, а также сред для сохранения изолированных органов.

Известно, что качество эмульсий в большой степени определяется размером и распределением частиц. Так, наличие крупных частиц размером более 0,2 0,3 мкм, как показано в некоторых работах, является причиной, обуславливающей токсичность эмульсий (Мицуно Токао, Кокурицу Кобэ, Медицинский институт, Япония, "Практическое использование искусственной крови, " Сидзен, 1981, 36(9), стр. 62 69). Важным показателем является также стабильность эмульсии при хранении, которая зависит, в основном, от свойств используемых перфторорганических соединений (ПФОС) и эмульгирующего агента.

Для получения перфторуглеродных эмульсий используют, как правило, одновременно два типа перфторорганических соединений (ПФОС). Одно из них выбирают из группы (С₈ C₁₀), содержащей, например, перфтордекалин (ПФД) или перфтороктилбромид (ПФОБ), второе из группы (С₁₁ C₁₂) содержащей, например, перфтортрипропиламин (ПФТПА), перфторметилциклогексилпиперидин (ПФМЦП) или перфтортрибутиламин (ПФТБА). Соединения первого типа быстро (в течение месяца) выводятся из организма, но не обеспечивают достаточной стабильности их эмульсий, соединения же второго типа, напротив, придают эмульсии высокую стабильность, позволяющую хранить их без замораживания, но в течение длительного времени (до 2-х лет) не выводятся из организма.

Наиболее распространенные технологии создания эмульсий подобного рода основаны на методах, использующих ультразвук или гомогенизацию под высоким давлением. Для получения эмульсий в промышленных масштабах предпочтителен второй способ, т.к. он позволяет получать эмульсии в больших количествах и с лучшими физико-химическими характеристиками, например, лучшим распределением частиц (Jean G. Riess and Maurice Le Blanc. Preparation of perfluorochemical emulsions for biochemical use: principles, materials and methods. Ellis Horwood Series in Biomedicine, VCH, Blood Substituts, Preparation, Physiology and Medical Applications. 1991. Ch. 5, p.p. 113 115).

Известен способ получения эмульсий, содержащих, например, перфтордекалин (ПФД), перфтортрипропиламин (ПФТПА), эмульгирующие агенты, например, сополимер полиоксиэтилен-полиоксипропилена (плюроник F-68, отечественный аналог - проксанол), фосфолипиды яичного желтка или соевые фосфолипиды и воду (патент СССР N 797546 фирмы Green Cross Corporation, опубл. в бюлл. "Открытия, изобретения. " N 2, 1981 г.). В соответствии с этим способом готовят исходную эмульсию, перемешивая компоненты в физиологически приемлемой водной среде с помощью гомогенного смесителя или пропеллерной мешалки, затем эмульгируют исходную эмульсию инжектированием в гомогенизаторе высокого давления типа Manton Gaulin при давлении от 100 до 500 кг/см² и температуре от +20 до +55^oC. Смесь пропускают через щель гомогенизатора до 12 раз.

Как следует из табл. 1, доля частиц размером более 0,3 мкм достигает в некоторых случаях 60% Это объясняется использованием фосфолипидов в качестве эмульгирующего агента, а также тем, что при высоких температурах процесса эмульгирования и стерилизации происходит укрупнение частиц эмульсии. Кроме того, из-за использования смесителей типа пропеллерной мешалки не обеспечивается достаточная стерильность процесса. Все это приводит к необходимости фильтрования фракции крупных частиц и стерилизации эмульсии. Эти эмульсии предназначались для использования в экспериментах на животных.

Средний размер частиц усовершенствованной эмульсии для медицинских целей Fluosol-DA 20% той же фирмы, приготовленной аналогичным способом на основе ПФД и ПФТПА составляет 0,118 мкм, доля частиц размером от 0,3 до 0,5 мкм составляет 1,9% (Mitsuno T. et al. "Intake and retension of perfluorochemical substance of Fluosol-DA in res human", Proceedings of the 5. Int. Sympos. on Oxygen-Carring Colloidal Blood Substituts, Meinz, March, 1981, p. 220). Препарат хранится в замороженном виде, т.к. после 8 12 часов хранения при комнатной температуре происходит укрупнение частиц эмульсии.

Задачей изобретения является повышение монодисперсности эмульсии за счет уменьшения в ней фракции частиц размером более 0,2 мкм.

Другой задачей изобретения является улучшение условий стерильности процесса и упрощение технологии получения эмульсий.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, включающем получение предэмульсии смешиванием перфторорганических соединений с эмульгирующим агентом и последующую многократную гомогенизацию смеси в замкнутом циркуляционном контуре под высоким давлением, получают предэмульсию прокапыванием смеси перфтордекалина или перфтороктилбромида и перфторметилциклогексилпиперидина в соотношении 2:1 через емкость с водным раствором сополимера полиоксиэтилен-полиоксипропилена в замкнутом контуре гомогенизатора до получения требуемого соотношения компонентов, затем попеременно пропускают смесь через основной и дополнительный контур гомогенизатора под давлением 300 660 кг/см² до 12 раз, повышая давление в дополнительном контуре в 1,1 1,2 раза по сравнению с давлением в основном контуре.

Сущность изобретения поясняется схемой устройства, предназначенного для осуществления способа, на которой изображена емкость 1 для смеси ПФОС, трубопровод 2, соединяющий емкость 1 с емкостью 3 основного контура, трубопроводы 4 и 6, соединяющие емкость 3 с гомогенизатором 5 высокого давления. Трубопроводы 7 и 9 и емкость 8 образуют дополнительный циркуляционный контур, куда через гомогенизатор 5 перекачивается эмульсия из основного контура.

Способ осуществляется следующим образом:
Для получения предэмульсии смесь ПФОС подается капельно из емкости 1 по трубопроводу 2 в емкость 3 с эмульгатором и прокачивается вместе с эмульгатором в основном контуре по трубопроводам 4 и 6 через гомогенизатор 5 при нижнем пороге давления в течение 10 15 мин. до получения требуемого соотношения компонентов. Затем прокачивают предэмульсию по трубопроводу 7 в емкость 8 дополнительного контура повысив давление в гомогенизаторе в 1,1 - 1,2 раза, при этом емкость 3 полностью освобождается и ликвидируются так называемые "застойные зоны", где скапливаются наиболее крупные частицы эмульсии. После этого понижают давление в гомогенизаторе 5 до первоначального значения и прокачивают эмульсию по трубопроводу 9 в емкость 3 основного контура, полностью освобождая емкость 8. Таким образом, процесс создания субмикронных эмульсий двухконтурным способом заключается в многократном (до 12 раз) чередовании прохождения эмульсии через контуры емкостей 3 и 8, во время которого эмульсия, находящаяся в одной рабочей емкости при смене контура полностью и равномерно перекачивается в другую рабочую емкость, что позволяет создать практически однородный, монодисперсный по размеру частиц состав.

Выбранный экспериментально режим давления гомогенизации позволил получить неожиданный эффект: устранить повторное укрупнение частиц эмульсии, наблюдаемое обычно в ходе гомогенизации при постоянном давлении, что способствует уменьшению среднего размера частиц.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить более высокую монодисперсность и уменьшить средний размер частиц по сравнению с препаратом Fluosol-DA 20%
Эмульсию можно хранить без замораживания в течение одного месяца и более, т.к. укрупнение частиц происходит в допустимых пределах и не влияет на качество эмульсии, более того, при многократной заморозке и разморозке размер частиц эмульсии существенно не меняется.

Ниже приводятся табл. 2 5, иллюстрирующие изменение стабильности эмульсии, полученной данным способом, по изменению среднего размера частиц.

Описанный способ позволяет улучшить условия стерильности процесса и отказаться от стерилизации эмульсии с помощью жесткого автоклавирования, в ходе которого происходит значительное укрупнение частиц эмульсии (см. табл. 6, 7, 8).

Как видно из табл. 7 и 8, период полувыведения из кровеносного русла перфторуглеродов, введенных в состав эмульсии, полученной данным способом, составляет 24 часа, время полного выведения перфторуглеродов из организма 18 мес.

В табл. 9 приведены сравнительные характеристики 20% перфторуглеродных эмульсий.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить высокостабильные полностью субмикронные эмульсии, которые не требуют дополнительной стерилизации, длительное время хранятся при комнатной температуре и обладают всеми необходимыми качества для использования в медицинских целях.

Получение 20%-ной эмульсии.

Пример 1. В 900 мл апирогенной воды в емкости 3 растворяли 40 гр сополимера полиоксиэтилена и полиоксипропилена М.В. 7500 (проксанол-268). Через полученный раствор капельно из емкости 1 по трубопроводу 2 пропускали 100 мл смеси ПФД/ПФМЦП в соотношении 2:1, содержащей 130 г. ПФД удельной плотности 1,938 и 65 г. ПФМЦП удельной плотности 1,899. Одновременно пропускали полученную смесь через гомогенизатор 5 при давлении 300 кг/см² в течение 10 мин до полного прокапывания смеси ПФОС. Полученную предэмульсию затем пропускали попеременно через емкости 3 и 8 и гомогенизатор 5 двенадцать раз, повышая давление через каждый цикл до 360 кг/см². Температуру поддерживали в пределах 20 22^oC с помощью водяного охлаждения. Так получали 20%-ную эмульсию, средний размер частиц которой составил 0,11 мкм, концентрация F^- 11*10^-6 M, количество частиц диаметром более 0,2 мкм составило 1,4% В эмульсию добавляли стерильный электролитный раствор, поддерживающий осмотическое давление, в количестве, г/л: хлористого натрия 6,0; хлористого калия 0,39; хлористого магния 0,19; хлористого кальция 0,28; натрия гидрофосфата 0,2; натрия гидрокарбоната 1,3; глюкозы 2,0; воды апирогенной до 1000 мл, и использовали в качестве кровезаменителя при внутривенном введении мышам в течение недели по стандартной методике. Величина ЛД₅₀ составила 136 мл/кг.

Пример 2. Готовили эмульсию, как описано в примере 1, но при давлении 500 550 кг/см². Средний размер частиц составил 0,06 мкм, концентрация F^- 12*10^-6 M, количество частиц диаметром больше 0,2 мкм составило 0,4% После добавления электролитного раствора в соответствии с указанной рецептурой эмульсию вводили мышам, ЛД₅₀ составила 158 мл/кг.

Пример 3. Готовили эмульсию, как описано в примере 1, но при давлении 600 660 кг/см². Средний размер частиц составил 0,082 мкм, концентрация F^- 12*10^-6 M, количество частиц диаметром больше 0,2 мкм - 0,56% После добавления электролитного раствора в соответствии с указанной рецептурой эмульсию вводили мышам, величина ЛД₅₀ составила 142 мл/кг.

Пример 4. Получали эмульсию, как описано в примере 1, но при давлении 500 550 кг/см². В эмульсию добавляли электролитный раствор в количестве, г/л: хлористого натрия 8,0; хлористого калия 1,1; хлористого магния - 0,12; хлористого кальция 0,04; натрия гидрофосфата 0,2; натрия гидрокарбоната 1,3; глюкозы 2,0; воды апирогенной до 1000 мл. Эмульсию использовали в качестве кардиоплегического состава для консервации сердца кролика. Консервация сердца обеспечивалась в течение 14 часов.

Пример 5. Получали эмульсию, как описано в примере 1, но при давлении 500 550 кг/см². В эмульсию добавляли электролитный раствор в количестве, г/л: хлористого натрия 8,0; хлористого калия 0,39; хлористого магния - 0,19; хлористого кальция 0,28; натрия гидрофосфата 0,2; натрия гидрокарбоната 1,3; глюкозы 2,0; воды апирогенной до 1000 мл. Эмульсию использовали для перфузии изолированного сердца кролика. Жизнедеятельность сердца поддерживалась в течение 12 часов.

Пример 6. Получали эмульсию, как описано в примере 1, но заменяли перфтордекалин на перфтороктилбромид удельной плотности 1,901 в том же количестве и в том же соотношении, гомогенизацию смеси проводили при давлении 500 550 кг/см². В полученную эмульсию добавляли электролитный раствор, как описано в примере 1. Эмульсию использовали в качестве рентгеноконтрастного средства при внутривенном введении мышам. Величина ЛД₅₀ составила 152 мл/кг.

Получение 40%-ной эмульсии
Пример 7. В 800 мл апирогенной воды в емкости 3 растворяли 80 гр сополимера полиоксиэтилена и полиоксипропилена М.В. 7500.

Через полученный раствор капельно из емкости 1 по трубопроводу 2 пропускали 200 мл смеси ПФОБ/ПФМЦП (2:1), содержащей 266 г ПФОБ удельной плотности 1,901 и 133 г ПФМЦП удельной плотности 1,899, одновременно пропускали полученную смесь через гомогенизатор 5 при давлении 500 кг/см² в течение 10 мин до полного прокапывания смеси ПФОС. Полученную предэмульсию пропускали попеременно через емкости 3 и 8 и гомогенизатор 5 двенадцать раз, повышая давление через каждый цикл до 550 кг/см². Температуру поддерживали в пределах 20 22^oC c помощью водяного охлаждения. Средний размер частиц эмульсии составил 0,07 мкм, концентрация F^- 12*10^-6 M, количество частиц диаметром более 0,2 мкм составило 0,4% В эмульсию добавляли стерильный электролитный раствор, поддерживающий осмотическое давление, в количестве, г/л: хлористого натрия 6,0; хлористого калия 0,39; хлористого магния 0,19; натрия гидрофосфата 0,2; натрия гидрокарбоната 1,3, глюкозы 2,0; воды апирогенной до 1000 мл, и использовали в качестве рентгеноконтрастного средства при внутривенном введении мышам. Величина ЛД₅₀ составила 150 мл/кг.

Изобретение предназначено для получения эмульсий, способных переносить кислород и предназначаемых для использования в качестве кровезаменителей, рентгеноконтрастных средств, а также сред для сохранения изолированных органов. Задачей изобретения является получение монодисперсной субмикронной эмульсии, упрощение технологии и улучшение условий стерильности процесса. В соответствии с изобретением, весь процесс проводят в замкнутом циркуляционном контуре. Сначала прокапывают смесь перфторорганических соединений через водный раствор эмульгирующего агента, затем пропускают полученную предэмульсию попеременно через основной и дополнительный циркуляционный контур гомогенизатора, повышая давление в дополнительном контуре в 1,1 - 1,2 раза по сравнению с давлением в основном контуре. Для получения эмульсий берут смесь перфтордекалина или перфтороктилбромида и перфторметилциклогексилпиперидина в соотношении 2:1, а в качестве эмульгирующего агента используют сополимер полиоксиэтилен-полиоксипропилена. Средний размер частиц составляет от 0,06 до 0,11 мкм, доля частиц размером до 0,10 мкм достигает 85%. Эмульсия хранится при t^o = + 20^oC до одного месяца, а в замороженном виде до 3-х лет. 1 з.п. ф-лы, 9 табл., 1 ил.

1. Способ получения перфторуглеродных эмульсий для медицинских целей, включающий получение предэмульсии смешиванием суммарного количества перфторорганических соединений с эмульгирующим агентом и многократную гомогенизацию смеси под высоким давлением в замкнутом циркуляционном контуре, отличающийся тем, что пропускают смесь перфторорганических соединений и эмульгирующего агента попеременно через основной и дополнительный контуры гомогенизатора до 12 раз, повышая давление в дополнительном контуре в 1,1 - 1,2 раза по сравнению с давлением в основном контуре, а предэмульсию получают, прокатывая смесь перфторорганических соединений через емкость с эмульгирующим агентом и одновременно пропуская получаемую предэмульсию через основной контур гомогенизатора. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для приготовления эмульсии берут смесь перфтордекалина или перфтороктилбромида и перфторметилциклогексилпиперидина в отношении 2:1, а в качестве эмульгирующего агента используют проксанол.