Способ получения синтетических перфторуглеродных кровезамещающих составов и других сред на основе перфторуглеродных эмульсий
Изобретение относится к способам получения перфторуглеродных эмульсий, способных переносить кислород и другие газы и используемых в синтетических перфторуглеродных кровезаменителях, и может быть применено в медицине в качестве кровезамещающих эмульсий.
Способ получения эмульсий на основе перфторуглеродов для синтетических перфторуглеродных кровезаменителей характеризуется получением перфторуглеродной эмульсии смешиванием суммарного количества перфторуглеродов с эмульгирующим агентом - проксанолом - 268 (или фосфолипидами) и многократной гомогенизации смеси с помощью гомогенизатора высокого давления. При этом перфторуглеродную эмульсию получают струйно-капельным пропусканием многокомпонентной смеси перфторуглеродов через основной и дополнительный - второй контуры гомогенизатора высокого давления, расположенных последовательно, и буферную емкость, между ними, выравнивающую давление; смеси, состоящей из двух перфторуглеродов: ПФД/ПФМЦП или ПФД/ПФТБА, или ПФОБ/ПФМЦП, или ПФОБ/ПФТБА в соотношении от 1/1 до 10/10 соответственно; или из смеси трех перфторуглеродов: ПФОБ/ПФД/ПФМЦП или ПФОБ/ПФД/ПФТБА в соотношении от 1/1/1 до 10/10/10 соответственно; или из смеси четырех перфторуглеродов: ПФОБ/ПФД/ПФМЦП/ПФТБА в соотношении от 1/1/1/1 до 10/10/10/10 соответственно, концентрацией ПФОС от 1 до 100%, эмульгированием раствором проксанола-268 или фосфолипидами под давлением в обоих рабочих контурах гомогенизатора от 20 до 1500 атм и температурой охлаждения от +15 до +60°С, с последующим добавлением в полученную перфторуглеродную эмульсию электролитов, до получения готовой лекарственной формы. Изобретение обеспечивает создание перфторуглеродных эмульсий, концентрацией ПФОС в 2,5 раза выше, чем в способе-аналоге. Способ позволяет сократить в 2 раза количество циклов эмульгации. 1 ил.
Изобретение относится к способам получения перфторуглеродных эмульсий, способных переносить кислород и другие газы и используемых в синтетических перфторуглеродных кровезаменителях и других средах, и может быть применено в медицине в качестве кровезамещающих эмульсий, рентгеноконтрастных средств, сред для сохранения органов, а также сред для создании мазей, гелей и косметических средств.
Для получения перфторуглеродных эмульсий используют, как правило, одновременно два типа перфторорганических соединений (ПФОС). Одно из них выбирают из группы (С8-С10), содержащей например, перфтордекалин (ПФД) или перфтороктилбромид (ПФОБ), второе - из группы (С11-С12),содержащей, например, перфтортрипропиламин (ПФТПА), перфторметилциклогексилпиперидин (ПФМЦП) или перфтортрибутиламин (ПФТБА). Данные перфторуглероды растворяют около 40 об.% кислорода (при рО2=760 мм рт. ст.) и 150-190 об.% углекислого газа (при рСО2=760 мм рт. ст.), вследствие чего их начали использовать в качестве главного компонента - газоносителя, при создании кровезамещающих эмульсий. Однако перфторуглероды не растворимы в воде и в других жидкостях, поэтому их можно использовать только в виде эмульсий с определенным размером перфторуглеродных частиц, покрытых слоем эмульгатора (проксанола или фосфолипида), и чем меньше по размеру частица эмульсии, тем лучше, т.к. эмульсии вводятся внутривенно и при крупных размерах частиц могут вызывать эмболию (закупорку) сосудов. 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 они в течение нескольких лет не выводятся из организма.
Наиболее распространенные технологии создания эмульсий подобного рода основаны на методах, использующих ультразвук или гомогенизацию на дезинтеграторах под высоким давлением. Для получения эмульсий в промышленных масштабах предпочтителен гомогенизационный способ, т.к. он позволяет получать эмульсии в больших количествах и с лучшими физико-химическими характеристиками, например, улучшенным по размеру распределением частиц (Jean G. Riess and Maurice Le Blanc. Preparation of perfluoro-chemical emulsions for biochemical use: principles, materials and methods. Ellis Horwood Series in Biomedicinne, VCH, Blood Substitute, Preparation, Physiology and Medical Applications. 1991. Ch.5, p.p.113-115).
Известна перфторуглеродная эмульсия японской фирмы, предназначенная для медицинских целей, Fluosol-DA 20%, приготовленная на основе ПФД и ПФТПА. (Mitsuno Т. 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). К недостатком данной эмульсии относится низкая концентрация ПФОС (не выше 20%), невозможность хранения в размороженном виде, т.к. после 8-12 часов хранения при комнатной температуре происходит укрупнение частиц эмульсии и в связи с этим становится невозможным ее клиническое применение.
Известен способ получения перфторуглеродных эмульсий, содержащих, например, перфтордекалин и перфтортрипропиламин, эмульгирующие агенты, например сополимер полиоксиэтилен-пропилена (плюроник F-68, отечественный аналог - проксанол-268), фосфолипиды яичного желтка или соевые фосфолипиды и воду (патент СССР №797546, опубл. 1981 г., №2). В соответствии с этим способом исходную перфторуглеродную эмульсию готовят, перемешивая компоненты в физиологически приемлемой водной среде с помощью гомогенного смесителя или пропеллерной мешалки, затем эмульгируют исходную эмульсию инжектированием в гомогенизаторе высокого давления при давлении от 100 до 500 атм и температуре до +55°С. Перфторуглеродную смесь эмульгируют через гомогенизатора до 12 раз (циклов эмульгации). К недостаткам данного изобретения следует отнести то, что перфторуглеродная эмульсия получается при данном способе достаточно долго (12 циклов эмульгации) низкоконцентрированной (не выше 24%) и не может храниться в размороженном виде.
Известен способ получения перфторуглеродных эмульсий для медицинских целей (патент РФ №2070033, опубл. 1996 г., №34), близкий к заявляемому способу, в котором 12-кратная (циклов) эмульгация перфтордекалина с перфторметилциклогексилпиперидином или перфтороктилбромидом в соотношении 2/1 проходит в трех емкостях. Недостатком вышеописанного способа получения перфторуглеродных эмульсий является длительное время получение - 12-кратная (циклов) эмульгация, невозможность приготовления высококонцентрированных эмульсий свыше 30-40%.
Известен способ получения перфторуглеродных составов для медицинских целей (патент РФ №2122404, опубл. 27.11.1998 г., №33), близкий к заявляемому способу, в котором за счет 9-кратной (циклов) эмульгации и струйного пропускания многокомпонентной смеси из нескольких перфторуглеродов получают 40% эмульсию ПФОС. Недостатком вышеописанного способа получения перфторуглеродных эмульсий является длительная эмульгация перфторуглеродов - 9 циклов, невозможность получения высококонцентрированной эмульсии (свыше 40%).
Наиболее близок к заявляемому способу получения эмульсий ПФОС способ получения перфторуглеродных эмульсий для медицинских целей (патент РФ №2200544, опубл. 20.03.2003 г. №8), в котором за счет 9-кратной (циклов) эмульгации и струйного пропускания многокомпонентной смеси перфторуглеродов, состоящей из смеси двух, трех, четырех, пяти перфторуглеродов, через раствор проксанола-268 через один рабочий контур гомогенизатора получают 40% эмульсию ПФОС. Недостатком вышеописанного способа создания перфторуглеродных эмульсий является невозможность получения высококонцентрированных эмульсий (свыше 40%) из-за наличия одного контура гомогенизатора, длительного времени эмульгации (9 циклов) для получения приемлемого состава (пример, 10 литров 10 об.% эмульсии производится за 3-4 условных часа), что связано с присутствием всего одного рабочего контура гомогенизатора, в котором происходит образование эмульсии. Это приводит к длительному нахождению оператора в стерильном боксе и возможной разстерилизации (осеменению) эмульсии.
Задачей изобретения является создание способа получения высококонцентрированных перфторуглеродных эмульсий и уменьшение времени получения перфторуглеродных эмульсий за счет последовательного включения к основному рабочему контуру гомогенизатора дополнительного (второго) рабочего контура гомогенизационного устройства и буферной емкости, выравнивающей давление между двумя контурами, работающими в различных режимах.
Поставленная задача решается тем, что в заявляемом способе получения перфторуглеродных составов, включающем получение перфторуглеродной эмульсии смешиванием суммарного количества перфторуглеродов с эмульгирующим агентом - проксанолом-268 или фосфолипидами и многократную гомогенизацию полученной смеси с помощью гомогенизатора высокого давления, согласно изобретению перфторуглеродную эмульсию получают струйно-капельным пропусканиеммногокомпонентной смеси перфторуглеродов через основной и дополнительный - второй контуры гомогенизатора высокого давления, расположенные последовательно, и буферную емкость между ними, выравнивающую давление, смеси, состоящей из двух перфторуглеродов: ПФД/ПФМЦП или ПФД/ПФТБА, или ПФОБ/ПФМЦП, или ПФОБ/ПФТБА в соотношении от 1/1 до 10/10 соответственно; или из смеси трех перфторуглеродов: ПФОБ/ПФД/ПФМЦП или ПФОБ/ПФД/ПФТБА в соотношении от 1/1/1 до 10/10/10 соответственно; или из смеси четырех перфторуглеродов: ПФОБ/ПФД/ПФМЦП/ПФТБА в соотношении от 1/1/1/1 до 10/10/10/10 соответственно, концентрацией ПФОС от 1 до 100%, эмульгированием раствором проксанола-268 или фосфолипидами под давлением в обоих рабочих контурах гомогенизатора от 20 до 1500 атм и температурой охлаждения от +15 до +60С°, с последующим добавлением в полученную перфторуглеродную эмульсию электролитов до получения готовой лекарственной формы.
Сущность изобретения поясняется на чертеже схемой процесса, предназначенного для осуществления способа получения перфторуглеродной эмульсии, на которой изображена гомогенизационная система, состоящая из: верхней емкости 1 для смеси перфторуглеродов, трубопровода 2, соединяющего емкость 1 с нижней емкостью 3, трубопровода 4, соединяющего емкости 1 и 3 с основным рабочим контуром 5 гомогенизатора, трубопроводов 6 и 8, соединяющих основной контур 5 гомогенизатора и буферную емкость 7 и дополнительный рабочий контур 9 гомогенизатора, трубопровода 10, соединяющегоосновную емкость 3, трубопровода 11, соединяющего систему фильтрации 12 и стерилизации 13, трубопровода 14, соединяющего емкость 15 с электролитным раствором.
Способ осуществляется следующим образом: для получения предэмульсии (микронных размеров) смесь перфторуглеродов поступает струйно-капельно из верхней емкости 1 по трубопроводу 2 в нижнюю емкость 3 с эмульгатором - проксанолом (или фосфолипидами) и через трубопровод 4 эмульсия поступает в основной рабочий контур 5 гомогенизатора при высоком "ударном" давлении в контуре гомогенизатора 350-1500 атм. Предэмульсия из основного рабочего контура 5 гомогенизатора под высоким "ударным" давлением 350-1500 атм поступает через трубопровод 6 в буферную емкость 7, из емкости через трубопровод 8 эмульсия поступает в дополнительный (второй) рабочий контур 9 гомогенизатора, из дополнительного контура эмульсия поступает через трубопровод 10 в основную емкость 3. Первый цикл получения предэмульсии замыкается: эмульсия вместо одной гомогенизационной обработки ("раздробления" до субмикронных размеров) в основном контуре гомогенизатора получила дополнительную (вторую) равноценную обработку ("раздробление"), что в 2 раза сокращает время приготовления субмикронной эмульсии. После второго цикла эмульгации, полностью аналогичного первому циклу, за исключением давления гомогенизации, которое, начиная со второго цикла, в дальнейшем не меняется и составляет в колеблющемся режиме от 20 до 800 атм., начинается четвертый цикл эмульгации, который полностью аналогичен третьему и т.д. до 4-5 циклов. В течение всего процесса получения эмульсии осуществляют охлаждение при t от +15 до +60°С в емкостях в самих контурах гомогенизатора, в связи с тем, что увеличение температуры эмульсии во время гомогенизации приводит к укрупнению частиц эмульсии, что не допустимо. После получения субмикронной перфторуглеродной эмульсии она поступает с помощью насоса в фильтрационную 12 и стерилизационную систему 13 для фильтрации или стерилизации, с последующим заливом эмульсии в емкость 15 с электролитным раствором для получения готовой лекарственной формы.
Предложенный способ получения перфторуглеродных эмульсий позволяет создавать высококонцентрированные перфторуглеродные эмульсии (концентрацией ПФОС в 2,5 раза выше, чем в способе-аналоге).
Предложенный способ создания перфторуглеродных эмульсий позволяет сократить (в 2 раза) время получения эмульсии.
Предложенный способ получения перфторуглеродных эмульсий позволяет сократить (в 2 раза) количество циклов эмульгации.
В предложенном способе получения перфторуглеродных эмульсий, кроме выше перечисленных факторов, имеется другое очень важное отличие: в заявляемом способе оператор, готовящий эмульсию, находится в стерильном боксе не более 1,5-2 условных часа, вместо 3-4 условных часа при изготовлении в способе-аналоге (как пример получение 10 литров 10 об.% эмульсии), что может сказаться на усталости оператора и последующих его ошибках при других технологических операциях. Кроме этого, происходит экономия как человеческих, так и энергосырьевых ресурсов.
Разработанный способ может уверенно применятся не только в лабораторных условиях, но и в опытно-промышленном производстве перфторуглеродных эмульсий для получения промышленных партий синтетических перфторуглеродных кровезаменителей и других сред.
Получение 1% перфторуглеродной эмульсии
Пример 1. Перфторуглеродная смесь ПФД/ПФМЦП 200 мл в соотношение ПФД/ПФМЦП 2/1, навески (жидкие) ПФД/ПФМЦП составляли 266 г и 133 г соответственно. Удельная плотность ПФМЦП - 1,920, удельная плотность ПФД - 1,938. Смесь пропускали струйно-капельно из верхней емкости 1 по трубопроводу 2 в нижнюю емкость 3 с эмульгатором - концентрированным раствором проксанола - в количестве 800 мл и через трубопровод 4 эмульсия поступает в основной рабочий контур 5 гомогенизатора при высоком "ударном" давлении в контуре гомогенизатора 350-1500 атм. Предэмульсия из основного рабочего контура 5 гомогенизатора под высоким "ударным" давлением 350-1500 атм поступает через трубопровод 6 в буферную емкость 7, из емкости через трубопровод 8 эмульсия поступает в дополнительный (второй) рабочий контур 9 гомогенизатора под низким давлением 20-800 атм, из дополнительного контура эмульсия поступает через трубопровод 10 в основную емкость 3. Для получения субмикронной эмульсии потребовалось всего 4 цикла прохождения смеси перфторуглеродов и проксанола через два рабочих контура гомогенизатора. Температура охлаждения эмульсии в емкостях и контура гомогенизаторах в течение всего процесса получения составляла от +15 до +60°С. После получения субмикронной перфторуглеродной эмульсии она поступает с помощью насоса в фильтрационную стерилизационную систему 12, с последующим заливом и смешиванием в емкости 13 с концентрированным электролитным раствором до требуемой концентрации для получения готовой лекарственной формы.
Конечная рецептура (лекформа) перфторуглеродной эмульсии имела следующий состав: ПФД/ПФМЦП (соотношение 2/1) - 1% (или 0,5 об.%), проксанола 0,2-0,25% и электролитный состав.
Количество циклов эмульгации - 4.
Получение 20% перфторуглеродной эмульсии
Пример 2. Перфторуглеродную смесь ПФД/ПФМЦП в соотношении 1/2, в количестве 200 мл, содержащей 266 г ПФД удельной плотности 1,938 и 133 г ПФМЦП удельной плотности 1,920, смешивали с раствором проксанола. После этого полученную смесь перфторуглеродов и проксанола готовили так же, как описано в примере 1. Полученную эмульсионную смесь разводили электролитным концентрированным раствором до требуемой концентрации.
Конечная рецептура (лекформа) перфторуглеродной эмульсии имела следующий состав: ПФД/ПФМЦП (соотношение 2/1) - 20% (или 10 об.%), проксанола 4-4,2% и электролитный состав.
Количество циклов эмульгации - 4.
Получение 40% перфторуглеродной эмульсии
Пример 3. Перфторуглеродную смесь ПФД/ПФТБА в соотношении 1/1, в количестве 400 мл, содержащей 400 г ПФД удельной плотности 1,938 и 400 г ПФТБА удельной плотности 1,899, смешивали с раствором проксанола. После этого полученную смесь перфторуглеродов и проксанола готовили так же, как описано в примере 1. Полученную эмульсионную смесь разводили электролитным концентрированным раствором до требуемой концентрации.
Конечная рецептура (лекформа) перфторуглеродной эмульсии имела следующий состав: ПФД/ПФТБА (соотношение 1/1) - 40% (или 20 об%), проксанола 4-4,5% и электролитный состав.
Количество циклов эмульгации - 5.
Получение 80% перфторуглеродной эмульсии
Пример 4. Эмульсию готовили так, как описано в примере 1. Соотношение ПФОБ/ПФД/ПФМЦП/ПФТБА составляло 10/1/1/1, навески (жидкие) ПФОБ/ПФД/ПФМЦП/ПФТБА составляли соответственно 617/61/61/61 г (400 мл). Полученную эмульсию разбавляли концентрированным электролитным раствором.
Конечная рецептура перфторуглеродной эмульсии имела следующий состав: ПФОБ/ПФД/ПФМЦП/ПФТБА (соотношение 10/1/1/1) - 80% (или 40 об.%), проксанола 8-8,5% и электролитный состав.
Количество циклов эмульгации - 5.
Получение 100% перфторуглеродной эмульсии
Пример 5. Эмульсию готовили так, как описано в примере 1. Соотношение ПФД/ПФМЦП составляло 2/1, навески (жидкие) ПФД/ПФМЦП составляли соответственно 666/333 г (500 мл). Полученную эмульсию разбавляли концентрированным электролитным раствором.
Конечная рецептура перфторуглеродной эмульсии имела следующий состав: ПФД/ПФМЦП (соотношение 2/1) - 100% (50 об.%), проксанола 9,5-10% и электролитный состав.
Количество циклов эмульгации - 5.
Способ получения эмульсий на основе перфторуглеродов для синтетических перфторуглеродных кровезаменителей, включающий получение перфторуглеродной эмульсии смешиванием суммарного количества перфторуглеродов с эмульгирующим агентом - проксанолом-268 или фосфолипидами и многократную гомогенизацию смеси с помощью гомогенизатора высокого давления, отличающийся тем, что перфторуглеродную эмульсию получают струйно-капельным пропусканием многокомпонентной смеси перфторуглеродов через основной и дополнительный - второй контуры гомогенизатора высокого давления, расположенных последовательно и буферную емкость, между ними, выравнивающую давление; смеси, состоящей из двух перфторуглеродов: ПФД/ПФМЦП, или ПФД/ПФТБА, или ПФОБ/ПФМЦП, или ПФОБ/ПФТБА в соотношении от 1/1 до 10/10, соответственно; или из смеси трех перфторуглеродов: ПФОБ/ПФД/ПФМЦП, или ПФОБ/ПФД/ПФТБА, в соотношении от 1/1/1 до 10/10/10, соответственно; или из смеси четырех перфторуглеродов: ПФОБ/ПФД/ПФМЦП/ПФТБА в соотношении от 1/1/1/1 до 10/10/10/10, соответственно, концентрацией ПФОС от 1 до 100%, эмульгированием раствором проксанола-268 или фосфолипидами под давлением в обоих рабочих контурах гомогенизатора от 20 до 1500 атмосфер и температурой охлаждения от +15 до +60°С, с последующим добавлением в полученную перфторуглеродную эмульсию электролитов, до получения готовой лекарственной формы.
