静脉内给药的包含多氧金属氢氧化物的溶液

摘要

包含含有游离氧气(O2)分子的包合物的多氧金属氢氧化物组合物在制备用于增加间质组织血氧PO2的溶液中的用途。在一些实施例中，多氧金属氢氧化物是多氧氢氧化铝，例如Ox66TM。多氧金属氢氧化物的颗粒直径小于或等于100um，以预防免疫应答并防止来自血管的损失。多氧氢氧化铝可以是75‑90％胶体或晶体溶液添加10‑25％的多氧氢氧化铝颗粒。所述组合物的用途是用于血红蛋白的损耗，其中多氧氢氧化铝用作氧复苏液。

说明书

技术领域

本公开涉及携氧复苏液，以及将其用于哺乳动物(包括人和动物)的方法。

背景技术

当血液流失时，主要的紧急需求是停止进一步失血，然后替换上失血量。该紧急需求很重要，其是为了使剩余的红细胞给身体组织(即使能力降低)充氧。当身体检测到血红蛋白水平较低时，从极度失血开始，补偿机制开始运行。目前没有复苏流体在大量失血后向缺氧细胞和组织提供氧气。

氧疗法习惯上被分类为基于血红蛋白的氧载体(HBOC)或全氟化碳(PFC)。与血液不同，HBOC和PFC不需要血型分类，保质期长，不传播血源性疾病，并且在大多数情况下不需要冷藏。尽管具有这些有利属性，但由于担心分别由系统性小动脉收缩和白细胞激活引起的高血压问题，HBOC和PFC的广泛应用仍受到限制。

发明内容

包含含有游离氧气(O₂)分子的包合物的多氧金属氢氧化物组合物在制备用于增加间质组织血氧的溶液中的用途。在一些实施例中，多氧金属氢氧化物包含多氧氢氧化铝，例如Ox66^TM。多氧氢氧化铝的颗粒可具有能预防免疫应答以及防止来自血管的损失的直径。多氧氢氧化铝可以是75-90％胶体或晶体溶液添加10-25％的多氧氢氧化铝颗粒。在一个实施例中，所述组合物的用途是用于血红蛋白的损耗，其中多氧氢氧化铝用作氧复苏液。

附图的简要说明

图1示出了根据本公开向哺乳动物静脉内施用治疗有效量的多氧金属氢氧化物的方法；

图2A-2D是说明50％等容血液稀释的全身特征图，包括血细胞比容、心率、平均动脉压和脉压；在血液稀释之前(BL)和之后(HD t0)立即进行测量；

图3显示了50％体积置换后的组织血氧(P_ISF>2)；为便于比较，将所有P_ISF>2值(mmHg)归一化至基线(BL)；

图4A和4B显示了全身参数，包括用试验溶液进行等容血液稀释后的心率和平均动脉压；

图5显示了小动脉管腔直径；包括的小动脉在基线处小于60微米；

图6显示了施用不同浓度的Ox66^TM后肝癌细胞(HEPG-2)的增殖显著降低；以及

图7A和图7B分别示出了给药之前和给药之后HEPG-2细胞的细胞图像。

示例性实施方式的描述

以下示例性实施例的描述提供了可使本领域技术人员实施和使用所附权利要求中阐述的主题的信息，但是可能省略了本领域中已知的某些细节。因此，以下详细描述应视为说明性而非限制性的。

本文还可以参考附图中描绘的各种元件之间的空间关系或各种元件的空间取向来描述示例实施例。通常，这种关系或取向假定与接受治疗的患者所处位置一致或相关的参考框架。然而，如本领域技术人员应该认识到的，该参考框架仅仅是描述性的简便方式而不是严格的限定。

尽管从生理学原理上是已知的，但没有基于实践的证据表明胶体溶液在血液动力学效应方面具有优于晶体溶液的实质性优势。此外，没有证据推荐使用其他半合成胶体溶液。尽管有关安全性和有效性的基于实践的证据有限，但平衡盐溶液仍是适宜的初始复苏液。此外，高渗溶液的安全性尚未确定。最终，具体复苏液的选择应基于适应症、禁忌症和潜在的毒性作用，以最大限度地提高疗效并使毒性最小。此外，迫切需要具有携氧能力同时功效最大化、毒性最小化的复苏液。

根据本公开，通过静脉向人类个体和动物(统称为哺乳动物)的血液充氧具有显著的治疗益处，并且使用携带由德克萨斯州普莱诺的Hemotek，LLC制造的颗粒的多氧金属氢氧化物(比如Ox66^TM氧气(O_2(g))生成更有效的复苏液。Ox66^TM是含有约66％氧气的携氧粉末，并包含一种真正的包合物，这种包合物是网格状结构，可提供能够捕获和保持氧气分子的大面积区域。Ox66^TM是一种含有氧气分子的包合物，其已被证明具有许多治疗益处。Ox66^TM组合物由Hemotek，LLC以粉末形式提供，并且被描述为非均匀尺寸的颗粒群，通常为约50至800微米(μm)。

Ox66^TM在STP(标准温度和压力)下作为包合物存在。包合物是一种化学物质，由捕获或含有分子的晶格组成。被捕获或包含在Ox66^TM包合物内的分子是氧气(O_2(g))。Ox66^TM的分子式为Al₁₂H₄₂O₃₆，数学上可还原为Al(OH)₃·6O₂。6个游离氧气分子(O_2(g))与在氢氧化物络合物中共价结合的氧分子是分开的。

本公开显著增加哺乳动物的间质组织血氧，称为P_ISF>2，在本文中称为PO₂。在Ox66^TM的某些应用中，血液稀释的哺乳动物的PO₂水平能超过基线。含胶体和晶体溶液的复苏液是急性病医疗中的全身性干预，并且虽然复苏液的选择和最终使用要基于生理学原理，但临床医生偏好决定了其临床使用。研究表明在注射或管饲Ox66^TM的毒理学研究中Ox66^TM不会产生任何负面效果。

如果在截肢和其他军事创伤情况下发生足够多的失血，即使体积膨胀剂维持循环量，红细胞水平也会下降得太低，无法进行足够的PO₂组织氧合作用。在这些情况下，目前唯一可用的替代方案是血液输液、浓缩红血球或根据本公开内容的新型携氧复苏液。

本公开提供了一种新型的携氧复苏液，其可以有效地给哺乳动物组织充氧并提供保护和保存关键细胞和组织以及哺乳动物本身的必需元素。在战场以及平民伤害案件中迫切需要本公开。一种示例性制剂由75-90％胶体或晶体溶液并添加10-25％的Ox66^TM颗粒(由此得到的浓度范围为0.1mg/l至1000mg/l)组成。为了作为复苏液使用，根据治疗方法，Ox66^TM颗粒的理想尺寸可以在10nm至100μm之间。一个示例性实施例是作为复苏液静脉内递送多氧金属氢氧化物颗粒，以治疗器官疾病，其中颗粒的直径范围为250nm至1000nm。直径在250至1000nm之间的颗粒将留在循环系统的毛细血管、血管或动脉内层中，并且不会被动扩散通过衬里进入周围组织。

在其他实施例中，为了避免免疫抑制，Ox66^TM颗粒的直径理想地应小于100nm，但应足够大以使它们不会通过血管内层逃逸。

已经证明，小于70nm的颗粒尺寸在一些应用中功效最大并且毒性最小，例如递送到脑部以治疗创伤性脑损伤(TBI)。

如图1所示，该示例性实施例包括方法10，给哺乳动物静脉内施用治疗量的包含多氧金属氢氧化物的组合物，比如人类个体或动物。多氧金属氢氧化物组合物可包含多氧氢氧化铝，比如Ox66^TM颗粒。一种方法包括给施用有治疗效果的复苏液以增加哺乳动物的PO₂。另一种方法包括施用有治疗效果的组合物以治疗哺乳动物的病症。该方法包括在步骤12准备哺乳动物，比如在哺乳动物身上准备用于接收导管的部位，和在步骤14静脉内施用多氧金属氢氧化物组合物，比如使用导管。各种方法和治疗详述如下。

研究

进行临床研究以确定包含Ox66^TM颗粒的多氧金属氢氧化物对哺乳动物的功效，包括了研究的详细内容和结果。对于该研究，粒径A直径为100μm，粒径B直径为10μm。

在该研究中，由于Ox66^TM悬浮在PBS中，雄性Sprague-Dawley大鼠用Ox66TM或磷酸盐缓冲盐水(PBS；体积对照)进行50％血容量等容血液稀释置换。等容血液稀释是用等体积的血液稀释剂(即，晶体治疗剂、胶体治疗剂或氧治疗剂)减少红细胞(血细胞比容)。

采出/输注速率为2.0ml×min-1×kg-1，并通过颈动脉和颈静脉插管进行。通过与压力传感器(MP150；Biopac Systems，Inc，戈利塔，CA)连接的插管股动脉记录全身测量值，同时通过对外置脊斜肌进行磷光淬灭和活体显微镜检查采集微循环参数。与基线相比，用血液稀释剂进行50％血容量置换导致所有动物的心率、血压降低，动脉直径减小，ISF>2降低。然而，与PBS动物相比，Ox66^TM动物表现出ISF>2的升高。这一发现表明，Ox66^TM可以将氧气输送并释放到外周微循环中。

动物

·雄性Sprague Dawley大鼠(250-300g)

麻醉药

·异氟烷(诱导)

·阿法沙龙(连续输注速度)

手术准备

·血管和气管插管

·脊斜肌外置

全身参数

·BIOPAC MP150(实时分析)

组织血氧

·磷光猝灭显微镜

·将钯卟啉(R0)探针分布在间质中。

·捕获磷光衰减曲线并拟合至标准曲线，以便平移至P_ISF>2(mmHg)。

血液稀释(HD)

·采集基线参数

·用试验溶液以2.0ml/kg/min进行50％血液等容置换

·采集HD后参数

·在HD后观察动物2小时

血液稀释剂

·磷酸盐缓冲盐水(PBS)

·Ox66TM粒径A[1x]

·Ox66TM粒径A[10x]

·Ox66TM粒径B[1x]

·Ox66TM粒径B[10x]

图2显示了50％等容血液稀释的全身特征。血液稀释之前(BL)和之后(HD t0)立即进行测量。全血与PBS(载体体积对照)的体积置换导致血细胞比容、平均动脉压和脉压显著降低。心率的降低缺乏统计学强度。**p<0.01,***p<0.001.

图3显示了50％体积置换后的间质组织血氧(P_ISF>ISF>2值(mmHg)归一化至基线(BL)。将Ox66^TM化合物悬浮在PBS中，PBS用作载体体积对照。粒径A大于B并趋向于具有更高的氧气输送能力。两种尺寸均在1x和10x浓度进行了评估，但未显示在该范围内P_ISF>2的浓度依赖关系。与BL相比，*p<0.05。

图4显示了采用试验溶液进行等容血液稀释后的全身参数。HD＝血液稀释；tn＝血液稀释后的分钟时间点。心率通常遵循在HD t0减慢然后在t60返回基线的规律。平均动脉压保持较低值，但在血液稀释后保持稳定，除了10倍浓度的粒径A。由于样本量较小(N＝2-4)，未进行统计检验。

图5显示了小动脉管腔直径。包括的小动脉在基线时小于60微米。

总结

‘50％等容血液稀释’模型可以显著降低用于干预措施的治疗潜力的全身心血管参数和组织血氧。

Ox66^TM能够携带氧气并将氧气输送到缺氧周围组织。

施用表面改性的Ox66^TM颗粒

在示例性实施例中，施用的Ox66^TM颗粒可以进行表面改性以用于特定的治疗用途，例如延时释放、聚乙二醇化、生长因子改性、抗菌改性、抗微生物改性、蛋白质改性和酶改性。

治疗创伤性脑损伤(TBI)、中风和CTE

为了在哺乳动物体内实现微循环，比如治疗TBI和中风，Ox66^TM颗粒优选具有小于10nm的直径，以通过血脑屏障(BBB)。允许被动流过BBB的孔径上限通常<1nm；但是直径为几纳米的颗粒也可以通过使用专门的转运蛋白的载体介导的转运穿过BBB。或者，受体介导的转运可以作为较大颗粒的“运送者”。该示例性实施例包括静脉内施用治疗量的包含直径小于10nm的Ox66^TM颗粒的组合物，其能有效治疗患有TBI和BBB的哺乳动物。这是一项非凡的成就，不仅可以彻底改变TBI和BBB的治疗，还可以改变其他大脑病症/损伤，包括慢性创伤性脑病(CTE)，这是一种在运动员、退伍军人和其他有重复性脑创伤史的人大脑中发现的进行性的脑部退化疾病。大于10nm的粒径也有益于治疗大脑。

治疗糖尿病

为了在哺乳动物体内实现微循环以治疗糖尿病，该示例性实施例包括向哺乳动物静脉内施用治疗量的作为流体的包含Ox66^TM颗粒的组合物，以降低糖尿病的影响，该组合物在治疗上能有效增加哺乳动物(比如人类个体或动物)的PO₂。

治疗癌症

为了治疗哺乳动物的癌症，该示例性实施例包括向哺乳动物静脉内施用治疗量的作为流体的包含Ox66^TM颗粒的组合物，其在治疗上能有效降低癌症对哺乳动物(比如人类个体或动物)的影响或清除哺乳动物(比如人类个体或动物)的癌症。

研究

如图6所示，施用不同浓度的Ox66^TM后，肝癌细胞(HEPG-2)的增殖显著降低。

图7A和图7B中所示的图像分别示出了在给药之前和给药之后的HEPG-2细胞。

勃起功能障碍

为了实现治疗哺乳动物的勃起功能障碍，该示例性实施例包括向哺乳动物静脉内施用治疗量的包含Ox66^TM颗粒的组合物，其在治疗上能有效增加含氧血流，从而减轻哺乳动物(比如人类个体或动物)的身体功能障碍，以降低勃起功能障碍的影响。在另一个实施例中，Ox66^TM颗粒可以制成片剂或胶囊形式并口服给药。

镰状细胞性贫血

为了实现治疗哺乳动物的镰状细胞性贫血，该示例性实施例包括向哺乳动物静脉内施用治疗量的包含Ox66^TM颗粒(～0.07μm)的组合物，其在治疗上能有效增加含氧血流，从而减轻哺乳动物(比如人类个体或动物)的功能障碍，以降低镰状细胞性贫血的影响。在另一个实施例中，Ox66^TM颗粒可以制成片剂或胶囊形式并口服给药。在镰状细胞贫血中，红细胞变得僵硬且胶黏，形状像镰刀，因此得到该疾病的名称。这些不规则形状的“镰状”细胞不会穿过小血管，导致血流以及氧气到身体各部位的输送减慢或阻塞。Ox66^TM颗粒的该实施例可以在紧急情况中给身体充氧并且作为镰状细胞贫血症的缓解方案。

支气管肺发育不良(BPD)

为了治疗哺乳动物的支气管肺发育不良，该示例性实施例包括向哺乳动物静脉内施用治疗量的作为流体的包含Ox66^TM颗粒的组合物，其在治疗上能有效降低BPD对哺乳动物(比如人类个体或动物)的影响或清除哺乳动物(比如人类个体或动物)的BPD。早产儿面临的一个危险问题是成熟的肺功能。早产儿可能有由于小而脆弱的血管造成的中风、慢性肺病和脑损伤，并且出生后需要加压氧气以保持肺部功能。需要一种减轻上述风险的替代氧疗法。这些早产儿经常出现并发症，如慢性肺病-有时称为支气管肺发育不良(BPD)。因为婴儿的肺部仍有一些炎症，BPD可能发生，需要额外的氧气或药物来帮助他们舒适地呼吸。早产儿会患有几种高氧相关的疾病，举一些例子来说，例如早产儿视网膜病变(ROP)、脑室周围白质软化症、脑瘫，以及前面提到的支气管肺发育不良(BPD)。Ox66^TM的施用提供了通过微创手段递送氧气但仍为早产儿提供氧气的替代方法。

阿尔茨海默病(AD)

为了治疗哺乳动物的阿尔茨海默病，该示例性实施例包括向哺乳动物静脉内施用治疗量的作为流体的包含Ox66^TM颗粒的组合物，其在治疗上能有效降低AD对哺乳动物(比如人类个体或动物)的影响或清除哺乳动物(比如人类个体或动物)的AD。阿尔茨海默病(AD)被归类为神经退行性疾病。疾病的原因和进展尚不清楚。AD的相关标志为大脑中斑块和缠结。目前的治疗仅有助于缓解疾病的症状，并且没有可用的治疗方法中断或逆转疾病的进展。截至2012年，已经或正在进行1,000多项临床试验，以测试治疗AD的各种化合物。目前尚无批准的AD药物治疗可以中断或逆转疾病的进展。大脑中的低氧水平与阿尔茨海默病之间存在明显的联系，但尚未完全了解其背后的确切机制(阿尔茨海默氏症协会，美国国家科学院院刊)。健康的大脑需要充足的氧气供应。通过或流向大脑的血流中断会导致低氧水平。当有损伤或阻塞，或血液供应本身氧气含量低时，不足的氧气会传递到脑细胞。Ox66^TM具有提供微米级(～0.07μm)颗粒的潜力，这些颗粒可增加输送到大脑的氧气。通过这样提供氧气，存在减轻AD发展和/或进展的显著潜力。

自闭症

为了治疗哺乳动物的自闭症，该示例性实施例包括向哺乳动物静脉内施用治疗量的作为流体的包含Ox66^TM颗粒的组合物，其在治疗上能有效降低自闭症对哺乳动物(比如人类个体或动物)的影响或清除哺乳动物(比如人类个体或动物)的自闭症。分娩期间和出生后不久出现的若干问题似乎会增加孩子患自闭症的风险。最近发表在“儿科学杂志”(Journal>

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