Перфторуглеродные эмульсии
Эмульсии перфторуглеродов представляют собой эмульсии , содержащие пузырьки или капли, находятся перфторуглероды внутри которых . Некоторые из них широко используются в медицине в качестве контрастных веществ для ультразвука, а другие изучаются для использования в качестве кислородной терапии.
Контрастные вещества для ультразвука
[ редактировать ]Эмульсии перфторуглеродов чаще всего используются в качестве контрастных веществ для ультразвуковых исследований . В этом случае микроскопические пузырьки, содержащие перфторуглеродный газ, вводятся внутривенно и текут через кровоток. [ 1 ] Затем ультразвуковой аппарат посылает звуковые волны через интересующую ткань, и пузырьки отражают звуковые волны в большей степени, чем окружающие ткани, тем самым придавая крови больший контраст для ультразвуковых устройств. Это может позволить лучше увидеть структуру интересующего органа или лучше определить уровень перфузии крови или объем крови в интересующей области. [ 2 ] Пузырьки сохраняются в кровотоке с периодом полураспада в несколько минут, прежде чем молекулы перфторуглерода покидают пузырьки и попадают в окружающие жидкости, прежде чем в конечном итоге пройти через легкие, где они выдыхаются. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Известные ультразвуковые контрастные вещества включают Definity и Optison, одобренные FDA, Sonazoid, одобренный в Японии, и EchoGen, который ранее был одобрен в Европе, но никогда не продавался. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
Кислородная терапия
[ редактировать ]Другие эмульсии перфторуглеродов были протестированы в качестве кислородных терапевтических средств. Когда перфторуглероды подвергаются воздействию высоких концентраций кислорода, в перфторуглеродах растворяется большое количество кислорода. Если затем раствор перфторуглерода/кислорода подвергается воздействию среды с низким содержанием кислорода, кислород диффундирует из раствора. [ 13 ] Три разных подхода стремились использовать эту характеристику для улучшения доставки кислорода к тканям.
Первые перфторуглеродные эмульсии для доставки кислорода были разработаны как кровезаменители. Они использовали крупномолекулярные перфторуглероды с температурой кипения выше температуры тела, которые образовывали капли жидкой эмульсии. Эмульсии вводились внутривенно и циркулировали в кровотоке, а капли захватывали кислород при прохождении через легкие и выгружали кислород при прохождении через капилляры в других тканях. [ 13 ] Первичная форма выведения перфторуглерода происходила через ретикуло-эндотелиальную систему: капли оставались в кровотоке до тех пор, пока не были распознаны иммунной системой, поглощались фагоцитами и расщеплялись, тем самым высвобождая молекулы перфторуглерода, которые в конечном итоге проникают в организм. через легкие и выдохнуть. [ 14 ] Эти перфторуглероды с высокой температурой кипения обычно имели период полураспада, измеряемый часами или днями. [ 13 ] [ 15 ] Требовались относительно большие дозы, но такие дозы могли иметь побочные эффекты, включая пневмонию. [ 13 ] Несмотря на эти проблемы, Fluosol-DA был одобрен FDA и продавался в США в качестве заменителя крови с 1989 по 1994 год, когда он был снят с рынка из-за плохих продаж. [ 16 ] Перфторан был одобрен в Советском Союзе в 1994 году и продолжал ограниченно использоваться в России как минимум до 2019 года. [ 17 ]
Второй подход к доставке кислорода тестировал эмульсию перфторуглерода не как заменитель крови, а скорее как заменитель спинномозговой жидкости (СМЖ). Чтобы увеличить доставку кислорода в мозг пациентов, у которых был снижен кровоток из-за острого ишемического инсульта, искусственную спинномозговую жидкость, смешанную с преоксигенированной перфторуглеродной эмульсией, непрерывно добавляли в череп с помощью желудочкового катетера, в то время как спинномозговую жидкость непрерывно удаляли с помощью поясничного катетера. . Исследования на животных у кошек с острым ишемическим инсультом показали очень хорошие результаты, поэтому было проведено клиническое испытание на четырех людях. Все четыре пациента выжили от 30 дней до 2 лет, прежде чем умерли от других причин. Однако набор участников в исследование шел медленно, что привело к сокращению финансирования проекта. [ 18 ]
Третий подход к доставке кислорода заключается в перемещении молекул перфторуглерода в положения, где они могут усилить поток кислорода через нижние части кислородного каскада . Хотя непосредственно наблюдать за расположением молекул перфторуглерода сложно, молекулы, расположенные в нужных местах между эритроцитами и митохондриями, могут снизить сопротивление потоку кислорода. [ 19 ] [ 20 ] В случаях, когда напряжение кислорода в митохондриях очень низкое, это приведет к тому, что близлежащие эритроциты понизят напряжение кислорода и заставят их выгружать больше кислорода, как описано кривой диссоциации кислород-гемоглобин . Наиболее ярким примером является эмульсия додекафторпентана (DDFPe, ранее EchoGen, теперь NanO 2 ). Препарат вводится внутривенно, затем молекулы перфторуглерода широко распространяются, прежде чем в конечном итоге пройти через легкие, где они испаряются и выдыхаются. [ 21 ] [ 5 ] Препарат показал очень сильные результаты в исследованиях на животных при остром ишемическом инсульте, сердечном приступе и других показаниях. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] Препарат был протестирован в ходе клинических испытаний фазы Ib/II на 24 пациентах, у которых был снижен приток крови к мозгу из-за острого ишемического инсульта. Его цель заключалась в увеличении доставки кислорода в мозг и поддержании тканей в живых до тех пор, пока кровоток не будет восстановлен. нормализовано. Группа пациентов с высокими дозами в клиническом исследовании продемонстрировала лучшую функциональную независимость по сравнению с плацебо, хотя число протестированных пациентов было небольшим и существовали мешающие факторы, включая различия в тяжести инсульта, поэтому для подтверждения эффекта необходимы более крупные клинические исследования. [ 26 ] В исследованиях на животных было показано, что другой перфторуглерод, перфтороктилбромид, накапливается в опухолевой ткани и увеличивает оксигенацию этих опухолей, потенциально за счет улучшения притока кислорода из эритроцитов. [ 27 ]
Известные эмульсии перфторуглеродов
[ редактировать ]Перфторуглерод(ы) | Точка кипения (°С) | Пузырь или капля | Научное название перфторуглерода | Торговые названия эмульсии | Компания | Основное использование | Статус |
---|---|---|---|---|---|---|---|
С 3 Ж 8 | -36.7 | Пузырь | Октафторпропан или перфлутрен | Определенность, яркость, оптисон | Lantheus Medical Imaging , GE Healthcare | Ультразвуковые контрастные вещества | Одобрено в США и Европе [ 8 ] [ 28 ] [ 9 ] [ 29 ] |
С 4 Ж 10 | -1.9 | Пузырь | Перфторбутан | Соназоид | Даичи Санкё | Ультразвуковой контрастный агент | Одобрено в Японии, [ 10 ] доступен в Корее, Норвегии, Тайване и Китае [ 30 ] |
С 5 Ж 12 | 29 | Пузырь и/или капля | Додекафторпентановая эмульсия, DDFPe | Нано 2 , NVX-108, NVX-208, ЭхоГен | НувОкс Фарма, Сонус Фармасьютикалс | Кислородная терапия - усилитель потока кислорода или контрастный агент для ультразвука | Завершение фазы Ib/II при остром ишемическом инсульте [ 26 ] [ 11 ] [ 12 ] |
С 8 Cl 2 F 16 | 115 | Капелька | Перфтордихлороктан | оксифлюор | ГемаГен | Кислородная терапия – кровезаменитель | Прекращено во время исследования фазы II [ 31 ] |
С 8 БрФ 17 | 142 | Пузырь (при смешивании с газообразным азотом) или капля | Перфтороктилбромид | Изображение | Альянс Фармасьютикалс | Контрастное вещество для ультразвука, контраст для МРТ и КТ, а также кислородная терапия – усилитель потока кислорода. | Прекращенная клиническая разработка, продолжающаяся доклиническая разработка [ 32 ] [ 27 ] |
С 8 БрФ 17 и С 10 Ф 21 Бр | 142, 185 | Капелька | Перфтороктилбромид и перфтордецилбромид | кислород | Альянс Фармасьютикалс | Кислородная терапия – кровезаменитель | Снято с производства [ 33 ] |
С 10 Ч 2 Ж 18 | 64.3 | Капелька | Бис-перфторбутилэтилен | кислородсодержащая фторуглеродная питательная эмульсия (ОФНЕ) | Интегра ЛайфСайнс | Кислородная терапия - заменитель спинномозговой жидкости | Снято с производства [ 18 ] |
С 10 F 18 и C 9 F 21 Н | 142 | Капелька | Перфтордекалин и перфтортрипропиламин | Fluosol, Fluosol-DA | Корпорация Зелёного Креста | Кислородная терапия – кровезаменитель | Снято с производства [ 34 ] |
С 10 Ж 20 | 148.5 | Капелька | Перфтордецен | ABL-101, Оксицит | Aurum Biosciences, Tenax Therapeutics, Кислородная биотерапия | Кислородная терапия – кровезаменитель | Клиническое исследование фазы I при остром ишемическом инсульте [ 35 ] |
С 22 Ж 41 Н | 172 | Капелька | Перфторан | Перфторан, или ВИДАФОР | ФторO2 | Кислородная терапия – кровезаменитель | Одобрено в России. [ 34 ] |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Линдер, Джонатан; Ходован, Джеймс; Малваг, Шэрон; Парк, Маргарет; Портер, Том; Страчан, Г. Моне; Вэй, Кевин (2021). «Агенты, усиливающие ультразвук: рекомендуемые лабораторные практики от ASE» (PDF) . Американское общество эхокардиографии . Выпуск 2021 г.: 3, 4.
- ^ «Основы» . Американское общество эхокардиографии . Проверено 17 ноября 2021 г.
- ^ Кабальнов А.; Брэдли, Дж.; Флейм, С.; Кляйн, Д.; Пелура, Т.; Питерс, Б.; Отто, С.; Рейнольдс, Дж.; Шатт, Э.; Веерс, Дж. (1998). «Растворение многокомпонентных микропузырьков в кровотоке: 2. Эксперимент» . Ультразвук в медицине и биологии . 24 (5): 751–760. дои : 10.1016/s0301-5629(98)00033-7 . ISSN 0301-5629 . ПМИД 9695278 .
- ^ Черт возьми, Питер; Сегерс, Тим; Луан, Ин; Транквар, Франсуа (2020). «Три десятилетия использования контрастных веществ для ультразвука: обзор прошлых, настоящих и будущих улучшений» . Ультразвук в медицине и биологии . 46 (4): 892–908. doi : 10.1016/j.ultrasmedbio.2019.12.008 . ISSN 1879-291X . ПМИД 31941587 . S2CID 210331995 .
- ^ Перейти обратно: а б Корреас, Дж. М.; Меутер, Арканзас; Синглас, Э.; Кесслер, доктор медицинских наук; Вора, Д.; Набережная, Южная Каролина (2001). «Фармакокинетика перфторуглеродного ультразвукового контрастного вещества для человека, оцененная с помощью газовой хроматографии» . Ультразвук в медицине и биологии . 27 (4): 565–570. дои : 10.1016/s0301-5629(00)00363-x . ПМИД 11368867 .
- ^ Хаттер, Дж.К.; Луу, ХМ; Мельхафф, премьер-министр; Киллам, Алабама; Диттрих, ХК (январь 1999 г.). «Физиологически обоснованная фармакокинетическая модель выведения фторуглеродов после введения сонографического контрастного вещества микросфер октафторпропан-альбумина» . Журнал ультразвука в медицине . 18 (1): 1–11. дои : 10.7863/jum.1999.18.1.1 . ISSN 0278-4297 . ПМИД 9952073 . S2CID 43828536 .
- ^ Ориентир, Кристин Эйтрем; Йохансен, Пер Вийк; Джонсон, Джудит А.; Йохансен, Бьёрн; Уран, Стейнар; Шотландия, Торе (1 марта 2008 г.). «Фармакокинетика перфторбутана после внутривенного болюсного введения и непрерывной инфузии Sonazoid™ у здоровых добровольцев и пациентов с пониженной диффузионной способностью легких» . Ультразвук в медицине и биологии . 34 (3): 494–501. doi : 10.1016/j.ultrasmedbio.2007.09.019 . ISSN 0301-5629 . ПМИД 18096304 .
- ^ Перейти обратно: а б Медицинская визуализация Лантеуса. «DEFINITY® (липидная микросфера перфлутрена) Инъекционная суспензия, редакция 2011 г.» (PDF) . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . Проверено 9 декабря 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Компания Дженерал Электрик. «Optison (инъекционная суспензия микросфер перфлутрена с белком типа А, USP), пересмотрено в мае 2012 г.» (PDF) . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . Проверено 9 декабря 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б ДАИИЧИ САНКИО КОМПАНИЯ, ЛИМИТЕД. «Ультразвуковой контрастный агент Sonazoid® для инъекций выпущен в продажу» (PDF) . Проверено 9 декабря 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Европейское агентство по лекарственным средствам (17 сентября 2018 г.). «Раздел информации о продукте Echogen (додекафторпентан)» . Проверено 9 декабря 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Европейское агентство лекарственных средств. «Приложение 1 к Echogen, краткие характеристики продукта» (PDF) . Проверено 9 декабря 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Егерс, Йоханнес; Вробен, Анна; Ференц, Катя Б. (2021). «Переносчики кислорода на основе перфторуглеродов: от физики к физиологии» . Архив Пфлюгера . 473 (2): 139–150. дои : 10.1007/s00424-020-02482-2 . ISSN 0031-6768 . ПМЦ 7607370 . ПМИД 33141239 .
- ^ Флаим, Стивен Ф. (1 января 1994 г.). «Фармакокинетика и побочные эффекты кровезаменителей на основе перфторуглеродов» . Искусственные клетки, кровезаменители и биотехнология . 22 (4): 1043–1054. дои : 10.3109/10731199409138801 . ISSN 1073-1199 . ПМИД 7849908 .
- ^ Кейперт, ЧП; Отто, С.; Флайм, Сан-Франциско; Веерс, Дж.Г.; Шатт, Э.А.; Пелура, Ти Джей; Кляйн, Д.Х.; Якш, ТЛ (1 января 1994 г.). «Влияние размера частиц эмульсии перфлуброна на период полувыведения из крови и лихорадочную реакцию у крыс» . Искусственные клетки, кровезаменители и биотехнология . 22 (4): 1169–1174. дои : 10.3109/10731199409138812 . ISSN 1073-1199 . ПМИД 7849919 .
- ^ Лоу, Кеннет К. (1 января 2006 г.). «Глава 25 — Fluosol®: первый коммерческий перфторуглеродный носитель кислорода для инъекций» . Кровезаменители . Академическая пресса. стр. 276–287. ISBN 978-0-12-759760-7 .
- ^ Латсон, Гэри В. (октябрь 2019 г.). «Перфторан (Видафор)-Введение в западную медицину» . Шок (Огаста, Джорджия) . 52 (1С, Приложение 1): 65–69. дои : 10.1097/SHK.0000000000001063 . ISSN 1540-0514 . ПМИД 29189604 . S2CID 20476896 .
- ^ Перейти обратно: а б Белл, Родни Д.; Пауэрс, Барбара Л.; Брок, Дэвид; Провенсио, Х. Хавьер; Фландерс, Адам; Бенетис, Рональд; Розенвассер, Роберт; Штраус, Джейми; Фрейзер, Гленн; Крамер, Майкл С.; Хессон, Дэвид; Барниц, Джеймс; Остерхольм, JL (2006). «Вентрикуло-люмбальная перфузия при остром ишемическом инсульте» . Нейрокритическая помощь . 5 (1): 21–29. дои : 10.1385/NCC:5:1:21 . ISSN 1541-6933 . ПМИД 16960290 . S2CID 12607331 .
- ^ Списс, Брюс Д. (март 2010 г.). «Основные механизмы транспорта газа и прошлые исследования с использованием перфторуглеродов» . Дайвинг и гипербарическая медицина . 40 (1): 23–28. ISSN 1833-3516 . ПМИД 23111835 .
- ^ Списс, Брюс Д. (апрель 2009 г.). «Перфторуглеродные эмульсии как перспективная технология: обзор тканевой и сосудистой газовой динамики» . Журнал прикладной физиологии . 106 (4): 1444–1452. doi : 10.1152/japplphysicalol.90995.2008 . ISSN 8750-7587 . ПМИД 19179651 .
- ^ Артур, Кристина; Сун, Лин; Калп, Уильям; Браун, Ализа; Боррелли, Майкл; Скиннер, Роберт; Хендриксон, Ховард (2017). «Концентрация додекафторпентана (ДДФП) в тканях после повторного внутривенного введения новозеландскому белому кролику» . Журнал AAPS . 19 (2): 520–526. дои : 10.1208/s12248-016-0013-0 . ISSN 1550-7416 . ПМИД 28028728 . S2CID 25123531 .
- ^ Калп, Уильям К.; Вудс, Шон Д.; Скиннер, Роберт Д.; Браун, Ализа Т.; Лоури, Джон Д.; Джонсон, Дженнифер Л.Х.; Унгер, Эван С.; Хеннингс, Лия Дж.; Боррелли, Майкл Дж.; Роберсон, Паула К. (2012). «Эмульсия додекафторпентана уменьшает объем инфаркта на модели ишемического инсульта кролика» . Журнал сосудистой и интервенционной радиологии . 23 (1): 116–121. дои : 10.1016/j.jvir.2011.10.001 . ISSN 1051-0443 . ПМЦ 3253225 . ПМИД 22079515 .
- ^ Вудс, Южная Дакота; Скиннер, РД; Рикка, AM; Браун, AT; Лоури, доктор медицинских наук; Боррелли, MJ; Лэй, Джо; Калп, WC (1 октября 2013 г.). «Прогресс в использовании эмульсии додекафторпентана в качестве нейропротекторного агента в модели инсульта кролика» . Молекулярная нейробиология . 48 (2): 363–367. дои : 10.1007/s12035-013-8495-6 . ISSN 1559-1182 . ПМЦ 3787698 . ПМИД 23813100 .
- ^ Калп, туалет; Браун, AT; Лоури, доктор медицинских наук; Артур, MC; Роберсон, ПК; Скиннер, Р.Д. (октябрь 2015 г.). «Эмульсия додекафторпентана расширяет возможности терапии tPA в модели инсульта кролика» . Молекулярная нейробиология . 52 (2): 979–984. дои : 10.1007/s12035-015-9243-x . ISSN 1559-1182 . ПМЦ 4998836 . ПМИД 26055229 .
- ^ Лю, Чжунлинь; Барбер, Кристи; Гупта, Акаш; Ван, Ли; Выигран, Ён-Вук; Фуренлид, Ларс Р.; Чен, Цинь; Десаи, Анкит А.; Чжао, Мин; Булл, Дэвид А.; Унгер, Эван С.; Мартин, Диего Р. (март 2019 г.). «Визуализационная оценка кардиопротекции, опосредованной переносчиком кислорода додекафторпентаном, вводимым во время инфаркта миокарда» . Ядерная медицина и биология . 70 : 67–77. doi : 10.1016/j.nucmedbio.2019.01.004 . ISSN 1872-9614 . ПМК 6778684 . ПМИД 30772168 .
- ^ Перейти обратно: а б Калп, Уильям К.; Онтедду, Санджива С.; Браун, Ализа; Наллебалле, Кришна; Шарма, Рохан; Скиннер, Роберт Д.; Витт, Тейлор; Роберсон, Паула К.; Марш, Джеймс Д. (август 2019 г.). «Эмульсия додекафторпентана при остром ишемическом инсульте: рандомизированное и контролируемое исследование фазы Ib/II с увеличением дозы» . Журнал сосудистой и интервенционной радиологии . 30 (8): 1244–1250.e1. дои : 10.1016/j.jvir.2019.04.020 . ISSN 1535-7732 . ПМИД 31349978 . S2CID 198933339 .
- ^ Перейти обратно: а б Сян, Юн; Бернардс, Николас; Хоанг, Брайан; Чжэн, Цзиньцзы; Мацуура, Наоми (11 марта 2019 г.). «Нанокапли перфторуглерода могут реоксигенировать гипоксические опухоли in vivo без карбогенного дыхания» . Нанотераностика . 3 (2): 135–144. дои : 10.7150/ntno.29908 . ISSN 2206-7418 . ПМК 6470341 . ПМИД 31008022 .
- ^ «Светимость» . Светимость . Европейское агентство лекарственных средств. 17 сентября 2018 года . Проверено 25 января 2022 г.
- ^ «Оптисон» . Европейское агентство лекарственных средств. 17 сентября 2018 г.
- ^ Ли, Джэ Ён; Чхве, Бён Ин; Ли, Вон Чжэ, И Чон, Пак, Ми-Сук; Ли, Мин У, Кен; , Хироко, Со Ён, Кадзуси, Маруяма, Сумино, Ясукиё; , Джу, Иджин; Лян, Джа-Дер, Хси-Минг; Гилья, Одд Хельге, Масатоши (2020). Огава, Чикара; Китано Рекомендации по клинической практике УЗИ с контрастным усилением с использованием Соназоида» . Ультрасонография . 39 (3): 191–220. doi : /usg.20057 . ISSN 2288-5919 . PMC 7315291. 10.14366 PMID 32447876 .
- ^ Шоу, Роберт Ф.; Ричард, Томас Дж. (1 января 2006 г.). «Глава 27. Рациональная разработка Oxyfluor™» . Кровезаменители . Академическая пресса. стр. 298–311. ISBN 978-0-12-759760-7 .
- ^ Ченг, Кеннет Т. (2004). «Перфлексан-липидные микросферы» . База данных молекулярной визуализации и контрастных агентов . ПМИД 20641960 .
- ^ «Альянс Фармасьютикал Корпорейшн обновляет план клинической разработки кислорода» . www.pharmaceuticalonline.com . Проверено 25 января 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б Хан, Фахад; Сингх, Кунвар; Фридман, Марк Т. (2020). «Искусственная кровь: история и современные перспективы кровезаменителей» . Открытия . 8 (1): е104. дои : 10.15190/д.2020.1 . ISSN 2359-7232 . ПМК 7086064 . ПМИД 32309621 .
- ^ «Перфторуглеродная (ABL-101) оксигенация при инсульте: испытание с помощью GOLD (технология, зависящая от уровня кислорода в Глазго), тераностическая визуализация (POST-IT)» . ClinicalTrials.gov . Проверено 25 января 2022 г.