Применение многофункционального гемосовместимого пористого полимерно гранулированного сорбента для удаления гемоглобина, калия, цитокинов, биоактивных липидов и иммуноглобулинов из биологических жидкостей - RU2742768C2

Чертежи

Показать все 11 чертежа(ей)

Описание

[0001] Предмет, раскрытый в настоящем документе, был получен с государственной поддержкой по контракту номер HHSN268201600006C, полученному The National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI). Предмет, раскрытый в настоящем документе, был получен также с государственной поддержкой по контракту номер W81XWH-12-C-0038, полученному The Department of Defense Small Business Innovation Research (DOD-SBIR). Правительство обладает определенными правами на раскрытый в настоящем документе предмет.

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0002] По настоящей заявке испрашивается приоритет предварительной патентной заявки США № 62/245071, поданной 22 октября 2015 г. Содержание этой заявки настоящим включено посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0003] Раскрытые изобретения относятся к области пористых полимерных сорбентов. Раскрытые изобретения также относятся в широком смысле к области уменьшения количества посторонних примесей в крови и продуктах крови, которые могут вызывать трансфузионные реакции; включая, но без ограничения, калий, свободный гемоглобин, цитокины, биоактивные липиды и иммуноглобулины. Кроме того, раскрытые изобретения также относятся в широком смысле к области удаления посторонних примесей посредством перфузии или гемоперфузии после разрушения ткани; включая, но без ограничения, калий, свободный гемоглобин, свободный миоглобин, цитокины, биоактивные липиды и иммуноглобулины.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0004] Единицы массы красных кровяных клеток (pRBC) содержат реакционноспособные антитела донора, свободный гемоглобин, высокие уровни внеклеточного калия и биологически активные воспалительные медиаторы, которые могут вызывать нежелательные эффекты во время переливания крови. Такие нежелательные эффекты могут включать негемолитические лихорадочные и аллергические трансфузионные реакции, атипичные инфекции, аллоиммунизацию и потенциально фатальные реакции, такие как острое посттрансфузионное повреждение легких (TRALI). Кроме того, риск при трансфузии возрастает у пациентов, получающих несколько pRBC, таких как пациенты с травмой или подвергающиеся хирургическому вмешательству, и у примированных чувствительных пациентов, таких как находящиеся в критическом состоянии или подвергающиеся высокорисковому хирургическому вмешательству.

[0005] Вероятность нежелательных эффектов возрастает со временем для хранящейся крови или продуктов крови, поскольку концентрации многих модификаторов биологических реакций, таких как калий, свободный гемоглобин и цитокины, возрастает при продолжительном хранении. Цитокины продуцируются остаточными лейкоцитами во время хранения тромбоцитов и pRBC и могут вызывать воспаление, лихорадку и непосредственное повреждение сосудов и органов. Эритроциты содержат фосфатидилхолин и цитозольную и мембранную фосфолипазу A2, что способствует повышению во время хранения уровней лизофосфатидилхолина (lysoPC). Структурные и биохимические изменения, которым подвергаются RBC, описаны как "повреждение при хранении" и приводят к прогрессирующей потере гемоглобина и калия. Свободный от плазмы гемоглобин может быстро преодолевать связывающую способность гаптоглобина, что приводит при трансфузии к окислительному повреждению липидов, белков, эндотелиальных клеток, тканей и проксимальных почечных канальцев и к истощению оксида азота (NO). Повышение уровня внеклеточного калия во время хранения приводит к повышенному риску гиперкалиемии и аритмии, особенно при переливаниях больших объемов или "массивных" и при переливаниях у новорожденных детей и младенцев.

[0006] Гиперкалиемия описывает состояние, при котором уровень калия в крови превышает концентрацию 5 мэкв/л, причем концентрации, превышающие 7 мэкв/л, рассматриваются как тяжелый случай. Умеренная гиперкалиемия может изменять электрический ритм сердца, тогда как тяжелые состояния могут вызывать остановку сердцебиения. В дополнение к переливаниям крови, другой важной причиной гиперкалиемии является разрушение тканей, которое вызывает высвобождение умирающими клетками калия в циркуляцию крови. Разрушение ткани обычно происходит из-за травмы, ожогов, гемолиза обширного лизиса опухолевых клеток, рабдомиолиза или серьезного хирургического вмешательства, такого как операция на сердце или сердечно-легочное шунтирование (CPB), когда значительное разрушение ткани приводит к более тяжелым случаям гиперкалиемии. В дополнение к высвобождению калия в циркуляцию крови, обширное повреждение ткани характеризуется высвобождением большого количества миоглобина из поврежденной мышечной ткани, свободного от плазмы гемоглобина из гемолизированных красных кровяных клеток, факторов молекулярных структур, ассоциированных с повреждениями (DAMP), из поврежденных клеток и повышающей регуляцией про- и противовоспалительных медиаторов, таких как цитокины. Избыточные свободный миоглобин, свободный гемоглобин и другие воспалительные медиаторы могут приводить к таким осложнениям, как почечная недостаточность или даже смерть. Аномальная регуляция цитокинов или высвобождение DAMP могут приводить к синдрому системного воспалительного ответа (SIRS) и полиорганной недостаточности (MOD).

[0007] В настоящее время существуют технологии удаления калия или удаления антител из сохраненных крови или продуктов крови. Kawasumi Laboratories разработали однопроходный встроенный адсорбционный фильтр калия для снижения риска гиперкалиемии и повышения безопасности при переливании крови. Фильтр функционирует путем обмена ионов калия (K⁺) на ионы натрия (Na⁺), снижая концентрацию K⁺ в сохраненных единицах RBC. В исследовании in vitro, проведеном Yamada et. al, тестировали 10 фильтров путем гравитационной фильтрации с использованием для каждого трех единиц AS-3 RBC. Среднее снижение уровня калия составило 97,5%, 91,2% и 64,4% для первой, второй и третьей единиц, соответственно. Снижению уровня калия сопутствовало среднее снижение уровней натрия на 33%, магния на 151,4% и общего кальция на 116,1%. Уровень гемоглобина в плазме после фильтрации не изменялся.

[0008] Журнальная статья Terai et. al., озаглавленная "Development of a Potassium-Specific Adsorbent for Direct Hemoperfusion", описывает исследование, в котором оценивается разработка смеси натрий/кальций/магний-обменных смол, которая удаляет калий без связанных с этим аномалий электролита. В то время, когда была написана статья, прямая гемоперфузия через обменную смолу была способна снижать повышенные уровни калия в сыворотке, но ее не использовали клинически из-за последующих аномалий электролита. Перед оценкой обменной смолы в модели in vivo проводили серию экспериментов in vitro для определения эффективного соотношения натрия, кальция и магния для смеси смол. Результаты исследования продемонстрировали снижение повышенных уровней калия в плазме от приблизительно 6,7 до приблизительно 3,5 мэкв/л у собак с удаленной почкой без значительного изменения уровней натрия, кальция, магния, альбумина, общего белка или холестерина после 2 часов непосредственной гемоперфузии через колонку с обменной смолой. Также измеряли число тромбоцитов до и поле гемоперфузии и уровни свободного гемоглобина в плазме, причем число тромбоцитов после гемоперфузии составляло только приблизительно 45% от уровней перед гемоперфузией, а значимое изменение уровней свободного гемоглобина в плазме отсутствовало.

[0009] Патент WO 2012118735 A2, озаглавленный "Removal of immunoglobulins and leukocytes from biological fluids", раскрывает устройства, системы и способы для истощения биологических жидкостей по иммуноглобулинам и лейкоцитам. Он описывает систему, содержащую связывающие иммуноглобулин среды и фильтрующий элемент для истощения лейкоцитов, причем связывающие среды состоят из целлюлозных гранул и помещены в мешок для крови для предварительной фильтрации. В одном примере 30 г сухого веса целлюлозных гранул, хроматографический сорбент (4-MEP) HyperCel^TM (Pall Corporation), помещали в мешок для крови, в который добавляли единицу 5-дневных AS-3 RBC, и мешок для крови перемешивали на ротамиксере. RBC подвергали гравитационной фильтрации через расположенный ниже фильтр, причем гранулы захватывались в камере со связывающей иммуноглобулин средой, а отфильтрованные клетки до сбора и анализа проходили через волокнистый фильтр истощения лейкоцитов. Содержание лейкоцитов снижалось на 5,17 log, уровень IgA снижался на 81%, IgG на 98%, а IgM на 42%. В другом примере исследовали способность фильтра лейкоцитов удалять цитокины. Две единицы 22-30-дневного ABO-совместимого концентрата красных клеток объединяли вместе и затем разделяли на две партии. Первую помещали в мешок для крови, содержащий приблизительно 25-33 г сухого веса целлюлозных гранул, хроматографического сорбента (4-MEP) HyperCel^TM (Pall Corporation), с 10 мл ФСБ, и смешивали в течение 45 минут, а вторую пропускали через высокоэффективный фильтр истощения лейкоцитов BPF4 (Pall Corporation) при гравитационной фильтрации. Затем анализировали обе партии, и было обнаружено, что в аликвоте, приведенной в контакт с гранулами, уровень интерлейкина-1-бета (IL-1β) снижался на 45,7%, интерлейкина-6 (IL-6) на 26,9%, интерлейкина-8 (IL-8) на 57,1%, а фактора некроза ткани-альфа (TNF-α) на 49,9%. Для аликвоты, прошедшей через фильтр, уровень IL-1β не снижался, IL-6 не снижался, IL-8 снижался на 35,0%, а TNF-α снижался на 7,5%

[0010] В журнальной статье Silliman et. al. было продемонстрировано, что фильтрация перед хранением массы RBC удаляет антитела HLA и HNA, снижая провоспалительную активность в супернатанте RBC в модели TRALI на животных. В описанном исследовании плазму, которая содержала антитела к лимфоцитарному антигену человека (HLA)-A2 или антигену нейтрофилов человека (HNA)-3a, фильтровали и измеряли активность примирования конкретных HNA-3a и HLA-2a. В плазму добавляли антитела OX27, и фильтрацию анализировали с использованием модели 2 событий для TRALI на животных. Фильтровали единицы RBC от 31 донора, о которых было известно, что они имели антитела против антигенов HLA. Кроме того, 4 единицы RBC подвергали стандартной лейкоредукции. Измеряли активность примирования PMN, иммуноглобулины, антитела HLA и способность вызывать TRALI. Было показано, что фильтрация плазмы удаляет более 96% IgG и антитела к HLA-A2 и HNA-3a, включая соответствующую им активность примирования, и смягчает TRALI in vivo. Антитела к антигенам HLA были удалены в экспериментальной фильтрации единиц RBC, сопровождающейся ингибированием накопления активности липидного примирования и липид-опосредованного TRALI.

[0011] Сорбирующий материал, описанный в настоящем документе, сконструирован исключительно для эффективного удаления свободного гемоглобина, антител, биоактивных липидов, цитокинов и калия из крови и продуктов крови. Полимер является многофункциональным, удерживая упомянутые биомолекулы с помощью механизмов извилистой траектории, сорбции, захвата в порах и ионного обмена. Для синтеза полимера применяют новую химию, использующую процедуру контролируемого сульфирования, которая делает возможным включение групп сульфоновой кислоты в ароматические кольца без окисления всех остаточных двойных связей. Это позволяет полимерной матрице сохранять способность к сорбции белка и ионному обмену, оставляя остаточные функциональные группы, доступные для модификаций улучшения гемосовместимости. Баланс между сульфированием и сохранением остаточных двойных связей имеет решающее значение для получения эффективного полимерного сорбента.

[0012] Многофункциональный полимер от других фильтров, которые удаляют только реакционноспособные белки или только калий, отличает его способность удалять одновременно и то, и другое без ущерба для связывающей способности для них обоих. Кроме того, сорбент способен удалять цитокины и фрагменты воспалительных белков одновременно с удалением калия и антител. Для применений при гемоперфузии требуется, чтобы полимер был гемосовместимым. Мерой тромбогенности является использование анализа неактивированного частичного тромбопластинового времени (uPTT), причем полимер, описанный в настоящем документе, демонстрирует минимальную активацию, что указывает на плазмоподобное взаимодействие. Этот полимер подходит для широкого круга применений, так как многие случаи травм, ожогов и крупных операций приводят к гиперкалиемии, цитокиновому шторму и требуют переливания крови. Возможность использования одного фильтра для нескольких применений имеет имеет много преимуществ перед использованием множества фильтров для одного применения. Учитывая ценность крови и продуктов крови, применение одного фильтра меньшего размера, что минимизирует потери клеток при сохранении объема и снижает сложность обеспечения качества материала, является очень желательным.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] В некоторых аспектах настоящее изобретение относится к биосовместимой полимерной системе, содержащей по меньшей мере один полимер, причем упомянутый полимер содержит (i) множество пор и (ii) функциональные группы соли сульфоновой кислоты; причем данная полимерная система способна к адсорбции (i) широкого диапазона белковых токсинов с молекулярным весом от меньше чем приблизительно 0,5 кДа до приблизительно 1000 кДа (или от приблизительно 1 кДа до приблизительно 1000 кДа в некоторых вариантах осуществления) и (ii) положительно заряженных ионов. Некоторые полимерные системы имеют пористую структуру полимера, которая имеет общий объем пор с размером в диапазоне от 10 Å до 40000 Å больше чем 0,1 см³/г и меньше чем 5,0 см³/г в сухом полимере. Некоторые предпочтительные полимеры являются гемосовместимыми. Полимерная система имеет форму твердой подложки. Некоторые предпочтительные полимерные системы имеют геометрию сферической гранулы. Другие полимерные системы имеют форму волокна, монолитной колонки, пленки, мембраны или полупроницаемой мембраны.

[0014] В некоторых вариантах осуществления адсорбированные токсины содержат один или несколько воспалительных медиаторов и стимуляторов, в том числе один или несколько из цитокинов, суперантигенов, монокинов, хемокинов, интерферонов, протеаз, ферментов, пептидов, включая брадикинин, растворимого лиганда CD40, биоактивных липидов, окисленных липидов, внеклеточного гемоглобина, внеклеточного миоглобина, факторов роста, гликопротеинов, прионов, токсинов, бактериальных и вирусных токсинов, эндотоксинов, медикаментов, вазоактивных веществ, чужеродных антигенов, антител и положительно заряженных ионов. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления положительно заряженный ион представляет собой калий.

[0015] Полимеры могут быть получены любыми способами, известными в данной области техники для получения подходящего пористого полимера. В некоторых вариантах осуществления полимер получают с использованием суспензионной полимеризации. Некоторые полимеры содержат сверхсшитый полимер. Некоторые сферические гранулы имеют биосовместимое гидрогелевое покрытие. В некоторых вариантах осуществления полимер имеет форму гранул из сверхсшитого или макросетчатого пористого полимера, которые были сульфированы в мягких условиях, при которых сохраняется остаточная функциональность непрореагировавших двойных связей и хлорметильных групп. Непрореагировавшие двойные связи или хлорметильные группы могут быть модифицированы с помощью химии свободных радикалов или S_N2 для присоединения одного или нескольких биосовместимых и гемосовместимых мономеров, кросс-линкеров или низкомолекулярных олигомеров.

[0016] В некоторых вариантах осуществления пористые полимерные гранулы содержат группы сульфоновой кислоты или их соль, группы сульфонилхлорида или эфира сульфоновой кислоты. Полимерные гранулы, содержащие группы сульфоновой кислоты или их соль, группы сульфонилхлорида или эфира сульфоновой кислоты, могут быть получены путем привитой сополимеризации (i) заранее полученного пористого полимера, который содержит непрореагировавшие двойные связи, с (ii) полимеризуемыми виниловыми мономерами, содержащими группы сульфоновой кислоты или их соль, с образованием смеси, содержащей гемосовместимые виниловые мономеры.

[0017] Некоторые полимерные системы сконструированы из полимеризуемых виниловых мономеров, содержащих группы сульфоновой кислоты или их соль, которые сополимеризуются в присутствии кросс-линкера, гемосовместимого мономера, мономера и подходящего порообразователя с получением пористого полимерного полимера, содержащего функциональные группы соли сульфоновой кислоты.

[0018] Некоторые полимеры формируют и затем модифицируют для биосовместимости. Некоторые модификации содержат формирование биосовместимого покрытия поверхности или слоя.

[0019] Другие аспекты включают способы перфузии, содержащие пропускание физиологической жидкости напрямую или с помощью подходящего экстракорпорального контура через устройство, содержащее биосовместимую полимерную систему, описанную в настоящем документе.

[0020] Еще один аспект относится к устройствам для удаления (i) широкого диапазона белковых токсинов от меньше чем 0,5 кДа до 1000 кДа и (ii) положительно заряженных ионов из физиологической жидкости, содержащим биосовместимую полимерную систему, описанную в настоящем документе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0021] Прилагаемые чертежи, которые включены для обеспечения дальнейшего понимания настоящего раскрытия, включены в состав и составляют часть данного описания изобретения, иллюстрируют аспекты настоящего раскрытия и вместе с подробным описанием служат для объяснения принципов настоящего раскрытия. Не предпринимаются попытки показать структурные детали настоящего раскрытия более подробно, чем может быть необходимо для фундаментального понимания настоящего раскрытия и различных способов его практического применения. На чертежах:

[0022] фигуры 1, 2 и 3 представляют графики логарифмической производной объема пор для CY15100 и CY15102.

[0023] Фигуры 4, 5 и 6 показывают графики логарифмической производной объема пор для модифицированных полимеров.

[0024] Фигуры 7 и 8 показывают графики логарифмической производной объема пор для полимеров CY15048 и CY15049.

[0025] Фигура 9 представляет долю в процентах исходного свободного гемоглобина, удаленного во время однократной фильтрации, усредненную по трем экспериментам.

[0026] Фигура 10 изображает концентрацию ионов калия в крови перед и после фильтрации, усредненную по трем экспериментам.

[0027] Фигура 11 представляет данные динамической рециркуляции для CY14144, усредненные по 7 экспериментам.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0028] В соответствии с требованиями в настоящем документе раскрыты подробные варианты осуществления настоящего изобретения; следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются просто иллюстрацией настоящего изобретения, которое может быть воплощено в различных формах. Поэтому конкретные структурные и функциональные детали, раскрытые в настоящем документе, не следует интерпретировать как ограничения, но только как основа для обучения специалиста в данной области техники использованию настоящего изобретения. Конкретные примеры ниже позволят лучше понять изобретение. Однако они приведены только в качестве руководства и не накладывают каких-либо ограничений.

[0029] Настоящее изобретение может быть легче понято посредством ссылки на нижеследующее подробное описание в сочетании с прилагаемыми фигурами и примерами, которые образуют часть настоящего раскрытия. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено конкретными материалами, устройствами, способами, применениями, условиями или параметрами, описанными и/или приведенными в настоящем документе, и что терминология, используемая в настоящем документе, предназначена для описания конкретных вариантов осуществления только в качестве примера и не предназначена для ограничения заявленного изобретения. Термин "множество", как используется в настоящем документе, означает больше одного. Когда указан диапазон значений, другой вариант осуществления включает в себя от одного конкретного значения и/или до другого конкретного значения. Аналогично, когда значения приведены в виде приближений с использованием перед ними слова "приблизительно", следует понимать, что конкретное значение образует другой вариант осуществления. Все диапазоны являются включающими и комбинируемыми.

[0030] Следует понимать, что определенные признаки настоящего изобретения, которые для ясности описаны в настоящем документе в контексте отдельных вариантов осуществления, могут также предлагаться в комбинации в одном варианте осуществления. И наоборот, различные признаки настоящего изобретения, которые для краткости описаны в контексте одного варианта осуществления, могут также предлагаться по-отдельности или в любой подкомбинации. В дальнейшем ссылка на значения, указанные в виде диапазонов, включает в себя все без исключения значения в пределах этого диапазона.

[0031] Нижеследующие определения предназначены для помощи понимании настоящего изобретения:

[0032] Термин "биосовместимый" определен как означающий, что сорбент способен входить в контакт с физиологическими жидкостями, живыми тканями или организмами, не вызывая неприемлемых клинических изменений в то время, когда сорбент находится в контакте с физиологическими жидкостями, живыми тканями или организмами.

[0033] Термин "гемосовместимый" определен как состояние, в результате которого биосовместимый материал, когда он приведен в контакт с цельной кровью или плазмой крови, приводит к клинически приемлемым физиологическим изменениям.

[0034] Как используется в настоящем документе, термин "физиологические жидкости" относится к жидкостям, которые происходят из организма и могут включать, но без ограничения, секреты носоглотки, ротовой полости, пищевода, желудка, поджелудочной железы, печени, плевры, перикарда, брюшины, кишечника, простаты, семенных пузырьков, влагалища, а также слезы, слюну, секреты легких или бронхов, слизь, желчь, кровь, лимфу, плазму, сыворотку, синовиальную жидкость, спинномозговую жидкость, мочу и внутритканевую, внутриклеточную и внеклеточную жидкость, такую как жидкость, которая выделяется из ожогов или ран.

[0035] Как используется в настоящем документе, термин "лабораторные или производственные жидкости" определяют как жидкости, которые используются в медико-биологической области, к которым относятся, но без ограничения, культуральные среды и добавки для тканей и клеток, среды для химических или биологических анализов, буферы для приготовления образцов, среды для биологического производства, среды для роста и среды для биореакторов.

[0036] Как используется в настоящем документе, термин "сорбент" включает в себя адсорбенты и абсорбенты.

[0037] Для целей настоящего изобретения термин "сорбировать" определен как "захват и связывание путем абсорбции и адсорбции".

[0038] Для целей настоящего изобретения термин "перфузия" определен как пропускание физиологической жидкости, напрямую или с помощью подходящего экстракорпорального контура, через устройство, содержащее пористый полимерный адсорбент, для удаления из жидкости токсичных молекул.

[0039] Термин "гемоперфузия" является частным случаем перфузии, в котором физиологическая жидкость представляет собой кровь.

[0040] Термин "диспергатор" или "диспергирующее средство" определен как вещество, которое придает стабилизирующий эффект высокодисперсному множеству капель несмешивающейся жидкости, суспендированных в флюидизирующей среде.

[0041] Термин "имитирующий гепарин полимер" относится к любому полимеру, который обладает теми же антикоагуляционными и/или антитромбогенными свойствами, что и гепарин.

[0042] Термин "макросетчатый синтез" определен как полимеризация мономеров в полимер в присутствии инертного осадителя, который вытесняет растущие полимерные молекулы из мономерной жидкости при определенном молекулярном размере, определяемом фазовым равновесием, с получением твердых наноразмерных частиц микрогеля со сферической или почти сферической симметрией, упакованных вместе с получением гранулы с физическими порами со структурой с открытыми ячейками [патент США 4297220, Meitzner and Oline, October 27, 1981; R.L.Albright, Reactive Polymers, 4, 155-174(1986)].

[0043] Термин "сверхсшитый" описывает полимер, в котором одна повторяющаяся единица соединена с более чем двумя. Сверхсшитые полимеры получают путем сшивания набухших или растворенных полимерных цепей с большим количеством жестких мостиковых спейсеров, а не путем сополимеризации мономеров. Сшивающие средства могут включать бис(хлорметильные) производные ароматических углеводородов, метилал, монохлордиметиловый эфир и другие бифункциональные соединения, которые реагируют с полимером в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса [Tsyurupa, M. P., Z. K. Blinnikova, N. A. Proskurina, A. V. Pastukhov, L. A. Pavlova, and V. A. Davankov. "Hypercrosslinked Polystyrene: The First Nanoporous Polymeric Material". Nanotechnologies in Russia 4 (2009): 665-75].

[0044] Некоторые предпочтительные полимеры содержат остатки из одного или нескольких мономеров, или мономеры, или их смеси, выбранные из акрилонитрила, аллилового эфира, аллилглицидилового эфира, бутилакрилата, бутилметакрилата, цетилакрилата, цетилметакрилата, 3,4-дигидрокси-1-бутена, диакрилата дипентаэритрита, диметакрилата дипентаэритрита, тетраакрилата дипентаэритрита, тетраметакрилата дипентаэритрита, триакрилата дипентаэритрита, триметакрилата дипентаэритрита, дивинилбензола, дивинилформамида, дивинилнафталина, дивинилсульфона, 3,4-эпокси-1-бутена, 1,2-эпокси-9-децена, 1,2-эпокси-5-гексена, этилакрилата, этилметакрилата, этилстирола, этилвинилбезола, глицидилметакрилата, метилакрилата, метилметакрилата, октилакрилата, октилметакрилата, диакрилата пентаэритрита, диметакрилата пентаэритрита, тетраакрилата пентаэритрита, тетраметакрилата пентаэритрита, триакрилата пентаэритрита, триметакрилата пентаэритрита, стирола, триметилолпропандиакрилата, триметилолпропандиметакрилата, триметилолпропантриакрилата, триметилолпропантриметакрилата, тривинилбензола, тривинилциклогексана, винилацетата, винилбензилового спирта, 1,2-эпоксид-4-винил-1-циклогексена, винилформамида, винилнафталина, 2-винилоксирана и винилтолуола.

[0045] В некоторых вариантах осуществления изобретения в качестве порогена или порообразователя используют органический растворитель и/или полимерный порообразователь, и получаемое разделение фаз, индуцируемое во время полимеризации, дает пористые полимеры. Некоторые предпочтительные порообразователи выбирают из бензилового спирта, циклогексана, циклогексанола, циклогексанона, декана, дибутилфталата, ди-2-этилгексилфталата, ди-2-этилгексилфосфорной кислоты, этилацетата, 2-этил-1 -гексановой кислоты, 2-этил-1-гексанола, н-гептана, н-гексана, изоамилацетата, изоамилового спирта, н-октана, пентанола, поли(пропиленгликоля), полистирола, поли(стирол-со- метилметакрилата), тетралина, толуола, три-н-бутилфосфата, 1,2,3-трихлорпропана, 2,2,4-триметилпентана, ксилола или из смесей, состоящих из любой их комбинации.

[0046] В еще одном варианте осуществления диспергирующее средство выбирают из группы, состоящей из гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, поли(диэтиламиноэтилакрилата), поли(диэтиламиноэтилметакрилата), поли(диметиламиноэтилакрилата), поли(диметиламиноэтилметакрилата), поли(гидроксиэтилакрилата), поли(гидроксиэтилметакрилата), поли(гидроксипропилакрилата), поли(гидроксипропилметакрилата), поливинилового спирта, солей поли(акриловой кислоты), солей поли(метакриловой кислоты) и их смесей.

[0047] Предпочтительные сорбенты являются биосовместимыми. В еще одном варианте осуществления полимер является биосовместимым. В еще одном варианте осуществления полимер является гемосовместимым. В еще одном варианте осуществления биосовместимый полимер является гемосовместимым. В еще одном варианте осуществления геометрией полимера является сферическая гранула.

[0048] В другом варианте осуществления биосовместимый полимер содержит поли(N-винилпирролидон).

[0049] Покрытие/диспергатор на смоле из пористого поли(стирол-со-дивинилбензола) будет придавать материалу улучшенную биосовместимость.

[0050] В еще одном варианте осуществления при формировании гемосовместимого гидрогелевого покрытия можно использовать группу кросс-линкеров, состоящую из диакрилатов дипентаэритрита, диметакрилатов дипентаэритрита, тетраакрилатов дипентаэритрита, тетраметакрилатов дипентаэритрита, триакрилатов дипентаэритрита, триметакрилатов дипентаэритрита, дивинилбензола, дивинилформамида, дивинилнафталина, дивинилсульфона, диакрилатов пентаэритрита, диметакрилатов пентаэритрита, тетраакрилатов пентаэритрита, тетраметакрилатов пентаэритрита, триакрилатов пентаэритрита, триметакрилатов пентаэритрита, диакрилата триметилолпропана, диметакрилата триметилолпропана, триметакрилата триметилолпропана, триметакрилата триметилолпропана, тривинилбензола, тривинилциклогексана и их смесей.

[0051] В некоторых вариантах осуществления полимер представляет собой полимер, содержащий по меньшей мере одно сшивающее средство и по меньшей мере одно диспергирующее средство. Диспергирующее средство может быть биосовместимым. Диспергирующие средства могут быть выбраны из таких химических веществ, соединений или материалов, как гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, поли(диэтиламиноэтилакрилат), поли(диэтиламиноэтилметакрилат), поли(диметиламиноэтилакрилат), поли(диметиламиноэтилметакрилат), поли(гидроксиэтилакрилат), поли(гидроксиэтилметакрилат), поли(гидроксипропилакрилат), поли(гидроксипропилметакрилат), поли(виниловый спирт), соли поли(акриловой кислоты), соли поли(метакриловой кислоты) и их смеси; сшивающее средство выбирают из группы, состоящей из диакрилатов дипентаэритрита, диметакрилатов дипентаэритрита, тетраакрилатов дипентаэритрита, тетраметакрилатов дипентаэритрита, триакрилатов дипентаэритрита, триметакрилатов дипентаэритрита, дивинилбензола, дивинилформамида, дивинилнафталина, дивинилсульфона, диакрилатов пентаэритрита, диметакрилатов пентаэритрита, тетраакрилатов пентаэритрита, тетраметакрилатов пентаэритрита, триакрилатов пентаэритрита, триметакрилатов пентаэритрита, диакрилата триметилолпропана, диметакрилата триметилолпропана, триметакрилата триметилолпропана, триметакрилата триметилолпропана, тривинилбензола, тривинилциклогексана и их смесей. Предпочтительно, полимер формируют одновременно с образованием покрытия, причем диспергирующее средство химически связывается или вплетается в поверхность полимера.

[0052] В еще одном варианте осуществления биосовместимое полимерное покрытие выбирают из группы, состоящей из поли(гидроксиэтилметакрилата), поли(гидроксиэтилакрилата), поли(диметиламиноэтилметакрилата), солей поли(акриловой кислоты), солей поли(метакриловой кислоты), поли(диэтиламиноэтилметакрилата), поли(гидроксипропилметакрилата), поли(гидроксипропилакрилата), поли(N-винилпирролидона), поли(винилового спирта) и их смесей. В другом варианте осуществления соли могут представлять собой натриевые и калиевые соли, и в еще одном варианте осуществления соли являются водорастворимыми солями.

[0053] В еще одном варианте осуществления биосовместимое олигомерное покрытие выбирают из группы, состоящей из поли(гидроксиэтилметакрилата), поли(гидроксиэтилакрилата), поли(диметиламиноэтилметакрилата), солей поли(акриловой кислоты), солей поли(метакриловой кислоты), поли(диэтиламиноэтилметакрилата), поли(гидроксипропилметакрилата), поли(гидроксипропилакрилата), поли(N-винилпирролидона), поли(винилового спирта) и их смесей. В другом варианте осуществления соли могут представлять собой натриевые и калиевые соли, и в еще одном варианте осуществления соли являются водорастворимыми солями.

[0054] Биосовместимые сорбирующие композиции настоящего изобретения содержат множество пор. Биосовместимые сорбенты сконструированы так, чтобы адсорбировать широкий диапазон токсинов от меньше чем 0,5 кДа до 1000 кДа. Не ограничивая себя теорией, можно предположить, что сорбент действует путем изоляции молекул с заранее определенным молекулярным весом внутри пор. Размер молекулы, которая может быть сорбирована полимером, будет увеличиваться по мере увеличения размера пор полимера. И наоборот, при увеличении размера пор за пределы оптимального размера пор для адсорбции данной молекулы адсорбция упомянутого белка может или будет уменьшаться.

[0055] В некоторых способах твердая форма является пористой. Некоторые твердые формы характеризуются тем, что имеют пористую структуру с общим объемом пор с размером в диапазоне от 10 Å до 40000 Å больше чем 0,1 см³/г и меньше чем 5,0 см³/г в сухом полимере.

[0056] В некоторых вариантах осуществления полимеры могут быть получены в форме гранул с диаметром в диапазоне от 0,1 микрометров до 2 сантиметров. Некоторые полимеры имеют форму порошка, гранул или других частиц правильной или неправильной формы.

[0057] В некоторых вариантах осуществления множество твердых форм содержит частицы с диаметром в диапазоне от 0,1 микрометров до 2 сантиметров.

[0058] В некоторых способах нежелательными молекулами являются воспалительные медиаторы и стимуляторы, состоящие из цитокинов, суперантигенов, монокинов, хемокинов, интерферонов, протеаз, ферментов, пептидов, включая брадикинин, растворимого лиганда CD40, биоактивных липидов, окисленных липидов, внеклеточного гемоглобина, ассоциированных с повреждениями молекулярных структур (DAMP), молекул ассоциированных с патогенами молекулярных структур (PAMP), внеклеточного миоглобина, факторов роста, гликопротеинов, прионов, токсинов, бактериальных и вирусных токсинов, эндотоксинов, медикаментов, вазоактивных веществ, чужеродных антигенов, антител и положительно заряженных ионов, включая, но без ограничения, калий.

[0059] В некоторых способах антитела могут представлять собой иммуноглобулин A (IgA), иммуноглобулин D (IgD), иммуноглобулин E (IgE), иммуноглобулин D (IgG), иммуноглобулин D (IgM) и/или фрагменты или субъединицы иммуноглобулинов.

[0060] DAMP связаны с бесчисленными синдромами и заболеваниями. К ним относятся осложнения от травм, ожогов, травматической черепно-мозговой травмы и инвазивной хирургии, а также заболевания, специфичные для отдельных органов, такие как заболевание печени, осложнения диализа почек и аутоиммунные заболевания. DAMP являются молекулами-хозяевами, которые могут инициировать и поддерживать неинфекционный SIRS и усугублять инфекционный SIRS. DAMP представляют собой семейство разнообразных молекул, которые являются внутриклеточными в физиологических условиях, и многие из которых являются ядерными или цитозольными белками. DAMP можно разделить на две группы: (1) молекулы, которые выполняют невоспалительные функции в живых клетках (такие как HMGB1) и приобретают иммуномодулирующие свойства при высвобождении, секреции, модификации или экспонировании на клеточной поверхности во время клеточного стресса, повреждения или поражения, или (2) алармины, т.е. молекулы, которые обладают цитокиноподобными функциями (такие как β-дефензины и кателицидин), которые могут храниться в клетках и высвобождаться после лизиса клеток, после чего они вносят вклад в воспалительный ответ. При высвобождении из клетки или экспонировании на поверхности клетки после повреждения ткани, они перемещаются из восстанавливающей в окислительную среду, что влияет на их активность. Кроме того, после некроза митохондриальные и ядерные фрагменты ДНК высвобождаются из клетки, превращаясь в DAMP.

[0061] DAMP, такие как HMGB-1, белки теплового шока и S100, обычно находятся внутри клеток и высвобождаются при повреждении ткани. DAMP действуют как эндогенные сигналы опасности, стимулируя и усугубляя воспалительный ответ. HMGB-1 представляет собой негистоновый ядерный белок, который высвобождается в условиях стресса. Внеклеточный HMGB-1 является индикатором некроза ткани и связан с повышенным риском сепсиса и синдрома полиорганной недостаточности (MODS). Гомо и гетеродимеры S100 A8 (гранулин A, MRP8) и A9 (гранулин B, MRP14) связываются и передают сигнал непосредственно через рецепторный комплекс TLR4/липополисахарид, где они становятся сигналами опасности, которые активируют иммунные клетки и эндотелий сосудов. Прокальцитонин является маркером тяжелого сепсиса, вызванного бактериями, и его высвобождение в циркуляцию является показателем степени сепсиса. Сывороточный амилоид A (SAA), белок острой фазы, продуцируется преимущественно гепатоцитами в ответ на повреждение, инфекцию и воспаление. Во время острого воспаления уровни SAA в сыворотке могут повышаться в 1000 раз. SAA хемотаксичен для нейтрофилов и индуцирует продуцирование провоспалительных цитокинов. Белки теплового шока (HSP) представляют собой семейство белков, которые продуцируются клетками в ответ на стрессовые условия, и которые называются в соответствии со своим молекулярным весом (10, 20-30, 40, 60, 70, 90). Небольшой белок убиквитин размером 8 килодальтон, который помечает белки для деградации, также имеет признаки белка теплового шока. Происходящий из гепатомы фактор роста (HDGF), несмотря на свое название, представляет собой белок, экспрессируемый нейронами. HDGF может активно высвобождаться нейронами через неклассический путь и пассивно некротическими клетками. Другие факторы, такие как факторы комплемента 3 и 5, активируются как часть защиты хозяина от патогенов, но также могут вносить вклад в неблагоприятные последствия при сепсисе. Чрезмерные постоянные уровни циркуляции цитокинов и DAMP вносят вклад в повреждение органов и выявляют тех пациентов, которые имеют самый высокий риск полиорганной недостаточности (MODs) и смерти при внебольничной пневмонии и сепсисе.

[0062] PAMP включают липополисахариды, липопептиды, липотейхоевую кислоту, пептидогликаны, нуклеиновые кислоты, такие как двухцепочечная РНК, токсины и флагеллины, которые могут переключать иммунный ответ у хозяина (например, врожденную иммунную систему) на борьбу с инфекцией, что приводит к производству высоких уровней воспалительных и противовоспалительных медиаторов, таких как цитокины. PAMP и высокие уровни цитокинов, а также непосредственное поражение ткани (травма, ожоги и т.д.) могут повреждать ткань, вызывая внеклеточное высвобождение молекул молекулярных структур, ассоциированных с повреждениями (DAMP), в кровоток. DAMP представляют собой широкий класс эндогенных молекул, которые, как PAMP, вызывают иммунный ответ через рецепторы опознавания структур (PRR), такие как Toll-подобные рецепторы (TLR).

[0063] Предпочтительный сорбенты включают сшитый полимерный материал, получаемый реакцией кросс-линкера с одним или несколькими из следующих полимеризуемых мономеров с последующим сульфированием с образованием соли сульфоновой кислоты: акрилонитрила, бутилакрилата, бутилметакрилата, цетилакрилата, цетилметакрилата, дивинилбензола, этилакрилата, этилметакрилата, этилстирола, метилакрилата, метилметакрилата, октилакрилата, октилметакрилата, стирола, винилбензилового спирта, винилформамида, винилнафталина или винилтолуола.

[0064] В некоторых вариантах осуществления можно использовать радикально полимеризуемые виниловые мономеры, содержащие группы ~SO₃Na или группы ~SO₃H, в привитой сополимеризации с пористыми полимерами, содержащими полимеризуемые двойные связи. Эти мономеры могут быть выбраны из натриевой соли 4-стиролсульфоновой кислоты, натриевой соли винилсульфоновой кислоты, 2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфоновой кислоты, 2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфоновой натриевой соли, натриевой соли 3-сульфопропилакрилата, натриевой соли 3-сульфопропилметакрилата, гидроксида [2-(метакрилоилокси)этил]диметил-(3-сульфопропил)аммония, бетаина N-(3-сульфопропил)-N-(метакрилоксиэтил)-N,N-диметиламмония, пара-стиролсульфонилхлорида или любых их комбинаций. Кроме того, пара-стиролсульфонилхлорид может быть полимеризован в присутствии дивинилбензола и гидролизован раствором гидроксида натрия для непосредственного получения пористого материала из поли(стирол-со-дивинилбензола) с группами ~SO₃Na.

[0065] В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к сульфированному полимеру, содержащему по меньшей мере одно сшивающее средство для получения полимера и по меньшей мере одно диспергирующее средство, причем диспергирующее средство образует биосовместимую поверхность на полимере.

[0066] В одном варианте осуществления пористые полимеры настоящего изобретения получают путем суспензионной полимеризации в приготовленной водной фазе со свободнорадикальным инициированием в присутствии диспергаторов для водной фазы, которые выбирают для обеспечения биосовместимой и гемосовместимой внешней поверхности на сформированных полимерных гранулах. Сульфирование получаемых гранул дает ионообменную смолу с покрытием из гемосовместимого гидрогеля. Гранулы делают пористыми путем макросетчатого синтеза с соответствующим образом выбранным порообразователем (порообразующим средством) и соответствующим временным температурным профилем для полимеризации для образования подходящей пористой структуры. Последующее введение групп сульфоновой кислоты в уже сформированную сеть формирует внутреннюю сердцевину из соли сульфоновой кислоты (ионообменную смолу) и гемосовместимую наружную поверхность из гидрогеля. Надлежащий выбор условий реакции для сульфирования обеспечивает сохранение или проявление (с помощью защитной группы) гемосовместимой природы наружного гидрогеля.

[0067] В другом варианте осуществления полимеры, полученные с помощью суспензионной полимеризации, могут быть сделаны биосовместимыми и гемосовместимыми путем дополнительного прививания биосовместимых и гемосовместимых мономеров или низкомолекулярных олигомеров. Было показано, что процедура радикальной полимеризации не использует все виниловые группы DVB, введенные в сополимеризацию. В среднем приблизительно 30% соединений DVB не могут служить сшивающими мостиками и остаются связанными с сетью только одной из двух виниловых групп. Присутствие относительно высокого количества боковых виниловых групп является поэтому характерной особенностью макропористых адсорбентов. Можно ожидать, что эти боковые виниловые группы, предпочтительно, экспонированы на поверхности полимерных гранул и их макропоры должны быть легко доступны для химической модификации. Химическая модификация поверхности макропористых сополимеров DVB основана на химических реакциях экспонированных на поверхности боковых виниловых групп и направлена на на превращение этих групп в более гидрофильные функциональные группы. Это превращение путем свободнорадикального прививания мономеров и/или кросс-линкеров или низкомолекулярных олигомеров придает исходному гидрофобному адсорбирующему материалу свойство гемосовместимости. Последующее введение групп сульфоновой кислоты в уже сформированную сеть формирует внутреннюю сердцевину из соли сульфоновой кислоты (ионообменную смолу) и гемосовместимую наружную поверхность из гидрогеля. Надлежащий выбор условий реакции для сульфирования обеспечивает сохранение или проявление (с помощью защитной группы) гемосовместимой природы наружного гидрогеля.

[0068] Еще один вариант осуществления состоит из связывания длинных гидрофильных полимерных цепей с поверхностями гранул, что должно препятствовать контакту между клетками крови и поверхностью сульфированного полистирола. Это может быть осуществлено с помощью химии свободных радикалов или S_N2. Химическая модификация поверхности гранул сорбента, которая имеет место при вышеупомянутой модификации, облегчается характерной особенностью сверхсшитого полистирола; а именно тем, что реакционноспособные функциональные группы полимера преимущественно расположены на его поверхности. Сверхсшитый полистирол обычно получают сшиванием полистироловых цепей с большим количеством бифункциональных соединений, в частности несущих две реакционноспособные хлорметильные группы. Они алкилируют в двухстадийной реакции две фенильные группы соседних полистироловых цепей в соответствии с реакцией Фриделя-Крафтса с эволюцией двух молекул HCl и образованием поперечного мостика. Во время реакции сшивания образованная трехмерная сеть приобретает жесткость. Это свойство постепенно уменьшает скорость второй стадии реакции сшивания, поскольку сниженная подвижность вторых боковых функциональных групп исходного сшивающего реагента делает все более трудным добавление соответствующего второго партнера для реакции алкилирования. Это особенно характерно для вторых функциональных групп, которые оказались экспонированы на поверхности гранулы. Поэтому большая часть, если не большинство, групп из боковых непрореагировавших хлорметильных групп в итоговом сверхсшитом полимере расположены на поверхности гранулы (или на поверхности больших пор). Это обстоятельство позволяет преимущественно модифицировать поверхность полимерных гранул путем введения вышеуказанных хлорметильных групп в различные химические реакции, которые позволяют присоединять биосовместимые и гемосовместимые мономеры и/или кросс-линкеры или низкомолекулярные олигомеры. Последующее введение групп сульфоновой кислоты в уже сформированную сеть формирует внутреннюю сердцевину из соли сульфоновой кислоты (ионообменную смолу) и гемосовместимую наружную поверхность из гидрогеля. Надлежащий выбор условий реакции для сульфирования обеспечивает сохранение или проявление (с помощью защитной группы) гемосовместимой природы наружного гидрогеля.

[0069] В еще одном варианте осуществления инициатор радикальной полимеризации первоначально добавляют в дисперсионную органическую фазу, а не в водную дисперсионную среду, что типично при суспензионной полимеризации. Во время полимеризации многие растущие полимерные цепи со своими концевыми радикалами появляются на границе раздела фаз и могут инициировать полимеризацию в дисперсионной среде. Кроме того, радикальный инициатор, такой как бензоилпероксид, относительно медленно генерирует радикалы. Этот инициатор только частично расходуется во время образования гранул даже после нескольких часов полимеризации. Этот инициатор легко перемещается к поверхности гранулы и активирует экспонированные на поверхности боковые виниловые группы дивинилбензольного фрагмента гранулы, тем самым инициируя прививку: полимеризацию других мономеров, добавленных после того, как реакция протекала в течение определенного периода времени. Поэтому во время превращения мономерных капель в полимерные гранулы может происходить свободнорадикальное прививание, что ведет к включению мономеров и/или кросс-линкеров или низкомолекулярных олигомеров, которые придают биосовместимость или гемосовместимость, в качестве покрытия поверхности. Последующее введение групп сульфоновой кислоты в уже сформированную сеть формирует внутреннюю сердцевину из соли сульфоновой кислоты (ионообменную смолу) и гемосовместимую наружную поверхность из гидрогеля. Надлежащий выбор условий реакции для сульфирования обеспечивает сохранение или проявление (с помощью защитной группы) гемосовместимой природы наружного гидрогеля.

[0070] В еще одном варианте осуществления сверхсшитые или макросетчатые пористые полимерные гранулы (включая коммерческие варианты), которые были сульфированы в мягких условиях, при которых сохраняется остаточная функциональность, такая как непрореагировавшие двойные связи или хлорметильные группы, могут быть модифицированы с помощью химии свободных радикалов или S_N2, что обеспечит присоединение биосовместимых и гемосовместимых мономеров и/или кросс-линкеров или низкомолекулярных олигомеров. Известно, что среди различных "мягких" сульфирующих средств ацетилсульфат (получаемый из 98% конц. серной кислоты и уксусного ангидрида при низких температурах) очень эффективен в отношении полимерных материалов на основе DVB или стирола. Сульфирование обычно проводят при 50°C в течение нескольких часов с использованием эквимолярных количеств ацетилсульфата и полимеров на основе DVB или стирола. Сульфирование происходит в основном в бензольном кольце, и непрореагировавшие двойные связи (в сшитых полимерных пористых гранулах на основе DVB) сохраняются для дальнейшей функционализации. Обычно после сульфирования ацетилсульфатом полимер превращается в форму -SO₃Na и может быть подвергнут привитой сополимеризации с N-винилпирролидоном или другими гемосовместимыми мономерами и/или кросс-линкерами или низкомолекулярными олигомерами (с бензоилпероксидом в качестве инициатора в большом объеме) или в водных растворах (с использованием инициатора персульфата натрия). Полученный сульфированный полимер "покрыт", например, поли(N-винилпирролидоном) для создания гемосовместимого материала, способного к удалению катионов K⁺ из физиологических жидкостей.

[0071] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя прямой синтез пористых полимерных гранул, содержащих группы -SO₃Na. Любой полимеризуемый виниловый мономер, содержащий группы -SO₃Na (или -SO₃H), может быть полимеризован в присутствии мономера кросс-линкера (такого как DVB, бис-акриламид, бис-(мет)акрилаты и т.д.) и подходящего порообразователя с получением пористых полимерных гранул, содержащих вышеупомянутые функциональный группы (-SO₃Na или SO₃H). Виниловые мономеры, содержащие группы SO₃Na или SO₃H, также могут быть сополимеризованы с гемосовместимым мономером (NVP, 2-HEMA и т.д.) в присутствии порообразователя с получением гемосовместимых пористых гранул, содержащих группы -SO₃Na.

[0072] Другой вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя получение пористых полимерных гранул, содержащих группы SO₃Na, путем привитой сополимеризации заранее полученных пористых полимеров (содержащих непрореагировавшие двойные связи) с полимеризуемыми виниловыми мономерами, содержащими группы -SO₃Na или -SO₃H (со смесью подходящих гемосовместимых виниловых мономеров). Такими мономерами могут быть соль винилсульфоновой кислоты с Na, соль 4-стиролсульфоновой кислоты с Na и т.д.

[0073] Устройства для гемоперфузии и перфузии состоят из уплотненного слоя гранул из пористых полимерных гранул в проточном контейнере, снабженном или защитным экраном как на выпускном конце, так и на впускном конце для сохранения слоя гранул внутри контейнера, или расположенным далее защитным экраном для сбора гранул после смешивания. Операции гемоперфузии и перфузии осуществляют путем пропускания цельной крови, плазмы крови или физиологической жидкости через уплотненный слой гранул. Во время перфузии через слой гранул токсичные молекулы удерживаются посредством механизма сорбции, извилистой траектории и/или ионного обмена, тогда как остальная часть жидкости и интактные клеточные компоненты проходят насквозь по существу в неизменной концентрации.

[0074] В некоторых других вариантах осуществления встроенный фильтр состоит из уплотненного слоя гранул из пористых полимерных гранул в проточном контейнере, снабженном защитным экраном как на выпускном конце, так и на впускном конце для сохранения слоя гранул внутри контейнера. pRBC проходят из мешка для хранения сквозь уплотненный слой гранул под действием силы тяжести, причем токсичные молекулы удерживаются посредством механизмов сорбции, извилистой траектории и/или ионного обмена, тогда как остальная часть жидкости и интактные клеточные компоненты проходят насквозь по существу в неизменной концентрации.

[0075] Некоторые полимеры, используемые в настоящем изобретении (как есть или после дальнейшей модификации), представляют собой макропористые полимеры, получаемые из олимеризуемых мономеров стирола, дивинилбензола, этилвинилбензола и мономеры акрилатов и метакрилатов, такие как перечисленные ниже по производителям. Rohm and Haas Company (теперь входит в Dow Chemical Company): макропористые полимерные сорбенты, такие как Amberlite™ XAD-1, Amberlite™ XAD-2, Amberlite™ XAD-4, Amberlite™ XAD-7, Amberlite™ XAD-7HP, Amberlite™ XAD-8, Amberlite™ XAD-16, Amberlite™ XAD-16 HP, Amberlite™ XAD-18, Amberlite™ XAD-200, Amberlite™ XAD-1180, Amberlite™ XAD-2000, Amberlite™ XAD-2005, Amberlite™ XAD-2010, Amberlite™ XAD-761, и Amberlite™ XE-305 и сорбенты для хроматографии, такие как Amberchrom™ CG 71,s,m,c, Amberchrom™ CG 161,s,m,c, Amberchrom™ CG 300,s,m,c и Amberchrom™ CG 1000,s,m,c. Dow Chemical Company: Dowex™ Optipore™ L-493, Dowex™ Optipore™ V-493, Dowex™ Optipore™ V-502, Dowex™ Optipore™ L-285, Dowex™ Optipore™ L-323 и Dowex™ Optipore™ V-503. Lanxess (ранее Bayer and Sybron): Lewatit™ VPOC 1064 MD PH, Lewatit™ VPOC 1163, Lewatit™ OC EP 63, Lewatit™ S 6328A, Lewatit™ OC 1066 и Lewatit™ 60/150 MIBK. Mitsubishi Chemical Corporation: Diaion™ HP 10, Diaion™ HP 20, Diaion™ HP 21, Diaion™ HP 30, Diaion™ HP 40, Diaion™ HP 50, Diaion™ SP70, Diaion™ SP 205, Diaion™ SP 206, Diaion™ SP 207, Diaion™ SP 700, Diaion™ SP 800, Diaion™ SP 825, Diaion™ SP 850, Diaion™ SP 875, Diaion™ HP 1MG, Diaion™ HP 2MG, Diaion™ CHP 55A, Diaion™ CHP 55Y, Diaion™ CHP 20A, Diaion™ CHP 20Y, Diaion™ CHP 2MGY, Diaion™ CHP 20P, Diaion™ HP 20SS, Diaion™ SP 20SS, Diaion™ SP 207SS. Purolite Company: Purosorb™ AP 250 и Purosorb™ AP 400 и гранулы Kaneka Corp. Lixelle.

[0076] Композицией настоящего раскрытия могут быть адсорбированы различные белки. Некоторые из этих белков и их молекулярный вес показаны в таблице ниже.

[0077] Следующие примеры предназначены в качестве примера, а не ограничения.

Пример 1: Синтез базовых сорбентов CY12004, CY15042, CY15044, CY15045 и CY15077

[0078] Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

[0079] Устройство реактора; стеклянную крышку с 4 горловинами прикрепляли к цилиндрическому стеклянному реакционному сосуду с рубашкой объемом 3000 мл с использованием фланцевого зажима из нержавеющей стали и прокладки из PFTE. Крышка была снабжена подшипником мешалки из PFTE, адаптером датчика RTD и дефлегматором с водяным охлаждением. Перемешивающий вал из нержавеющей стали с пятью 45° лопастями проходил через подшипник мешалки и был вставлен в цифровую верхнеприводную мешалку. Датчик RTD проходил через соответствующий адаптер и был соединен с циркуляционным блоком нагревания и охлаждения PolyStat. Для соединения входа и выхода рубашки реакционного сосуда с соответствующими портами на PolyStat использовали совместимые трубки. Неиспользуемый порт в крышке использовали для загрузки реактора, и он был подключен все остальное время.

[0080] Полимеризация; Композиции водной фазы и органической фазы показаны ниже, в таблице I и таблице II, соответственно. Сверхчистую воду разделяли на приблизительно равные части в двух отдельных колбах Эрленмейера, каждая из которых содержала магнитную мешалку с покрытием из PFTE. Поли(виниловый спирт) (PVA) со степенью гидролиза от 85,0 до 89,0 мольных процентов и вязкостью от 23,0 до 27,0 сП в 4% водном растворе при 20°C диспергировали в воду в первой колбе и нагревали до 80°C на нагревательной пластине при перемешивании. Соли (смотри таблицу 1, MSP, DSP, TSP и нитрит натрия) диспергировали в воду во второй колбе и нагревали до 80°C на нагревательной пластине при перемешивании. Начинали циркуляцию теплопередающей среды от PolyStat через рубашку реакционного сосуда, и температуру среды повышали до 60°C. После растворения PVA и солей оба раствора загружали в реактор по одному с использованием стеклянной воронки. Включали цифровую верхнеприводную мешалку и задавали число об/мин для формирования соответствующих размеров капель при добавлении органической фазы. Температуру водной фазы в котле устанавливали на 70°C. Органическую фазу получали путем добавления бензоилпероксида (BPO) к дивинилбензолу (DVB) и стиролу в колбе Эрленмейера объемом 2 л и перемешивания до полного растворения. В колбу добавляли 2,2,4-триметилпентан и толуол, и перемешивали их для хорошего смешивания. После того как температура водной фазы в реакторе достигала 70°C, органическую фазу загружали в реактор с использованием стеклянной воронки с узкой горловиной. Температура реакционного объема при добавлении органических соединений падала. Запускали температурную программу для PolyStat с нагревом реакционного объема от 60 до 77°C за 30 минут, от 77 до 80°C за 30 минут, поддержанием температуры при 80°C в течение 960 минут и охлаждением до 20°C за 60 минут. При достижении реакцией точки идентичности приблизительно через час после достижения реакцией температуры 80°C по каплям добавляли 1-винил-2-пирролидинон (VP) через стеклянную разделительную воронку. Примечание: температурная программа для получения полимера CY15042 отличалась и была следующей; реакционный объем нагревали от 55 до 62°C за 30 минут, от 62 до 65°C за 30 минут, выдерживали при 65°C в течение 1320 минут, нагревали от 65 до 82°C за 30 минут, от 82 до 85°C за 30 минут, выдерживали при 85°C в течение 60 минут, затем охлаждали до 20°C за 60 минут.

[0081] Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

[0082] Обработка; отмечали уровень реакционного объема в реакторе. Останавливали перемешивание с помощью верхнеприводной мешалки, остаточную жидкость откачивали из реактора, и реактор заполняли до метки сверхчистой водой при комнатной температуре. Возобновляли перемешивание с помощью верхнеприводной мешалки и нагревали взвесь до 70°C как можно быстрее. Через 30 минут перемешивание останавливали, и остаточную жидкость откачивали. Таким образом полимерные гранулы промывали пять раз. Во время последнего промывания температуру взвеси понижали до комнатной температуры. После последнего промывания водой полимерные гранулы промывали 99% изопропиловым спиртом (IPA) таким же образом. Перед переносом взвеси в чистый стеклянный контейнер объемом 4 л 99% IPA откачивали и заменяли на 70% IPA. Если не указано иное, по необходимости полимер отпаривали в пробирке из нержавеющей стали в течение 8 часов, повторно смачивали 70% IPA, переносили в DI воду, просеивали для получения только фракции гранул с диаметром между 300 и 600 мкм и сушили при 100°C до тех пор, пока не переставали наблюдать дальнейшую потерю веса при сушке.

[0083] Данные о суммарном объеме пор, измеренном по изотерме десорбции азота, для полимеров CY12004, CY15042, CY15044 и CY15045 представлены ниже, в таблицах III, IV, V и VI, соответственно. Данные о суммарном объеме пор, измеренном с помощью ртутно-интрузионной порометрии, для полимера CY15077 представлены в таблице III ниже.

Пример 2: Модифицированный полимер CY15087

[0084] Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

[0085] Функционализация N-винилпирролидоном; базовый полимер CY15077 перед функционализацией не отпаривали и не просеивали. Во время обработки провели два промывания 99% IPA при 50°C для базового полимера вместо одного промывания при RT. После промываний IPA полимер промывали три раза избытком DI воды. Увлажненные гранулы полимера CY15077 добавляли в стеклянный реакционный котел объемом 1 л с рубашкой, снабженный мешалкой с тефлоновым покрытием, содержащий 450 мл DI воды, 50,0 г мономера N-винилпирролидона и 1,5 г персульфата натрия. Реакционную смесь оставляли на 24 часа при 75°C при скорости перемешивания 100 об/мин. По завершении полимерные гранулы промывали DI водой пять раз по 500 мл при 70°C, отпаривали в пробирке из нержавеющей стали в течение 8 часов, повторно смачивали 70% IPA, переносили в DI воду, просеивали для получения только фракции гранул с диаметром между 300 и 600 мкм и сушили при 100°C до тех пор, пока не переставали наблюдать дальнейшую потерю веса при сушке. Выход составил 95,5 г полимера CY15087. Атомные концентрации, измеренные с помощью XPS, и данные о суммарном объеме пор, измеренном с помощью ртутно-интрузионной порометрии, показаны в таблицах VIII и IX, соответственно.

Пример 3: Модифицированный полимер CY15100 и CY15102

[0086] Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

[0087] Процедура сульфирования; сухой базовый полимер добавляли в стеклянный реактор объемом 1 л с рубашкой, который был снабжен мешалкой с тефлоновым покрытием. В реактор, содержащий базовый полимер, добавляли смесь концентрированной серной кислоты (98%) и дымящейся серной кислоты (20% SO₃в серной кислоте). Реакцию проводили при 90°C в течение 24 часов при постоянном перемешивании на 100 об/мин.

[0088] Обработка; реакционному объему давали остыть до комнатной температуры (RT), и медленно добавляли его в химический стеклянный стакан с избытком ледяной холодной DI воды по меньшей мере 1 л. Сульфированный полимер промывали избытком DI воды при RT до тех пор, пока супернатант не достигал нейтрального pH. Затем полученный полимер обрабатывали 100 мл 1 М NaOH_(aq) в течение 1 часа при RT для превращения связанных с полимером групп ~SO₃H в ~SO₃Na. Полимер снова промывали избытком DI воды при RT до тех пор, пока супернатант не достигал нейтрального pH, затем сушили в печи при 100°C до тех пор, пока не переставали наблюдать дальнейшую потерю при сушке. Измеряли выход сухого функционального ~SO₃Na полимера. Реакционные композиции для CY15100 и CY15102 приведены в таблице X. Таблица XI отображает атомные концентрации для полимеров CY15100, CY15102 и CY15087, измеренные с помощью XPS. Графики логарифмической производной объема пор представлены на фигурах 1, 2 и 3, а данные о суммарном объеме пор представлены в таблицах XII, XIII и XIV. При интерпретации данных о пористой структуре, полученных по изотерме десорбции азота или с помощью ртутно-интрузионной порометрии с использованием сухого полимера в качестве образца, важно учитывать, что размер пор может изменяться при набухании сульфированных пористых гранул из поли(стирол-со-дивинилбензола) при смачивании в растворе. В дополнение к потенциальным изменениям структуры пор, размер гранул может также изменяться при переходе от сухого к набухшему состоянию. Оцененка этого явления была проведена в документе "Preparation and Evaluation of Differently Sulfonated Styrene-Divinylbenzene Cross-Linked Copolymer Cationic Exchange Resins as Novel Carriers for Drug Delivery", опубликованном в AAPS PharmSciTech, June 2009; 10(2): 641-648.

[0089] Тромбогенность измеряли с помощью анализа uPTT, в котором материалы сравнивали с отрицательным контролем (только плазма), положительным контролем (стеклянные гранулы) и эталонными гранулами для определения степени активности контактной активации. В анализе uPTT определяли процентное изменение образования сгустка со временем по сравнению с эталонными материалами, затем проводили группировку следующим образом: <25% активаторы, 25-49% умеренные активаторы, 50-74% слабые активаторы, 75-100% самые слабые и >100% не активаторы внутреннего пути коагуляции. Полимер CY15100, 82%, оказался самым слабым активатором.

Пример 4: Модифицированный полимер CY14144 и CY15101

[0090] Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

[0091] Процедура сульфирования; сухой базовый полимер смешивали с ледяной уксусной кислотой в стеклянном реакторе объемом 500 мл, снабженном механической мешалкой с тефлоновым покрытием, и нагревали до 50°C при перемешивани на 100 об/мин. Слабое сульфирующее средство получали путем добавления уксусного ангидрида (99%) в химический стеклянный стакан объемом 100 мл, охлаждения на ледяной бане и медленного добавления концентрированной серной кислоты (98%) в течение 30 минут. Температуру смеси контролировали и поддерживали между 15 и 40°C путем пополнения ледяной бани. После завершения добавления серной кислоты красновато-коричневую вязкую жидкость выдерживали при RT в течение 1 часа и затем медленно добавляли в реактор. Обеспечивали протекание реакции в течение определенного промежутка времени.

[0092] Обработка; реакционному объему давали остыть до комнатной температуры (RT), и медленно добавляли его в химический стеклянный стакан с избытком ледяной холодной DI воды по меньшей мере 1 л. Сульфированный полимер промывали избытком DI воды при RT до тех пор, пока супернатант не достигал нейтрального pH. Затем полученный полимер обрабатывали 100 мл 1 М NaOH_(aq) в течение 1 часа при RT для превращения связанных с полимером групп ~SO₃H в ~SO₃Na. Полимер снова промывали избытком DI воды при RT до тех пор, пока супернатант не достигал нейтрального pH, затем сушили в печи при 100°C до тех пор, пока не переставали наблюдать дальнейшую потерю при сушке. Измеряли выход сухого функционального ~SO₃Na полимера. Реакционные композиции для полимеров CY14144 и CY15101 показаны в таблице XV ниже. Атомные концентрации, определенные для полимеров CY14144, CY12004, CY15101 и CY15087 с помощью XPS, представлены ниже в таблице XVI. Фигуры 4, 5, и 6 показывают графики логарифмической производной объема пор для каждого модифицированного полимера, описанного выше. Данные о суммарном объеме пор приведены ниже в таблицах XVII, XVIII и XIX.

[0093] Тромбогенность измеряли с помощью анализа uPTT, в котором материалы сравнивали с отрицательным контролем (только плазма), положительным контролем (стеклянные гранулы) и эталонными гранулами для определения степени активности контактной активации. В анализе uPTT определяли процентное изменение образования сгустка со временем по сравнению с эталонными материалами, затем проводили группировку следующим образом: <25% активаторы, 25-49% умеренные активаторы, 50-74% слабые активаторы, 75-100% самые слабые и >100% не активаторы внутреннего пути коагуляции. Полимер CY15101, 88%, оказался самым слабым активатором.

[0094]

Пример 5: Слабое сульфирование ацетилсульфатом пористых полимерных гранул без покрытия на основе поли(дивинилбензола) с последующей функционализацией поли(N-винилпирролидоном) в качестве гемосовместимого покрытия, используемое для получения модифицированного полимера CY15048

[0095] Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

[0096] Известно, что среди различных "мягких" сульфирующих средств ацетилсульфат (получаемый из 98% конц. серной кислоты и уксусного ангидрида при низких температурах) очень эффективен в отношении полимерных материалов на основе DVB или стирола. Сульфирование обычно проводят при 50°C в течение нескольких часов с использованием эквимолярных количеств ацетилсульфата и полимеров на основе DVB или стирола. Сульфирование происходит в основном в бензольном кольце, и непрореагировавшие двойные связи (в сшитых полимерных пористых гранулах на основе DVB) могут быть сохранены для дальнейшей функционализации. Обычно после сульфирования ацетилсульфатом полимер превращается в форму ~SO₃Na и может быть подвергнут привитой сополимеризации с N-винилпирролидоном (с бензоилпероксидом в качестве инициатора в большом объеме) или в водных растворах (с использованием инициатора персульфата натрия). Полученный сульфированный полимер "покрыт" поли(N-винилпирролидоном) для получения гемосовместимого материала, способного к удалению катионов K⁺ из физиологических жидкостей.

[0097] Базовым полимером, выбранным для этой модификации, был полимер CY15044. Сульфирование и обработку проводили, как описано в примере 4, с использованием 45,0 г сухого полимера CY15044, 150 мл ледяной уксусной кислоты, 62,0 г уксусного ангидрида и 40,0 г концентрированной серной кислоты. Полученный сульфированный полимер в форме ~SO₃Na повторно смачивали в DI воде в реакционном сосуде объемом 1 л с рубашкой, снабженном мешалкой с тефлоновым покрытием. DI воду удаляли из сосуда, и добавляли раствор, содержащий 75 мл мономера NVP, 1,7 г персульфата натрия и 25 мл DI воды. Реакционную смесь оставляли на 72 часа при 70°C при скорости перемешивания 100 об/мин. Полученный покрытый поли(NVP) полимер промывали пять раз, используя 200 мл DI воды, и сушили в вакуумной печи до тех пор, пока не переставали наблюдать дальнейшую потерю при сушке. Данные о суммарном объеме пор для полимера CY15048 показаны ниже в таблице XX. График логарифмической производной объема пор показан на фигуре 7.

[0098] Тромбогенность измеряли с помощью анализа uPTT, в котором материалы сравнивали с отрицательным контролем (только плазма), положительным контролем (стеклянные гранулы) и эталонными гранулами для определения степени активности контактной активации. В анализе uPTT определяли процентное изменение образования сгустка со временем по сравнению с эталонными материалами, затем проводили группировку следующим образом: <25% активаторы, 25-49% умеренные активаторы, 50-74% слабые активаторы, 75-100% самые слабые и >100% не активаторы внутреннего пути коагуляции. Полимер CY15048, 94%, оказался самым слабым активатором.

Пример 6: Слабое сульфирование пористых полимерных гранул из поли(стирол-со-дивинилбензола) без покрытия с последующей функционализацией поли(N-винилпирролидоном) в качестве гемосовместимого покрытия, используемое для получения модифицированного полимера CY15049

[0099] Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

[0100] Базовым полимером, выбранным для этой модификации, был полимер CY15042. Сульфирование и обработку проводили, как описано в примере 4, с использованием 45,0 г сухого полимера CY15042, 200 мл ледяной уксусной кислоты, 62,0 г уксусного ангидрида и 40,0 г концентрированной серной кислоты. Реакционную смесь оставляли на 2 часа. Полученный сухой сульфированный полимер в форме ~SO₃Na добавляли в реакционный сосуд объемом 1 л с рубашкой, снабженный мешалкой с тефлоновым покрытием. В реактор добавляли 140,0 г мономера N-винилпирролидона и 2,0 г бензоилпероксида. Реакционную смесь оставляли на 24 часа при 70°C при скорости перемешивания 100 об/мин. Полученный покрытый поли(N-винилпирролидоном) полимер промывали пять раз, используя 200 мл DI воды, и сушили в вакуумной печи до тех пор, пока не переставали наблюдать дальнейшую потерю при сушке. Таблица XXI ниже отображает данные о суммарном объеме пор для полимера CY15049. Фигура 8 представляет график логарифмической производной объема пор.

Пример 7: Однократная фильтрация для удаления гемоглобина и калия

[0101] Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

[0102] Единицам pRBC человека давали отстояться до комнатной температуры в течение 30 минут, причем эти единицы осторожно перемешивали в течение 15 минут. В единицу вводили пробу крови, и отбирали образцы для исходных концентраций гемоглобина (Hb) и калия. Линию пробы крови прикрепляли к верхнему порту содержащего полимер устройства фильтрации, а линию для сбора образцов прикрепляли к нижнему порту. На линии сбора образцов был установлен зажим для управления потоком. Нормальный солевой раствор в объеме приблизительно одного слоя, 30 мл, попускали через устройство в контейнер для отходов для промывки устройства. Трубку для сбора образцов помещали над коническими пробирками объемом 15 мл, в которые собирали фракции pRBC по 12 мл со скоростью потока приблизительно 3-3,5 мл/мин до тех пор, пока единица не была полностью отфильтрована. Пробирки с образцами центрифугировали в течение 15 минут при 4600 об/мин при 4°C. Собирали супернатант плазмы из каждой пробирки с образцами, и уровень свободного гемоглобина в плазме определяли путем считывания поглощения на 450 нм, а уровни калия измеряли с помощью калий-селективного электрода. Доля в процентах исходного свободного гемоглобина, удаленного во время однократной фильтрации, усредненная по трем экспериментам, представлена на фигуре 9. Фигура 10 изображает концентрацию ионов калия в крови перед и после фильтрации, усредненную по трем экспериментам. Полимеры CY15101 и CY15102 способны удалять значительные количества как калия, так и гемоглобина, тогда как полимер CY15100 удаляет только калий и не удаляет гемоглобин.

Пример 8: Динамический рециркуляционная фильтрация

[0103] Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

[0104] Полимер CY14144 был протестирован в динамической конкурентной системе для оценки удаления альбумина (30 мг/мл) и миоглобина (100 мг/л) из раствора в ФСБ с 8 мэкв/л калия. Эта модель была разработана с учетом клинической ценности альбумина и миоглобина (рабдомиолиз). Динамическая система обеспечивает непрерывное измерение адсорбции белка полимерными гранулами на двух длинах волн в УФ. При условии, что суррогатные белки, такие как альбумин и миоглобин, имеют различные профили УФ-поглощения, эти два белковых суррогата могут быть измерены одновременно, что обеспечивает условия конкурентной адсорбции. Это обеспечивает быструю оценку эффективности полимера в отношении одновременной адсорбции целевых и нецелевых факторов в условиях потока; ключевой параметр для оценки исследований, который позволяет уравновесить сорбцию с гемосовместимостью. Динамическая система была полностью откалибрована (поглощение и условия потока) и использовалась для измерения связывания с помощью заполненного полимером устройства объемом 6 мл при скорости потока 6 мл/мин в течение пяти часов при комнатной температуре. CY14144 имеет надежную адсорбцию миоглобина, удаление калия и демонстрирует хорошую селективность при минимальном удалении альбумина. Данные динамической рециркуляции для CY14144, усредненные по 7 экспериментам, показаны ниже на фигуре 11. Было обнаружено, что среднее удаление калия, измеренное как процентное уменьшение исходного количества, составляет 25,3% со стандартным отклонением 1,42.

[00105] Тромбогенность измеряли с помощью анализа uPTT, в котором материалы сравнивали с отрицательным контролем (только плазма), положительным контролем (стеклянные гранулы) и эталонными гранулами для определения степени активности контактной активации. В анализе uPTT определяли процентное изменение образования сгустка со временем по сравнению с эталонными материалами, затем проводили группировку следующим образом: <25% активаторы, 25-49% умеренные активаторы, 50-74% слабые активаторы, 75-100% самые слабые и >100% не активаторы внутреннего пути коагуляции. Ниже в таблице XXII показано сравнение тромбогенности для двух различных полимеров, удаляющих калий. Полимер CY14144 проявляет минимальную тромбогенную активность, при этом удаляя одновременно калий и миоглобин, в динамической рециркуляционной модели в фосфатном солевом буфере (ФСБ). Для сравнения, сорбент калия CY14022 является умеренным активатором внутреннего пути коагуляции в анализе uPTT и неэффективен при удалении миоглобина.

Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

[0106] Кроме того, полимер CY14144 способен удалять значительные уровни калия из плазмы крови в динамической рециркуляционной модели. Нормальным диапазоном для калия в крови является 3,5-5 мэкв/л, тогда как пациент, страдающий от гиперкалиемии, может иметь уровни калия в крови вплоть до 7-7,5 мэкв/л. Реперфузия плазмы с исходной концентрацией калия 7,45 мэкв/л через устройство, заполненное полимером CY14144, в условиях рециркуляции, которые имитируют клиническое применение, уменьшало концентрацию калия до 4,52 мэкв/л (уменьшение на 2,93 мэкв/л) за 5 часов.

[0107] Общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают настоящее изобретение, определенное в прилагаемой формуле. Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в свете подробного описания изобретения, предложенного в настоящем документе.

Реферат

Группа изобретений относится к области полимерной химии, а именно к биосовместимой полимерной системе, способной к адсорбции белковых токсинов, воспалительных медиаторов и положительно заряженных ионов, к способу перфузии, а также к устройству для удаления белковых токсинов, воспалительных медиаторов и положительно заряженных ионов из физиологической жидкости. Биосовместимая полимерная система содержит по меньшей мере один полимер, имеющий форму сверхсшитого или макросетчатого пористого полимера, сульфированного в мягких условиях, при которых сохраняется остаточная функциональность непрореагировавших двойных связей и хлорметильных групп, и биосовместимое покрытие. Способ перфузии включает пропускание физиологической жидкости напрямую или с помощью подходящего экстракорпорального контура через устройство, содержащее биосовместимую полимерную систему. Устройство включает уплотненный слой гранул, содержащих биосовместимую полимерную систему, в проточном контейнере. Группа изобретений обеспечивает создание биосовместимого сорбирующего материала для эффективного удаления из физиологических жидкостей белковых токсинов, воспалительных медиаторов и положительно заряженных ионов одновременно, без ущерба для их связывающей способности. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил., 23 табл., 8 пр.

Формула