新的血红蛋白聚合剂制造技术

本发明专利技术公开了新的血红蛋白（Ｈｂ）聚合剂，他们的制备及应用，本发明专利技术的Ｈｂ聚合剂显著提高了聚合反应的能垒、降低了聚合反应的速度，反应体系的凝胶化基本被完全抑制，大分子聚合物的形成被降到很低的水平，产物以低聚态的聚合Ｈｂ为主，基本实现了Ｈｂ聚合反应的可控制。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及血红蛋白聚合剂、它们的应用以及用聚合血红蛋白制造血液替代品。由于外科和野战外科学的发展，输血医学已成为综合性学科，但血液的质和量已不能满足需要。输血主要存在的问题是1．血液的安全性由于目前的检测技术仍不能完全检出血液中的病毒，因此不能避免丙肝病毒(HCV)、乙肝病毒(HBV)、庚肝病毒(HGV)、人类免疫缺陷病毒(HIV)、嗜T淋巴细胞病毒(HTLV)、单纯疱疹病毒(CMV,EB)、细小病毒B19等所致的血源性疾病的感染和传播；2．血型不合的风险；3．血源紧张；4．目前血液消毒、保存和运输不能满足野战输血的需要。战时输血要求急、数量大，往往难以找到合适的血液配型，以至于失血性休克成为战场死亡的主要原因。在现代战争中，伤后4小时失血致死的人数占伤员死亡总数的50％。因此，安全有效的血液替代品研究已成为当今世界的热门课题之一。血液替代品研究的目标是获得具有携氧、释氧、维持血容量及电解质平衡能力，无病原微生物污染、无致热原、无免疫原性、贮存期长、来源充足的血容量扩充剂，作以下几方面的应用1．出血性休克的复苏；2．特定的围手术期血液稀释；3．在红细胞血型不合时替代输血；4．冠脉成形术中的灌注液；5．离体器官的保存；5．增强肿瘤放疗的疗效。血液替代品研究迄今已有近百年的历史，目前世界各国的政府、军方及大型医药公司竞相增加此项目的投资，取得了大量有价值的研究成果。其研究方向主要有两个氟碳化合物和血红蛋白(Hb)制品。氟碳化合物通过对氧的高溶解度而发挥作用，能有效地携氧释氧、维持血容量和电解质平衡。氟碳化合物的保存条件特殊、在使用前必须乳化、在空气中溶氧量不足和要求吸入高浓度的氧等，是其在应用中的不便利之处。单核巨噬细胞系统吞噬大量的乳化颗粒引起功能阻断等毒副作用是目前难以克服的困难，阻碍了其进一步应用。目前国外正开发新一代的氟碳化合物。由于Hb具有独特的氧结合特性和正常的生理代谢途径，因此Hb类血液替代品比氟碳化合物更符合人体生理需要。而且Hb来源广泛，可以从过期的库血和牛血中提取。但是，天然的无红细胞基质的人Hb(SFHb)溶液不能直接作为血液替代品使用，这是因为1．失去红细胞内2,3-DPG调节，Hb氧亲和力升高，不能向组织有效供氧。2．Hb在血浆中胶体渗透压高，并迅速从其在红细胞内的α2β2四聚体形式解聚为αβ二聚体，从肾滤过而产生强烈肾毒性，在循环中的半寿期仅为2-4小时。3．失去胞内还原酶系统调节，Hb易氧化成高铁血红蛋白(MetHb)，失去携氧能力并产生自由基。所有以Hb为基础的血液替代品的研究都集中于降低Hb的氧亲和力、稳定α2β2四聚体结构和延长其循环半寿期，通常采用化学修饰、交联、聚合和脂质体包封等方法来达到此目的。虽然人们通常采用人Hb作为血液替代品的原料，但人Hb有来源有限及病原体污染等缺点。1983年，Feola等发现牛Hb在输入其它种属的动物体内后不会导致抗体的迅速产生，随后一些研究者探讨了用牛Hb作为人血液替代品的原料的可能性。牛Hb的基本结构也是α2β2四聚体，但由于其NA1(1)β缺失，NA2(2)β为Met〖人的NA1(1)β为Val,NA2(2)β为His〗，不能与2,3-DPG形成盐桥，故不受2,3-DPG调节。β亚基的亲水性N端趋向分子内亲水区，带动A螺旋向分子内移动，从而使牛Hb趋向于紧张态(T态)。另一方面，在从松弛态(R态)向T态的构象转变中，由于R态结合O2导致牛Hb中央裂隙变宽，有利于Cl-内流，中和了裂隙中的正电荷，使裂隙变窄，促进O2的释放从而转变为T态。牛Hb在生理条件的Cl-浓度下，具有比人Hb(P50=26mmHg)更低的氧亲和力(P50=31.6mmHg)，因而更容易向组织供氧。另一方面，由于牛Hb的氧亲和力受Cl-调节，故在对牛Hb进行化学修饰后即可保持较正常的氧亲和力，而不用象人Hb一样需再加入共价调节剂，所以，用牛Hb作为血液替代品的原料可简化制备工艺。将Hb聚合是血液替代品研究的重要途径之一。长期以来，人们一直在寻找合适的聚合剂，以便能稳定α2β2(64KD)四聚体并产生α2β2的寡聚体(∠500KD)。稳定四聚体结构可阻止Hb裂解为αβ二聚体从而防止肾损伤。α2β2的血浆半寿期只有2-4h，形成寡聚体则可将半寿期延长至25-46h并可降低胶体渗透压和粘度。通常使用的聚合剂是戊二醛，已有数种聚合的Hb产品进入了临床试验，其中包括Biopure公司制备的polyHb。但在对戊二醛聚合的Hb进行大量研究后发现1．聚合反应不易控制；2．性质不稳定，保存两个月后，凝胶过滤的洗脱曲线即发生变化；3．进入体内后会发生逆反应，由此生成的醛基有很大的毒性等。因此，需要研究新的聚合剂。1983年，Acharya报道用乙醇醛成功聚合了RNase，随后又有报道用乙醇醛可聚合羟甲基Hb和天然人Hb。乙醇醛聚合的人Hb比戊二醛聚合的稳定，在动物体内不会发生逆反应。但未见有关乙醇醛聚合的人Hb的进一步研究报道。研究还发现，对现有的戊二醛和乙醇醛等聚合剂而言，它们的聚合反应程度是很难控制的，在反应时间延长和/或聚合剂量增加的时候，聚合程度会持续增加，从而形成聚合程度很大的聚合Hb，最终使Hb的聚合反应体系凝胶化。多年以来，血液替代品研究者们在如何才能恰当地、更好地对Hb进行修饰这条路上艰难跋涉。若聚合反应进行得不充分，就意味着原材料的浪费和成本过高；若聚合程度过高，则不仅引起Hb结构和功能改变，还可由于这些改变在体内引起复杂的病理生理过程。要将聚合控制在一定程度是非常困难的，因为聚合必然要用双功能或多功能交联剂，这些交联剂的活性基团随机地与Hb表面的氨基发生亲核加成反应，使聚合持续进行。在目前已知的交联剂中，最成功的是BAXTER公司的双阿斯匹林，由于它是聚阴离子，可特异地与Hb亚基界面之间的正电荷区域结合，因此成功实现了定位交联，但此反应只发生在分子内。这种只有分子内交联的Hb分子虽然不再从肾滤出，但其血浆半寿期只为4h左右，不足以持续地向机体供氧。增加Hb的分子量可有效延长其循环半寿期，但聚合反应的难以控制使人们在这一方向的研究进展缓慢。对血液替代品的基本要求是应该具有与血液相类似的携氧供氧能力，这需要polyHb具有适当的氧亲和力。聚合反应往往导致Hb氧亲和力的升高，使其失去在组织中的氧分压下释氧的能力，因此对聚合产物的氧亲和力的评价是血液替代品研究中首要而又关键的一个环节。为了探索新的聚合途径，本专利技术从聚合反应动力学和热力学入手，在降低双功能交联剂单基团亲电性的同时，引入空间位阻，从而显著提高了聚合反应的能垒、降低了聚合反应的速度，反应体系的凝胶化被完全抑制，大分子聚合物的形成被降到很低的水平，产物以低聚态的Hb为主，基本实现了Hb聚合反应的可控制。同时，反应产物的氧亲和力保持在与血液接近的很合适的水平。丙酮醛及其结构类似物这一类新聚合剂的提出，在国际上处于领先水平。本专利技术的化合物作为血红蛋白聚合剂具有如下结构。 其中R’代表H-或1-10个碳的支链或支链烷基。R代表 或 或 A代表H-或1-10个碳的支链或支链烷基，n为1至7的阿拉伯数字。这些化合物包括丙酮醛、2,3-丁二酮、1-羟基-2-丁酮、3-羟基-2-丁酮、2,3-己二酮本文档来自技高网...

【技术保护点】
式（Ⅰ）化合物作为血红蛋白聚合剂的应用。＊＊＊ （Ⅰ）其中：Ｒ’代表Ｈ－或１－１０个碳的支链或支链烷基。Ｒ代表＊＊＊或＊＊＊或－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ］－＊－ＡＡ代表Ｈ－或１－１０个碳的支链或支链烷基，ｎ为１至７的阿拉伯 数字。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹤尧，
申请(专利权)人：王鹤尧，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]