全氟化合物在医学领域的应用

全氟化合物在医学领域的应用 综述与专论 全氟化合物在医学领域的应用 3a 张学平刘铁岩 田书振 刘文军 a ( ) 化工部天津化工研究院, 天津 300131; 北京工人疗养院, 北京 100000 摘要 全氟化合物及其乳液是有效的临床工具和移植材料, 具有多种用途, 将得到广泛应用。本文 着重叙述了该类化合物在医学领域的发展动态。 关键词 全氟化合物 乳液 医学 应用 氟代烷烃如四氟乙烷及七氟丙烷在医用, 因此更适合医学领域的应用。纯的化合物1 气雾剂方面已获得广泛应用。另一方面, 全 2 乳化() 氟 化合物 , 1这一类稳定的有机化合 P FC 1 的溶液与水溶液不相混溶, 不易溶解 物, 最初用作输氧的媒介和组织成像的参比 生理物质。 故用于血管内的 1 必须在电解质 (介质, 亦用作矫形外科手术的移植材料 即人 溶液中乳化, 这样的电解质溶液含有胶体渗) ( 造膝盖、颚骨等以及血管等代用材料 包括 ) 动脉和心瓣膜。 1 乳液一般称之为“代血 透组分, 同时含有若干种表面活性剂。浆”。 本文对于 1 的性能与应用作一简介。 1 一般通过超声振动和高压均化两种方 1 性能法进行乳化。 超声振动一般适合于小规模的 1 是直链或者环状的碳氢化合物, 其中 乳化, 比高压均化更有效力, 而均化法适合于 氢原子全部被氟原子取代, 有些还可以含有 大规模生产过程。 值得注意的是超声振动有 氧、氮或溴。1 是白色的固体或是无色无味的 时会导致某些稳定性差的 1 降解, 而产生有 液体, 比重大约是 2。由于有很强的氟碳键存 毒的氟化物离子。因此, 实验室制备 1 乳液需 5( ) 在 键能约为 4. 86×10在强酸中煮 ƒ, J m o l要有一个净化步骤, 即让乳液通过离子交换 沸时显示出极佳的热稳定性。 树脂以消除氟化物离子。 最早开发用于血管内的 1 乳液是 F luo s2 1 对气体有很高的溶解性, 因而设想在 () 22由日本绿十字公司于 70 年 , a lDA F DA 人体和细胞培养中作为输送氧气的载体。 氧 2 代后期上市。2乳液含 14% 全氟萘烷 F DA 的溶解度一般为 40ƒ且随分压的增 , mm o lL 3 () () 全氟三丙胺 。现在, 已有第 FD C F T PA 高而上升。 溶解气体的数量取决于 1 的浓度 二代乳液配方。 ( ) 及其对气体的溶解系数。此外, 1 的分子结构对 1 乳液的改进包括: 1选择更易乳 化的高纯度 1, 其半衰期特性更适应于人体; 和形状是重要因素, 气体分子可能占据着液 () 2使用 1 含量较高并能提高载氧性能的乳 体 1 的空穴。 ( ) 液; 3使用性能良好和纯度高的表面活性 1 的合成方法有取代法和聚合法。 取代 剂。最有希望的第二代乳液是以 或者全 FD C 法是让氢原子逐步被氟原子所取代, 一般采 () 氟辛基溴 为基础的那些 1 乳液。 通 P FOB 用电化学氟化, 没有选择性, 并且由于氟化不 常添加少量高沸点的全氟添加剂会使 FD C 乳液稳定。 其机理可能是消除分子扩散运动 完全、键断裂和异构化会产生结构未知的组 而使之稳定。 这种类型的乳液与 2相比F DA 分的混合物。 齐聚合成则是将小分子量的氟 化合物聚合而生成 1, 能得到完全氟化的较 有很高的亲脂性, 容易被卵磷脂所乳化, 显示疫系统的作用难以精确评价。 由于这种反应 出较高的溶解氧的性能。较纯的 乳液 , 使我们难以从实验室动物具有高度特异性P FOB 最初用于人体作为肺和胃肠系统 线成像 的反应推广到人体。X 4 3. 4 肝脏生化过程 的参比剂, 随后又用于治疗对射线和药物 某些 1 能暂时改变肝脏的酶活性, 包括 敏感的肿瘤。 1 的 乳 液, 亦 可 显 著 地 提 高8 诱导细胞色素 2450 的活性。 这种诱导作 P 的输氧能力。 50% 的 乳液已经 P FOB P FOB 用取决于所给予的化合物的性质, 也取决于 在英国公司工业化 A llian ce P h a rm aceu t ica l 性别和内分泌状况。 例如, 事先注射 乳 FD C 生产, 在人体和动物临床应用的评价良好。以 液能显著缩短戊巴比妥诱导的鼠的“睡眠时 () 全氟二己醚 266为基础的 27% 乳液已试 F F 间”, 这说明 1 能诱导肝 2450 的活性而加快 P 用于癌症的临床治疗, 含有 30% 非离子型聚 药物的代谢, 从而减弱其麻醉作用。 研究表 氧乙烯和聚氧丙烯共聚物 268 的 P lu ro n ic F 明, 2局部注射会引起安替吡啉排泄率F DA 乳液也已试用于动物。FD C 5 268中的杂质是造成第一代P lu ro n ic F 明显提高。1 分子本身在人体内不发生代谢。 乳液的临床效果不理想3. 5 表面活性剂的影响1 乳液特别是 2 F DA 268 的表面活性作用与 2P lu ro n icF DA 的研 的主要原因。因而加快了高纯 P lu ro n ic 很相似, 已提出它会引起短暂的急性血液障 6 究和制备。 高纯度的表面活性剂显著地降 碍。 这种血液障碍可能出现在某些用了 1 乳 低了 1 乳液对人体的副作用和毒性。 蛋黄卵 液的患者中。可以在体内外抑制白 P lu ro n ic 磷脂类作为表面活性剂已广泛用于胃肠道外 细胞功能, 采用高纯度的表面活性剂可避免 7 营养的类脂乳液。 但卵磷脂对降解的敏感 这种作用。 还有一种观点就是采用其它表面 性尚未确定, 可能含有有毒污染物, 特别是溶 活性剂使 1 乳化, 而达到相同的目的。最近对 ( ) 血磷脂类 。ly sop ho sp ho lip id s麻醉狗采用 卵磷脂乳液的研究表明 P FOB 3 生物相容性的研究其血液障碍不太明显。 近年来评述了 1 乳液及其成份的生物效 4 在生物医学领域的应用2 应。 1 最初只是用作输氧载体, 后来在生物 3. 1 组织摄取医学的许多领域中得到了广泛应用。 1 能在动物组织例如肝和脾脏中蓄积。 4. 1 局部缺血的治疗 蓄积时间决定于所含化合物的分子量。 在组 ( 1 乳液具有某些特殊性能, 可为缺氧 局 织巨噬细胞中可以观察到乳液的胶体颗粒, ) 部缺血组织, 包括心脏和中枢神经系统组织 使细胞呈现“泡沫”状态。 1 的蓄积可以导致 的微循环输送氧气, 其临床疗效是具有吸引有关的器官组织重量增加, 一般与所给剂量 力的。 此外, 1 还有粘度低的特点, 其粘度几 成正比例。 乎不受速度梯度影响, 即表现出塑性流体的 3. 2 排泄和分泌特性。因此, 1 乳液可以用作血液稀释剂以减 1 主要通过肺的呼吸进行排泄, 其代谢 少血液粘度并改善灌注条件。 用于血管内的 乳液的颗粒大小一般在 0. 25 以下, 使之 Λm 的速度决定于所含化合物的分子量和蒸汽分 能渗透进入缺氧组织中。2和 243 乳 F DA FC 压。从人体皮肤也可能排泄和分泌少量的 1。液已经用于局部缺血的临床急救, 取得了不 3. 3 免疫系统 各种 1 对人体免疫系统的作用差异很 同程度的成功。1 乳液比其它载氧注射液更4. 5 组织细胞培养 好一些, 能免去重复注射的痛苦。1 在细胞培养中用于调节气体的供给, 4. 2 癌症的治疗可改善生存的环境。 可以减少由普通的供氧 1 乳液用于增加肿瘤对放射疗法及化学 法引起的机械性损伤。 动物细胞也可以在 1 2 疗法的敏感性取得了不同程度的成功。 用 乳液和含水培养基的界面上生长。 1 还可以 ( ) 于增强癌症治疗效果的 1 乳液不同于用于复 将其它气体 包括 送至微生物细胞内。 CO 2 苏的乳液。 未来几代的 1 乳液将根据不同层 这说明 1 在细胞培养中不仅可以应用于需氧 细菌, 也可以用于厌氧细菌。 总之,“代血次的需要, 研制成癌症治疗过程中的各种专 (用 品。 1 作为光动力学治疗 浆”只是 1 乳液的多种生物 p ho to dyn am ic ) , 的添加剂的疗效也得到了证和医学用途之一。 1 在医学领域还有其他应th e rap yPD T 实。它取决于卟啉类的作用, 卟啉在氧存在下用, 包括器官成像和灌注、癌症治疗、器官移 植防腐以及细胞培养等。因此, 开发 1 在医学 被可见光活化可使肿瘤被破坏。 4. 3 造影剂 领域的应用乃是一项非常有价值的工作。 19 1 可用作质子和磁成像的造影剂。 F 已经用于肺、胃肠道和网状内皮系统 P FOB 参 考 文 献组织的成像, 亦可用作计算断层 线照相术 X 1 王 娟, 张 军, 毛 磊. 中国医药工业杂志, 1995; 26的造影剂。 1 乳液的粒子被摄入恶性组织的 ( ) 5?227 巨噬细胞, 提供了一个肿瘤诊断的便利方法。 . , 1991?85L ow e KCC h em Ind 2 问的关键在于其各种专用品的进一步研 X io ng R . C h ine se J Su rg, 1981; 19?213 3 制。 M a t t rey R F . A m J R ad io l, 1989; 152?247 4 . , 1977; 54?110Schm o lk a I RJ A m O il C h em So c 4. 4 器官灌注和防腐 5 , , . B en t ly P K D a r is SSJo h n so n CL et a lJ P h a rm P h a r2 ( 1 乳液用于灌注切除的脏器 如心脏、肝 ?6616 , 1989; 41m aco l ) 脏和胰腺, 如用 2在再移植前可使因各 F DA . , 1989; 17?652M a t t rey R F C r it C a re M ed 种创伤而切除的肢体不腐败达 72, 且可使 h 7 移植的成功率提高。 A rm st ro ng FH , L ow e KC. Com p B io ch em 8 P h y sio l, 1989; 94?345 A P PL ICA T IO N A N D D EV EL O PM EN T O F P ER FL U O RO CH EM ICA L S IN M ED IC IN E 3 a2, 222, , ZHA N G X u eP in gL IU T ieY an T IA N Sh u Zh en L IU W en J u n (T ianj in R esea rch I nstitu te of C h em ica l I nd u stry , M in istry of C h em ica l I nd u stry , T ianj in 300131; a ), 100000B eij ing W ork er C onv a lescen t H osp ita lB eij ing ( ) , A BSTRACT A s po ten t ia lly ve ry u sefu l c lin ica l too lsp e rf luo ro ch em ica ls P FC an dth e ir em u lsio n s h ave b een p ro ved to b e ve r sa t ile b iom ed ica l com po u n d s w ith ex ten sive app li2 .ca t io n s , , , Key W ord s p e rf luo ro ch em ica lsem u lsio n m ed ic in eapp lica t io n 1995 年 10 月 11 日收稿]