DE60312010T2

DE60312010T2 - Perfluorkohlenwasserstoffemulsionen mit nicht fluorierten tensiden

Info

Publication number: DE60312010T2
Application number: DE60312010T
Authority: DE
Inventors: Li-Chien Mission Viejo HSU; Jeffrey Marina Del Rey CREECH; Paul Newport Beach ZALESKY; Margaret Laguna Niguel KIVINSKI
Original assignee: Therox Inc
Current assignee: Therox Inc
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2003-09-23
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: EP1545757A2; DK1545757T3; ES2282730T3; PT1545757E; AU2003276952A1; DE60312010D1; JP2006500424A; JP4611741B2; US20060193878A1; US7468191B2; WO2004028677A2; WO2004028677A3; ATE354433T1; US20060193799A1; US7357937B2; EP1545757B1; US20040057906A1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf stabile Emulsionen, die zur Gasübersättigung befähigt sind, und auf Verfahren zur Herstellung und Verwendung dieser. Speziell bezieht sich die vorliegende Erfindung auf stabile Fluorkohlenstoffemulsionen, hergestellt mit nicht-fluorierten Emulgierungs- und Stabilisierungsmitteln, und Verfahren zur Herstellung dieser unter Verwendung einer konventionellen Mischausrüstung.
Fluorkohlenstoffe (fluorsubstituierte Kohlenwasserstoffe) und Perfluorkohlenstoffe (Fluorkohlenstoffe, in denen alle Wasserstoffatome durch Fluor ersetzt worden sind) finden aufgrund ihrer einzigartigen chemischen und biologischen Eigenschaften weitreichende Anwendung auf dem Gebiet der Biomedizin. Diese Verbindungen sind klar, farblos, geruchlos, nicht entflammbar, biologisch verträglich und weisen eine geringe Reaktivität auf. Außerdem können in ihnen große Mengen an Gasen, einschließlich Sauerstoff, Kohlendioxid und Luft, pro Volumeneinheit (WO 96/40057) gelöst sein. Folglich werden Fluorkohlenstoffe (FCs) und Perfluorkohlenstoffe (PFCs) inzwischen mit Erfolg als Träger in solchen Anwendungen verwendet, wo Organen und Geweben Sauerstoff zugeführt werden muß.
Es ist beispielsweise gezeigt worden, daß Liquid ventilation mit PFCs bei frühgeborenen Lämmern mit Atemnotsyndrom den arteriellen Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdruck im Blut schnell und wirksam wieder auf normale physiologische Werte bringt (H.-J. Lehmler et al., Chemtech, 1999, Bd. 29, Nr. 10, 7–12). Wässerige Emulsionen von PFCs sind als Blutersatz oder als Perfusionsflüssigkeiten für die Konservierung von zu transplantierenden inneren Organen untersucht worden ( GB 1,549,038 ). Mancher FC-Blutersatz, wie FLUOSOL^® (Green Cross Corporation, Osaka, Japan) und OXYGENT^® (Alliance Pharmaceutical Corp., San Diego, CA), ist klinisch bewertet worden. Eine synthetische Zerebrospinalflüssigkeit, umfassend ei ne mit Sauerstoff angereicherte FC-Emulsion, ist verwendet worden, um ischämischem neurologischem Gewebe Sauerstoff zuzuführen (US-Pat. Nr. 4,758,431).
Zusammensetzungen von FCs können ebenfalls zur Behandlung von Verletzungen, beispielsweise Verbrennungen, verwendet werden, wie in US-Pat. Nr. 4,366,169 beschrieben. Das Patent lehrt das direkte Kontaktieren einer Wunde mit einem flüssigen Fluorkohlenstoff oder das indirekte Kontaktieren durch eine Kompresse, wie ein Schwämmchen, Verbandmull, Schaum, eine Dispersion oder ein Gel. In letzter Zeit ist die Verwendung von FC-Emulsionen in Kosmetika und in der Dermatologie vorgeschlagen worden. Es wird angenommen, daß durch Zuführen von Sauerstoff zu der Haut FC-Emulsionen den Hautmetabolismus verbessern, die Hautalterung aufhalten und die Haut vor schädlichen Umwelteinflüssen schützen können (Oxynoid, O. E. et al., Art. Cells, Blood Subs., and Immob. Biotech., 1994, 22(4), 1331–1336).
Fluorkohlenstoffe sind äußerst hydrophob und sind mit den meisten organischen oder wässerigen Systemen nicht mischbar. Daher werden FCs und PFCs typischerweise in Form wässeriger Emulsionen, Dispersionen und Gele verwendet. Die Stabilität der FC-Emulsionen, Dispersionen und Gele ist bei ihrer biomedizinischen Verwendung ein Hauptanliegen (US-Pat. Nr. 6,113,919).
Die dispergierte Phase von Fluorkohlenstoffemulsionen muß, damit sie für die biomedizinische Verwendung geeignet ist, eine stabile Teilchengröße aufweisen. Einer der Nachteile gegenwärtiger Emulsionen ist deren geringe Stabilität. Die Teilchengröße einer kommerziell erhältlichen Fluorkohlenstoffemulsion, wie FLUOSOL, kann beispielsweise nur beibehalten werden, wenn diese Emulsion in gefrorenem Zustand transportiert und gelagert wird. Die gefrorene Emulsion wird dann aufgetaut und vor der Verwendung mit beigefügten Lösungen gemischt. Diese Lagerungsanforderungen begrenzen stark das Anwendungsgebiet solcher Fluorkohlenstoffemulsionen. Trotz der derzeitigen Entwicklung stabilerer Fluorkohlenstoffemulsionen sind Fluorkohlenstoffemulsionen, die stabil genug sind, um über längere Zeiträume ohne Kühlung und in verschiedenen Verpackungsformen für solche Anwendungen gelagert werden zu können, wie topische, als Spray, Salbe usw., wünschenswert.
Fluorkohlenstoffe sind ölige Substanzen, die nicht mit Wasser mischbar sind, und daher werden Fluorkohlenstoff-in-Wasser-Emulsionen allgemein unter Verwendung von Emulgierungsmitteln, wie Lecithinen und/oder Poloxamern, wie Pluronic-F-68, hergestellt, damit sie den Fluorkohlenstoff dispergieren und die Emulsion stabilisieren. Die meisten konventionellen Emulgierungsmittel weisen jedoch eine geringe Fluorkohlenstoffaffinität auf.
Forscher haben mehrere Strategien zum Herstellen stabiler FC-Emulsionen untersucht. Ein Ansatz umfaßt das Dispergieren sehr kleiner FC-Tröpfchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,3 μm, vorzugsweise 20 bis 200 nm, in einer kontinuierlichen Phase. Dieser Ansatz ist besonders vorteilhaft in Blutersatz-Anwendungen, da Emulsionen mit größeren Tröpfchengrößen bei intravenöser Anwendung gefährlich sein können ( GB 1,549,038 ; US-Pat. Nr. 4,865,836). Da das in einem größeren Tröpfchen gelöste Gas jedoch über einen längeren Zeitraum freigesetzt werden kann, sind stabile Emulsionen, umfassend größere FC-Tröpfchen, gewünscht, um eine maximale therapeutische Wirkung in topischen Anwendungen zu erreichen.
Ein oberflächenaktives Mittel (oder Emulgierungsmittel) kann dafür verwendet werden, um die dispergierten Tröpfchen durch die elektrostatische und sterische Abstoßung der oberflächenaktiven Moleküle, die jedes dispergierte PFC- oder FC-Tröpfchen umgeben, zu stabilisieren. Beispielsweise beschreiben US-Pat. Nr. 4,569,784 und 4,879,062 ein stabiles FC-Gel, umfassend bis zu 10 Gew.-% Emulgierungsmittel. Das FC-Gel wird durch ein mehrstufiges Verfahren hergestellt, umfassend das Herstellen einer FC-Emulsion, das Konzentrieren der FC-Emulsion durch Ultrazentrifugieren und Entfernen von überschüssiger Flüssigkeit durch ein Trennverfahren. In diesem Verfahren sind Art und Menge des verwendeten oberflächenaktiven Mittels nicht entscheidend, so lange es eine wirksame Emulgierung bereitstellt. Dieses Verfahren umfaßt jedoch ein komplexes mehrstufiges Verfahren und erfordert eine Hochdruckhomogenisierung oder schallinduzierte Hohlraumbildungen, um Fluorkohlenstoffe wirksam in Wasser zu dispergieren.
Ein anderer Ansatz zur Verbesserung der Stabilität von Fluorkohlenstoffemulsionen ist die Entwicklung wirksamerer oberflächenaktiver Mittel, beispielsweise jener, die fluorophil sind. Fluorierte oberflächenaktive Mittel verbessern nachgewiesenermaßen die Stabilität von FC-Emulsionen (US-Pat. Nr. 6,113,919). Es ist ebenfalls gezeigt worden, daß diese Klasse oberflächenaktiver Mittel einen schädlichen Einfluß auf die Umwelt hat, weshalb einige der zuvor kommerziell erhältlichen fluorierten oberflächenaktiven Mittel vom Markt genommen wurden.
US-Patent Nr. 5,573,757 und 6,113,919 konzentrieren sich auf die weitere Verbesserung der verfügbaren Systeme oberflächenaktiver Mittel. Eine stabile FC-Emulsion wird unter Verwendung einer Kombination aus einem oberflächenaktiven Mittel und einer fluorophilen/lipophilen Verbindung hergestellt, welche zusammen so wirken, daß die Emulsion durch Umschließen der dispergierten Tröpfchen stabilisiert wird und deren Koaleszenz verhindert wird. Die mit solchen fluorierten Verbindungen verbundene Umweltproblematik hat jedoch deren Verwendung und Verfügbarkeit in den vergangenen Jahren stark eingeschränkt.
Eine andere Strategie besteht darin, Mikroemulsionen herzustellen, d. h. Präparate von Verbindungen, die sich spontan zu dispergierten Systemen organisieren (US-Pat. Nr. 3,778,381; FR A 2 515 198). Mikroemulsionen erfordern, obwohl sie thermodynamisch stabil sind, eine erhebliche Menge oberflächenaktiver Mittel in ihren Formulierungen, was zur biologischen Unverträglichkeit bei medizinischen Anwendungen führen kann. In einem Beispiel einer Mikroemulsion, beschrieben von Cecutti et al., Eur. J. Med. Chem., 24, 485–492 (1989), besteht die dispergierte Phase selbst vollständig aus gemischten Kohlenwasserstoff/Fluorkohlenstoffmolekülen. Thermodynamisch stabile Mikroemulsionen können, wenn sie sich entmischt haben, durch leichtes Rühen wiederhergestellt werden. US-Patent Nr. 4,722,904 lehrt eine PFC-Mikroemulsion, umfassend ein System aus zwei oberflächenaktiven Mitteln, wobei das primäre oberflächenaktive Mittel nicht-ionisch und wasserlöslich ist und das sekundäre oberflächenaktives Mittel hydrotrop ist und in einer Menge vorliegt, die ausreicht, jedwede wasserbasierende oberflächenaktive Gele durcheinander zu bringen. Es ist jedoch nicht klar, ob solche Mikroemulsionen für biomedizinische und kosmetische Anwendungen geeignet sind. Bisher sind PFC-Mikroemulsionen nur als Referenzflüssigkeit für die Kalibrierung und/oder Qualitätskontrolle von Blutgasanalysegeräten verwendet worden (US-Patent Nr. 4,151,108 und 4,722,904), und ihre Unbedenklichkeit für eine intravenöse Anwendung wird bezweifelt (US-Patent Nr. 6,113,919).
US-Patent Nr. 5,637,318 beschreibt ein dermatologisches Mittel, enthaltend eine Emulsion von asymmetrischen lamellaren Aggregaten, umfassend FC, umgeben von mindestens drei Schichten von Phospholipidmolekülen. Das dermatologische Mittel wird unter Verwendung eines Ultraschalldesintegrators hergestellt, und die Stabilität der Emulsion wird durch Begrenzung der Größe der lamellaren Aggregate auf 50 bis 1000 nm mit einem mittlerem Durchmesser von 244 nm erreicht. US-Patent 4,927,623 beschreibt biologisch verträgliche flüssige Fluorkohlenstoffemulsionen mit hoher Fluorkohlenstoffkonzentration und Verfahren zur Herstellung der Fluorkohlenstoffemulsionen.
Daher werden mehrere konventionelle FC-Emulsionen, Dispersionen und Gele durch mehrstufige komplexe Verfahren unter Verwendung einer Hochdruckvorrichtung oder von Ultraschall hergestellt, um eine Emulsion herzustellen, wobei ferner das Konzentrieren durch Zentrifugierung erforderlich ist. Andere FC-Emulsionen werden mit fluorierten oberflächenaktiven Mitteln, die eine gewisse Umweltproblematik darstellen, oder durch Bilden von Mikroemulsionen, die bisher nicht in biomedizinischen Anwendungen verwendet werden, stabilisiert. Noch eine andere Gruppe von FC-Emulsionen begrenzt die Größe der FC-Tröpfchen und stellt keine optimale therapeutische Wirkung bei topischen Anwendungen bereit.
Im Hinblick auf die oben genannten Nachteile der konventionellen FC-Emulsionen und Verfahren zu deren Herstellung ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, stabile FC-Emulsionen unter Verwendung von nicht-fluorierten Emulgierungsmitteln bereitzustellen. Es ist ebenfalls ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einfache und energiearme Verfahren zur Herstellung stabiler FC-Emulsionen und Gele unter Verwendung einer konventionellen Mischausrüstung bereitzustellen. Es ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, Verfahren bereitzustellen, die die Herstellung stabiler FC-Emulsionen mit einem breiten FC-Tröpfchengrößenbereich ermöglichen.
Diese und andere Gegenstände werden in der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Stabilisierungsmittels erreicht, das die Fähigkeit der FC-Tröpfchen vermindert, sich innerhalb der kontinuierlichen Phase zu bewegen. Die FC-Emulsionen werden herkömmlich entweder durch Verringerung der Größe der dispergierten FC-Tröpfchen und/oder durch Auswahl eines oberflächenaktiven Mittels, das die Fluorkohlenstoff-Tröpfchen umschließt, stabilisiert, wobei die Grenzflächenspannung vermindert und eine elektrostatische und sterische Abstoßung zwischen den Tröpfchen bewirkt wird, was eine Hemmung ihrer Koaleszenz zur Folge hat. Die vorliegende Erfindung stabilisiert dahingegen die FC-Emulsion durch weitere Verminderung der Fähigkeit der dispergierten FC-Tröpfchen, sich innerhalb der kontinuierlichen Phase zu bewegen. Dieses Ergebnis wird durch mehrere Mittel erreicht, umfassend die Verwendung eines Stabilisierungsmittels, um die physikalischen Eigenschaften der kontinuierlichen Phase zu verändern, ein Emulgierungsmittel und ein Verfahren zur Herstellung der Emulsion, wodurch eine stark stabilisierte Fluorkohlenstoffemulsion erhalten wird.
Entsprechend ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung auf eine Fluorkohlenstoff-Emulsion (FC-Emulsion) gerichtet, umfassend:
eine kontinuierlich FC-nicht-mischbare hydrophile Flüssigphase, und
eine dispergierte Phase, umfassend FC, suspendiert als Tröpfchen innerhalb der kontinuierlichen Phase,
wobei die Emulsion weiter ein Emulgierungsmittel und ein Stabilisierungsmittel, wie in den Ansprüchen definiert, umfaßt, wobei das Stabilisierungsmittel die Fähigkeit der FC-Tröpfchen vermindert, sich innerhalb der kontinuierlichen Phase zu bewegen.
Der FC kann aus der Gruppe ausgewählt sein, bestehend aus linearen, verzweigten und zyklischen fluorierten Kohlenwasserstoffverbindungen, Derivaten und Gemischen davon. Der FC kann ein PFC sein. In einer Ausführungsform ist der PFC Perfluordecalin. Der PFC kann ebenso substituiert sein, wie durch Brom oder Iod. Wenn substituiert, kann der Perfluorkohlenstoff Perfluoroctylbromid oder Perfluoroctyliodid sein.
Das Stabilisierungsmittel ist aus der Gruppe, bestehend aus Cetylalkohol, Stearylalkohol, Behenylalkohol, Glycerylstearat, polyoxyethylierter Fettsäure (PEG-75-Stearat), Polyethylenglykolether von Cetylalkohol (Ceteth-20), Polyethylenglykolether von Stearylalkohol (Steareth-20) und Gemischen davon, ausgewählt. Die Menge des Stabilisierungsmittels kann in dem Bereich von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% liegen.
Die kontinuierliche FC-nicht-mischbare hydrophile Flüssigphase der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Verdickungsmittel zum Erhöhen der Viskosität der Emulsion umfassen. In einer Ausführungsform ist das Verdickungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus Carbonsäurepolymeren, Polyacrylamid, Polysacchariden und Gummistoffen, ausgewählt.
Vorzugsweise ist das Emulgierungsmittel eine nicht-fluorierte Verbindung. In einer Ausführungsform ist das nicht-fluorierte Emulgierungsmittel ein hydriertes Phospholipid. Das hydrierte Phospholipid kann aus der Gruppe, bestehend aus hydriertem Phosphatidylcholin, Lysophosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylserin, Phosphatidylinositol, Phosphanolipiden, Phosphatidinsäure und Gemischen davon, ausgewählt sein.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer FC-Emulsion bereit, das kein festes Emulgierungsmittel erfordert. Das Verfahren umfaßt:

(a) das Mischen einer FC-nicht-mischbaren hydrophilen Flüssigkeit und eines Emulgierungsmittels unter Bildung eines ersten Gemisches,
(b) das Mischen eines Stabilisierungsmittels mit dem ersten Gemisch unter Bildung eines zweiten Gemisches und
(c) das Mischen des FC mit dem zweiten Gemisch unter Bildung eines dritten Gemisches, um Tröpfchen von FC in der FC-nicht-mischbaren hydrophilen Flüssigkeit zu dispergieren und die FC-Emulsion zu bilden, wobei das Stabilisierungsmittel die Fähigkeit der Tröpfchen vermindert, sich innerhalb einer kontinuierlichen Phase der FC-Emulsion zu bewegen.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Sauerstoffzuführmittel zum Zuführen von Sauerstoff in Sauerstoff-verarmte Umgebungen gerichtet. Das Mittel umfaßt die oben beschriebe FC-Emulsion, wobei die FC-Emulsion mit Sauerstoff gesättigt oder übersättigt ist. In einer Ausführungsform enthält das Sauerstoffzuführmittel mindestens etwa einen ml Sauerstoff bei Standardtemperatur und -druck (STP) pro einem ml FC-Emulsion.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines Sauerstoffzuführmittels bereit. Das Verfahren umfaßt:

(a) das Bereitstellen der oben beschriebenen FC-Emulsion und
(b) das Aussetzen der FC-Emulsion Sauerstoff unter Bedingungen, die ausreichend sind, die Emulsion zu einem vorbestimmten Ausmaß mit Sauerstoff anzureichern.

Die Emulsion kann durch Aussetzen dieser einem Sauerstoffgas unter Atmosphärendruck oder unter Hochdruckbedingungen (oberhalb von Atmosphärendruck) mit Sauerstoff angereichert werden. In einer Ausführungsform kann eine mit Sauerstoff angereicherte Emulsion mit einem pO₂ von bis zu 10.000 mm Hg durch Aussetzen der Emulsion einem Sauerstoffgas bei 180 psig für eine Stunde erhalten werden.
Die vorliegende Erfindung bietet viele wirtschaftliche und technische Vorteile gegenüber konventionellen Verfahren. Die vorliegende Erfindung stellt stabile FC-Emulsionen, Dispersionen und Gele mit variierenden FC-Anteilen und Tropfengrößen unter Verwendung nicht-fluorierter Emulgierungsmittel und einer konventionellen Mischausrüstung bereit. Die viskoelastischen Eigenschaften der FC-Präparate der vorliegenden Erfindung reichen von Emulsionen/Dispersionen mit hoher Viskosität bis zu sehr viskoelastischen Gelen und halbfesten Gelen. Die FC-Emulsionen der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls befähigt, große Mengen an Gasen, wie Sauerstoff und Kohlendioxid, zu lösen. Schließlich umfassen die offenbarten Verfahren zur Herstellung von FC-Emulsionen konventionelles Mischen und erfordern keine weiteren Konzentrierungsschritte. Folglich sind die Verfahren der vorliegenden Erfindung schnell, einfach und kostengünstig. Da nur Standardlaborausrüstung verwendet wird, ist keine Spezialausbildung von Laborpersonal nötig.
Mit Sauerstoff angereicherte Emulsionen der vorliegenden Erfindung eignen sich gut zur Verwendung in Anwendungen, wo lokale Zufuhr von Sauerstoff erwünscht ist. Beispielsweise können sie in topischen Anwendungen zur Heilung von Verletzungen, Verbrennungen und Prellungen verwendet werden. Die mit Sauerstoff angereicherten Emulsionen können ebenfalls in pharmazeutische Produkte, enthaltend Antibiotika, Nahrungsbestandteile, Hydratisierungsmittel und andere nützliche und therapeutische Substanzen, eingeführt werden, um eine optimale Therapie- und Heilwirkung zu erzielen. Außerdem können die mit Sauerstoff angereicherten Emulsionen der vorliegenden Erfindung in kosmetische Produkte eingeführt werden, wie Cremes, Salben, Gesichtsmasken und Peelings, um nur einige zu nennen.
Die oben genannten und andere Merkmale dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie sich diese erreichen lassen, werden noch besser erkennbar, wobei sie am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Kombination mit den anhängenden Zeichnungen verstanden werden. Diese Zeichnungen stellen nur eine typische Ausführungsform der Erfindung dar und beschränken daher nicht den Umfang der Erfindung.
1 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Sauerstoffzuführmittels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Sauerstoffzuführmittels, hergestellt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt den Sauerstoffpartialdruck (pO₂) von Schweinehaut als eine Funktion der Zeit in einem In-vitro-Modell.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind die folgenden Ausdrücke wie folgt definiert:
Fluorkohlenstoff ist ein fluorierter Kohlenwasserstoff, worin mindestens ein Wasserstoffatom durch ein Fluoratom ersetzt ist.
Perfluorkohlenstoff – ein im wesentlichen fluoriertes oder vollständig fluoriertes Material, das gewöhnlich, aber nicht unbedingt, bei Umgebungstemperatur und -druck eine Flüssigkeit ist und das die Fähigkeit aufweist, Gase, wie Sauerstoff und Kohlendioxid, zu transportieren. „Im wesentlichen fluoriert" bedeutet in dieser Beschreibung, daß die meisten Wasserstoffatome einer Verbindung durch Fluoratome ersetzt worden sind, so daß ein weiteres Ersetzen die Fähigkeit des Materials, Gase zu transportieren, nicht wesentlich erhöht. Man nimmt an, daß dieses Niveau dann erreicht ist, wenn mindestens etwa 80 bis 90% der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt worden sind (US-Patent Nr. 4,569,784).
Emulsion – ein System, bestehend aus einer Flüssigkeit, welche mit einem oder ohne ein Emulgierungsmittel in einer nicht-mischbaren Flüssigkeit in Form stabiler (nicht-koaleszierender) Tröpfchen oder Mikrotröpfchen dispergiert ist.
Kontinuierliche Phase – die Trägerphase einer Emulsion, in der die flüssigen Elemente in kontinuierlichem Kontakt stehen und nicht voneinander isoliert sind.
Dispergierte Phase – die Phase einer Emulsion, in der die flüssigen Elemente abgesondert und voneinander isoliert, wie in Form von Tröpfchen oder Mikrotröpfchen, oder innerhalb von Mizellen enthalten sind.
Verdickungsmittel – ein chemisches Mittel, das die Eigenschaft aufweist, bei Zugabe zu einem flüssigen Gemisch dessen Viskosität oder Flußwiderstand zu erhöhen.
Viskose Lösung – eine Lösung, die eine Viskosität von mehr als etwa 50 cP aufweist und die von der angewandten Scherung und/oder Temperatur abhängig sein kann oder nicht.
Gel – ein Halbfeststoff, der sich wie ein ruhender Feststoff verhält. Gele können aufgrund ihrer Scherverflüssigungseigenschaften bei höheren Scherraten fließen. Die Viskosität von Gelen kann von einem eingedickten gießbaren flüssigen Gel bis zu einem weichen festen Stift reichen.
Flüssigkristalle – geordnete Öl- und Wasserebenen, getrennt durch Schichten aus oberflächenaktivem Mittel. Unter bestimmten Bedingungen wird eine Kombination aus Öl, Wasser und oberflächenaktivem Mittel, anstelle Mizellen zu bilden, die Bildung solcher Flüssigkristalle bewirken. Die Flüssigkristalle können neben normalen Emulsionen bestehen. Die Gegenwart von Flüssigkristallen erhöht die Stabilität der Emulsion durch Bildung einer Deck-„Haut" um die Tröpfchen und ebenso durch Bildung eines dreidimensionalen Netzwerks durch die kontinuierliche Phase. Die Deck-„Haut" verhindert das Koaleszieren von Tröpfchen. Eine Schichtstruktur vermindert ebenso die Van-der-Waals-Anziehung zwischen den Tröpfchen, wodurch das Koaleszieren gehemmt wird. Durch das dreidimensionale Netzwerk verringert sich die Fähigkeit der Tröpfchen, sich innerhalb der kontinuierlichen Phase zu bewegen (für nähere Informationen siehe „Liquid Crystals and Emulsions" in Emulsions and Solubilization, Shinoda K und Friberg S, John Wiley & Sons, Inc. (1986) und Jansson, P. und Friberg, S.; Molecular Crystals and Liquid Crystals, 34: 75 (1976)).
In ihrem ersten Aspekt stellt diese Erfindung eine FC-Emulsion bereit, umfassend:
eine kontinuierliche FC-nicht-mischbare hydrophile Flüssigphase; und
eine dispergierte Phase, umfassend FC, suspendiert als Tröpfchen innerhalb der kontinuierlichen Phase;
wobei die Emulsion weiter ein Emulgierungsmittel und ein Stabilisierungsmittel umfaßt, wobei das Stabilisierungsmittel die Fähigkeit der FC-Tröpfchen vermindert, sich innerhalb der kontinuierlichen Phase zu bewegen oder zu koaleszieren.
Die kontinuierliche FC-nicht-mischbare hydrophile Flüssigphase der FC-Emulsion der vorliegenden Erfindung kann eine wäßrige Phase und andere mit Wasser mischbare Substanzen, wie Glycerin, Propylenglykol, kurzkettige Alkohole, und andere hydrophile Flüssigkeiten enthalten. Solche hydrophilen Flüssigkeiten vermischen sich ohne weiteres mit Wasser und können einzeln oder in Kombination zu der kontinuierlichen Phase zugegeben werden.
Die nicht mit Wasser mischbare dispergierte Phase der FC-Emulsion besteht aus FCs oder Derivaten davon. FCs werden wegen ihrer inerten Chemie und hohen Sauerstofflöslichkeit (etwa 20 mal größer als die von Wasser) gewählt. Es kann im wesentlichen jeder beliebige FC verwendet werden. Geeignete FCs umfassen lineare, verzweigte und zyklische fluorierte Kohlenwasserstoffverbindungen, Derivate und Gemische davon, sind aber nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform kann der FC ein Perfluorkohlenstoff (PFC) sein. Beispiele für akzeptable PFCs umfassen C6-C9-Perfluoralkane, Perfluorperhydrofluoranthren, Perfluordecalin, Perfluorperhydrophenanthren, Bis(perfluor-hexyl)-1,2-ethen, Pertluor-1,3-dimethylcyclohexan, Perfluormethyldecalin, Perfluorisopropyldecalin, ein Gemisch aus Perfluordixylylmethan und Perfluordixylylethan und ein Gemisch aus Perfluorperhydrophenanthren und Perfluor-n-butyldecalin, sind aber nicht darauf beschränkt.
Die Wasserstoffatome des FC können durch ein Halogen, wie Br, Cl oder I, zusätzlich zu Fluor substituiert sein. In einer Ausführungsform ist der PFC Perfluoroctylbromid oder Perfluoroctyliodid. In einer anderen Ausführungsform wird das kommerzielle Produkt PFC 5080 (ein Produkt von 3M, St. Paul, MN) verwendet. PFC 5080 ist ein Gemisch aus Perfluorkohlenstoffen, enthaltend überwiegend Perfluoroctan.
Die FC-Emulsionen der vorliegenden Erfindung können FCs in einer Menge von etwa 2 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 10 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% enthalten. Es können ebenfalls FC-Konzentrationen außerhalb der obigen Bereiche verwendet werden.
Da FCs ölige Verbindungen sind, die nicht mit Wasser mischbar sind, wird zur Herstellung einer FC-in-Wasser-Emulsion typischerweise ein Emulgierungsmittel verwendet. Das Emulgierungsmittel unterstützt die Dispergierung von FC und die Stabilisierung der Emulsion. Es können beliebige Emulgierungsmittel, die befähigt sind, FC zu dispergieren, verwendet werden. Aufgrund der Umweltproblematik ist das Emulgierungsmittel jedoch vorzugsweise eine nicht-fluorierte Verbindung. In biomedizinischen und kosmetischen Anwendungen ist das Emulgierungsmittel außerdem vorzugsweise biologisch verträglich (nicht reizend) und sollte eine Emulsion mit ausreichender Haltbarkeit zur Folge haben. Eine Haltbarkeit von mindestens sechs Monaten, vorzugsweise von mehr als einem Jahr, gilt gewöhnlich als ausreichend.
Beispiele für solche biologisch verträglichen, nicht-fluorierten Verbindungen umfassen ein Blockcopolymer von Ethylenoxid und Propylenoxid, Phospholipide und ein Polyoxyethylenderivat eines Fettsäureesters von Sorbitan. In einer Ausführungsform ist das Blockcopolymer von Ethylenoxid und Propylenoxid ein Triblockcopolymer von Ethylen- und Propylenoxid mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 7680 bis 9510 und 81 Gew.-% Oxyethylen (Poloxamer 188) oder PLURONIC^® F-68 (BASF Corporation, Mount Olive, NJ). In einer anderen Ausführungsform ist das Emulgierungsmittel Polyoxyethylen-20-Sorbitanmonostearat (Polysorbat 60).
In noch einer anderen Ausführungsform wird ein hydriertes Phospholipid verwendet. Das hydrierte Phospholipid kann aus der Gruppe, bestehend aus hydriertem Phosphatidylcholin, Lysophosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylserin, Phosphatidylinositol, Phosphanolipiden, Phosphatidinsäure und Gemischen davon ausgewählt sein. Auch andere Emulgierungsmittel mit einem Hydrophilen-lipophilen-Gleichgewicht (HLB) oder einem kombinierten HLB-Wert ähnlich dem von Polysorbat 60 und PLURONIC^® F-68 können vermutlich bei der Herstellung der FC-Emulsion der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das hydrierte Phospholipid Phosphatidylcholin.
Typischerweise wird das Emulgierungsmittel in einer Menge in dem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% verwendet. In einer Ausführungsform liegt die Menge des Emulgierungsmittels in dem Bereich von etwa 3 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-%. Bei Bedarf können jedoch auch größere Mengen vervendet werden.
Wie im Einleitungsabschnitt beschrieben, werden konventionelle FC-Emulsionen durch Verringerung der Größe der dispergierten FC-Tröpfchen und/oder durch Auswahl eines oberflächenaktiven Mittels, das die Fluorkohlenstoff-Tröpfchen umschließt und die Grenzflächenspannung verringert, und das eine elektrostatische und sterische Abstoßung zwischen den Tröpfchen verursacht, wodurch deren Koaleszenz gehindert wird, stabilisiert.
Oberflächenaktive Mittel sind üblicherweise amphiphile Moleküle mit einem hydrophoben Schwanzbereich und einem hydrophilen Kopfbereich. FCs sind jedoch nicht mit Wasser mischbare Substanzen, die weder hydrophil noch lipophil sind. Somit kann die Grenzflächenspannung zwischen FCs und einer FC-nicht-mischbaren hydrophilen Flüssigphase nicht wirksam durch konventionelle oberflächenaktive Mittel allein verringert werden. Folglich lehrt US-Patent Nr. 6,113,919 die Verwendung einer Kombination aus einem konventionellen oberflächenaktiven Mittel und einem fluorophilen/lipophilen Molekül, wobei diese so zusammen wirken, daß die Grenzflächenspannung verringert und damit die Emulsion stabilisiert wird.
Diese Erfindung hat einen anderen Ansatz, bei dem eine Verwendung fluorophiler/lipophiler Verbindungen nicht erforderlich ist. Statt dessen wird in dieser Erfindung die FC-Emulsion unerwarteterweise durch Vermindern der Fähigkeit der dispergierten FC-Tröpfchen und Mizellen, sich innerhalb der kontinuierlichen Phase gänzlich zu bewegen, stabilisiert. Infolge dessen können sich die FC-Tröpfchen nicht miteinander verbinden und die Emulsion destabilisieren. Es ist eine Entdeckung der vorliegenden Erfindung, daß sich die Beweglichkeit von FC-Tröpfchen durch Zugabe eines Stabilisierungsmittels zu der kontinuierlichen Phase unter Veränderung der physikalischen Eigenschaften der Phase verringern läßt.
Folglich ist das Stabilisierungsmittel der vorliegenden Erfindung eine Verbindung, welche die Fähigkeit der FC-Tröpfchen vermindert, sich innerhalb der kontinuierlichen Phase zu bewegen. Das Stabilisierungsmittel ist aus der Gruppe, bestehend aus Cetylalkohol, Stearylalkohol, Behenylalkohol, Glycerylstearat, polyoxyethylierter Fettsäure (PEG-75-Stearat), Polyethylenglykolether von Cetylalkohol (Ceteth-20), Polyethylenglykolether von Stearylalkohol (Steareth-20) und Gemischen davon, ausgewählt.
Typischerweise liegt die Menge des Stabilisierungsmittels in dem Bereich von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%. Vorzugsweise liegt die Menge des Stabilisierungsmittels in dem Bereich von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%.
Die FC-Emulsion der vorliegenden Erfindung kann in Form einer viskosen Lösung, eines Flüssigkristalls oder eines Gels vorliegen. In einer Ausführungsform umfaßt die kontinuierliche wäßrige Phase außerdem ein Verdickungsmittel zum Erhöhen der Viskosität der Emulsion. Vorzugsweise wird das Verdickungsmittel in einer solchen Menge zugegeben, daß die Viskosität der FC-Emulsion unter normalen Bedingungen mindestens etwa 50 Centipoise beträgt.
Das Verdickungsmittel kann aus der Gruppe, bestehend aus der FC-Emulsion gemäß Anspruch 24, ausgewählt sein, wobei das Verdickungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus Carbonsäurepolymeren, Polyacrylamid, Polysacchariden und Gummistoffen, ausgewählt ist. Die Carbonsäurepolymere können Homopolymere von Acrylsäure, vernetzt mit Allylethern von Sucrose oder Pentaerythritol (Carbomere), oder Copolymere von C10-30-Alkylacrylaten mit einem oder mehreren Monomeren von Acrylsäure oder Methacrylsäure, vernetzt mit Allylethern von Sucrose oder Pentaerythritol (Acrylate/C10-30-Alkylacrylatcrosspolymere), sein.
Die Polysaccharide können Cellulose und Cellulosederivate sein. In einer Ausführungsform sind die Polysaccharide aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, mikrokristalliner Cellulose, Cetylhydroxyethylcellulose, Hyaluronsäure, Chitosan, Dextran und Derivaten davon, ausgewählt.
Die Gummistoffe können aus der Gruppe, bestehend aus Agar, Gelatine, Guargum und Algin, ausgewählt sein.
Wie vorstehend erklärt, ist es eine unerwartete Entdeckung der vorliegenden Erfindung, daß die Beweglichkeit der FC-Teilchen innerhalb der kontinuierlichen Phase verringert und die FC-Emulsion durch Zugabe eines Stabilisierungsmittels zu der kontinuierlichen Phase stabilisiert werden kann. Folglich ist ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung auf Verfahren zur Herstellung einer FC-Emulsion gerichtet. Das Verfahren umfaßt:

Es ist auch eine unerwartete Entdeckung der vorliegenden Erfindung, daß durch mechanisches Rühren der erhitzten Bestandteile, umfassend ein festes Emulgierungsmittel, eine stabile Suspension von FC-Tröpfchen innerhalb der kontinuierlichen Phase gebildet wird. Die gemäß obigem Verfahren erhaltene FC-Emulsion ist thermisch und mechanisch stabil und wird sich nicht in ihre Bestandteilphasen trennen, außer sie wird extremen Bedingungen ausgesetzt.
Das Mischen und Rühren kann durch irgendein konventionelles Mittel, beispielsweise durch Rühren per Hand, Lüftung, Propellerrühren, Turbinenrühren, Kolloidmahlen, Homogenisieren, Hochfrequenz- oder Ultraschalloszillation (Beschallung), Mikrofluidisieren und dergleichen durchgeführt werden. In einer Ausführungsform wird ein Homogenisator verwendet.
Aufgrund der Umweltproblematik ist das in diesem Verfahren verwendete Emulgierungsmittel vorzugsweise eine nicht-fluorierte Verbindung. Das Emulgierungsmittel kann aus der Gruppe, bestehend aus einem Blockcopolymer von Ethylenoxid und Propylenoxid, Phospholipiden und einem Polyoxyethylenderivat eines Fettsäureesters von Sorbitan, ausgewählt werden. In einer Ausführungsform ist das Blockcopolymer von Ethylenoxid und Propylenoxid ein Triblockcopolymer von Ethylen- und Propylenoxid mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 7680 bis 9510 und 81 Gew.-% Oxyethylen (Poloxamer 188 oder PLURONIC^® F-68). In einer anderen Ausführungsform ist das Emulgierungsmittel Polyoxyethylen-20-Sorbitanmonostearat (Polysorbat 60).
Wird ein festes Emulgierungsmittel benötigt, ist es vorzugsweise ein hydriertes Phospholipid. Das hydrierte Phospholipid kann aus der Gruppe, bestehend aus hydriertem Phosphatidylcholin, Lysophosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylserin, Phosphatidylinositol, Phosphanolipiden, Phosphatidinsäure und Gemischen davon, ausgewählt werden. In einer Ausführungsform ist das hydrierte Phospholipid ein hydriertes Phosphotidylcholin.
Typischerweise liegt die Menge des Emulgierungsmittels in dem Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise in dem Bereich von etwa 3 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-%.
Typischerweise liegt die erhöhte Temperatur in dem Bereich von etwa 40°C bis etwa 90°C. Dieses Verfahren kann außerdem einen Schritt des Abkühlens der erhaltenen Emulsion unter Bildung einer viskosen Lösung oder eines Gels umfassen. In einer Ausführungsform ist die Viskosität der viskosen Lösung größer als die Viskositäten von Plasma und Blut, welche in dem Bereich von 1 bis 6 Centipoise liegen. In einer anderen Ausführungsform beträgt die Viskosität mindestens etwa 50 Centipoise.
In einer Ausführungsform wird die FC-Emulsion auf mindestens etwa 40°C abgekühlt.
Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung einer FC-Emulsion kann weiter einen Schritt des Behandelns der viskosen Lösung zum Verringern der Größe der FC-Tröpfchen umfassen. Ein solcher Verfahrensschritt kann durch Homogenisieren oder durch andere geeignete, Fachleuten bekannte Verfahren durchgeführt werden.
In Abhängigkeit von der Art der beabsichtigten Verwendung der FC-Emulsion der vorliegenden Erfindung kann Schritt (a) des obigen Verfahrens weiter das Beimischen von Formulierungsadditiven zu Wasser umfassen. Solche Formulierungsadditive sind Fachleuten vertraut und können aus der Gruppe, bestehend aus Verdickungsmitteln, Konservierungsmitteln, Feuchthaltemitteln, Weichmachern, Färbemitteln, pH-Einstellungsmitteln, Puffern, Textur-steigernden Verbindungen, Sonnenschutzmitteln, Antioxidantien, Chelatisierungsmitteln, Duftstoffen, Riechstoffen, Verarbeitungshilfsmitteln und anderen bioaktiven oder inerten kosmetischen und pharmazeutischen Bestandteilen, ausgewählt werden.
Das Stabilisierungsmittel ist aus der Gruppe, bestehend aus Cetylalkohol, Stearylalkohol, Behenylalkohol, Glycerylstearat, polyoxyethylierter Fettsäure (PEG-75-Stearat), Polyethylenglykolether von Cetylalkohol (Ceteth-20), Polyethylenglykolether von Stearylalkohol (Steareth-20) und Gemischen davon, ausgewählt. Die Menge des Stabilisierungsmittels kann in dem Bereich von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% liegen. Die Feuchthaltemittel sind Substanzen, die zu Formulierungen zugegeben werden, um den Feuchtigkeitsgehalt der Materialien, zu denen sie zugegeben werden, zu bewahren, das Ausdampfen zu verlangsamen und die Feuchthaltung zu verstärken. Die Feuchthaltemittel sind in der Technik allgemein bekannt und können aus der Gruppe, bestehend aus Glycerin, Propylenglykol, Butylenglykol, Sorbitol und anderen, ausgewählt werden. Andere Additive sind in der Technik ebenfalls allgemein bekannt und können aus der Gruppe, bestehend aus thixotropen Verbindungen, Aufhellern und Verarbeitungshilfsmitteln ausgewählt werden. Thixotrope Mittel werden gewöhnlich zum Verändern des Fließverhaltens oder der Rheologie der Emulsion zugegeben.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Emulsion so behandelt werden, daß sie mehr Gas, vorzugsweise Sauerstoff, enthält, als unter normalen Bedingungen enthalten wäre. Folglich stellt die vorliegende Erfindung ein Gaszuführmittel zum Zuführen von Gas in Gas-verarmte Umgebungen bereit. Das Mittel umfaßt die oben beschriebene FC-Emulsion, wobei die FC-Emulsion mit einem Gas gesättigt ist. Wenn das Gas Sauerstoff ist, beträgt die Konzentration von Sauerstoff in der FC-Emulsion der vorliegenden Erfindung mindestens etwa 0,3 ml Sauerstoff (STP) pro einem ml FC-Emulsion bei 1 Atmosphäre. Der Partialdruck von Sauerstoff oder pO₂ in der Emulsion liegt in diesen Ausführungsformen gewöhnlich oberhalb von 760 mm Hg.
Das Gaszuführmittel der vorliegenden Erfindung kann mit Gas übersättigt sein. Beispielsweise beträgt in einer Ausführungsform, in welcher das Gas Sauerstoff ist, die Konzentration von Sauerstoff in der Emulsion mindestens etwa 1 ml Sauerstoff (STP) pro einem ml FC-Emulsion. In einer anderen Ausführungsform beträgt die Konzentration von Sauerstoff in der Emulsion mindestens etwa 2 ml Sauerstoff (STP) pro ml FC-Emulsion. Der Partialdruck von Sauerstoff oder pO₂ in der Emulsion liegt in diesen Ausführungsformen gewöhnlich oberhalb von 10.000 mm Hg, wobei er sogar 11.000 mm Hg oder mehr betragen kann.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Gaszuführmittels bereit. Das Verfahren umfaßt:

(a) das Bereitstellen der FC-Emulsion der vorliegenden Erfindung und
(b) das Aussetzen der FC-Emulsion einem Gas unter Bedingungen, die ausreichend sind, die Emulsion zu einem vorbestimmten Ausmaß in Gas umzuwandeln.

Die FC-Emulsion kann einem Gas unter Atmosphärendruck oder unter einem Druck ausgesetzt werden, der oberhalb von Atmosphärendruck liegt. Wenn beispielsweise das Gas Sauerstoff ist, kann die Emulsion für einen auseichenden Zeitraum Sauerstoff unter 180 psi ausgesetzt werden, um pO₂ in der Emulsion von mindestens etwa 10.000 mm Hg zu erhalten.
In einer Ausführungsform, dargestellt in 1, werden die Bestandteile der FC-Emulsion erhitzt und in einem Mischer 1 gemischt, und die erhaltene Emulsion wird durch Pumpe 2 in ein unter Druck gesetztes Sauerstoffanreicherungsgefäß 3 gepumpt. Mechanisches Rühren wird in dieser Einheit mit Doppelschrägblattrührern ausgeführt, um eine rasche Herstellung des Gleichgewichts mit Sauerstoff zu gewährleisten und somit ein Sauerstoffzuführmittel herzustellen. Schließlich zwingt der Innendruck des Sauerstoffanreicherungsgefäßes 3 das Sauerstoffzuführmittel in die Befüllanlage 4 zur Flaschenabfüllung.
Da das Sauerstoffzuführmittel der vorliegenden Erfindung befähigt ist, dem Hautgewebe große Mengen an Sauerstoff zuzuführen, findet es viele biomedizinische und kosmetische Anwendungen. Beispielsweise kann es in topischen Anwendungen zur Heilung von Verletzungen, Verbrennungen und Prellungen verwendet werden. Das Sauerstoffzuführmittel kann ebenso pharmazeutischen Produkten, enthaltend Antibiotika, Nahrungsbestandteile, Hydratisierungsmittel und andere nützliche und therapeutische Substanzen, beigemischt werden, um eine optimale Therapie- und Heil wirkung zu erzielen. Das Sauenstoffzuführmittel kann entweder direkt auf die Haut aufgetragen werden oder kann in eine Kompresse zur Auftragung auf die Haut eingeführt werden. Beispiele für solche Kompressen umfassen Verbandmull, Binden und andere Materialien, die dafür geeignet sind, daß das Sauerstoffzuführmittel in Kontakt mit der Haut bleibt, sind aber nicht darauf beschränkt. Das Anlegen eines luftdichten Wundverbands hindert den Diffusionstransport von Sauerstoff in die Umgebung und gewährleistet maximalen Transport von Sauerstoff zu dem Behandlungsort.
Das Sauerstoffzuführmittel kann ebenfalls verschiedenen kosmetischen Produkten beigemischt werden, wie Cremes, Salben, Gesichtsmasken und Peelings, um nur einige zu nennen. In einer Ausführungsform führt das Sauerstoffzuführmittel der vorliegenden Erfindung in kosmetischen Anwendungen Sauerstoff zu gesunder Haut zu, um die Hauttextur und den Gewebetonus zu verbessern. Beispielsweise kann das Sauerstoffzuführmittel einer Hautpflegecreme oder einer kosmetischen Gesichtsmaske beigemischt werden. Solche Produkte können durch Hautärzte in ihrer Praxis oder durch Verbraucher zu Hause angewendet werden.
Die FC-Emulsion oder das Gaszuführmittel der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise unter Druck in einer Spendenflasche aufbewahrt, um die Phasengleichgewichte zwischen dem löslichen Gas in der FC-Emulsion und dem unter Druck stehenden Gas aufrechtzuerhalten und eine Gasauflösung und einen Gasaustritt aus der Emulsion zu verhindern. Ist das Gas Sauerstoff, kann Sauerstoffgas ebenfalls als Transporttreibgas in einem solchen Zuführsystem dienen, oder es kann ein indirektes Treibgas, wie ein anderes Gas, beispielsweise Stickstoff, das auf die Außenseite einer Trennwand innerhalb der Spendenflasche aufgebracht ist, verwendet werden.
Vorzugsweise sollte in dem unter Druck gesetzten Behälter, der das Gaszuführmittel enthält, so ein Innendruck aufrechterhalten werden, der mindestens genauso hoch wie der äquivalente Partialdruck des gelösten Gases oder höher ist. Überdies ermöglicht der unter Druck gesetzt Behälter in einer bevorzugten Ausführungsform die vollständige Dispensation des Gaszufühnmittels (eine Dispensation von mehr als 95% des Gesamtfüllgewichts).

Die folgenden Beispiele sollen den Umfang der Erfindung darstellen, ihn aber nicht einschränken. Während solche Beispiele für die typisch sind, welche verwendet werden können, können alternativ auch andere Fachleuten bekannte Verfahren verwendet werden. Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis können auf Grundlage der hierin gegebenen Lehren gewiß weitere Ausführungsformen ins Auge fassen und herstellen, ohne dabei unangemessene Experimente durchzuführen. BEISPIELE Beispiel 1: Herstellung der FC-Emulsion

Bestandteile	Gew.-%
A Wasser	42
B Glycerin	12
C hydriertes Phospholipid	4,5
D Cetylalkohol	0,6
E Stearylalkohol	0,6
F Polysorbat 60	0,5
G Perfluordecalin	39,5
H Tocopherylacetat	0,4

A wurde in B eingemischt. Das Gemisch wurde in einem Reaktionsgefäß unter Rühren auf 70°C erhitzt. Als die Temperatur 70°C erreichte, wurde C zu dem Gemisch bei 70°C unter Rühren zugegeben. Zur Durchführung dieses Schritts wurde ein Überkopfrührer verwendet. Nachdem C gleichmäßig in dem Gemisch dispergiert war, wurden D, E und F unter fortgesetztem Rühren zugegeben. Als alle vorhergehenden Bestandteile gleichmäßig dispergiert waren, wurde G langsam bei geregelter Geschwindigkeit unter Rühren zugegeben. Als das ganze G zugegeben war, wurde H zugegeben, während die Temperatur bei 70°C gehalten wurde. Das Gemisch wurde langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Alternativ kann das Gemisch vor dem Abkühlen einer Homogenisierung unterzogen und dann langsam auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Beispiel 2: Herstellung einer alternativen FC-Emulsion

Bestandteile	Gew.-%
A Wasser	42,5
B Propylenglykol	30
C hydriertes Phospholipid	4,4
D Cetylalkohol	0,3
E Stearylalkohol	0,3
F Polysorbat 60	0,2
G Glycerylstearat, PEG-75-Stearat, Ceteth-20, Steareth-20 (Emulium Delta, Gattefosse, Frankreich)	0,8
H Perfluordecalin	20
I Tocopherylacetat	0,5
J Dimethicon	0,7
K Benzylalkohol	0,4
L Methylparaben	0,1
M Propylparaben	0,05
N Hyaluronsäure	1

A wurde in B eingemischt. Das Gemisch wurde in einem Reaktionsgefäß unter Rühren auf 70°C erhitzt. Als die Temperatur 70°C erreichte, wurde C zu dem Gemisch bei 70°C unter Rühren zugegeben. Zur Durchführung dieses Schritts wurde ein Überkopfrührer verwendet. Nachdem C gleichmäßig in dem Gemisch dispergiert war, wurden D, E, F und G unter fortgesetztem Rühren zugegeben. Als alle vorhergehenden Bestandteile gleichmäßig dispergiert waren, wurde H langsam bei geregelter Geschwindigkeit unter Rühren zugegeben. Als das ganze H zugegeben war, wurden I und J zugegeben, während die Temperatur bei 70°C gehalten wurde. Das Gemisch wurde langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Während des Abkühlens des Gemisches wurden K, L, M und N zugegeben. Alternativ kann das Gemisch vor dem Abkühlen einer Homogenisierung unterzogen und dann langsam auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Beispiel 3: Herstellung einer alternativen FC-Emulsion

Bestandteile	Gew.-%
A Wasser	48
B Propylenglykol	34
C hydriertes Phospholipid	4
D Cetylalkohol	0,4
E Stearylalkohol	0,4
F Polysorbat 60	0,3
G Glycerylstearat, PEG-75-Stearat, Ceteth-20, Steareth-20 (Emulium Delta, Gattefosse, Frankreich)	1
H Perfluordecalin	10
I Tocopherylacetat	0,8
J Dimethicon	0,5
K Benzylalkohol	0,4
L Methylparaben	0,1
M Propylparaben	0,05

A wurde in B eingemischt. Das Gemisch wurde in einem Reaktionsgefäß unter Rühren auf 70°C erhitzt. Als die Temperatur 70°C erreichte, wurde C zu dem Gemisch bei 70°C unter Rühren zugegeben. Zur Durchführung dieses Schritts wurde ein Überkopfrührer verwendet. Nachdem C gleichmäßig in dem Gemisch dispergiert war, wurden D, E, F und G unter fortgesetztem Rühren zugegeben. Als alle vorhergehenden Bestandteile gleichmäßig dispergiert waren, wurde H langsam bei geregelter Geschwindigkeit unter Rühren zugegeben. Als das ganze H zugegeben war, wurden I und J zugegeben, während die Temperatur bei 70°C gehalten wurde. Das Gemisch wurde langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Während des Abkühlens des Gemisches wurden K, L und M zugegeben. Alternativ kann das Gemisch vor dem Abkühlen einer Homogenisierung unterzogen und dann langsam auf Raumtemperatur abgekühlt werden.
Beispiel 4:
Herstellung des Sauerstoffzuführmittels
Die gemäß irgendeinem der Beispiele 1 bis 3 hergestellte FC-Emulsion wurde in einen Druckmischer für 90 Minuten mit 180 psi Sauerstoff geladen. Das erhaltene Sauerstoffzuführmittel wurde in einem unter Druck gesetzten Behälter, enthaltend ungefähr 1,8 ml Sauerstoff (STP) pro ml FC, verpackt. Eine schematische Darstellung des Sauerstoffzuführmittels ist in 2 gezeigt.
Beispiel 5:
Sauerstoffübertragung in frisch erhaltenem Schweinehautgewebe
Ein Nadelsauerstoffmeßgerät (FO₂TON-Meßsystem, Ocean Optics, Inc. ), auf Temperatur justiert, wurde zum Messen des Gewebesauerstoffgehalts, der in ungefähr 1 mm dicke Schweinehautabschnitte auf der Bank eintrat, verwendet.
Frisch erhaltene Schweinehaut wurde rasiert und auf eine Dicke von ungefähr 1 mm geschnitten, wobei die Epidermis unbeschädigt blieb. Das Sauerstoffzuführmittel von Beispiel 2 wurde auf die Außenfläche von zwei Hautschnitten (Probe 1 und Probe 2) aufgebracht, während eine Direktkontakt-pO₂-Probe auf die gegenüberliegende Seite aufgebracht wurde.
3 zeigt den Sauerstoffpartialdruck (pO₂) von Schweinehaut als eine Funktion der Zeit über einen Zeitraum von ungefähr 90 Minuten. Die kontinuierlichen Messungen zeigten eine Erhöhung des transdermalen Sauerstoffgehalts auf ungefähr 200 mm Hg, wobei die Erhöhung über einen Zeitraum von 30 Minuten stattfand und für mindestens 1 volle Stunde aufrechterhalten wurde. Im Unterschied zur Behandlung der Haut (Blanchieren) im Schlachthof, die gewöhnlich eine Absorption/Konvektion von Sauerstoff hindert, wird bei Verwendung frischer Hautproben eine bessere Sauerstoffübertragung erwartet.

Claims

Fluorkohlenstoff (FC)-Emulsion, umfassend: eine kontinuierliche FC-nicht mischbare hydrophile Flüssigphase, und eine dispergierte Phase, umfassend FC, suspendiert als Tröpfchen innerhalb der kontinuierlichen Phase, wobei die Emulsion weiter ein Emulgierungsmittel und ein Stabilisierungsmittel umfaßt, wobei das Stabilisierungsmittel die Fähigkeit der FC-Tröpfchen vermindert, sich innerhalb der kontinuierlichen Phase zu bewegen, wobei das Stabilisierungsmittel aus einer Gruppe, bestehend aus Cetylalkohol, Stearylalkohol, Behenylalkohol, Glycerylstearat, polyoxyethylierter Fettsäure (PEG-75 Stearat), Polyethylenglykolether von Cetylalkohol (Ceteth-20), Polyethylenglykolether von Stearylalkohol (Steareth-20) und Gemischen davon, ausgewählt ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 1, wobei die FC-nicht mischbare hydrophile Flüssigkeit eine wäßrige Lösung ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge an FC in dem Bereich von etwa 2% bis etwa 90% (Gew./Gew.), vorzugsweise in dem Bereich von etwa 10% bis etwa 70% (Gew./Gew.), ist.
FC-Emulsion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der FC aus der Gruppe, bestehend aus linearen, verzweigten und zyklischen fluorierten Kohlenwasserstoffverbindungen, Derivaten und Gemischen davon, ausgewählt ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 4, wobei die Wasserstoffatome des FC durch ein Halogen zusätzlich zu Fluor substituiert sind.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 5, wobei das Halogen aus der Gruppe, bestehend aus Br, Cl und I, ausgewählt ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 6, wobei der FC Perfluoroctylbromid oder Perfluoroctyliodid ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 4, wobei der FC ein perfluorierter Fluorkohlenstoff (PFC) ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 8, wobei der PFC aus der Gruppe, bestehend aus C6-C9 Perfluoralkanen, Perfluorperhydrofluoranthren, Perfluordecalin, Perfluorperhydrophenanthren, Bis(perfluor-hexyl)-1,2-ethen, Perfluor-1,3-dimethylcyclohexan, Perfluormethyldecalin, Perfluorisopropyldecalin, einem Gemisch von Perfluordixylylmethan und Perfluordixylylethan und einem Gemisch von Perfluorperhydrophenanthren und Perfluor-n-butyldecalin, ausgewählt ist.
FC-Emulsion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Emulgierungsmittel eine nicht-fluorierte Verbindung ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 10, wobei das Emulgierungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus einem Blockcopolymer von Ethylenoxid und Propylenoxid, Phospholipiden und einem Polyoxyethylenderivat eines Fettsäureesters von Sorbitan, ausgewählt ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 11, wobei das Phospholipid hydriert ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 12, wobei das hydrierte Phospholipid aus der Gruppe, bestehend aus hydriertem Phosphatidylcholin, Lysophosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylserin, Phosphatidylinositol, Phosphanolipiden, Phosphatidinsäure und Gemischen davon, ausgewählt ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 11, wobei das Emulgierungsmittel Polyoxyethylen-20-Sorbitanmonostearat (Polysorbat 60) ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 11, wobei das Blockcopolymer von Ethylenoxid und Propylenoxid ein Triblockcopolymer von Ethylen- und Propylenoxid mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 7680 bis 9510 und Gewichtsprozent an Oxyethylen von 81% (Poloxamer 188 oder Pluronic F68) ist.
FC-Emulsion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Menge des Emulgierungsmittels in dem Bereich von etwa 1% bis etwa 15% (Gew./Gew.), vorzugsweise in dem Bereich von etwa 3% bis etwa 7% (Gew./Gew.), ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 1, wobei die Menge des Stabilisierungsmittels in dem Bereich von etwa 0,05% bis etwa 20% (Gew./Gew.), vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,5% bis etwa 5% (Gew./Gew.), ist.
FC-Emulsion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die kontinuierliche Phase weiter ein Verdickungsmittel umfaßt.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 18, wobei das Verdickungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus Carbonsäurepolymeren, Polyacrylamid, Polysacchariden und Gummistoffen, ausgewählt ist.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 19, wobei die Carbonsäurepolymere Homopolymere von Acrylsäure, vernetzt mit Allylethern von Sucrose oder Pentaerytritol (Carbomere), oder Copolymere von C10-30 Alkylacrylaten mit einem oder mehreren Monomeren von Acrylsäure oder Methacrylsäure, vernetzt mit Allylethern von Sucrose oder Pentaerytritol (Acrylate/C10-30 Alkylacrylatcrosspolymere), sind.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 19, wobei die Polysaccharide aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, mikrokristalliner Cellulose, Cetylhydroxyethylcellulose, Hyaluronsäure, Chitosan, Dextran und Derivaten davon, ausgewählt sind.
FC-Emulsion gemäß Anspruch 19, wobei die Gummistoffe aus der Gruppe, bestehend aus Agar, Gelatin, Guargum und Algin, ausgewählt sind.
Gaszuführmittel zum Zuführen von Gas in Gas-verarmte Umgebungen, wobei das Mittel die FC-Emulsion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 umfaßt, wobei die FC-Emulsion mit dem Gas gesättigt ist.
Gaszuführmittel gemäß Anspruch 23, wobei die FC-Emulsion mit dem Gas übersättigt ist.
Gaszuführmittel gemäß Anspruch 24, wobei das Gas Sauerstoff ist.
Sauerstoffzuführmittel gemäß Anspruch 25, wobei die Konzentration an Sauerstoff in der Emulsion mindestens etwa 0,3 ml Sauerstoff (STP), pro ein ml FC-Emulsion, vorzugsweise mindestens etwa 2 ml Sauerstoff pro ein ml FC-Emulsion ist.
Sauerstoffzuführmittel gemäß Anspruch 25 oder 26, wobei der Partialdruck an Sauerstoff in der Emulsion mindestens etwa 760 mm Hg, vorzugsweise etwa 10.000 mm Hg, beträgt.
Kosmetisches oder therapeutisches Produkt, umfassend das Gaszuführmittel gemäß einem der Ansprüche 23 bis 27, enthaltend in einem unter Druck gesetzten Behälter, der das Lösen des Gases durch das Gaszuführmittel verhindert.
Verfahren zur Herstellung einer FC-Emulsion, umfassend: (a) das Mischen einer FC-nicht mischbaren hydrophilen Flüssigkeit und eines Emulgierungsmittels, unter Bildung eines ersten Gemisches, (b) das Mischen eines Stabilisierungsmittels mit dem ersten Gemisch unter Bildung eines zweiten Gemisches, wobei das Stabilisierungsmittel aus einer Gruppe, bestehend aus Cetylalkohol, Stearylalkohol, Behenylalkohol, Glycerylstearat, polyoxyethylierter Fettsäure (PEG-75 Stearat), Polyethylenglykolether von Cetylalkohol (Ceteth-20), Polyethylenglykolether von Stearylalkohol (Steareth-20) und Gemischen davon, ausgewählt ist, und (c) das Mischen des FC mit dem zweiten Gemisch unter Bildung eines dritten Gemisches, um Tröpfchen von FC in der FC-nicht mischbaren hydrophilen Flüssigkeit zu dispergieren und die FC-Emulsion zu bilden, wobei das Stabilisierungsmittel die Fähigkeit der Tröpfchen vermindert, sich innerhalb einer kontinuierlichen Phase der FC-Emulsion zu bewegen.
Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei der Schritt (c) weiter das Mischen von Formulierungsadditiven in die FC-nicht mischbare hydrophile Flüssigkeit umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei die Formulierungsadditive aus einer Gruppe, bestehend aus Verdickungsmitteln, Konservierungsmitteln, Feuchthaltemitteln, Weichmachern, Färbemitteln, pH-Einstellungsmitteln, Puffern, Textur-steigernden Verbindungen, Sonnenschutzmitteln, Antioxidantien, Chelatisierungsmitteln, Duftstoffen, Riechstoffen, Verarbeitungshilfsmitteln und anderen bioaktiven oder inerten kosmetischen und pharmazeutischen Bestandteilen, ausgewählt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Gaszuführmittels, wobei das Verfahren umfaßt: (a) das Bereitstellen der FC-Emulsion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 und (b) das Aussetzen der FC-Emulsion einem Gas unter Bedingungen, die ausreichend sind, die Emulsion zu einem vorbestimmten Ausmaß in Gas umzuwandeln.
Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei der Schritt des Aussetzens das Aussetzen der Emulsion einem Gas unter Atmosphärendruck umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei der Schritt des Aussetzens das Aussetzen der Emulsion einem Gas unter einem Druck, der oberhalb von Atmosphärendruck liegt, umfaßt.
Verfahren gemäß Anspruch 34, wobei das Gas Sauerstoff ist, und die Emulsion Sauerstoff unter 180 psi ausgesetzt wird.