Orientations actuelles en matière de transporteurs d’oxygène in vivo les émulsions de fluorocarbures

Laboratoire de Chimie Moleculaire, Unite Associee au CNRS, Universite de Nice, Parc Valrose, 06034 Nice cedex, France.

Résumé

La réalisation d’un transporteur injectable d’oxygène – coordine chimiquement comme avec l’hémoglobine, ou simplement dissous comme dans un fluorocarbure – a pris rang parmi les nouveaux défis de la médecine Les applications potentielles de tels transporteurs concernent en effet de nombreuses situations pathologiques parmi les plus graves et les plus fréquentes, en particulier dans les domaines cardiovasculaire et cérebrovasculaire. Dans le traitement de certains cancers, comme substituts du sang en traumatologie d’urgence, comme agents de contrasto pour le diagnostic, pour la préservation de tissus et transplants, etc Les caractéristiques qui font des fluorocarbures d’excellents vecteurs d’oxygène a usage biomédical sont rappelées Les critères à utiliser pour leur sélection, ainsi que pour celle des autres constituants des émulsions injectables de fluorocarbure, sont définis. Les principales différences qui existent entre ces émulsions et le sang sont détaillées, ainsi que leurs conséquences sur la délivrance de l’oxygène et leurs implications thérapeutiques. Les défauts et insuffisances des premières émulsions utilisées sont analyses, permettant ainsi de désigner les prochains objectifs à atteindre. Les progrès déjà considérables qui ont été réalises par rapport a cette première génération d’émulsions sont passes en revue : fluorocarbures plus purs, plus fiables, meilleure connaissance des relations structures/propriétés en ce qui concerne leur capacité de dissolution d’oxygène et leur vitesse d’excrétion, définition du domaine des masses moléculaires pertinentes, reconnaissance du rôle déterminant des tensioactifs. Développement d’émulsions significativement plus concentrées et plus efficaces, progrès en matière de préparation, caractérisation et évaluation des émulsions. etc. Des progrès restent à faire dans la maîtrise des émulsions. Afin d’augmenter leur stabilité, prolonger leur persistance intravasculaire et permettre une meilleure adaptation de leurs caractéristiques en fonction de l’indication thérapeutique. Ceci dépendra largement de la disponibilité de nouveaux agents tensioactifs et/ou co-tensioactifs plus fluorophiles et plus biocompatibles, dont les caractéristiques souhaitables sont précisées Les principales applications sont revues succinctement.

Abstract

The development of an injectable oxygen carrier — whether this oxygen is chemically bound as in hemoglobin, or simply dissolved as in fluorocarbons — has become one of the latest challenges in medicine The potential applications of such oxygen carriers concern, indeed, numerous pathological situations among the commonest and most serious, in particular in the cardiovascular and cerebrovascular areas, in the treatment of cancerous tumors, as blood substitutes, as contrast agents in diagnosis, for the preservation of tissues and transplants, etc The characteristics which make the fluorocarbons prominent candidate oxygen carriers for biomedical use are summarized The criteria to be used for their selection, and for the selection of the other constituents of injectable fluorocarbon emulsions, are defined The main differences existing between these emulsions and blood are detailed, as well as their consequences on the delivery of oxygen and their therapeutic implications The drawbacks and limitations of the first emulsions used are analyzed, thus allowing the designation of the next goals to be reached Considerable improvement over this first generation of emulsions has already been achieved : purer, more reliable fluorocarbons. better knowledge of structure/property relationships where the fluorocarbons’ oxygen-dissolving capacity and excretion rate are concerned, definition of the range of molecular weights relevant to intravascular administration, recognition of the deciding role of the surfactants, development of significantly more concentrated, more efficient emulsions, progress in the preparation, characterization and evaluation of the emulsions, etc Additional improvements are needed in mastering the emulsions in order to increase their stability, prolong their intravascular persistence, and adapt their characteristics according to the therapeutic indications This will depend essentially on the availability of new, more fluorophilic and more biocompatible surfactants and/or co surfactants, whose distinctive features are enumerated Further efforts are also needed in assessing the emulsions’ physiological effects and efficacy in each of their applications The main applications expected for the fluorocarbon based oxygen carriers are briefly reviewed.