Saturated concentration of emulsified isoflurane at 20℃ and its anesthetic potency for intravenous injection in rats<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

Abstract

Objective:  To determine the safe concentration of isoflurane in lipid emulsion at room temperature, and to measure the anesthetic potency of emulsified isoflurane for intravenous injection in rats. 
Methods:  Liquid/gas partition coefficients (λ_L/G) of isoflurane in 20% and 30% Intralipida were measured at 20℃ using head-space two stage equilibration method.  Saturated concentration (Cs) of isoflurane in lipid emulsion at 20℃ were calculated and 3.1% (v/v) emulsified isoflurane in 30% Intralipida was prepared at 20℃.  Emulsified isoflurane was injected to female S-D rats (body weight 180-220g) with a single bolus via their tail veins, and the median effective dose (ED50) was measured by up-down method.  The loss of forepaw righting reflex (FRR) was accepted as successful induction of anesthesia.  Loss and return time of FRR were recorded. 
Results:  λ_L/G of isoflurane in 20% and 30% Intralipida at 20℃ were 34.90±2.58 and 51.01±1.55, respectively.  Cs (95% confidential interval) of isoflurane in 20% and 30% Intralipida were 5.64% (5.30%-5.97%) and 8.24% (8.04%-8.44%), respectively.  For all anesthetized rats after injection of emulsified isoflurane, loss of FRR was within approximately 5 seconds.  ED50 of isoflurane was 0.073±0.016 mll/kg.  No animal dead during experiment.  Time for return of FRR in anesthetized rats was 22s±15s. 
Conclusion:  The results in present study indicate that 30% Intralipida is a better carrier solution in preparation of emulsified isoflurane because of its higher anesthetic solubility.  Intravenous injection of emulsified isoflurane produces recoverable anesthesia in rats.
Key words: isoflurane, lipid emulsion, liquid/gas partition coefficient, median effective dose

　　理论上，异氟醚静脉注射具有诱导及苏醒快，麻醉可控性强等优点^[1]。但是，静脉直接注射，即使是微量的纯液态挥发麻醉药，都会造成人和实验动物的致命性损害^{[2, 3]}。静脉注射挥发麻醉药是否具有临床可行性取决于其在载体中的溶解度和麻醉效价。本研究首先测定异氟醚在20％和30％脂肪乳中的液/气分配系数（λ_L/G），计算其饱和溶解浓度（Cs），并应用续贯法测定乳化异氟醚在大鼠静脉麻醉诱导中的半数有效量（ED₅₀ ），为乳化异氟醚的进一步研究提供基本数据资料（研究起止时间为2001年1月～12月）。

资料和方法<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

一、λ_L/G测定和Cs的计算
　　应用气相色谱仪（美国产HP4890型，配带氢离子火焰检测器和HP3398A色谱化学工作站）、顶空两次平衡法^[4]测定在20℃条件下，异氟醚（美国阿斯利康公司生产，批号：76514Z8）在20％Intralipid?和30％Intralipid?（中国华瑞制药有限公司生产，批号分别为0102185和0011127 1A）中的λ_L/G。每种脂肪乳剂重复测定12次。色谱柱为6m长、内径0.32cm的不锈钢柱，填充chromosorb-WHP60/80。进样口、色谱柱和检测器温度分别为100℃、70℃和200℃。氮气、氢气和空气流速分别为15ml/min、35ml/min和300ml/min。
　　Cs的计算公式^[5]为：
　　式中SVP为饱和蒸汽压（mmHg）；MW为分子量（g/mol）；62365.6为换算系数；293为绝对温度（273＋20）；SG为液态麻醉药比重（g/ml）。
根据本研究测定的20℃条件下异氟醚在20％和30％Intralipid?中的λ_L/G，以及文献报道的20℃时异氟醚的MW（184.5 g/mol），SVP（240 mmHg）和SG（1.50 g/ml）数据^[6]，依上述公式计算其Cs。

二、乳化异氟醚在大鼠静脉诱导中ED₅₀的测定
　　以30％Intralipid?为载体，经下列步骤配制浓度为3.1％（v/v）的乳化异氟醚静脉注射制剂。抽取40ml 30％Intralipid?置于40ml玻璃样品瓶中，将内衬特福龙涂层的橡胶瓶塞旋紧，并插入长度分别为7cm和3cm金属针头。以玻璃注射器密闭且准确地经7cm针头将1.24ml液态异氟醚注入样品瓶中。此时会有等量的脂肪乳自3cm针头溢出。迅速拔除两针头，并用真空硅脂封闭瓶塞上的针眼。手持样品瓶，于旋涡振荡器以50Hz频率振荡。振荡30s，静置4min30s，以此程序进行30min的乳化混匀。

三、统计学方法
　　计算异氟醚在20％和30％Intralipida^?中λ_L/G、大鼠静脉注射麻醉的ED₅₀和麻醉大鼠翻正反射恢复时间的X±s。根据单次测定λ_L/G值，计算乳化异氟醚的平均Cs及95％可信区间（95％CI）。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

结果

20℃条件下，异氟醚在20％和30％Intralipida^?中的λ_L/G分别为34.90±2.58和51.01±1.55，Cs分别为5.64%（95%CL：5.30%～5.97%）和8.24%（95％CL：8.04%～8.44%）。乳化异氟醚大鼠静脉麻醉的ED₅₀为0.073±0.016ml/kg。ED₅₀测定的原始数据见表1，连续实验23只大鼠得到6个翻正反射由＋至－的交叉点，完成ED₅₀测定。静脉注射乳化异氟醚后，所有阳性大鼠的翻正反射均在5秒内消失。实验过程中所有动物均保留有自主呼吸，无动物死亡。麻醉大鼠前爪翻正反射恢复时间为（22±15）秒。

讨论

　　动物实验和人类临床报道证实，静脉注射纯液态挥发麻醉药，即使是微小剂量，也会造成致命性伤害，导致急性肺水肿和出血^{[2, 3]}。由此可见，挥发麻醉药静脉应用的关键是寻找合适的载体，避免将液态麻醉药直接注入血液循环。理论上，某一溶液与挥发麻醉药饱和蒸汽达到平衡时，溶液中挥发麻醉药的浓度即为该溶液的麻醉药最大溶解浓度。在此浓度以下时，溶液中不会有液态挥发麻醉药微滴析出。我们将此浓度定义为挥发麻醉药的饱和溶解浓度（Cs），主要由麻醉药的SVP以及其在该溶液的λ_L/G决定。SVP属挥发麻醉药固有的理化特性。因此，决定麻醉药Cs最主要的可变因素是其在载体溶液中的λ_L/G。由本研究测定的λ_L/G和前期研究得出的Cs计算公式^[5]，发现20℃时异氟醚在20％和30％Intralipida^?这两种不同载体中的Cs分别为5.64%和8.24%。提示室温下，每100ml脂肪乳剂中异氟醚的最大溶解量为：20％Intralipida^?为载体时5.64ml，30％Intralipida^?为载体时8.24ml。在配制静脉注射制剂时，若超过此标准，脂肪乳剂中液态异氟醚微滴析出的可能性大为增高，将液态异氟醚直接注射入血的可能性也大为增加。同时本研究结果也提示，从制剂安全范围的角度考虑，30％Intralipida^?更适合作为乳化异氟醚的载体制剂。
　　根据国家药品监督管理局颁布的《新药审批办法》规定，由其它途径改为静脉注射的药物属国家二类新药，必须经临床前动物试验。因此，在启动新药试验前，由初步的动物试验观察其有效性十分必要。本研究以续贯法测定了乳化异氟醚在大鼠静脉麻醉诱导中的ED50。静脉注射乳化异氟醚后麻醉大鼠前爪翻正反射均在5秒内迅速消失，实验过程中所有动物均保留有自主呼吸，无动物死亡。初步说明了乳化异氟醚静脉注射麻醉的有效性。同时，麻醉大鼠的翻正反射能够迅速恢复（平均为22秒）。说明静脉注射后，乳化异氟醚随血流迅速到达作用部位产生麻醉作用。而当含异氟醚的血液流经肺泡时，麻醉药也迅速挥发至肺泡气，使苏醒过程加快。因此，乳化异氟醚静脉应用时的药代动力学过程，既不同于静脉麻醉药静脉用药，也与异氟醚吸入途径给药时有很大差别。其详细的体内过程仍需进一步动物实验证实。

参考文献
1. Eger RP, MacLeod BA.  Anaesthesia by intravenous emulsified isoflurane in mice.  Can J Anaesth, 1995, 42: 173-176.
2. Sutton J, Harrison GA, Hickie JB.  Accidental intravenous injection of halothane.  Br J Anaesth, 1971, 43: 513-520.
3. Kawamoto M, Suzuki N, Takasaki M.  Acute pulmonary edema after intravenous liquid halothane in dogs.  Anesth Analg, 1992, 74: 747-752.
4. 周建新, 刘进.  注射器两次平衡法同时测定三种吸入麻醉药的血/气分系数.  中华医学杂志, 1998, 78: 72-73.
5. Zhou JX, Luo NF, Liang XM, et al.  Solubilities and theoretical saturated concentrations of isoflurane and halothane in lipid emulsion at 20℃.  Anesthesiology, 2001, 95: A115.
Fee JPH.  Volatile inhalational agents.  In: Dundee JW, Clarke RSJ, McCaughey W, eds.  Clinical Anaesthetic Pharmacology.  New York: Churchill Livingstone, 1991  97-126.