于布為,薛慶生(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院麻醉科,上海市 200025)
自1846年10月16日Morton醫(yī)師在美國(guó)麻省總院公開展示乙醚全身麻醉技術(shù)以來,現(xiàn)代麻醉學(xué)已走過了164個(gè)春秋。經(jīng)過不斷發(fā)展,當(dāng)代麻醉學(xué)科除承擔(dān)臨床麻醉、疼痛診療、重癥監(jiān)護(hù)、急救復(fù)蘇等繁重的臨床工作外,更積極參與并領(lǐng)導(dǎo)新型圍術(shù)期醫(yī)學(xué)的建立和發(fā)展。在當(dāng)代綜合性醫(yī)院中,麻醉科主導(dǎo)著“舒適醫(yī)學(xué)”的發(fā)展,在保障醫(yī)療安全、提高醫(yī)院工作效率、協(xié)調(diào)各科關(guān)系方面都逐步處于中心地位,發(fā)揮著關(guān)鍵作用,也越來越受到社會(huì)的關(guān)注。
麻醉藥作為麻醉學(xué)科的基石,在提高藥物臨床效應(yīng)、降低不良反應(yīng)、滿足臨床安全舒適需求等方面不斷推陳出新。尤其是近10多年來,各種新型麻醉藥已應(yīng)用于臨床,或正處于臨床前的驗(yàn)證階段,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)獲得了令人欣喜的成果。了解這方面的發(fā)展成就,將有助于把握學(xué)科發(fā)展前沿、擴(kuò)展專業(yè)視野、培養(yǎng)藥物創(chuàng)新理念。本文擬結(jié)合我國(guó)醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)新實(shí)踐,介紹一些具有里程碑意義的新型麻醉藥。
異丙酚于1977年研發(fā)成功,并于20世紀(jì)80年代后期進(jìn)入市場(chǎng),目前已成為使用最為廣泛的靜脈麻醉藥。它具有起效快、麻醉效果確切、作用消失快等多種藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)優(yōu)點(diǎn)。但它也存在缺陷,由于異丙酚不溶于水,目前臨床使用的劑型都是以脂肪乳劑作為溶劑。脂肪乳劑可滋生細(xì)菌,藥物易被污染,使用后可導(dǎo)致術(shù)后感染。且異丙酚乳劑長(zhǎng)期使用會(huì)造成血脂升高,增加肝臟負(fù)擔(dān),甚至誘發(fā)胰腺炎,即所謂異丙酚輸注綜合征。因此,目前針對(duì)異丙酚的藥物創(chuàng)新集中在以下3個(gè)方面:(1)脂肪乳劑的比例和結(jié)構(gòu);(2)水溶性異丙酚的研發(fā);(3)異丙酚前體藥[1,2]。
這方面主要是脂肪乳劑的濃度和中、長(zhǎng)鏈脂肪酸比例。濃度上有使用10%、2%、1%脂肪乳劑者,它們?cè)谒巹?dòng)學(xué)、藥效學(xué)方面差異不顯著?;旌嫌兄墟満烷L(zhǎng)鏈脂肪酸的新型異丙酚,雖然較傳統(tǒng)的長(zhǎng)鏈脂肪酸異丙酚在靜脈注射痛方面有所改進(jìn),但是仍有較高的發(fā)生率,甚至效果還不及注射時(shí)混合少量利多卡因更為有效[3]。
水溶性異丙酚的種類很多,部分已在一些國(guó)家用于臨床。其中采用新型包裹技術(shù)研發(fā)的具有納米性質(zhì)的劑型藥物也許更有臨床價(jià)值。
Cleofol?,由印度研發(fā)并已用于臨床。該藥是為那些需要“植物性麻醉”的素食主義者提供的。雖然它被認(rèn)為是一種“潔凈”的水溶性藥物,但是該藥的制造商一直還沒有公開其溶劑成分。該藥已獲得美國(guó)專利。然而,隨著使用人群的增加,臨床和科研均發(fā)現(xiàn),和傳統(tǒng)脂溶性異丙酚相比,Cleofol?具有較高的注射痛發(fā)生率(Dubey等證實(shí)其發(fā)生率為89%,而中鏈脂肪酸異丙酚僅為40%)[4];也有報(bào)道稱,其可腐蝕給藥的三通的閥芯,造成藥物泄漏[5]。
Aquafol?,由韓國(guó)研發(fā)。其溶劑為10%純化泊洛沙姆188(Poloxamer 188,PP188)和0.7%聚乙二醇660羥基硬脂酸脂。泊洛沙姆是一種由中部疏水的聚氧丙烯和鏈側(cè)面連接兩段親水聚氧多烯而構(gòu)成的非離子型三嵌段共聚物。作為一種表面活性物質(zhì),可增加疏水性物質(zhì)的水溶性。PP188在韓國(guó)也被用于鐮刀型細(xì)胞貧血病的治療。在2010年發(fā)表的一項(xiàng)包括288例患者的臨床研究發(fā)現(xiàn),Aquafol?和得普利麻(1%脂溶性異丙酚)的藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)相似,但在注射痛的發(fā)生頻率和程度上,Aquafol?更加明顯。由于PP188具有過敏反應(yīng)和影響腎功能的不良作用,因此Aquafol?的臨床使用價(jià)值還需深入探討[6]。
聚合膠束異丙酚(Propofol-PM),是由親水性的聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和親脂性的聚丙交脂(Polylactide,PLA)組成的兩親性聚合膠束包裹異丙酚,形成直徑為30~40 nm的膠束,并制成固態(tài)的注射用滅菌粉末。該物質(zhì)易溶于水,形成透明的水溶性異丙酚,具有納米級(jí)藥物的優(yōu)勢(shì)(見圖1)。該藥目前還處于臨床前的基礎(chǔ)研究階段,通過大鼠研究證實(shí),Propofol-PM與得普利麻的藥動(dòng)學(xué)相似,并且在大鼠的意識(shí)消失、清醒、翻正反射恢復(fù)等方面二者均無差異,這方面的結(jié)果還需大動(dòng)物和人類的試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)[7,8]。
該藥是一種二鈉鹽化合物,在異丙酚苯環(huán)結(jié)構(gòu)的C1端加上1個(gè)甲基磷酸,使其具有水溶性。Fospropofol進(jìn)入人體后,被堿性磷酸酶轉(zhuǎn)化為異丙酚、甲醛和磷酸,甲醛脫氫成為甲酸,后者在四氫葉酸作用下轉(zhuǎn)化為水和CO2。當(dāng)機(jī)體嚴(yán)重缺乏四氫葉酸時(shí),甲酸可能破壞呼吸鏈,增加乳酸水平,導(dǎo)致細(xì)胞酸中毒。1.86mg的Fospropofol在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為1mg的異丙酚,它能夠在靜脈注射后數(shù)分鐘轉(zhuǎn)化成異丙酚。和異丙酚相比,其起效時(shí)間和消除時(shí)間都較長(zhǎng),對(duì)循環(huán)和呼吸系統(tǒng)的影響較小,且不會(huì)發(fā)生注射痛。Fospropofol已被美國(guó)食品與藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)用于檢查和治療的鎮(zhèn)靜催眠術(shù),使用者必須是接受過全身麻醉培訓(xùn),且不參加檢查治療操作的人員。已發(fā)表的許多文獻(xiàn)都是將Fospropofol用于胃腸鏡和氣管纖支鏡檢查治療的鎮(zhèn)靜術(shù)[9]。
揮發(fā)性吸入麻醉藥靜脈化的研究已有40多年歷史。這是由于研究發(fā)現(xiàn)這些靜脈注射的吸入麻醉藥同異丙酚一樣具有起效快、消退快的特點(diǎn),同時(shí)對(duì)循環(huán)系統(tǒng)影響小,安全性相似,而且它們具有明顯的組織臟器保護(hù)功能。靜脈注射吸入麻醉藥較傳統(tǒng)的揮發(fā)性吸入麻醉藥在發(fā)揮麻醉維持和臟器保護(hù)作用時(shí)的劑量要明顯減少,同時(shí)也避免了后者污染環(huán)境的缺陷。此外,吸入麻醉依靠患者肺功能發(fā)揮作用,且需專用揮發(fā)罐和濃度監(jiān)測(cè)等復(fù)雜裝置等[10]。雖然有關(guān)吸入麻醉藥乳化方面的進(jìn)展還只停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段,但是基礎(chǔ)研究結(jié)果已經(jīng)提示它們今后可能發(fā)揮的臨床價(jià)值。四川大學(xué)華西醫(yī)院劉進(jìn)教授及其科研團(tuán)隊(duì)做了很多這方面的工作,在國(guó)內(nèi)、外均處于領(lǐng)先水平。
圖1 Propofol-PM和得普利麻的劑型示意圖a.Propofol-PM注射用滅菌粉末;b.Propofol-PM水溶液;c.得普利麻Fig 1 Dosage form diagram of Propofol-PM and diprivan a.Propofol-PM freeze-dried powder;b.Propofol-PM solution;c.diprivan
早在30多年前,Biber等就將氟烷乳化,并發(fā)現(xiàn)其靜脈注射能夠用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物麻醉。隨后,Eger等將脂肪乳劑和異氟醚混勻,發(fā)現(xiàn)這種乳化異氟醚靜脈注射對(duì)于小鼠的治療指數(shù)(半數(shù)致死量/半數(shù)有效量)是3.2[11]。劉進(jìn)等將30%的脂肪乳劑與異氟醚混勻,制成低于飽和劑量的3.1%和6%乳化異氟醚,其在大鼠的治療指數(shù)為3.2,與Eger等的研究結(jié)果相似[12];在隨后的動(dòng)物研究中進(jìn)一步證實(shí),乳化異氟醚不僅對(duì)心肌缺血有保護(hù)效應(yīng),而且對(duì)肝臟和肺組織缺血同樣有保護(hù)作用[13,14]。乳化異氟醚能用于局部靜脈麻醉,并且通過主動(dòng)脈給藥,證實(shí)異氟醚的制動(dòng)效應(yīng)主要作用在脊髓而非大腦[15]。乳化異氟醚還能經(jīng)硬膜外腔注射,產(chǎn)生區(qū)域阻滯效應(yīng)[16]。隨著研究的深入,這種乳化異氟醚靜脈注射制劑在臨床上對(duì)器官缺血保護(hù)和局部靜脈麻醉等方面可能具有一定的應(yīng)用前景。
七氟醚同樣對(duì)多種器官缺血具有保護(hù)效應(yīng),因此有學(xué)者也將其乳化。但是和過去不同的是,他們沒有采用脂肪乳劑,而是用添加全氟溴烷和氟化聚合物構(gòu)成的混合脂溶性物質(zhì)來乳化七氟醚,得到達(dá)20%高溶解度的注射用七氟醚。這明顯高于以往報(bào)道的揮發(fā)性吸入麻醉藥在脂肪乳劑中的溶解度(異氟醚在30%脂肪乳劑中的飽和溶解度約為8%),但是這種新型乳化七氟醚對(duì)大鼠的治療指數(shù)為2.6,和以往脂肪乳劑乳化的吸入麻醉藥數(shù)值接近[17]。這種新型乳化制劑技術(shù)對(duì)將來靜脈注射揮發(fā)性吸入麻醉藥的臨床應(yīng)用提供了新的方向。
氙氣(Xenon)是地球大氣層中的一種惰性氣體,無色、無臭、無味。其在大氣中的含量非常低(0.087 5×10-6)。氙氣在希臘語中的意思是“陌生者”,但是其在臨床麻醉中并不是一個(gè)新手,當(dāng)初在預(yù)防潛水病時(shí)就曾用氙氣代替氦氣,而發(fā)現(xiàn)其有麻醉效應(yīng)。氙氣作為麻醉氣體使用已有近60年歷史(1951年起),但是到目前為止,臨床使用氙氣作為麻醉劑的只有德國(guó)和俄羅斯。這是因?yàn)殡瘹獾闹苽涑杀痉浅8?,作為一種稀有氣體,它需要從液態(tài)的空氣中分離獲得。目前1 L氙氣的平均價(jià)格是10美元,這是笑氣(N2O)價(jià)格的2 000倍。即便是使用低流量麻醉系統(tǒng),高昂的價(jià)格也限制了氙氣的廣泛使用。
氙氣是一種近乎理想的吸入麻醉藥,其血?dú)夥峙湎禂?shù)最低(0.12),因此麻醉誘導(dǎo)和恢復(fù)也最快。它不參與機(jī)體代謝,因此也沒有氟烷、七氟醚等藥可能產(chǎn)生肝、腎毒性的顧慮。氙氣不影響心肌收縮,對(duì)于血壓和血管張力均無影響,即便對(duì)嚴(yán)重的心臟疾病患者也是一樣。因此其在心臟疾病患者麻醉中更是首選。和其他氟類吸入麻醉藥不同的是,氙氣在降低呼吸頻率的同時(shí),能夠增加潮氣量,因此極少影響分鐘通氣量。由于氙氣較空氣的密度高、質(zhì)量大,因此氣道阻力會(huì)有所增加。由于氙氣麻醉時(shí)要使用低流量麻醉,此時(shí),進(jìn)行吸入氣體濃度監(jiān)測(cè)非常必要,但是因?yàn)殡瘹廨^空氣重,傳統(tǒng)的氣體分析監(jiān)測(cè)方法并不適用于氙氣[18]。
氙氣也是唯一一種無溫室效應(yīng)的麻醉氣體。氙氣的麻醉機(jī)制被認(rèn)為是對(duì)中樞N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體阻滯效應(yīng)所致。正因?yàn)榫哂羞@種明確的效應(yīng)機(jī)制,因此氙氣目前被更多地用于臟器缺血保護(hù)中,尤其是對(duì)于腦和脊髓的缺血缺氧性損傷的保護(hù)。Luo等[19]發(fā)現(xiàn),氙氣對(duì)于新生神經(jīng)細(xì)胞的缺血缺氧性損傷的保護(hù)作用非常明顯;但也有研究[20]發(fā)現(xiàn),氙氣和其他吸入麻醉藥一樣也能夠促進(jìn)發(fā)育期神經(jīng)細(xì)胞凋亡,即具有神經(jīng)毒性作用。有趣的是,當(dāng)同時(shí)使用經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)具有神經(jīng)毒性作用的氙氣和異氟醚時(shí),發(fā)現(xiàn)氙氣可以降低異氟醚的神經(jīng)毒性作用。這些研究提示,氙氣同時(shí)具有神經(jīng)毒性和神經(jīng)保護(hù)作用,只是實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件的差別而已[20]。
20世紀(jì)中葉,筒箭毒和琥珀膽堿(司可林)作為肌肉松弛藥(簡(jiǎn)稱“肌松藥”)被用于臨床,開創(chuàng)了現(xiàn)代麻醉學(xué)的新時(shí)代,從此建立并推廣了平衡麻醉的概念,既保障了患者安全,又滿足了手術(shù)需要。但司可林的先天性不足(過敏反應(yīng)、惡性高熱、二相阻滯等)和非去極化肌松藥的殘留肌松所導(dǎo)致的副作用,使得近年來肌松藥的臨床使用有倒退之勢(shì)。隨著Sugammadex這種具有里程碑意義藥物的誕生,使得臨床肌松藥的使用更加游刃有余。更為重要的是,它直接促進(jìn)了現(xiàn)今許多傳統(tǒng)理念和保守習(xí)慣的更新變革[21]。
Sugammadex是一種γ-環(huán)糊精,是由8個(gè)吡喃葡萄糖構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu),其外緣親水而內(nèi)腔疏水,結(jié)合適當(dāng)?shù)目腕w,形成主客體包裹物。Sugammadex只螯合甾體類非去極化肌松藥羅庫溴銨和維庫溴銨(見圖2)。
圖2 Sugamm adex結(jié)構(gòu)圖和其與羅庫溴銨結(jié)合示意圖A.Sugammadex拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);B.Sugammadex;C.羅庫溴銨;D.Sugammadex與羅庫溴銨1∶1結(jié)合的結(jié)構(gòu)Fig 2 Diagram sof the structure of Sugammadex and combination of Sugammadexw ith rocuronium A.Sugammadex topological structure;B.Sugammadex;C.rocuronium;D.combination of Sugammadex and rocuronium in the ratio of 1∶1
Sugammadex按1∶1的比例結(jié)合血中游離羅庫溴銨,使得血中肌松藥濃度迅速降低,神經(jīng)肌肉接頭處的羅庫溴銨脫離乙酰膽堿受體,從而達(dá)到肌松恢復(fù)的效果。Sugammadex和羅庫溴銨結(jié)合后很難分離。Sugammadex分布在細(xì)胞外液,不與血漿蛋白和紅細(xì)胞結(jié)合,消除半衰期短(1.8 h),分布容積?。?.9 L),絕大部分(>90%)在給藥后24 h從尿液排出體外,腎功能損傷患者的排出時(shí)間會(huì)延長(zhǎng),因此不推薦用于嚴(yán)重腎功能受損者。其臨床使用劑量范圍在1~16mg·kg-1。目前沒有資料提示Sugammadex能被機(jī)體代謝。Sugammadex結(jié)合羅庫溴銨的能力是維庫溴銨的2.5倍,但是它們?cè)诮Y(jié)合后都同樣不能分離。
Sugammadex能夠恢復(fù)由這2種甾體類肌松藥產(chǎn)生的各種深度的臨床肌松效應(yīng)。臨床研究通??疾煲韵?種:(1)中度阻滯(肌松程度維持在4個(gè)成串刺激(TOF)中的T2水平):Sugammadex(2mg·kg-1)靜脈注射后平均1.3min就可使TOF恢復(fù)至0.9,而新斯的明(50 μg·kg-1)拮抗使TOF恢復(fù)至0.9的平均時(shí)間是17.6m in。(2)深度阻滯(強(qiáng)直刺激后計(jì)數(shù)(PTC)在1~2個(gè)):Sugammadex(4mg·kg-1)靜脈注射后1.6~2.3min就能夠使TOF恢復(fù)到0.9,而新斯的明(70 μg·kg-1)拮抗使TOF恢復(fù)至0.9的時(shí)間平均是49min。(3)補(bǔ)救逆轉(zhuǎn)(肌松藥使用后3m in要求肌張力立即恢復(fù)):該情況多發(fā)生在困難氣道(插管困難和通氣困難時(shí)),羅庫溴銨使用3m in后靜脈注射Sugammadex(16mg·kg-1),能在6.2min恢復(fù)自主呼吸,而使用1mg·kg-1司可林的自然恢復(fù)時(shí)間是10.9m in。臨床單次注射Sugammadex時(shí)需在10 s內(nèi)快速完成。
Sugammadex對(duì)于老人和小兒的肌松拮抗效應(yīng)與成年人并無明顯差別。>75歲的老年人,Sugammadex(2mg·kg-1)靜脈注射后TOF恢復(fù)至0.9的時(shí)間略長(zhǎng),為3.6m in;小兒的研究結(jié)果只是在2歲以上的人群中獲得。目前的研究都沒有發(fā)現(xiàn)Sugammadex較對(duì)照組(生理鹽水或新斯的明)患者出現(xiàn)更為嚴(yán)重的不良反應(yīng)。
Sugammadex使用后24 h內(nèi)不能再次使用羅庫溴銨或維庫溴銨,若需再次肌松,可使用阿曲庫胺等非甾體類肌松藥。
Sugammadex已在歐盟等多個(gè)國(guó)家上市并應(yīng)用于臨床。在美國(guó),由于出現(xiàn)了疑似相關(guān)的過敏反應(yīng),因此還沒有獲得FDA批準(zhǔn)[22,23]。其在中國(guó)的注冊(cè)前臨床試驗(yàn)已部分完成。
Sugammadex的問世,改變了過去教科書規(guī)定的必須使用司可林所遇到的臨床尷尬,也消除了傳統(tǒng)新斯的明拮抗所帶來的不良反應(yīng),增加了麻醉醫(yī)師在提供深度肌松滿足手術(shù)需要時(shí)的信心,它更適合當(dāng)代麻醉安全性與舒適化的要求,尤其是門診手術(shù)、短小手術(shù),以及插管困難和通氣困難的麻醉誘導(dǎo)。
Sugammadex也存在一些不足,由于它問世不久,臨床使用人群尚有限,副作用和對(duì)于特殊人群(如神經(jīng)肌肉退行性疾病患者)的不良反應(yīng)還有待觀察。其對(duì)于深度肌松的逆轉(zhuǎn)效應(yīng),使得臨床更需要嚴(yán)密監(jiān)測(cè)這類患者的麻醉和鎮(zhèn)痛程度,因?yàn)樯疃燃∷煽赡軙?huì)掩蓋麻醉和鎮(zhèn)痛藥使用的不足。此外,其價(jià)格因素也會(huì)促使臨床更多地考慮其費(fèi)用-效應(yīng)比。
更他氯銨(Gantacurium或AV430)是一種用于取代司可林的非去極化肌松藥,它是一種非對(duì)稱的混合鹽α-氯延胡索酸酯。志愿者試驗(yàn)證實(shí),其1個(gè)ED95劑量靜脈注射2.1min后阻滯程度達(dá)到90%,肌松維持4.7~10.1min,但在劑量增加后會(huì)有組胺釋放的不良反應(yīng)。
AV002是一種中等時(shí)效的新型芐異喹啉衍生物,為非去極化肌松藥,它是非鹵代、對(duì)稱、芐異喹啉延胡索酸鹽二酯。目前還處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。已有的研究發(fā)現(xiàn),其對(duì)自主神經(jīng)系統(tǒng)的安全性較高,尚未發(fā)現(xiàn)支氣管收縮作用。
L-半胱氨酸是上述2種肌松藥的新型逆轉(zhuǎn)藥,能夠逆轉(zhuǎn)它們的肌松效應(yīng),尤其是逆轉(zhuǎn)中時(shí)效的AV002效應(yīng),可能是今后又一種有實(shí)用價(jià)值的肌松拮抗藥[24]。
近年來在鎮(zhèn)靜催眠藥的研發(fā)方面也取得了一些進(jìn)展,尤其是通過對(duì)咪唑安定、異丙酚和依托咪酯藥的結(jié)構(gòu)改造,對(duì)原來藥物產(chǎn)生副作用的側(cè)鏈進(jìn)行修飾,形成了一些新型藥物,其作用機(jī)制更加清晰、副作用更小。
CNS7056是一種新型的水解酯酶苯二氮,志愿者研究證實(shí)其具有優(yōu)異的鎮(zhèn)靜催眠效果。
JM-1232是一種針對(duì)γ-氨基丁酸A(GABAA)受體苯二氮位點(diǎn)的異吲哚啉衍生物,志愿者試驗(yàn)證實(shí)其鎮(zhèn)靜催眠的起效和失效時(shí)間都明顯優(yōu)于咪唑安定。
甲基甲烷硫代磺酸依托咪酯(Methanethiosulphate-etomidate)、甲氧羥基依托咪酯(Methoxycarbonyl-etomidate)和Carboetomidate是依托咪酯結(jié)構(gòu)衍生物,通過改造降低了依托咪酯對(duì)于腎上腺皮質(zhì)功能抑制的不良反應(yīng)。
PF0713在結(jié)構(gòu)上和異丙酚非常相似,是GABAA受體激動(dòng)藥,和異丙酚一樣為脂溶性藥,能產(chǎn)生麻醉效應(yīng),但沒有注射痛[25]。
以上介紹的新型麻醉藥有些正在臨床使用,有些已完成了前期基礎(chǔ)研究,正準(zhǔn)備進(jìn)入臨床。它們真正的應(yīng)用價(jià)值還需接受實(shí)踐的驗(yàn)證。以后的研究會(huì)側(cè)重于擴(kuò)大人群的不良反應(yīng)觀察和藥物的費(fèi)用效應(yīng)分析。應(yīng)該指出的是,隨著更多的新型短效麻醉藥的使用,尤其是鎮(zhèn)靜催眠類藥的使用,臨床麻醉更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)麻醉監(jiān)測(cè)的重要性,這也是今后開展機(jī)器人輔助麻醉的必然趨勢(shì)。
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