用于分子成像的超聲造影劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型造影劑及其成像方法，所述造影劑包含具有大量金屬毫微粒的基質(zhì)微粒。大量金屬毫微粒封裝在非蛋白質(zhì)的生物相容或生物可降解的基質(zhì)微粒中和/或附著于非蛋白質(zhì)的生物相容或生物可降解的基質(zhì)微粒，基質(zhì)微粒的基質(zhì)從下列組中選擇，所述組包括：碳水化合物、脂類、合成聚合物、水成液、表面活化劑和有機(jī)液體，或者它們的混合物。該基質(zhì)微粒是生物相容和/或生物可降解的，并且可以耦合到靶向分子用于定向顯像。
【專利說明】用于分子成像的超聲造影劑
[0001]本申請為申請日為2005年11月15日、申請?zhí)枮?00580039281.0、發(fā)明名稱為“用于分子成像的超聲造影劑”的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]本發(fā)明涉及用于分子成像的新型超聲造影劑(UCA)以及其成像方法。
[0003]在過去的15年中，已經(jīng)開發(fā)了大量安全和實用的超聲造影劑(UCA)，諸如增強(qiáng)多普勒信號的充氣微泡，以及封裝了殼的液滴(Hall C.S.等人(2000) J.Acoust.Soc.Am.108(6),3049 - 3057)。
[0004]理想的超聲造影劑應(yīng)當(dāng)具有盡可能多的下列特征:
[0005]-在血液中穩(wěn)定和充分的壽命，例如，允許在30分鐘或更久的時間內(nèi)檢測靶器官；
[0006]-微粒的大小小于8微米，以便使它們能夠通過毛細(xì)血管；
[0007]-無毒，或者毒性可接受；
[0008]-充分的反射增強(qiáng)；
[0009]-易于生產(chǎn)和臨床應(yīng)用；
[0010]-允許高度特異性定向(targeting)。
[0011]而且，超聲造影劑應(yīng)當(dāng)優(yōu)選可與諸如飛利浦超聲成像系統(tǒng)的現(xiàn)有超聲成像系統(tǒng)一起使用。
[0012]已經(jīng)開發(fā)了包括金屬或`具有磁性的金屬氧化物的不同微粒，用作用于磁共振成像(MRI)的造影劑。US2002/0136693描述了用于診斷目的的制劑，其包含磁性微粒，所述磁性微粒包括磁性雙金屬氧化物(double metal oxide) /氫氧化物或磁性金屬或者任選的絡(luò)合劑。US2003/0082237描述了毫微粒(nanoparticle)，其由塊狀共聚縮氨酸(blockcopolypeptides)或同聚物聚電解質(zhì)(homoplymer polyelectrolyte)構(gòu)建成具有泡囊的內(nèi)層和外層的球體。毫微粒的外層或內(nèi)層可以包括金屬或金屬氧化物，其任選用于部位選擇性醫(yī)學(xué)成像。
[0013]金屬毫微?？梢杂米鞒曉煊皠?。尤其對靶向金屬毫微粒感興趣，由于它們的組織特異性導(dǎo)致了較高的局部超聲造影劑濃度，因而增加的反射增強(qiáng)，以及因而具有用這些穩(wěn)定劑獲取分子信息的特性。非靶向金屬毫微粒超聲造影劑將不在所需組織內(nèi)積聚，且它們的濃度將不會高到以較低的頻率可以檢測到。通過使用較高的頻率，可以獲得反射增強(qiáng)的顯著提高，如圖2、3和4中所示。然而，到目前為止，高頻不能用于例如器官研究，這是由于如表1中所示的穿透深度限制。
[0014]表1超聲的頻率、分辨率和穿透深度
[0015]
β I分辨率 I穿透深度
7，5MHz 210 μ m 50-70mm
10MHz 158 μ m 35mm22MHz72 u m8mm

30MHz52 u m4mm

50MHz31 u m2mm

75MHz21 u m1，5mm
[0016]注意到，該表反映了用于給定超聲儀器的頻率的分辨率和穿透深度的相關(guān)性的典型例子。該分辨率和穿透深度取決于換能器的頻率。但是相同頻率的兩個換能器不總是具有相同的分辨率和穿透深度。
[0017]增加金屬毫微粒的濃度，將增強(qiáng)超聲的反射率，尤其在超聲輻射具有足夠的穿透深度的相對低頻處。專利WO 02/11771和Bekeredjian等人(2002), UltrasoundMed.&Biol.28 (5),691 一 695)描述了結(jié)合了金的微管(gold-bound microtubule)作為超聲造影劑的可能應(yīng)用。與常規(guī)造影劑(微泡)相比，這種結(jié)合了金的微管顯示了造影活性更長的持久性。然而，絕對強(qiáng)度通常較低。因此，需要包括金屬毫微粒的備選化合物，其導(dǎo)致金屬毫微粒的局部高濃度。
[0018]本發(fā)明的目的是提供用于分子成像的備選超聲造影劑(UCA)及其成像方法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，提供了導(dǎo)致金屬毫微粒局部高濃度的化合物。
[0019]一方面，本發(fā)明涉及用于醫(yī)學(xué)診斷和成像的造影劑，其包括大量金屬毫微粒，其中所述大量金屬毫微粒封裝在非蛋白質(zhì)的生物相容或生物可降解的基質(zhì)微粒(matrixparticle)中和/或附著于非蛋白質(zhì)的生物相容或生物可降解的基質(zhì)微粒，基質(zhì)微粒的基質(zhì)從下列所組成的組中選擇:碳水化合物、脂類、合成聚合物、水成液(aqueous liquid)、表面活化劑和有機(jī)液體，或者它們的混合物。這種基質(zhì)例如可以是泡囊的殼。根據(jù)某些實施例，金屬毫微?？梢跃哂兄辽?5.1O5g/cm2s或50.105g/cm2s以上的聲阻抗。根據(jù)某些實施例，金屬毫微?？梢跃哂蠭至IOOnm之間或者I至50nm之間的直徑。根據(jù)某些實施例，所述金屬毫微粒的金屬可以是非磁性金屬，諸如金、銀、鉬、鈀、鎢或鉭、錸，或者它們的混合物。根據(jù)某些實施例，所述金屬毫微粒的金屬可以是貴金屬。造影劑的基質(zhì)微粒的直徑可以是I納米和10微米之間，例如，根據(jù)特定應(yīng)用，在I和8微米之間或者在25和250納米。根據(jù)某些實施例，所述金屬毫微粒以至少5% (體積/體積)的濃度存在于前述基質(zhì)中。根據(jù)某些實施例，一個或多個靶向分子可以附著于所述基質(zhì)微粒和/或金屬毫微粒的表面。
[0020]本發(fā)明還涉及將包括大量金屬毫微粒的非蛋白質(zhì)基質(zhì)微粒用于制造超聲造影劑，其中所述基質(zhì)選自由下列組成的組中:碳水化合物、脂類、合成聚合物、水成液、表面活化劑和有機(jī)液體，或者它們的混合物。
[0021]本發(fā)明還涉及一種獲取關(guān)于動物或人類患者的信息的方法，所述信息例如成像或診斷信息，該動物和人類患者已經(jīng)被施予了本發(fā)明的造影劑，該方法包括:對該動物或人類執(zhí)行超聲成像檢查。
[0022]本發(fā)明還涉及對器官的離體組織樣本成像的方法，該方法包括將本發(fā)明的造影劑施予所述組織樣本或器官，并且對其執(zhí)行超聲成像檢查。
[0023]關(guān)于特定實施例并參考特定附圖描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于此，而僅由權(quán)利要求限制。所述附圖僅是示意性而非限制性。在附圖中，出于說明目的，一些元件的大小被放大而不是按比例描繪。當(dāng)參考單數(shù)名詞，例如“一”或“一個”、“該(所述)”而使用不定冠詞或定冠詞時，這包括了該名詞的復(fù)數(shù)，特別聲明除外。
[0024]而且，說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語第一、第二、第三等，用于區(qū)分相似元件，而并非必須用于描述順序或時序。應(yīng)該理解的是，在合適的情況下，這樣使用的術(shù)語可以互相交換，并且在此描述的本發(fā)明實施例可以以除了在此描述或圖示的之外的其他順序操作。
[0025]一方面，本發(fā)明涉及用于醫(yī)學(xué)成像或診斷的造影劑，其包括大量金屬毫微粒，其特征在于，該大量金屬毫微粒封裝在非蛋白質(zhì)的生物相容或生物可降解的基質(zhì)微粒中?？商鎿Q地，或者另外，該大量金屬豪微粒附著于非蛋白質(zhì)的生物相容或生物可降解的基質(zhì)微粒中。這些微粒的基質(zhì)材料可以是選自由下列組成的組中的任何材料:碳水化合物、脂類、合成聚合物、水成液、表面活化劑和有機(jī)液體，或者它們的混合物。在一個實施例中，造影劑的基質(zhì)是泡囊的殼。
[0026]另一方面涉及將包括大量金屬毫微粒的非蛋白質(zhì)基質(zhì)微粒用于制造超聲造影劑，其中所述微粒的基質(zhì)選自由下列組成的組中:碳水化合物、脂類、合成聚合物、水成液、表面活化劑和有機(jī)液體，或者它們的混合物。
[0027]本發(fā)明的另一方面涉及成像和診斷動物或人類患者的方法，包括上述非蛋白質(zhì)基質(zhì)微粒的造影劑已經(jīng)施予了所述動物或人類，該方法包括對所述動物或人類執(zhí)行超聲成像檢查。該方法可以包括將包括上述非蛋白質(zhì)基質(zhì)微粒的造影劑施予所述動物或人類患者。
[0028]本發(fā)明的造影劑可以在一種基質(zhì)成分中包括大量金屬毫微粒，或者可以在其基質(zhì)中包括大量金屬毫微粒。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在基質(zhì)中存在金屬微粒允許使用具有較不優(yōu)選的金屬離子浸出或者可以具有毒性效果的金屬。
[0029]此外,根據(jù)本發(fā)明的基質(zhì)微?？梢允褂锰囟朊浇槲?target agent)定向，所述媒介物諸如細(xì)胞、細(xì)胞膜、細(xì)胞`壁、體(body)，所述體例如高爾基體、組織、微生物，所述微生物例如寄生物，或者生物分子，所述生物分子例如蛋白質(zhì)、DNA或RNA特定靶制劑，其抗體或片段僅是其的一個范例。
[0030]由于人體組織的強(qiáng)聲阻抗差別，與基質(zhì)微粒相關(guān)的大量金屬毫微粒是聲反射器，并且相對于當(dāng)前商業(yè)UCA具有優(yōu)點(diǎn)，例如，微泡穩(wěn)定并且可以以與當(dāng)前靶向造影劑相同的方式被修改。
[0031]使用本發(fā)明的群集的金屬毫微粒，可以在例如I至20MHz頻率獲得足夠的反射增強(qiáng)。其通常用于器官或組織的超聲成像。
[0032]而且，通過用治療劑涂覆基質(zhì)或者通過將治療劑封裝在基質(zhì)中，可以將本發(fā)明的基質(zhì)微粒用于藥物的輸送。
[0033]本發(fā)明的特定實施例涉及包括大量金屬毫微粒的造影劑，所述金屬毫微粒包括具有優(yōu)選在35.105g/cm2s之上的聲阻抗或甚至更優(yōu)選的50.105g/cm2s以上的聲阻抗的金屬微粒。本發(fā)明的特定實施例涉及包括大量金屬毫微粒的造影劑，其中金屬是非磁性金屬。其范例是金、銀、鉬、鈀、鎢或鉭、錸，或者它們的混合物。根據(jù)又一實施例，基質(zhì)微粒中的金屬微粒包括為貴金屬或一種或多種貴金屬與其他金屬的混合物的金屬，例如金、銀、鉬、鈀、鎢或鉭、錸。根據(jù)本發(fā)明的更特定實施例，基質(zhì)微粒中的金屬毫微粒由金制成。
[0034]優(yōu)選的，使用的金屬是良好的聲反射器(例如，具有高聲阻抗)并且是貴金屬。金和鉬具有這兩種特征。
[0035]任選地，金屬微粒包括金屬氧化物或者具有穩(wěn)定的薄氧化層。
[0036]本發(fā)明的另一方法涉及使用包括大量本發(fā)明的金屬毫微粒的基質(zhì)微粒，作為成像或診斷制劑，尤其用作例如靶的超聲造影成像的超聲成像中的超聲造影劑。因而，本發(fā)明涉及將包括在造影劑生產(chǎn)中具有一個或多個上述特征的大量金屬毫微粒的基質(zhì)微粒，用于超聲造影成像。這包括了將包括大量金屬毫微粒的基質(zhì)微粒，用于顯像其組織或部分，以及它們在檢測特定靶中的應(yīng)用，所述特定靶例如，但不局限于，細(xì)胞標(biāo)記物、病原體等。
[0037]而且，根據(jù)本發(fā)明的特定方面，包括大量金屬毫微粒的基質(zhì)微粒也可以使用其他成像方法檢測，允許使用本發(fā)明的微粒用于組合的成像技術(shù)。
[0038]本發(fā)明的另一方面是成像或診斷方法，包括將根據(jù)本發(fā)明的造影劑施予動物或人類患者，并且執(zhí)行該動物或人類的超聲成像檢查。作為選擇，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，造影劑被施予動物或人類組織，用于體外(ex vivo)診斷。
[0039]本發(fā)明涉及包括大量金屬毫微粒的基質(zhì)微粒在超聲造影劑中的使用，以及超聲造影劑的制備和設(shè)計。
[0040]用作血流中造影劑的基質(zhì)微粒優(yōu)選具有小于10微米的直徑，例如8微米、特別地約3微米或者低至約I微米。應(yīng)當(dāng)具有穿透血管壁的能力的造影劑的直徑優(yōu)選在納米范圍，例如，本發(fā)明提供了具有直徑在250nm和Inm之間、而且更優(yōu)選的在100和25nm之間的基質(zhì)微粒。直徑低于25nm的基質(zhì)微粒在體內(nèi)將具有短的滯留時間，適用于短滯留時間很重要的應(yīng)用。在本發(fā)明的一方面，該微粒優(yōu)選具有足夠的體內(nèi)滯留時間，允許在它們降解和/或被人體排出之前，超聲造影劑進(jìn)行定向和/或執(zhí)行對患者的超聲檢查。根據(jù)本發(fā)明的基質(zhì)微粒中的金屬毫微粒直徑在 I至IOOnm之間,優(yōu)選小于50nm,更優(yōu)選30nm或更小。不認(rèn)為金屬微粒的形狀是關(guān)鍵性的或者是對本發(fā)明的限制。任何規(guī)則(例如，球形，多邊形等)或不規(guī)則的形狀都是可使用的。基質(zhì)微粒的一些形狀允許當(dāng)定向組織時的較高的組裝密度(packing density),例如,細(xì)長微粒將允許基本上比圓球形更低的組裝密度。類似地,不認(rèn)為在基質(zhì)中金屬微粒的微粒大小分布是關(guān)鍵性的或者是對本發(fā)明的限制，盡管在一些應(yīng)用中，某些大小的范圍將具有優(yōu)勢。已經(jīng)描述了用于生產(chǎn)毫微粒的不同方法，包括在溶液中的成核作用(即，化學(xué)合成)和蒸汽冷凝或火焰(flame)或霧化(spray)技術(shù)(Gutsch等人(2002)K0NA20，24 — 34 ； Axelbaum (2001) Powder Metall.43 (3)，323 — 325)，然而，更最近描述的激光消融、流動液體上的真空蒸發(fā)(VERL)以及化學(xué)氣相沉積(CVD)的，也是合適的。另外或作為選擇地，通過過濾或離心可以獲得合適大小的毫微粒分布。本發(fā)明中有用的任何用于將固體研磨為微粒大小的常規(guī)方法都可使用。
[0041]包括大量本發(fā)明的金屬毫微粒的基質(zhì)微粒的重要特征是它們的聲阻抗，其致使它們適用作超聲造影劑。聲阻抗(Z)定義為介質(zhì)中密度(P )和聲速(c)的積(Kinsler等人，1982, Fundamentals of acoustics.3rd edition, Johon Wiley and sons, New York)。本發(fā)明的金屬毫微粒的聲阻抗應(yīng)當(dāng)顯著高于人體組織的聲阻抗，大多數(shù)人體組織的聲阻抗在13 — 1.7 X105g/cm2s 的范圍中，典型平均值為 1.58 X 105g/cm2so
[0042]本發(fā)明提供了，本發(fā)明的金屬毫微粒具有至少35X 105g/cm2S、更特別地至少50X 105g/cm2S的聲阻抗。最大聲阻抗不是本發(fā)明的限制性因子，而設(shè)想大約為100 —120 X 105g/cm2s。[0043]具有在上述范圍內(nèi)的聲阻抗的金屬的范例是例如金、銀、鉬、鈀、鎢或鉭、錸，或者它們的混合物，或者金屬的合金，諸如鉬和銥的合金(參見用于所選數(shù)目的金屬的表2)，所述金屬適用于結(jié)合在本發(fā)明的基質(zhì)中。
[0044]表2密度(P )、速度(V)和聲阻抗Z的典型值。
[0046]用于金屬毫微粒的金屬優(yōu)選是化學(xué)穩(wěn)定和無毒性或者已經(jīng)由于合適的涂層呈現(xiàn)化學(xué)穩(wěn)定的金屬。在這點(diǎn)上，尤其感興趣的是將合適的聲阻抗特征與穩(wěn)定性和無毒性或有限的毒性相結(jié)合的金屬。在其他應(yīng)用中，其中金屬微粒被嵌入或合成在基質(zhì)中，因此具有高聲阻抗的毒性金屬可以用于活體內(nèi)應(yīng)用。根據(jù)一個實施例，該金屬是貴金屬。根據(jù)本發(fā)明的特定方面，該金屬是非磁性的。
[0047]包括大量本發(fā)明的金屬毫微粒的基質(zhì)微粒，可以用作各個靶向金屬毫微粒層的備選。其還提出了 WO 02/11771的蛋白質(zhì)一金屬集合體的備選，在此，通過使組裝的蛋白質(zhì)與金屬微?；蚪饘冫}接觸而使微粒相關(guān)。正在獲取的集合微粒具有不規(guī)則形狀和大小，并且導(dǎo)致金屬微粒的不均勻分布。結(jié)果，獲得了金屬微粒的低密度。本發(fā)明允許產(chǎn)生具有定義的大小、形狀和基質(zhì)微粒的受控分布和濃度的基質(zhì)微粒。使用本發(fā)明的基質(zhì)微粒，可以達(dá)到更高的微粒密度，并且因此增強(qiáng)了多級反射(superior ref lection)。本發(fā)明的基質(zhì)微粒提供了造影劑的改進(jìn)的和可調(diào)整的化學(xué)和生物穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明的基質(zhì)微粒易于生產(chǎn)，并且允許提高的工藝窗口(window)。而且，用某些化學(xué)或生物組，例如激素類似物、用于受體的縮氨酸模擬配體(peptide mimicking ligand),其允許器官、組織或細(xì)胞的特異性定向，可以有效地修改本發(fā)明的基質(zhì)微粒。
[0048]為了用單層半徑25nm的金屬毫微粒覆蓋半徑0.5微米的圓形表面(約3.14平方微米)，需要半徑25nm的約360個毫微粒以覆蓋所述圓形表面。[圓形面積/毫微粒面積=31 5002/ 31 252 = 78 5 3 98/196 3 = 400,圓形面積/正方形毫微粒面積=π 5002/502=785398/2500 = 314，六邊形組裝:(圓形面積.六邊形組裝密度)/毫微粒面積=(31 5002.0.9069) / 31 252= (785398.0.9069) /1963 = 362]。當(dāng)使用半徑 15nm 的金屬毫微粒時，將需要約1000個微粒以覆蓋所述圓形表面。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)金屬毫微粒群集在半徑0.5微米的基質(zhì)微粒中時，上述范例的約360個金屬毫微粒(r = 25nm)占據(jù)了大約5%的體積。上述范例的約1000個微粒(r = 15nm)占據(jù)了約3%的體積。
[0049]通過增加基質(zhì)微粒中金屬毫微粒的比例，與上述單層相比，可以獲得每單位表面金屬毫微粒的更高密度。因而，本發(fā)明的一個實施例涉及包含至少2%、至少5%、至少10%、至少20%或者甚至至少50% (體積/體積)的金屬毫微粒的基質(zhì)微粒。[0050]本發(fā)明上下文中的“基質(zhì)”，指的是大量金屬毫微?？梢晕挥谄渲胁⑶冶幌拗七\(yùn)動的材料?；|(zhì)可以是固體材料(剛性的或撓性的)，但也可以是液體。
[0051]液體的范例是諸如全氟化碳乳劑的乳劑，如在US 20040115192中所述?；|(zhì)微?？梢允蔷鶆虻?，也可以是不均勻的?；|(zhì)可以具有有序結(jié)構(gòu)，但這不是必需的。基質(zhì)可以是滲透的，或者中空的。根據(jù)所需流變學(xué)特性，可以使用具有某一密度的基質(zhì)材料。同樣地，可以設(shè)想包括氣泡的基質(zhì)，以便于調(diào)整包括金屬毫微粒的基質(zhì)微粒的密度，尤其當(dāng)在基質(zhì)微粒中存在高濃度的具有高密度的諸如金的金屬時。
[0052]包括大量金屬毫微粒的基質(zhì)微粒指的是不同的布置，其中金屬毫微粒分布在基質(zhì)中，或者附著于基質(zhì)。其范例，而不局限于此，是:
[0053]一金屬毫微粒，其位于基質(zhì)中。這些可以共價地或非共價地結(jié)合到基質(zhì)，可以由基質(zhì)的成分包圍，或者位于基質(zhì)的小孔中(圖7a)。
[0054]一金屬毫微粒，由用作金屬微粒上封端層的有機(jī)分子布置成互相接近(圖7b)。
[0055]一金屬毫微粒，群集在微泡造影劑的殼內(nèi)，或者附著于微泡造影劑的殼的外側(cè)或內(nèi)側(cè)(圖7c)。
[0056]一金屬毫微粒，分散成液滴，其由聚合物、脂類、表面活化劑或甚至蛋白質(zhì)的殼來穩(wěn)定住(圖7d)。這些穩(wěn)定的液滴可以自行使用，例如當(dāng)作為超聲造影劑定向時。通過在液滴的殼內(nèi)、上或之下添加金屬毫微粒，可以獲得反射增強(qiáng)的增加。在該實施例中，根據(jù)本發(fā)明的基質(zhì)是液滴的分散。本發(fā)明的液滴具有納米或最終的微米尺寸，具有與人體組織相比的低聲不匹配。同樣，與現(xiàn)有技術(shù)微泡相比，本發(fā)明的液滴具有增加的壽命。
[0057]根據(jù)本發(fā)明，大量金屬微粒與生物相容和/或生物可降解基質(zhì)相關(guān)聯(lián)，以便于使金屬毫微粒群集。在本領(lǐng)域中已`經(jīng)描述了適用于此目的的基質(zhì)，并且其包括天然和合成碳水化合物、脂類或生理上可容忍的合成聚合物(包括適體)，表面活化劑、含水的或有機(jī)的液體或其混合物或衍生物。
[0058]碳水化合物包括天然和合成結(jié)構(gòu)多聚糖，諸如果膠和果膠片段，諸如聚半乳糖醛酸、糖胺多糖(glycosaminoglycan)和類肝素,例如肝磷脂、乙酰肝素(heparan)、角質(zhì)素、皮膚素、軟骨素和透明質(zhì)酸，葡聚糖、纖維素和海洋生物多聚糖，諸如藻酸鹽、角叉膠和殼聚糖，以及它們的衍生物。
[0059]可以使用作為基質(zhì)的合成聚合物包括，但不局限于聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺、聚酯、聚乙二醇和聚苯乙烯。而且，還設(shè)想多嵌段共聚物的基質(zhì)，諸如多嵌段聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚酸酐、聚磷腈或聚已內(nèi)酯(PCL)。根據(jù)特定實施例，該金屬毫微粒首先在一個上述材料上設(shè)置涂層，并且隨后與相同材料或另一材料的基質(zhì)聚集。
[0060]包括金屬毫微粒的基質(zhì)也可以具有脂類特性。脂類指的是合成或天然產(chǎn)生的化合物，其基本上是兩性分子并且生物相容的。該脂類通常包括親水成分和疏水成分。典型的脂類包括，例如，脂肪酸、中性脂肪、磷脂、糖脂、表面活性劑(表面活化劑)、脂肪醇、蠟、萜和類固醇。
[0061]脂類可以布置成微團(tuán)(micelle)，成為由脂類配制(formulate)的膠質(zhì)實體。在某些實施例中，微團(tuán)包括單層或六邊形H2相位結(jié)構(gòu)。在其他實施例中，微團(tuán)可以包括雙層結(jié)構(gòu)。脂類也可以布置成泡囊。這些是基本上特征在于存在形成一個或多個內(nèi)部空間的一層或多層壁或膜的球形實體。泡囊的一個范例是，包括脂類配制的壁或膜的那些。在這些泡囊中，脂類可以是單層或雙層的形式，并且單或雙層脂類可以用于形成一層或多層單或雙層。在多于一個單層或雙層的情況下，單或雙層可以是同心的。脂類可以用于形成單室(unilamellar)泡囊(包括一層單層或雙層),少數(shù)室(oligolamellar)泡囊(包括約二或三個單層或雙層)，多室(oligolamellar)泡囊(包括多于三個單層或雙層)。脂類也可以布置成脂質(zhì)體。這些基本上是兩性分子化合物、脂類化合物的球形群集或集合體，通常以一層或多層同心層、例如雙層的形式。在此，它們也可以稱作脂類泡囊。脂質(zhì)體可以從例如離子脂類和/或非離子脂類配制。從非離子脂類形成的脂質(zhì)體也稱作“類脂質(zhì)體”(niosomes)。
[0062]在另一實施例中，金屬毫微粒合并在具有非蛋白質(zhì)特性的泡囊壁中。泡囊可以從例如包括前述各種脂類的脂類、或包括天然、合成和半合成聚合物的聚合物材料配制。類似地，從聚合物制備的泡囊可以包括一層或多層同心壁或膜。從聚合物制備的泡囊的壁或膜可以基本上是實心的(均勻的)、或者它們可以是可滲透的或者半滲透的。在此描述的泡囊包括如下實體，其通常指的是，例如、脂質(zhì)體、微團(tuán)、泡、微泡、微球體、脂類或聚合物覆蓋的泡，微泡和/或微球體、微球、氣凝膠、籠形邊界的泡囊等。泡囊的內(nèi)部空間可以由液體(包括，例如，含水成液)、氣體、氣態(tài)前體和/或?qū)嵭幕蛉苜|(zhì)材料填充，所述溶質(zhì)材料包括，例如所需靶向配體和/或生物活性制劑。
[0063]在另一實施例中，金屬毫微粒合并在泡囊的內(nèi)腔中。在該實施例中，泡囊僅作為圍繞包括毫微粒的基質(zhì)內(nèi)腔的殼，殼材料的成分對金屬毫微粒的分布沒有影響，并且可以是任意前述組分，也可以具有蛋白質(zhì)特性。
[0064]在另一實施例中，金屬毫微粒位于泡囊壁的外或內(nèi)表面上。
[0065]在另一實施例中，金屬毫微粒合并在泡囊壁和泡囊內(nèi)腔中。
[0066]因而，根據(jù)本發(fā)明的術(shù)語，根據(jù)金屬毫微粒的定位，泡囊的內(nèi)腔和/或壁是基質(zhì)微粒。
[0067]基質(zhì)成分可以包含反應(yīng)官能團(tuán)，諸如胺、活性酯、醇、硫醇和羧酸酯。這種官能團(tuán)可以用于將生物活性分子、尤其生物定向特異性制劑(bio target specific agent)附著于基質(zhì)微粒的表面。合適的生物定向特異性制劑可以是細(xì)胞、微生物，例如線蟲的寄生蟲，或者細(xì)菌、器官或組織特異性分子，諸如縮氨酸或蛋白質(zhì)、或抗體或其片段。包括在術(shù)語生物定向特異性制劑中的對準(zhǔn)特定異質(zhì)和/或毒性制劑的分子或功能組。該基質(zhì)還包括影響電荷、微粒的親油性或親水性或者其進(jìn)入通過細(xì)胞膜的能力的分子。
[0068]根據(jù)設(shè)想的應(yīng)用，本發(fā)明微粒的基質(zhì)成分是生物可降解的，以便于使基質(zhì)分段為可以由腎分泌(secreted)的微粒。通常，基質(zhì)成分優(yōu)選保持完好至少30分鐘，以便于允許對器官或染病部位定向和成像。在特定實施例中，例如，當(dāng)使用毒性金屬時，基質(zhì)是異質(zhì)的，其中金屬毫微粒位于第一材料中，例如，涂層，其不是生物可降解的或者以低速率降解，所述第一材料與具有較高降解率的第二基質(zhì)材料相關(guān)。這允許分解基質(zhì)微粒到一定大小，其中在從第一材料釋放金屬毫微粒之前由腎分泌(secreted)第一材料的片段。
[0069]本發(fā)明的特定實施例涉及基質(zhì)微粒，其瞄準(zhǔn)特定器官或組織。這可以通過將組織或器官特異性分子附著于基質(zhì)微粒的表面而實現(xiàn)。一種這樣的分子是對準(zhǔn)器官或組織特異性抗原的抗體。例如，這種抗體可以是對于腫瘤相關(guān)的抗原或抗肌凝蛋白(antimyosin)特有的多細(xì)胞系或者單細(xì)胞系的抗體。特別地，能夠用于接合(conjugation)的多細(xì)胞系或單細(xì)胞系抗體的非限制性范例包括，主要以在細(xì)胞膜中發(fā)現(xiàn)的抗原對準(zhǔn)的那些。例如，適用于顯像腫瘤的是多細(xì)胞系或單細(xì)胞系抗體本身，和/或它們的片段(Fab，F(xiàn) (ab)2)，其例如對準(zhǔn)癌胚抗原(CEA)、人類絨毛膜促性腺激素(.beta._hCG)或諸如糖蛋白的其他在腫瘤中發(fā)現(xiàn)的抗原?？辜∧鞍?、抗胰島素和抗纖維蛋白(antifibrin)抗體和/或片段,和其他事物也是合適的。作為選擇、分子是用于具有組織特異性表達(dá)圖案的受體的配體。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“細(xì)胞標(biāo)記物”用于指任何分子，其允許識別特定細(xì)胞、細(xì)胞類型、組織、組織類型、器官或器官類型。
[0070]本發(fā)明的又一特定實施例涉及基質(zhì)微粒，其涂覆有生物或治療活性劑，比如藥物，或者其中例如藥物的制劑封裝在基質(zhì)中，用于藥物輸送制劑或者用于組合的診斷和治療用途?？梢栽趯挿秶乃幬镏羞x擇治療劑，并且由治療靶確定。
[0071]任選地，基質(zhì)微粒還涂覆由提供給它們親水涂層的材料，以最小化血液成分的攝取量和/或?qū)ξ⒘Ｒ患?xì)胞相互作用的空間屏障，以便于最小化肝的攝取量。這種材料的一個范例是已知為tetronic908 (US 4904497)的嵌段共聚物。
[0072]如US 6165440中所述，超聲波可以用于獲取對腫瘤血管的穿孔，間質(zhì)組織中的微對流，和/或?qū)Π┘?xì)胞膜的穿孔。根據(jù)該原則，包括大量本發(fā)明的金屬毫微粒的基質(zhì)微?？梢杂糜讷@取將大分子治療劑增強(qiáng)地輸送到癌細(xì)胞中，而具有對正常組織的最小的熱和機(jī)械損傷。
[0073]使用本發(fā)明的基質(zhì)微粒，可以在較低的頻率獲得足夠的反射增強(qiáng)，所述較低的頻率通常用于人體中較深的器官或組織的超聲成像。使用本發(fā)明的基質(zhì)微粒，用約22MHz的頻率執(zhí)行超聲成像，其允許7dB的反射增強(qiáng)。用30nm相當(dāng)于50nm的銀層的的群集銀毫微粒層發(fā)現(xiàn)7dB的反射增強(qiáng)，如范例3中所描述的。群集毫微粒的較厚層，因而同樣較大的基質(zhì)微粒，以及具有較高聲阻抗的金屬，將更加增強(qiáng)反射率。
[0074]可以設(shè)想本發(fā)明的基質(zhì)微粒的不同組合，諸如大量基質(zhì)微粒，其包括相同的金屬但是金屬毫微粒的大小不同或者金屬毫微粒的濃度不同；包括不同金屬的毫微粒的混合物的基質(zhì)；不同成分和/或形狀的基質(zhì)微粒的混合物，以及它們的其他組合。
[0075]本發(fā)明的基質(zhì)微粒任選地配制為診斷成分，用于腸內(nèi)或腸外施予。例如，腸外配方有利地包含消毒水溶液或者根據(jù)本發(fā)明的涂覆的金屬微粒的懸浮液。在本領(lǐng)域中已知用于制備合適藥物溶液和懸浮液的各種技術(shù)。這種溶液也可以包含藥物可接受的緩沖劑和任選的添加劑，諸如，但不限制于電解液(諸如氯化鈉)或抗氧化劑。腸外成分可以直接注射或者與一種或多種草本制劑中普遍的輔助劑混合，例如甲基纖維素、乳糖、甘露醇和/或表面活化劑，例如，卵磷脂、Tween, Myrj。本發(fā)明的基質(zhì)微?？梢杂糜诟鞣N成像應(yīng)用中，諸如成像、血流研究和血液分析。
[0076]常規(guī)的賦形劑是制藥學(xué)上可接受的有機(jī)或無機(jī)載體物質(zhì)，適用于腸外、腸內(nèi)或局部應(yīng)用，其不與制劑呈毒性反應(yīng)。合適的制藥學(xué)可接受的輔助劑包括，但不局限于水、鹽溶液、醇、阿拉伯樹膠、植物油、聚乙二醇、膠質(zhì)、乳糖、直鏈淀粉、硬脂酸鎂、云母、硅酸、粘性石蠟、芳香油、脂肪酸甘油一酸酯和甘油二酯、季戊四醇脂肪酸酯、羥基一甲基纖維素(hydroxy methylcellulose)、聚乙烯吡咯燒酮等。該制藥學(xué)制備可以被消毒并且如果需要，與助劑混合，所述助劑例如，潤滑劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、濕潤劑、乳化劑、用于影響滲透壓力的鹽、緩沖劑、上色、調(diào)味和/或芳香物質(zhì)等，所述這些不與活性化合物發(fā)生毒性反應(yīng)。
[0077]用于腸內(nèi)施予的配方可以在大范圍內(nèi)變化，正如本領(lǐng)域所已知的。一般而言，這種配方包括在水溶液或懸浮液中的診斷上有效的金屬毫微粒量。可以使用糖漿、藥酒等，其中使用了甜媒介物。作為選擇，該配方可以是藥片、糖衣丸、栓劑或具有云母和/或碳水化合物載體或粘合劑的膠囊等，該載體優(yōu)選是乳糖和/或玉米淀粉或馬鈴薯淀粉。
[0078]對于腸外應(yīng)用，尤其適合的是可注射消毒溶液，優(yōu)選為油類或水溶液，以及懸浮液、乳劑或者植入物，包括栓劑。安瓿是方便的單位劑量。包括包含大量金屬毫微粒的基質(zhì)微粒的造影劑優(yōu)選用于腸外應(yīng)用，例如，作為可注射溶液。
[0079]本發(fā)明的診斷成分以常規(guī)方式用于超聲過程。該診斷成分施予足夠提供合適的顯像的量，給熱血動物或者系統(tǒng)化或局部地施予要成像的器官或組織，然后該動物接受醫(yī)療診斷過程。這種劑量可以廣泛變化，這取決于使用的診斷技術(shù)以及要成像的器官。本發(fā)明的造影劑通常包括每升I微摩爾至I摩爾、優(yōu)選0.1到100毫摩爾金屬，并且通常劑量為每千克體重0.001至100微摩爾、優(yōu)選0.1至10微摩爾金屬。它們可以腸內(nèi)和腸外地施予哺乳動物，包括人類。通常，診斷測量在施予之后約5 - 30分鐘開始。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，本發(fā)明的診斷成分用于成像，即顯像組織樣本或體外器官中的組織結(jié)構(gòu)或靶分子，其在已經(jīng)完全或部分地從動物或人體分離的組織樣本或器官上。
[0081]設(shè)想本發(fā)明的造影劑的使用在寬范圍的應(yīng)用中，包括已經(jīng)在本領(lǐng)域中描述用于造影成像的所有應(yīng)用，例如，但不局限于顯像和診斷組織、其部分或其中的結(jié)構(gòu)，例如，作為示蹤劑。例如，造影成像用于顯像心血管系統(tǒng)，例如，壁運(yùn)動分析、心肌灌注，識別梗塞區(qū)域或心肌中缺血，識別血凝塊，或者肝臟，例如肝功能，檢測肝腫瘤。設(shè)想的造影成像的其他應(yīng)用包括，但不局限于，顯像胃腸道、顯像腫瘤、識別睪丸和卵巢扭轉(zhuǎn)、評估腎臟和其他移植器官，生理壓力、以及造影劑指導(dǎo)和控制的局部藥物輸送。
[0082]根據(jù)一方面，本發(fā)明的診斷成分用于不同成像方法中的組合使用。因而，根據(jù)它們的特征，包括大量本發(fā)明的金屬毫微粒的基質(zhì)微粒可能適用于X射線分析。因而，本發(fā)明的特定實施例涉及用于組合成像方`法中的診斷成分。
[0083]如在此所用的，“包括”應(yīng)解釋為指定存在如所涉及的所述特征、整數(shù)、步驟或成分，而不排除存在或附加的一個或多個特征、整數(shù)、步驟或成分，或它們的組。在此涉及的“一”、“一個”不排除復(fù)數(shù)。
[0084]下列范例，并不意圖將本發(fā)明限制為所述的特定實施例，可以與在此引入?yún)⒖嫉母綀D一同被理解，其中:
[0085]圖1圖示了在用于(不可壓縮層的)反射增強(qiáng)的理論模型中使用的參數(shù)；
[0086]圖2是在具有與普通人類組織相同聲特性的材料之上的、與250nm液體一全氟化碳、脂類一封裝的毫微粒乳劑層(PFO)相比，50nm的Au層的理論計算的反射增強(qiáng)，作為頻率的函數(shù)；
[0087]圖3是在具有與普通人類組織相同聲特性的材料之上的50nm鉬層、50nm鎢層、50nm金層和50nm鉭層的反射增強(qiáng),作為頻率的函數(shù)；
[0088]圖4是層厚和頻率與在具有與普通人類組織相同聲特性的材料之上的金造影層的反射增強(qiáng)的相關(guān)性；
[0089]圖5是液體一全氟化碳層與金和銀(在具有與普通人類組織相同聲特性的材料之上)相比的反射增強(qiáng)，作為其層厚的函數(shù)；[0090]圖6是2μπι聚合物底物和具有群集的銀毫微粒的2μπι聚合物底物的累積(integrated)反射強(qiáng)度(峰區(qū)),作為增益的函數(shù)；
[0091]圖7是包含大量金屬毫微粒的基質(zhì)微粒；
[0092]畫板A:金屬毫微粒，嵌入在基質(zhì)微粒中。
[0093]畫板B:金屬毫微粒，通過用作金屬毫微粒上的封端層的有機(jī)分子而互相結(jié)合。
[0094]畫板C:金屬毫微粒，群集在微泡造影劑殼中、上或之下[畫出了兩個泡，第二個是橫截面]
[0095]畫板D:金屬毫微粒,分散成液滴。
[0096]現(xiàn)在由下列范例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0097]范例I 一作為頻率的函數(shù)，在具有與普通人類組織相同聲特性的材料之上的50nm金層和250nm PFO層的反射增強(qiáng)預(yù)測。
[0098]層的反射增強(qiáng)可以使用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算:
【權(quán)利要求】
1.一種用于醫(yī)學(xué)診斷和成像的造影劑，包含大量金屬毫微粒，其中，所述大量金屬毫微粒被封裝在非蛋白質(zhì)的生物相容或生物可降解的基質(zhì)微粒中和/或附著于非蛋白質(zhì)的生物相容或生物可降解的基質(zhì)微粒上，所述基質(zhì)微粒的基質(zhì)從由以下物質(zhì)組成的組中選擇:碳水化合物、脂類、合成聚合物、水成液、表面活化劑和有機(jī)液體，或者它們的混合物，其中所述金屬毫微粒直徑在I和IOOnm之間，特征在于所述金屬毫微粒在所述基質(zhì)中具有至少2%體積/體積的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含大量金屬毫微粒的造影劑，其中，所述基質(zhì)是泡囊的殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造影劑，其中，所述金屬毫微粒具有至少35.105g/cm2s的聲阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的造影劑，其中，所述金屬毫微粒具有50.1O5g/cm2s以上的聲阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的造影劑，其中，所述金屬毫微粒直徑在I和50nm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的造影劑，其中，所述金屬是非磁性的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的造影劑，其中，所述非磁性金屬從由以下物質(zhì)組成的組中選擇:金、銀、鉬、鈕、鶴或鉭、錸，或者它們的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的造影劑，其中，所述金屬為貴金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的造影劑，其中，所述基質(zhì)微粒直徑在I和8微米之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的造影劑，其中，所述基質(zhì)微粒直徑在25和250納米之間。
11.包含大量金屬毫微粒的非蛋白質(zhì)基質(zhì)微粒在制造超聲造影劑中的用途，其中所述金屬毫微粒直徑在I和IOOnm之間并且所述金屬毫微粒在所述基質(zhì)中具有至少2%體積/體積的濃度，其中所述基質(zhì)從由下列物質(zhì)組成的組中選擇:碳水化合物、脂類、合成聚合物、水成液和有機(jī)液體，或者它們的混合物。
12.權(quán)利要求1至10中任意一項所述的造影劑在制備用于通過執(zhí)行超聲成像檢查而獲取關(guān)于動物或人類患者的信息或診斷的組合物中的用途。
13.權(quán)利要求1至10中任意一項所述的造影劑在制備用于通過執(zhí)行超聲成像檢查而對器官的離體組織樣本進(jìn)行成像的組合物中的用途。
【文檔編號】A61K49/22GK103480007SQ201310341783
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2004年11月19日
【發(fā)明者】尼古拉斯·P.·威拉德, 鐵斯·范博梅爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司