用於分子成像的超聲造影劑的製作方法
2023-05-14 06:46:01
用於分子成像的超聲造影劑的製作方法
【專利摘要】本發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微粒。大量金屬毫微粒封裝在非蛋白質的生物相容或生物可降解的基質微粒中和/或附著於非蛋白質的生物相容或生物可降解的基質微粒，基質微粒的基質從下列組中選擇，所述組包括：碳水化合物、脂類、合成聚合物、水成液、表面活化劑和有機液體，或者它們的混合物。該基質微粒是生物相容和/或生物可降解的，並且可以耦合到靶向分子用於定向顯像。
【專利說明】用於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、申請號為200580039281.0、發明名稱為「用於分子成像的超聲造影劑」的發明專利申請的分案申請。
[0002]本發明涉及用於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，已經開發了大量安全和實用的超聲造影劑(UCA)，諸如增強都卜勒信號的充氣微泡，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當具有儘可能多的下列特徵:
[0005]-在血液中穩定和充分的壽命，例如，允許在30分鐘或更久的時間內檢測靶器官；
[0006]-微粒的大小小於8微米，以便使它們能夠通過毛細血管；
[0007]-無毒，或者毒性可接受；
[0008]-充分的反射增強；
[0009]-易於生產和臨床應用；
[0010]-允許高度特異性定向(targeting)。
[0011]而且，超聲造影劑應當優選可與諸如飛利浦超聲成像系統的現有超聲成像系統一起使用。
[0012]已經開發了包括金屬或`具有磁性的金屬氧化物的不同微粒，用作用於磁共振成像(MRI)的造影劑。US2002/0136693描述了用於診斷目的的製劑，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(homoplymer polyelectrolyte)構建成具有泡囊的內層和外層的球體。毫微粒的外層或內層可以包括金屬或金屬氧化物，其任選用於部位選擇性醫學成像。
[0013]金屬毫微粒可以用作超聲造影劑。尤其對靶向金屬毫微粒感興趣，由於它們的組織特異性導致了較高的局部超聲造影劑濃度，因而增加的反射增強，以及因而具有用這些穩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，高頻不能用於例如器官研究，這是由於如表1中所示的穿透深度限制。
[0014]表1超聲的頻率、解析度和穿透深度
[0015]
β I解析度 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，該表反映了用於給定超聲儀器的頻率的解析度和穿透深度的相關性的典型例子。該解析度和穿透深度取決於換能器的頻率。但是相同頻率的兩個換能器不總是具有相同的解析度和穿透深度。
[0017]增加金屬毫微粒的濃度，將增強超聲的反射率，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)描述了結合了金的微管(gold-bound microtubule)作為超聲造影劑的可能應用。與常規造影劑(微泡)相比，這種結合了金的微管顯示了造影活性更長的持久性。然而，絕對強度通常較低。因此，需要包括金屬毫微粒的備選化合物，其導致金屬毫微粒的局部高濃度。
[0018]本發明的目的是提供用於分子成像的備選超聲造影劑(UCA)及其成像方法。本發明的優點是，提供了導致金屬毫微粒局部高濃度的化合物。
[0019]一方面，本發明涉及用於醫學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的生物相容或生物可降解的基質微粒(matrixparticle)中和/或附著於非蛋白質的生物相容或生物可降解的基質微粒，基質微粒的基質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)、表面活化劑和有機液體，或者它們的混合物。這種基質例如可以是泡囊的殼。根據某些實施例，金屬毫微粒可以具有至少35.1O5g/cm2s或50.105g/cm2s以上的聲阻抗。根據某些實施例，金屬毫微粒可以具有I至IOOnm之間或者I至50nm之間的直徑。根據某些實施例，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。造影劑的基質微粒的直徑可以是I納米和10微米之間，例如，根據特定應用，在I和8微米之間或者在25和250納米。根據某些實施例，所述金屬毫微粒以至少5% (體積/體積)的濃度存在於前述基質中。根據某些實施例，一個或多個靶向分子可以附著於所述基質微粒和/或金屬毫微粒的表面。
[0020]本發明還涉及將包括大量金屬毫微粒的非蛋白質基質微粒用於製造超聲造影劑，其中所述基質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、表面活化劑和有機液體，或者它們的混合物。
[0021]本發明還涉及一種獲取關於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被施予了本發明的造影劑，該方法包括:對該動物或人類執行超聲成像檢查。
[0022]本發明還涉及對器官的離體組織樣本成像的方法，該方法包括將本發明的造影劑施予所述組織樣本或器官，並且對其執行超聲成像檢查。
[0023]關於特定實施例並參考特定附圖描述了本發明，但本發明不局限於此，而僅由權利要求限制。所述附圖僅是示意性而非限制性。在附圖中，出於說明目的，一些元件的大小被放大而不是按比例描繪。當參考單數名詞，例如「一」或「一個」、「該(所述)」而使用不定冠詞或定冠詞時，這包括了該名詞的複數，特別聲明除外。
[0024]而且，說明書和權利要求中的術語第一、第二、第三等，用於區分相似元件，而並非必須用於描述順序或時序。應該理解的是，在合適的情況下，這樣使用的術語可以互相交換，並且在此描述的本發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，本發明涉及用於醫學成像或診斷的造影劑，其包括大量金屬毫微粒，其特徵在於，該大量金屬毫微粒封裝在非蛋白質的生物相容或生物可降解的基質微粒中。可替換地，或者另外，該大量金屬豪微粒附著於非蛋白質的生物相容或生物可降解的基質微粒中。這些微粒的基質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、表面活化劑和有機液體，或者它們的混合物。在一個實施例中，造影劑的基質是泡囊的殼。
[0026]另一方面涉及將包括大量金屬毫微粒的非蛋白質基質微粒用於製造超聲造影劑，其中所述微粒的基質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、表面活化劑和有機液體，或者它們的混合物。
[0027]本發明的另一方面涉及成像和診斷動物或人類患者的方法，包括上述非蛋白質基質微粒的造影劑已經施予了所述動物或人類，該方法包括對所述動物或人類執行超聲成像檢查。該方法可以包括將包括上述非蛋白質基質微粒的造影劑施予所述動物或人類患者。
[0028]本發明的造影劑可以在一種基質成分中包括大量金屬毫微粒，或者可以在其基質中包括大量金屬毫微粒。根據本發明的實施例，在基質中存在金屬微粒允許使用具有較不優選的金屬離子浸出或者可以具有毒性效果的金屬。
[0029]此外,根據本發明的基質微粒可以使用特定祀媒介物(target agent)定向，所述媒介物諸如細胞、細胞膜、細胞`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、DNA或RNA特定靶製劑，其抗體或片段僅是其的一個範例。
[0030]由於人體組織的強聲阻抗差別，與基質微粒相關的大量金屬毫微粒是聲反射器，並且相對於當前商業UCA具有優點，例如，微泡穩定並且可以以與當前靶向造影劑相同的方式被修改。
[0031]使用本發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。其通常用於器官或組織的超聲成像。
[0032]而且，通過用治療劑塗覆基質或者通過將治療劑封裝在基質中，可以將本發明的基質微粒用於藥物的輸送。
[0033]本發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選在35.105g/cm2s之上的聲阻抗或甚至更優選的50.105g/cm2s以上的聲阻抗的金屬微粒。本發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。其範例是金、銀、鉬、鈀、鎢或鉭、錸，或者它們的混合物。根據又一實施例，基質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。根據本發明的更特定實施例，基質微粒中的金屬毫微粒由金製成。
[0034]優選的，使用的金屬是良好的聲反射器(例如，具有高聲阻抗)並且是貴金屬。金和鉬具有這兩種特徵。
[0035]任選地，金屬微粒包括金屬氧化物或者具有穩定的薄氧化層。
[0036]本發明的另一方法涉及使用包括大量本發明的金屬毫微粒的基質微粒，作為成像或診斷製劑，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，本發明涉及將包括在造影劑生產中具有一個或多個上述特徵的大量金屬毫微粒的基質微粒，用於超聲造影成像。這包括了將包括大量金屬毫微粒的基質微粒，用於顯像其組織或部分，以及它們在檢測特定靶中的應用，所述特定靶例如，但不局限於，細胞標記物、病原體等。
[0037]而且，根據本發明的特定方面，包括大量金屬毫微粒的基質微粒也可以使用其他成像方法檢測，允許使用本發明的微粒用於組合的成像技術。
[0038]本發明的另一方面是成像或診斷方法，包括將根據本發明的造影劑施予動物或人類患者，並且執行該動物或人類的超聲成像檢查。作為選擇，根據本發明的另一方面，造影劑被施予動物或人類組織，用於體外(ex vivo)診斷。
[0039]本發明涉及包括大量金屬毫微粒的基質微粒在超聲造影劑中的使用，以及超聲造影劑的製備和設計。
[0040]用作血流中造影劑的基質微粒優選具有小於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。應當具有穿透血管壁的能力的造影劑的直徑優選在納米範圍，例如，本發明提供了具有直徑在250nm和Inm之間、而且更優選的在100和25nm之間的基質微粒。直徑低於25nm的基質微粒在體內將具有短的滯留時間，適用於短滯留時間很重要的應用。在本發明的一方面，該微粒優選具有足夠的體內滯留時間，允許在它們降解和/或被人體排出之前，超聲造影劑進行定向和/或執行對患者的超聲檢查。根據本發明的基質微粒中的金屬毫微粒直徑在 I至IOOnm之間,優選小於50nm,更優選30nm或更小。不認為金屬微粒的形狀是關鍵性的或者是對本發明的限制。任何規則(例如，球形，多邊形等)或不規則的形狀都是可使用的。基質微粒的一些形狀允許當定向組織時的較高的組裝密度(packing density),例如,細長微粒將允許基本上比圓球形更低的組裝密度。類似地,不認為在基質中金屬微粒的微粒大小分布是關鍵性的或者是對本發明的限制，儘管在一些應用中，某些大小的範圍將具有優勢。已經描述了用於生產毫微粒的不同方法，包括在溶液中的成核作用(即，化學合成)和蒸汽冷凝或火焰(flame)或霧化(spray)技術(Gutsch等人(2002)K0NA20，24 — 34 ； Axelbaum (2001) Powder Metall.43 (3)，323 — 325)，然而，更最近描述的雷射消融、流動液體上的真空蒸發(VERL)以及化學氣相沉積(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。本發明中有用的任何用於將固體研磨為微粒大小的常規方法都可使用。
[0041]包括大量本發明的金屬毫微粒的基質微粒的重要特徵是它們的聲阻抗，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)。本發明的金屬毫微粒的聲阻抗應當顯著高於人體組織的聲阻抗，大多數人體組織的聲阻抗在13 — 1.7 X105g/cm2s 的範圍中，典型平均值為 1.58 X 105g/cm2so
[0042]本發明提供了，本發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明的限制性因子，而設想大約為100 —120 X 105g/cm2s。[0043]具有在上述範圍內的聲阻抗的金屬的範例是例如金、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(參見用於所選數目的金屬的表2)，所述金屬適用於結合在本發明的基質中。
[0044]表2密度(P )、速度(V)和聲阻抗Z的典型值。
[0046]用於金屬毫微粒的金屬優選是化學穩定和無毒性或者已經由於合適的塗層呈現化學穩定的金屬。在這點上，尤其感興趣的是將合適的聲阻抗特徵與穩定性和無毒性或有限的毒性相結合的金屬。在其他應用中，其中金屬微粒被嵌入或合成在基質中，因此具有高聲阻抗的毒性金屬可以用於活體內應用。根據一個實施例，該金屬是貴金屬。根據本發明的特定方面，該金屬是非磁性的。
[0047]包括大量本發明的金屬毫微粒的基質微粒，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的蛋白質一金屬集合體的備選，在此，通過使組裝的蛋白質與金屬微粒或金屬鹽接觸而使微粒相關。正在獲取的集合微粒具有不規則形狀和大小，並且導致金屬微粒的不均勻分布。結果，獲得了金屬微粒的低密度。本發明允許產生具有定義的大小、形狀和基質微粒的受控分布和濃度的基質微粒。使用本發明的基質微粒，可以達到更高的微粒密度，並且因此增強了多級反射(superior ref lection)。本發明的基質微粒提供了造影劑的改進的和可調整的化學和生物穩定性。另外，本發明的基質微粒易於生產，並且允許提高的工藝窗口(window)。而且，用某些化學或生物組，例如激素類似物、用於受體的縮氨酸模擬配體(peptide mimicking ligand),其允許器官、組織或細胞的特異性定向，可以有效地修改本發明的基質微粒。
[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。根據本發明，當金屬毫微粒群集在半徑0.5微米的基質微粒中時，上述範例的約360個金屬毫微粒(r = 25nm)佔據了大約5%的體積。上述範例的約1000個微粒(r = 15nm)佔據了約3%的體積。
[0049]通過增加基質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微粒。[0050]本發明上下文中的「基質」，指的是大量金屬毫微粒可以位於其中並且被限制運動的材料。基質可以是固體材料(剛性的或撓性的)，但也可以是液體。
[0051]液體的範例是諸如全氟化碳乳劑的乳劑，如在US 20040115192中所述。基質微粒可以是均勻的，也可以是不均勻的。基質可以具有有序結構，但這不是必需的。基質可以是滲透的，或者中空的。根據所需流變學特性，可以使用具有某一密度的基質材料。同樣地，可以設想包括氣泡的基質，以便於調整包括金屬毫微粒的基質微粒的密度，尤其當在基質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微粒指的是不同的布置，其中金屬毫微粒分布在基質中，或者附著於基質。其範例，而不局限於此，是:
[0053]一金屬毫微粒，其位於基質中。這些可以共價地或非共價地結合到基質，可以由基質的成分包圍，或者位於基質的小孔中(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，或者附著於微泡造影劑的殼的外側或內側(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的殼來穩定住(圖7d)。這些穩定的液滴可以自行使用，例如當作為超聲造影劑定向時。通過在液滴的殼內、上或之下添加金屬毫微粒，可以獲得反射增強的增加。在該實施例中，根據本發明的基質是液滴的分散。本發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，與現有技術微泡相比，本發明的液滴具有增加的壽命。
[0057]根據本發明，大量金屬微粒與生物相容和/或生物可降解基質相關聯，以便於使金屬毫微粒群集。在本領域中已`經描述了適用於此目的的基質，並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構多聚糖，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、乙醯肝素(heparan)、角質素、皮膚素、軟骨素和透明質酸，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]可以使用作為基質的合成聚合物包括，但不局限於聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚醯胺、聚酯、聚乙二醇和聚苯乙烯。而且，還設想多嵌段共聚物的基質，諸如多嵌段聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚酸酐、聚磷腈或聚已內酯(PCL)。根據特定實施例，該金屬毫微粒首先在一個上述材料上設置塗層，並且隨後與相同材料或另一材料的基質聚集。
[0060]包括金屬毫微粒的基質也可以具有脂類特性。脂類指的是合成或天然產生的化合物，其基本上是兩性分子並且生物相容的。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(micelle)，成為由脂類配製(formulate)的膠質實體。在某些實施例中，微團包括單層或六邊形H2相位結構。在其他實施例中，微團可以包括雙層結構。脂類也可以布置成泡囊。這些是基本上特徵在於存在形成一個或多個內部空間的一層或多層壁或膜的球形實體。泡囊的一個範例是，包括脂類配製的壁或膜的那些。在這些泡囊中，脂類可以是單層或雙層的形式，並且單或雙層脂類可以用於形成一層或多層單或雙層。在多於一個單層或雙層的情況下，單或雙層可以是同心的。脂類可以用於形成單室(unilamellar)泡囊(包括一層單層或雙層),少數室(oligolamellar)泡囊(包括約二或三個單層或雙層)，多室(oligolamellar)泡囊(包括多於三個單層或雙層)。脂類也可以布置成脂質體。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。脂質體可以從例如離子脂類和/或非離子脂類配製。從非離子脂類形成的脂質體也稱作「類脂質體」(niosomes)。
[0062]在另一實施例中，金屬毫微粒合併在具有非蛋白質特性的泡囊壁中。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製。類似地，從聚合物製備的泡囊可以包括一層或多層同心壁或膜。從聚合物製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、脂質體、微團、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。泡囊的內部空間可以由液體(包括，例如，含水成液)、氣體、氣態前體和/或實心或溶質材料填充，所述溶質材料包括，例如所需靶向配體和/或生物活性製劑。
[0063]在另一實施例中，金屬毫微粒合併在泡囊的內腔中。在該實施例中，泡囊僅作為圍繞包括毫微粒的基質內腔的殼，殼材料的成分對金屬毫微粒的分布沒有影響，並且可以是任意前述組分，也可以具有蛋白質特性。
[0064]在另一實施例中，金屬毫微粒位於泡囊壁的外或內表面上。
[0065]在另一實施例中，金屬毫微粒合併在泡囊壁和泡囊內腔中。
[0066]因而，根據本發明的術語，根據金屬毫微粒的定位，泡囊的內腔和/或壁是基質微粒。
[0067]基質成分可以包含反應官能團，諸如胺、活性酯、醇、硫醇和羧酸酯。這種官能團可以用於將生物活性分子、尤其生物定向特異性製劑(bio target specific agent)附著於基質微粒的表面。合適的生物定向特異性製劑可以是細胞、微生物，例如線蟲的寄生蟲，或者細菌、器官或組織特異性分子，諸如縮氨酸或蛋白質、或抗體或其片段。包括在術語生物定向特異性製劑中的對準特定異質和/或毒性製劑的分子或功能組。該基質還包括影響電荷、微粒的親油性或親水性或者其進入通過細胞膜的能力的分子。
[0068]根據設想的應用，本發明微粒的基質成分是生物可降解的，以便於使基質分段為可以由腎分泌(secreted)的微粒。通常，基質成分優選保持完好至少30分鐘，以便於允許對器官或染病部位定向和成像。在特定實施例中，例如，當使用毒性金屬時，基質是異質的，其中金屬毫微粒位於第一材料中，例如，塗層，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材料相關。這允許分解基質微粒到一定大小，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]本發明的特定實施例涉及基質微粒，其瞄準特定器官或組織。這可以通過將組織或器官特異性分子附著於基質微粒的表面而實現。一種這樣的分子是對準器官或組織特異性抗原的抗體。例如，這種抗體可以是對於腫瘤相關的抗原或抗肌凝蛋白(antimyosin)特有的多細胞系或者單細胞系的抗體。特別地，能夠用於接合(conjugation)的多細胞系或單細胞系抗體的非限制性範例包括，主要以在細胞膜中發現的抗原對準的那些。例如，適用於顯像腫瘤的是多細胞系或單細胞系抗體本身，和/或它們的片段(Fab，F (ab)2)，其例如對準癌胚抗原(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現的抗原。抗肌凝蛋白、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、分子是用於具有組織特異性表達圖案的受體的配體。在本發明的上下文中，術語「細胞標記物」用於指任何分子，其允許識別特定細胞、細胞類型、組織、組織類型、器官或器官類型。
[0070]本發明的又一特定實施例涉及基質微粒，其塗覆有生物或治療活性劑，比如藥物，或者其中例如藥物的製劑封裝在基質中，用於藥物輸送製劑或者用於組合的診斷和治療用途。可以在寬範圍的藥物中選擇治療劑，並且由治療靶確定。
[0071]任選地，基質微粒還塗覆由提供給它們親水塗層的材料，以最小化血液成分的攝取量和/或對微粒一細胞相互作用的空間屏障，以便於最小化肝的攝取量。這種材料的一個範例是已知為tetronic908 (US 4904497)的嵌段共聚物。
[0072]如US 6165440中所述，超聲波可以用於獲取對腫瘤血管的穿孔，間質組織中的微對流，和/或對癌細胞膜的穿孔。根據該原則，包括大量本發明的金屬毫微粒的基質微粒可以用於獲取將大分子治療劑增強地輸送到癌細胞中，而具有對正常組織的最小的熱和機械損傷。
[0073]使用本發明的基質微粒，可以在較低的頻率獲得足夠的反射增強，所述較低的頻率通常用於人體中較深的器官或組織的超聲成像。使用本發明的基質微粒，用約22MHz的頻率執行超聲成像，其允許7dB的反射增強。用30nm相當於50nm的銀層的的群集銀毫微粒層發現7dB的反射增強，如範例3中所描述的。群集毫微粒的較厚層，因而同樣較大的基質微粒，以及具有較高聲阻抗的金屬，將更加增強反射率。
[0074]可以設想本發明的基質微粒的不同組合，諸如大量基質微粒，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；不同成分和/或形狀的基質微粒的混合物，以及它們的其他組合。
[0075]本發明的基質微粒任選地配製為診斷成分，用於腸內或腸外施予。例如，腸外配方有利地包含消毒水溶液或者根據本發明的塗覆的金屬微粒的懸浮液。在本領域中已知用於製備合適藥物溶液和懸浮液的各種技術。這種溶液也可以包含藥物可接受的緩衝劑和任選的添加劑，諸如，但不限制於電解液(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製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。本發明的基質微粒可以用於各種成像應用中，諸如成像、血流研究和血液分析。
[0076]常規的賦形劑是製藥學上可接受的有機或無機載體物質，適用於腸外、腸內或局部應用，其不與製劑呈毒性反應。合適的製藥學可接受的輔助劑包括，但不局限於水、鹽溶液、醇、阿拉伯樹膠、植物油、聚乙二醇、膠質、乳糖、直鏈澱粉、硬脂酸鎂、雲母、矽酸、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。該製藥學製備可以被消毒並且如果需要，與助劑混合，所述助劑例如，潤滑劑、防腐劑、穩定劑、溼潤劑、乳化劑、用於影響滲透壓力的鹽、緩衝劑、上色、調味和/或芳香物質等，所述這些不與活性化合物發生毒性反應。
[0077]用於腸內施予的配方可以在大範圍內變化，正如本領域所已知的。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、栓劑或具有雲母和/或碳水化合物載體或粘合劑的膠囊等，該載體優選是乳糖和/或玉米澱粉或馬鈴薯澱粉。
[0078]對於腸外應用，尤其適合的是可注射消毒溶液，優選為油類或水溶液，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微粒的造影劑優選用於腸外應用，例如，作為可注射溶液。
[0079]本發明的診斷成分以常規方式用於超聲過程。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化或局部地施予要成像的器官或組織，然後該動物接受醫療診斷過程。這種劑量可以廣泛變化，這取決於使用的診斷技術以及要成像的器官。本發明的造影劑通常包括每升I微摩爾至I摩爾、優選0.1到100毫摩爾金屬，並且通常劑量為每千克體重0.001至100微摩爾、優選0.1至10微摩爾金屬。它們可以腸內和腸外地施予哺乳動物，包括人類。通常，診斷測量在施予之後約5 - 30分鐘開始。
[0080]根據本發明的特定實施例，本發明的診斷成分用於成像，即顯像組織樣本或體外器官中的組織結構或靶分子，其在已經完全或部分地從動物或人體分離的組織樣本或器官上。
[0081]設想本發明的造影劑的使用在寬範圍的應用中，包括已經在本領域中描述用於造影成像的所有應用，例如，但不局限於顯像和診斷組織、其部分或其中的結構，例如，作為示蹤劑。例如，造影成像用於顯像心血管系統，例如，壁運動分析、心肌灌注，識別梗塞區域或心肌中缺血，識別血凝塊，或者肝臟，例如肝功能，檢測肝腫瘤。設想的造影成像的其他應用包括，但不局限於，顯像胃腸道、顯像腫瘤、識別睪丸和卵巢扭轉、評估腎臟和其他移植器官，生理壓力、以及造影劑指導和控制的局部藥物輸送。
[0082]根據一方面，本發明的診斷成分用於不同成像方法中的組合使用。因而，根據它們的特徵，包括大量本發明的金屬毫微粒的基質微粒可能適用於X射線分析。因而，本發明的特定實施例涉及用於組合成像方`法中的診斷成分。
[0083]如在此所用的，「包括」應解釋為指定存在如所涉及的所述特徵、整數、步驟或成分，而不排除存在或附加的一個或多個特徵、整數、步驟或成分，或它們的組。在此涉及的「一」、「一個」不排除複數。
[0084]下列範例，並不意圖將本發明限制為所述的特定實施例，可以與在此引入參考的附圖一同被理解，其中:
[0085]圖1圖示了在用於(不可壓縮層的)反射增強的理論模型中使用的參數；
[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，作為頻率的函數；
[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,作為頻率的函數；
[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的相關性；
[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，作為其層厚的函數；[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)反射強度(峰區),作為增益的函數；
[0091]圖7是包含大量金屬毫微粒的基質微粒；
[0092]畫板A:金屬毫微粒，嵌入在基質微粒中。
[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分子而互相結合。
[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]現在由下列範例進一步說明本發明。
[0097]範例I 一作為頻率的函數，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層的反射增強預測。
[0098]層的反射增強可以使用數學模型進行計算:
【權利要求】
1.一種用於醫學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的生物相容或生物可降解的基質微粒中和/或附著於非蛋白質的生物相容或生物可降解的基質微粒上，所述基質微粒的基質從由以下物質組成的組中選擇: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，特徵在於所述金屬毫微粒在所述基質中具有至少2%體積/體積的濃度。
2.根據權利要求1所述的包含大量金屬毫微粒的造影劑，其中，所述基質是泡囊的殼。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1至8中任意一項所述的造影劑，其中，所述基質微粒直徑在I和8微米之間。
10.根據權利要求1至8中任意一項所述的造影劑，其中，所述基質微粒直徑在25和250納米之間。
11.包含大量金屬毫微粒的非蛋白質基質微粒在製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之間並且所述金屬毫微粒在所述基質中具有至少2%體積/體積的濃度，其中所述基質從由下列物質組成的組中選擇:碳水化合物、脂類、合成聚合物、水成液和有機液體，或者它們的混合物。
12.權利要求1至10中任意一項所述的造影劑在製備用於通過執行超聲成像檢查而獲取關於動物或人類患者的信息或診斷的組合物中的用途。
13.權利要求1至10中任意一項所述的造影劑在製備用於通過執行超聲成像檢查而對器官的離體組織樣本進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 優先權日:2004年11月19日
【發明者】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