專利名稱：一種適用于多種成像模式的新型造影劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種適用于 多種成像模式的新型造影劑。
技術(shù)背景醫(yī)學(xué)影像學(xué)歷經(jīng)百年，成像技術(shù)層出不窮。當(dāng)然，無論是傳統(tǒng)的成像技術(shù)如X射線、超聲、計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描(CT)，還是現(xiàn)代的分子成 像技術(shù)如磁共振成像(MRI)、光學(xué)成像，均為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展 立下了汗馬功勞。由于現(xiàn)有的成像技術(shù)在時(shí)間和空間分辨率、穿透深度 以及能量延展度等多方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，多種模式的成像技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用 將會(huì)提供更多更全面的信息，這為未來造影劑的發(fā)展提出了新的要求。 然而，目前常用的成像技術(shù)均各自使用不同的造影劑，在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中為 了獲得較全面的信息，往往需要同時(shí)使用多種造影劑，這不僅增強(qiáng)造影 劑實(shí)際應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)，而且還加重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，無法滿足未來多模式成像 技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的發(fā)展需要。因此，加緊研發(fā)一種同時(shí)適用于多種成像模 式的新型造影劑成為當(dāng)代影像學(xué)急待解決的迫切問題。近年來，聲學(xué)造影劑在器官、組織的超聲顯像中發(fā)揮了巨大的作用。 隨著超聲技術(shù)如二次諧波、觸發(fā)顯像等的發(fā)展和造影劑制備技術(shù)的完善， 聲學(xué)造影劑可大大提高對各種組織病變的診斷率。近年來隨著人們對聲學(xué) 造影劑研究的不斷深入，通過改變其所成膜材料和芯材料獲得的液態(tài)氟碳 乳劑型聲學(xué)造影劑可明顯增強(qiáng)靶區(qū)的超聲、CT影像；通過加入Gd-DTPA 后亦可使靶區(qū)的MRI影像增強(qiáng)，有望發(fā)展成為一種新型適用于多模式成像 的共享式造影劑，但由于Gd-DTPA本身的毒副作用嚴(yán)重限制其的實(shí)際應(yīng) 用前景。卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物，尤其是金屬卟啉及其衍生物和金屬酞菁及其衍生物不僅是光學(xué)成像的重要探針，而且能顯著增強(qiáng)磁 共振/核磁共振的影像，加至其具有腫瘤組織靶向選擇性和毒副作用小的 優(yōu)點(diǎn)。因此，結(jié)合聲學(xué)造影劑和卟啉及酞菁類物質(zhì)的各自優(yōu)勢，有望研發(fā) 一種安全高效的可適用于多模式成像的共享式造影劑，必將對現(xiàn)代和未來 醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種適用于多種成像模式的新型造影劑，通過系統(tǒng)及局部作用于靶組織，可增強(qiáng)對靶組織的x射線、超聲、計(jì)算機(jī)x射線斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)以及光學(xué)成像效果，拓展聲學(xué)造影劑的 應(yīng)用領(lǐng)域。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種適用于 多種成像模式的新型造影劑，該造影劑是(1)、卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物與聲學(xué)造影劑結(jié)合的 結(jié)合體；或(2)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物與聲學(xué)造影劑結(jié) 合體中，加入對靶組織或病灶部位有特異親和性的物質(zhì)構(gòu)成；或(3)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物與聲學(xué)造影劑結(jié) 合體中，加入穿透肽/穿膜肽構(gòu)成；或(4)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物與聲學(xué)造影劑結(jié) 合體中，加入聚乙二醇及其衍生物構(gòu)成。所述卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物首選具有生物相容性和 生物安全性的金屬卟啉及其衍生物和/或金屬酞菁及其衍生物。其結(jié)合方式 為物理結(jié)合如通過吸附(如靜電、弱作用力等)、混合、相嵌、填入、 包覆、包埋、相嵌、粘附等；化學(xué)結(jié)合如配位、鍵合等及生物性結(jié)合如抗 原與抗體、配體與受體、互補(bǔ)堿基或互補(bǔ)核苷酸。如將卩卜啉及其衍生物和 /或酞菁及其衍生物粘附于聲學(xué)造影劑的表面將選定的卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物與聲學(xué)造影劑充分混合(所述混合的配比中卟啉及其 衍生物和/或酞菁及其衍生物的量為生物機(jī)體能夠接受的安全有效劑量)， 可由靜電吸附作用將卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物粘附于聲學(xué)造 影劑表面。聲學(xué)造影劑可為(但不僅限于)市場現(xiàn)有的聲學(xué)造影劑如美國生產(chǎn)的Sonovue、 Optison、 Albunex、德國生產(chǎn)的Levovist等產(chǎn)品，也可為自制 的聲學(xué)造影劑，所述的聲學(xué)造影劑包括由成膜材料包裹芯體構(gòu)成的非連續(xù)相和水性 介質(zhì)構(gòu)成的連續(xù)相，其中所述非連續(xù)相均勻地分散在所述連續(xù)相中，所 述非連續(xù)相的粒徑為5nm 7nm。所述的成膜材料為具有生物安全性、生物相容性和生物可降解性的 成膜材料；所述芯體的材料采用氣體、液體或納米級生物相容性固體。其膜材料可為脂類、多聚物、白蛋白、殼聚糖或表面活性劑類。所 述的芯材料所采用的氣體選自空氣、氮?dú)?，二氧化碳、氟碳烴氣體或垸 烴類氣體；所述的芯體材料所采用的液體選自CVC6垸烴、C5-d2氟碳烴、 飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸。也可將低溫下為液態(tài)的氟碳液體與生物機(jī) 體能夠接受的安全有效劑量的卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物混合 后，在超聲振蕩或機(jī)械振蕩過程中形成由脂類、白蛋白、多聚物、殼聚 糖、表面活性劑等材料包裹氟碳液體及卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍 生物的聲學(xué)造影劑。用磷酸鹽緩沖液清洗掉未裹入的卟啉及其衍生物和/ 或酞菁及其衍生物，所得到的即為包裹卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍 生物的造影劑。也可在超聲振蕩或機(jī)械振蕩過程中加入芯材料獲得包裹 卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物的造影劑。芯體材料所采用的氣體 選自空氣、氮?dú)?，二氧化碳、氟碳烴氣體或烷烴類氣體。當(dāng)然，聲學(xué)造 影劑的大小亦可為微米級或納米級的。上述膜材料中的脂類選自磷脂中的3-sn-磷脂酰膽堿、1,2-二棕櫚酰 基-sn-甘油基-3-磷脂酰甘油基-鈉鹽、1，2-二硬脂?；?sn-甘油基-3-磷脂酰膽堿、1，2-二棕櫚酰基-sn-甘油基-3-磷脂酰酸-鈉鹽、1,2-二棕櫚?；?犯-甘油基-3-磷脂酰膽堿、磷脂酰絲氨酸或氫化磷脂酰絲氨酸。表面活性劑 選自Tween表面活性劑和Span表面活性劑如單月桂酸酯(Tween 20， Tween21, Span20)、單棕櫚酸酯(Tween40, Span40)、單硬脂酸酯(Tw- een60， Tween61， Span60)、三硬脂酸酯(Tween65， Span65)、單油酸酯(Tw-een80， Tween81, Span80)和三油酸酯(Tween85， Span85)。多聚物可為(但不僅限 于)多聚乳酸(polylacticacid,PLA)、明膠蛋白(gelatin)、聚乙二醇 (polyethylene glycol, PEG)、聚硅氧烷(polysiloxane)、聚氧化乙烯(polyethy-1 ene oxide, PEO)、聚丙烯酰胺(polyacrylamid)、聚丙烯酸(酯)(polyacry-late)、聚氨酯(polyurethane, PU)、聚磷酸酯(polyphosphate ester)、聚羥基 乙酸(酯)(polyglycolide， PGA)、聚羥基丁酸(酯)(polyhydroxylbutyrate, PH BT)、聚(酸)酐(polyanhydrides, PAN)、聚已內(nèi)酰胺(polycaprolactone, PCL)、 聚氨基酸(polyamine acid)、聚羥乙基甲基丙烯酸(酯)(polyhydroxy- ethyl methacrylate)和聚乳酸-羥基乙酸{[poly(D,L-lactic-co-glycolic)acid],PL GA)以及上述多聚物間的共聚物(co-polymer)。對本發(fā)明中所述造影劑增強(qiáng)靶向聚集作用而采取的措施是在造影 劑表面連接上對靶組織或病灶部位有特異親和性的物質(zhì)，可大大提高造影 劑的靶向作用。按質(zhì)量體積比4-10%的配比將各種特異親和性的物質(zhì)在超 聲振蕩或機(jī)械振蕩過程中混合入液體中，可形成具有靶向作用的造影劑， 其中特異親和性的物質(zhì)可以是抗體/受體，如蛋白質(zhì)、肽、氨基酸、適配 子、寡核苷酸、維生素B、葉酸、甘草酸等。為增加本發(fā)明中造影劑體內(nèi)循環(huán)時(shí)間，按質(zhì)量體積比1-10%的配比加 入聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)及其衍生物獲得長循環(huán)造影劑。為增加本發(fā)明中造影劑的主動(dòng)穿透功能可通過加入穿透肽/穿膜肽 (Cell Permeable Peptides, CPPs)而獲得，如加入TAT肽、PEP-1肽、MPG 肽等，其中穿透肽/為了增加本發(fā)明中造影劑的造影效果還可利用順磁性物質(zhì)、超順磁 性物質(zhì)、同位素以及熒光素對其進(jìn)行進(jìn)一步的修飾。本發(fā)明涉及到的卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物，選自一切具 有生物相容性和生物安全性的卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物；優(yōu) 選于金屬卟啉及其卟啉衍生物和/或金屬酞菁及其衍生物。本發(fā)明由于能夠適用于多種成像模式而產(chǎn)生的積極效果是使用時(shí)將 本發(fā)明的造影劑通過系統(tǒng)及局部作用于靶組織，可增強(qiáng)對靶組織的X射線、 超聲、CT、 MRI以及光學(xué)成像效果，有望開發(fā)成為一種適用于多種成像模 式的新型共用型造影劑，降低造影劑應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，具有廣闊的實(shí) 際應(yīng)用前景。


附圖1光學(xué)顯微鏡下所見載卟啉錳微泡造影劑； 附圖2電子顯微鏡下所見載卟啉錳微泡造影劑； 附圖3熒光顯微鏡下所見載卟啉錳微泡造影劑； 附圖4A健康實(shí)驗(yàn)兔肝超聲成像圖；附圖4B造影3秒時(shí)載卟啉錳微泡造影劑對超聲成像的增強(qiáng)效應(yīng)； 附圖4C造影5分鐘時(shí)載卟啉錳微泡造影劑對超聲成像的增強(qiáng)效應(yīng)；附圖4D造影30分鐘時(shí)載卟啉錳微泡造影劑對超聲成像的增強(qiáng)效應(yīng)。
具體實(shí)施方式
實(shí)例l:載卟啉錳微泡造影劑的制備將磷脂酰膽堿(DPPC)、磷脂酰乙醇胺(DPPE)， 二棕櫚酰磷酸脂酸 (DPPA)按質(zhì)量比5:2:1與卟啉錳(1 mg)混合，另加入泊洛沙姆50 |il、 甘油0.5mg;用橡膠塞密封塑料管后37"C水浴30min，再用全氟丙烷氣 體置換塑料管中的空氣，最后經(jīng)機(jī)械振蕩60s后得到載葉啉錳微泡造影 劑。(如圖1、圖2、圖3)。實(shí)例2:載酞菁微泡造影劑的制備將磷脂酰膽堿(DPPC)、磷脂酰乙醇胺(DPPE)， 二棕櫚酰磷酸脂酸 (DPPA)按質(zhì)量比5:2:1與酞菁(lmg)混合，另加入泊洛沙姆50 pl、甘 油0.5mg;用橡膠塞密封塑料管后37'C水浴30min，再用全氟丙烷氣體 置換塑料管中的空氣，最后經(jīng)機(jī)械振蕩60s后得到載酞菁微泡造影劑。 實(shí)例3:載卟啉錳微泡造影劑對超聲成像的增強(qiáng)效應(yīng) 使用GEVivid7彩色超聲診斷儀，12L線陣探頭,二次諧波發(fā)射頻率 5.2MHz，接收頻率10.5MHz。儀器所有條件設(shè)置為同一標(biāo)準(zhǔn)二次諧 波時(shí)機(jī)械指數(shù)(MI)設(shè)定為0.24，增益為-14dB，顯像深度固定為4cm， TGC、聚焦范圍等參數(shù)均調(diào)至最佳狀態(tài)。用超聲儀內(nèi)部工作站存儲(chǔ)動(dòng)靜 態(tài)造影資料。以新西蘭大白兔(來源于重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心)為實(shí)驗(yàn)對象， 應(yīng)用4X戊巴比妥鈉(lml/kg)肌注麻醉新西蘭大白兔后，仰臥位固定，采 用自身前后對照方法，造影前常規(guī)基波超聲掃查獲得兔肝切面聲像圖， 將顯像模式改為二次諧波，用0.45 ml生理鹽水稀釋0.05 ml載葉啉錳微 泡造影劑，經(jīng)耳緣靜脈團(tuán)注入兔體內(nèi)，觀察肝造影后的顯像時(shí)間和顯像效 果。并用"DFY型超聲圖像定量分析診斷儀"測定造影前后圖像回聲強(qiáng) 度的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)諧波狀態(tài)下目測觀察，注射造影劑3秒后，肝血管 內(nèi)出現(xiàn)造影劑充填，5分鐘后肝實(shí)質(zhì)回聲明顯增強(qiáng)，30分鐘后仍可見較 明顯增強(qiáng)。(如圖4A、圖4B、圖4C、圖4D)。實(shí)例4:載卟啉錳造影劑或載酞菁造影劑對CT、 MRI成像的增強(qiáng)效應(yīng) 參照Mattrey RF等的方法(Invest Radiol， 1991;26(9):792-798)制備液態(tài)氟 碳脂質(zhì)乳劑的過程中，加入卟啉錳或酞菁(lmg/5ml乳劑)獲得載卟啉錳 或載酞菁造影劑。選取24只新西蘭大白兔(來源于重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng) 物中心)為實(shí)驗(yàn)對象，每組6只，分別進(jìn)行CT、 MRI成像實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā) 現(xiàn)，載卟啉錳或載酞菁造影劑不僅能明顯增強(qiáng)CT成像的效果，而且能 明顯增強(qiáng)MRI成像的效果。
權(quán)利要求
1、一種適用于多種成像模式的新型造影劑，其特征在于該造影劑是(1)、卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物與聲學(xué)造影劑結(jié)合的結(jié)合體；或(2)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物與聲學(xué)造影劑結(jié)合體中，加入對靶組織或病灶部位有特異親和性的物質(zhì)構(gòu)成；或(3)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物與聲學(xué)造影劑結(jié)合體中，加入穿透肽/穿膜肽構(gòu)成；或(4)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物與聲學(xué)造影劑結(jié)合體中，加入聚乙二醇及其衍生物構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于多種成像模式的新型造影劑，其特征在于所述卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物首選具有生物相容性和生物安全性的金屬卟啉及其衍生物和/或金屬酞菁及其衍生物。所述的結(jié)合方式包括物理結(jié)合、化學(xué)結(jié)合及生物性結(jié)合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于多種成像模式的新型造影劑， 其特征在于所述的聲學(xué)造影劑包括由成膜材料包裹芯體構(gòu)成的非連續(xù) 相和水性介質(zhì)構(gòu)成的連續(xù)相，其中所述非連續(xù)相均勻地分散在所述連續(xù)相中，所述非連續(xù)相的粒徑為5nm 7pm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于多種成像模式的新型造影劑， 其特征在于:所述的成膜材料為具有生物安全性、生物相容性和生物可 降解性的成膜材料；所述芯體的材料采用氣體、液體或納米級生物相容 性固體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種適用于多種成像模式的新型造影劑， 其特征在于所述的成膜材料選自脂類、白蛋白、殼聚糖及其衍生物、表面活性劑以及多聚物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于多種成像模式的新型造影劑， 其特征在于所述的脂類選自磷脂中的3-sn-磷脂酰膽堿、1，2-二棕櫚酰 基-sn-甘油基-3-磷脂酰甘油基-鈉鹽、l,2-二硬脂酰基-sn-甘油基-3-磷脂酰 膽堿、1，2-二棕櫚?；?sn-甘油基-3-磷脂酰酸-鈉鹽、1,2-二棕櫚?；?511-甘油基-3-磷脂酰膽堿、磷脂酰絲氨酸或氫化磷脂酰絲氨酸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于多種成像模式的新型造影劑， 其特征在于所述的表面活性劑選自單月桂酸酯(Tween20， Tween21， Span20)、單棕櫚酸酯(Tween40， Span40)、單硬脂酸酯(Tween60, Tween61， Span60)、三硬脂酸酯(Tween65， Span65)、單油酸酯(Tween80， Tween81， Span80)和三油酸酯(Tween85， Span85)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于多種成像模式的新型造影劑， 其特征在于所述的多聚物選自多聚乳酸(polylacticadd，PLA)、明膠蛋 白(gelatin)、聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)、聚硅氧烷(polysiloxane)、 聚氧化乙烯(polyethylene oxide, PEO)、聚丙烯酰胺(polyacrylamid)、聚丙 烯酸(酯)(polyacrylate)、聚氨酯(polyurethane, PU)、 聚磷酸酯 (polyphosphate ester)、聚羥基乙酸(酯)(polyglycolide， PGA)、聚羥基丁酸 (酯)(polyhydroxylbutyrate, PHBT)、聚(酸)酐(polyanhydrides， PAN)、聚己 內(nèi)酰胺(polycaprolactone, PCL)、聚氨基酸(polyamine acid)、聚羥乙基甲 基丙烯酸(酯)(polyhydroxyethyl methacrylate)和聚乳酸-羥基乙酸 {[poly(D,L-lactic-co-glycolic)acid]，PLGA}以及上述多聚物間的共聚物 (co-polymer)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種適用于多種成像模式的新型造影劑， 其特征在于所述的芯材料所采用的氣體選自空氣、氮?dú)?，二氧化碳、?碳烴氣體或垸烴類氣體；所述的芯體材料所采用的液體選自C5-Q烷烴、 Cs-Cu氟碳烴、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種適用于多種成像模式的新型造影劑。通過卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物結(jié)合聲學(xué)造影劑構(gòu)筑成的新型造影劑；使用時(shí)將該新型造影劑通過系統(tǒng)及局部作用于靶組織，可增強(qiáng)對靶組織的X射線、超聲、計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)以及光學(xué)成像效果。
文檔編號A61K49/06GK101229382SQ20081006935
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者于廷和, 夏新蜀, 王志剛, 許川山 申請人:許川山