專利名稱：含有全氟化碳的右旋糖酐白蛋白聲學(xué)造影劑及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲學(xué)造影劑，具體說是一種由藥理學(xué)上可接受的糖類和人體白蛋白以及惰性氣體組成的超聲造影劑。這種造影劑可用于人體診斷目的，它不僅可用于心臟病學(xué)領(lǐng)域，也可用于其它能夠采用這種造影劑進(jìn)行超聲顯象的領(lǐng)域。本發(fā)明還提供了這種造影劑的制作方法。
已有報告，多種潛在的聲學(xué)造影劑可用于對比超聲心動圖。雖然有許多報導(dǎo)某些造影劑可通過肺部到達(dá)左室，但目前臨床上尚無一種聲學(xué)造影劑在靜脈注射后使心肌顯影。欲在心肌對比超聲顯象這一新的領(lǐng)域中進(jìn)一步發(fā)展，先決條件是發(fā)明一種標(biāo)準(zhǔn)化的聲學(xué)造影劑，這種造影劑含有均勻一致的穩(wěn)定的微小氣體，靜脈注射后能使心肌可靠顯影。
經(jīng)外周靜脈注射微泡造影劑而達(dá)到心肌視覺可見的顯象，在目前尚無可能。這是因為微泡內(nèi)的氧氣和氮氣可快速在血液中彌散并在血液中溶解。為了使聲學(xué)造影劑在靜脈注射后非損傷性測定心肌血流灌注，必須首先通過肺循環(huán)而使左室腔顯影。
本發(fā)明的一個重要目的是提供這種通過肺循環(huán)而使左室腔顯影的造影劑，這種造影劑可用于人體診斷目的，它不僅可用于心臟病學(xué)領(lǐng)域，也可用于其它能夠采用這種造影劑進(jìn)行超聲顯象的領(lǐng)域。
本發(fā)明的目的還在于提供一種由藥理學(xué)上可接受的糖類和人體白蛋白的聲振溶液組成的超聲造影劑，這種造影劑是一種由低血液溶解度和彌散性的惰性氣體所增強的造影劑。
本發(fā)明的目的還在于提供上述所說造影劑的制作方法。
下面對實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
聲振白蛋白已在人體用于研究冠脈血流和經(jīng)皮血管成形術(shù)(PTCA)后立即估價前向血流儲備。在無明顯冠狀動脈疾病的病人，在罌粟堿注射前后，經(jīng)左主冠狀動脈注射聲振白蛋白，使用時間強度曲線來估價冠脈血流儲備。已經(jīng)證明，人體心肌超聲對比劑的清除與創(chuàng)傷性方法測定的冠脈血流相關(guān)。
在冠狀動脈疾病時，對經(jīng)皮血管成形術(shù)(PTCA)后冠脈內(nèi)注射聲振白蛋白也已有研究。經(jīng)經(jīng)皮血管成形術(shù)(PTCA)治療后的血管所供應(yīng)的心肌儲備，在術(shù)后有明顯改善。改善的程度不取決于經(jīng)皮血管成形術(shù)(PTCA)肉眼可見的成功與否，而取決于狹窄面積定量證實是否成功。聲振白蛋白經(jīng)靜脈注射后不能可靠的通過肺循環(huán)進(jìn)入左室，因此，目前不能用于非損傷地發(fā)現(xiàn)心肌血流。
已經(jīng)觀察到微泡直徑在靜態(tài)液體中作為時間的函數(shù)而減少，這是因為微泡內(nèi)外之間存在彌散梯度。微泡大小的增加對血中微泡的持久性有明顯的作用。聲振右旋糖酐白蛋白微泡的平均大小為4-7微米。盡管這一大小對于通過肺循環(huán)是理想的，但是由于在靜脈注射后到左室的過程中，微泡中氣體的明顯彌散，使得它們在左室和心肌內(nèi)的視頻密度明顯喪失。使用像全氟化碳這類氣體增強的微泡比空氣具有更低的血液溶解性，比單用聲振白蛋白產(chǎn)生更明顯的左室和心肌視頻密度。
由于表面張力較高，微泡內(nèi)部的氮氣和氧氣的濃度明顯高于血液的濃度，因此靜脈注射后，這種氣體可向血液內(nèi)快速彌散，但氮氣似乎比氧氣彌散更慢。由于氮氣是空氣中的主要成分，減少氮氣通過微泡的濃度梯度將改善靜脈注射后左室和心肌視頻密度。在聲振過程中將微泡的濃度暴露于比氮氣具有更低血溶解性和彌散性的惰性氣體，且此氣體的密度大于0.3磅/英尺3，可增加右旋糖酐白蛋白的穩(wěn)定性，而減少微泡在血中的溶解性和彌散性。
因此，本發(fā)明提供了一種由藥理學(xué)上可接受的糖類和人體白蛋白的聲振溶液組成的超聲造影劑，這種造影劑是由低血液溶解度和彌散性的惰性氣體所增強的造影劑。
考慮到制備成藥學(xué)上可接受的劑型，上述的糖類是右旋糖酐。所說的惰性氣體包括藥理學(xué)上可接受的那些氣體密度大于0.3磅/英尺3的惰性氣體，例如，全氟化碳或六氟化硫，這些氣體已經(jīng)安全用于人體的眼球內(nèi)注射，以穩(wěn)定視網(wǎng)膜的附著(Wang AndThompson，Ophthalmology95609-613)。這些氣體通過內(nèi)部填塞來治療視網(wǎng)膜剝離，并作為治療這種疾病的標(biāo)準(zhǔn)方法。
本發(fā)明造影劑的微泡濃度大于5×108/ML。這種濃度對于獲得獨特的超聲心動圖是極為重要的，該微泡濃度優(yōu)選范圍是1×108/ML-1×1010/ML，特別優(yōu)選范圍是5×108/ML-2.0×109/ML，最佳濃度范圍是1×109/ML-1.5×109/ML。如果將5％人血白蛋白用右旋糖酐稀釋2-8倍，優(yōu)選稀釋2-5倍，然后與氣體密度大于0.3磅/英尺3的氣體混合后再進(jìn)行聲振處理，則效果更好。
一般而言，就超聲醫(yī)學(xué)應(yīng)用來說，本發(fā)明的造影劑是以藥學(xué)上有效劑型來配方，用于人體的靜脈注射或冠狀動脈內(nèi)注射。因此，本發(fā)明的造影劑是一種藥理學(xué)上可接受劑型的聲振超聲造影劑，以便注入哺乳動物體內(nèi)使用，這種造影劑是一種用藥學(xué)上可接受的液體糖化物進(jìn)行多倍稀釋的聲振白蛋白，其生成的微泡濃度大于5×108/ML，心肌視頻密度峰值至少大于基線的50％。在聲振處理前使用藥理學(xué)上可接受的惰性氣體以增強本發(fā)明的造影劑，這種氣體的密度大于0.3磅/英尺3。
本發(fā)明的糖化物溶液可以是一種單糖溶液，即分子式是C6H6O12，如己糖、右旋糖酐、左旋糖酐或其混合物，也可以是液體雙糖溶液，即分子式是C12H22O11，例如蔗糖、乳糖、麥芽糖或其混合物。本發(fā)明典型的惰性氣體包括全氟丙烷(分子式C3F8)，其氣體密度約為0.498磅/英尺3，分子量為188G/MOLE；全氟丁烷(分子式C4F10)，其氣體密度約為0.600磅/英尺3，分子量為238G/MOLE；全氟戊烷(分子式C5F12)，其氣體密度約為0.780磅/英尺3，分子量為284G/MOLE；六氟化硫(分子式SF6)，其氣體密度約為0.382磅/英尺3，分子量為146G/MOLE。其中惰性氣體優(yōu)選使用全氟丁烷和全氟戊烷，特別是，全氟戊烷常溫下是液體，在使用時需要將其加溫至35℃，以取得理想惰性氣體。顯然，其它具有類似氣體密度的惰性氣體也適用于本發(fā)明。一般就本發(fā)明所用劑型而言，我們使用商業(yè)上可獲得的人體白蛋白(2％-50％)和商業(yè)上可獲得的右旋糖酐(5％-70％)，經(jīng)與氣體混合后，在含有空氣的大氣環(huán)境下，進(jìn)行聲振處理。本發(fā)明傾向于用5％-50％的右旋糖酐來稀釋白蛋白溶液。稀釋后的白蛋白濃度為0.5-5％。當(dāng)這種右旋糖酐-白蛋白混合液與全氟化碳充分混合后，再進(jìn)行聲振處理80秒，可產(chǎn)生極好的效果。
因此，本發(fā)明的造影劑是一種含有全氟化碳或六氟化硫的聲振右旋糖酐白蛋白溶液，優(yōu)選由2-10％的右旋糖酐稀釋2-8倍的約2-10％人體白蛋白構(gòu)成。所說的溶液用全氟化碳或六氟化硫充分混合，然后，用聲振儀進(jìn)行處理。在處理過程中，將會形成無數(shù)微小氣泡，氣泡被蛋白所包裹，隨著強度的升高，蛋白外殼將變硬。由上述惰性氣體構(gòu)成的氣泡在血中的溶解性和彌散性均較低。聲振后將此微泡造影劑轉(zhuǎn)移到另一消毒器皿中，然后靜脈注入到哺乳動物體內(nèi)。所說的哺乳動物可以是人類、犬、猴等。
本發(fā)明優(yōu)選使用5％或50％的右旋糖酐將5％白蛋白溶液稀釋1-5倍，即，用1份-5份的右旋糖酐稀釋1份白蛋白，這種有效劑型可用于靜脈內(nèi)或冠狀動脈注射。
本發(fā)明特別優(yōu)選的造影劑是使用5％的右旋糖酐將5％白蛋白溶液稀釋3倍，即，用3份的5％右旋糖酐稀釋1份5％白蛋白。
一般而言，聲振方法能夠產(chǎn)生大于1×108/ML濃度和3-7微米大小的微泡(參見美國專利U.S.4，572，203)。但我們的方法可產(chǎn)生大于5×108/ML濃度的微泡。
本發(fā)明制備超聲造影劑的方法包括下述步驟(1)用2％-70％的右旋糖酐將2％-25％的人體白蛋白稀釋成0.5-5％的混合液。充分混合。
(2)取全氟化碳或六氟化硫等惰性氣體與上述混合液充分混合。
(3)將上述通入惰性氣體后所得的混合液用聲振方法(sonicate)處理40-150秒。
上述的超聲造影劑中個組分的體積比是2％-70％的右旋糖酐 1-50份2％-25％的人體白蛋白 1-10份藥理學(xué)上可接受的惰性氣體 1-10份。
上述的超聲造影劑中個組分的優(yōu)選體積比是5％右旋糖酐 3份5％人體白蛋白1份藥理學(xué)上可接受的惰性氣體2份。
本發(fā)明的造影劑在靜脈內(nèi)注射后，通過超聲心動圖可以測定心肌血流灌注和心肌視頻密度、峰值等。因此，本發(fā)明的造影劑可以改進(jìn)超聲心動圖測定心肌血流和左室視頻密度的方法。這種對測定方法的改善包括用本發(fā)明的新型造影劑取代目前用于病人的造影劑。這可以產(chǎn)生最佳的心肌顯象和心肌視頻密度效果。雖然目前有各種方法在常規(guī)超聲心動圖中應(yīng)用，但是經(jīng)靜脈注射使用的造影劑更具實用價值。由于本發(fā)明使用全氟化碳?xì)怏w、右旋糖酐與白蛋白的稀釋方法，特別是本發(fā)明的造影劑具有極為重要的經(jīng)聲振處理后產(chǎn)生的極為穩(wěn)定的微泡以及特定的微泡濃度，這使得靜脈注射本發(fā)明的造影劑后，出現(xiàn)更高程度的心肌顯影、心內(nèi)膜邊緣顯現(xiàn)，并增強了動脈系統(tǒng)多普勒信號顯示。因此，本發(fā)明使用的經(jīng)外周靜脈注射的造影劑是特別優(yōu)選的。
使用本發(fā)明方法制作的聲振白蛋白右旋糖酐混合劑，在聲振過程前或過程中可按一定的方法，注入氟碳化物，由此而產(chǎn)生具有重要作用的微泡濃度，能明顯改善造影劑通過肺循環(huán)，達(dá)到心肌造影和左室造影的目的。與聲振白蛋白比較時這種方法有三個方面的臨床意義第一，氟碳化物增強的右旋糖酐白蛋白混合物經(jīng)靜脈注射具有發(fā)現(xiàn)心肌顯影和心肌灌注的可能性，因此，這種新的超聲造影劑能使超聲心動圖如同核醫(yī)學(xué)那樣對心肌灌注進(jìn)行定量，且無放射性；第二，使用特定比例的右旋糖酐與白蛋白混合液可用于靜脈和冠狀動脈內(nèi)注射；第三，使用這種稀釋液可減少造影劑的費用。
如上所述，先用右旋糖酐溶液與人血白蛋白稀釋，其后，將溶液與氟碳化合物或六氟化硫暴露后進(jìn)行聲振處理，產(chǎn)生小而穩(wěn)定的微泡超聲造影劑。這些微泡是超聲造影作用的來源。因此，產(chǎn)生這些微泡的方法必須產(chǎn)生能小到通過微泡管的程度，大到能足以產(chǎn)生心肌造影的有效程度。
用超聲能量方法進(jìn)行的聲振法可使白蛋白溶液產(chǎn)生空穴作用，這種空穴作用產(chǎn)生共振及其微泡(4-7微米)，這種微泡是非塌陷的和穩(wěn)定的。因此，按照本發(fā)明方法，右旋糖酐與白蛋白并加入上述惰性氣體可以改善微泡穩(wěn)定性，減少微泡氣體在血中的溶解性和彌散性，增加心肌的對比作用。
靜脈注射聲振白蛋白，在80％的病例中可產(chǎn)生左室腔內(nèi)的視頻密度。由于大部分微泡氣體在通過肺循環(huán)時被破壞，所以到達(dá)左心的微泡濃度要少于右室，微泡在左室腔內(nèi)的穩(wěn)定性也減低。如果高濃度的微泡可達(dá)到左室腔內(nèi)，可有足夠的微泡進(jìn)入冠狀動脈循環(huán)，以測定心肌造影和心肌血流。冠狀動脈內(nèi)注射聲振白蛋白可用于發(fā)現(xiàn)冠脈血流儲備和測定是否經(jīng)皮血管成形術(shù)(PTCA)成功而改善了冠脈血流儲備。但是，靜脈內(nèi)注射聲振白蛋白在臨床上受到很大限制，因為微泡經(jīng)過肺循環(huán)的結(jié)果變異很大。
單獨使用聲振右旋糖酐也不能產(chǎn)生穩(wěn)定的微泡溶液，只有通過本發(fā)明方法制備的用惰性氣體增強的聲振白蛋白與右旋糖酐的稀釋液，靜脈注射后，可產(chǎn)生最大作用的心室視頻密度。
改善聲振白蛋白通過肺循環(huán)作用的重要性有三點第一，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，單用聲振白蛋白不能恒定的通過肺循環(huán)，并到達(dá)左室。為了能夠使視覺發(fā)現(xiàn)心肌對比和心肌灌注，必須要有高濃度的微泡進(jìn)入左心室；第二，聲振白蛋白的微泡進(jìn)入左室的效果是不穩(wěn)定的，事實上，當(dāng)心室壓力升高時微泡喪失了在左室的視頻密度。到達(dá)左室的微泡必須能夠經(jīng)受左室腔內(nèi)自然發(fā)生的壓力；第三，5％人體白蛋白較為昂貴，供應(yīng)有限，因此，本發(fā)明經(jīng)稀釋的超聲對比劑既可達(dá)到通過肺循環(huán)的作用，又更為經(jīng)濟(jì)。
實施例1 制備聲振右旋糖酐白蛋白從商業(yè)上購得5％人血白蛋白和5％右旋糖酐，用于聲振處理的聲振儀是HEAT SYSTEMS的超聲處理儀XL2020。所采用的1/2英寸的探頭在每次進(jìn)行聲振時均進(jìn)行消毒。
將約16毫升的1∶3比例的白蛋白與右旋糖酐液體移入35毫升的注射器中，將LEUR-LOK注射器與一個三通開關(guān)相連，將5-10ml任何一種全氟化碳或六氟化硫氣體通過三通開關(guān)注入溶液內(nèi)，并快速來回注射約40次，使全氟化碳或六氟化硫與右旋糖酐和白蛋白的混合液充分混合。然后，去除注射器頭端的塞子，將消毒過的聲振探頭伸入注射器的開口端，直到接觸到白蛋白-右旋糖酐溶液的表面。溶液接觸到探頭表面后，用手固定在這一位置，此時使連續(xù)波的聲振頻率為19950±50HZ，時間80±5秒。
聲振處理后，將微泡溶液抽入另一無菌的35毫升注射器內(nèi)備用。
用血球計數(shù)器測定微泡的大小，并用顯微鏡檢查微泡是否有粘合在一起的情況。使用Coulter Counter測定微泡濃度。如果出現(xiàn)平均直徑小于3微米或大于7.5微米并粘附在一起的微泡、或者微泡平均濃度小于5×108或大于1×1010微泡/毫升，則制備的造影劑不能使用。
在靜脈注射之前，將造影劑儲存在35毫升注射器中。所有注射溶液在36小時之內(nèi)使用。并且所有標(biāo)本在層流室內(nèi)制備。
實施例2 用不同方法制備聲振右旋糖酐白蛋白從商業(yè)上購得5％人血白蛋白和5％右旋糖酐，用于聲振處理的聲振儀是HEAT SYSTEMS的超聲處理儀XL2020。所采用的1/2英寸的探頭是在每次進(jìn)行聲振時均進(jìn)行消毒。
將約16毫升的1∶3比例的白蛋白與右旋糖酐液體移入35毫升的注射器中，將LEUR-LOK注射器與一個三通開關(guān)相連，將右旋糖酐與白蛋白溶液手動混合7-8秒后，去除注射器頭端的塞子，將消毒過的聲振探頭伸入注射器的開口端，直到接觸到白蛋白-右旋糖酐溶液的表面。溶液接觸到探頭表面后，用手固定在這一位置，此時使連續(xù)波的聲振頻率為19950±50HZ，時間80±5秒。在此期間，將5-10ml任何一種全氟化碳或六氟化硫氣體通過三通開關(guān)注入溶液內(nèi)，并快速來回注射約40次使全氟化碳或六氟化硫與右旋糖酐和白蛋白的混合液充分混合。
聲振處理后，將微泡溶液抽入另一無菌的35毫升注射器內(nèi)備用。
實驗例1 對聲振右旋糖酐白蛋白微泡氣體溶解性和彌散性的改變將13條犬手術(shù)開胸，靜脈接受同等劑量的聲振右旋糖酐白蛋白溶液。該溶液已經(jīng)分別與100％室內(nèi)空氣、100％氮氣、100％氦氣和100％六氟化硫暴露接觸。氮氣比空氣的血液溶解度低，而氦氣和六氟化硫的血液溶解度更低，六氟化硫的彌散性最低。為了進(jìn)一步減少彌散性，每一樣本在吸入空氣時同時吸入相應(yīng)氣體。表1表示的是與六氟化硫混合并吸入六氟化硫產(chǎn)生最大的左室頻譜密度峰值。
表1
*＝與SDA比較P＜0.05(方差分析)；**＝與其它所有組比較P＜0.05。PVI＝視頻密度峰值；SDA＝聲振右旋糖酐白蛋白；N＝SDA加入氮氣；He＝SDA加入氦氣；SF＝SDA加入六氟化硫；inhal＝同一種制劑同時吸入同一氣體。
從上表可知，含有六氟化硫的聲振右旋糖酐白蛋白產(chǎn)生了左室腔最大的視頻密度。由于在靜脈注射時它吸入了六氟化硫，其血液溶解性和彌散性在這幾種氣體中最低。當(dāng)將含有六氟化硫的造影劑濃縮后，再靜脈注射，80％可產(chǎn)生視覺可見的心肌顯影。
這一實驗表明，在靜脈注射前可以很容易地改變微泡氣體的組成，而改變氣體成分的微泡明顯改變了左室腔內(nèi)視頻密度。
實驗例2聲振含全氟化碳?xì)怏w的右旋糖酐白蛋白造影劑對心肌顯影的影響將4條犬手術(shù)開胸，心室內(nèi)注射0.5毫升聲振右旋糖酐白蛋白。使用3.5MHZ探頭獲取心外膜的左室短軸圖，以確定心肌視頻密度峰值。結(jié)果顯示于表2。
表2
PVI＝視頻密度峰值；SDA＝聲振右旋糖酐白蛋白；SF＝六氟化硫。
表2表明含有較低血液溶解性和彌散性的氣體產(chǎn)生較高的心肌視頻密度，而含有全氟化碳?xì)怏w的造影劑產(chǎn)生最高的視頻密度。僅有含全氟化碳的造影劑才出現(xiàn)視覺可分辨的心肌顯象。這一結(jié)果表明用全氟化碳的聲振右旋糖酐白蛋白可以明顯增強心肌造影作用。這些研究結(jié)果還表明本發(fā)明的聲學(xué)造影劑有可能在靜脈注射后非損傷性估測心肌血流灌注。
實驗例3使用含有全氟化碳的聲振右旋糖酐白蛋白測定人體心肌血流給人體靜脈注射2-4毫升含有全氟化碳的微泡造影劑，然后用10毫升鹽水沖洗。這一劑量因病人而異，體表面積較大的病人可能需要較高的劑量。所有病人在最初都接受了2毫升的注射。如未能產(chǎn)生心肌顯象，則加大劑量，直至3-4毫升。這一劑量產(chǎn)生的心肌顯影可用于測定心肌血流。在整個超聲心動圖檢查中，檢測和記錄病人的心率、血壓和氧飽和度。每次注射后獲得了左室內(nèi)和心肌內(nèi)高峰視頻密度。
權(quán)利要求
1.一種超聲造影劑，其特征在于它包括(按體積比計)2％-70％的右旋糖酐1-50份2％-25％的人體白蛋白 1-10份藥理學(xué)上可接受的惰性氣體 1-10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的超聲造影劑，其特征在于它包括5％右旋糖酐3份5％人體白蛋白 1份藥理學(xué)上可接受的惰性氣體2份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的超聲造影劑，其特征在于所說的惰性氣體是全氟化碳和六氟化硫，前者包括全氟丙烷、全氟丁烷和全氟戊烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的超聲造影劑，其特征在于所說的惰性氣體在造影劑中以微泡形式存在，微泡濃度是1×108/ML-1×1010/ML。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的超聲造影劑，其特征在于所說的惰性氣體密度大于0.3磅/英尺3。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的超聲造影劑，其特征在于所說的惰性氣體微泡平均直徑為3-7微米。
7.一種制備超聲造影劑的方法，其特征在于該方法包括(1)用2％-70％的右旋糖酐將2％-25％的人體白蛋白稀釋成0.5-5％的右旋糖酐白蛋白混合液；(2)在聲振前將上述混合液與藥理學(xué)上可接受的惰性氣體充分混合；(3)將上述加入惰性氣體后所得的混合液聲振處理40-150秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于用5％右旋糖酐稀釋5％人體白蛋白2-3倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于所說的惰性氣體是全氟化碳和六氟化硫，前者包括全氟丙烷、全氟丁烷和全氟戊烷。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于聲振處理后，在右旋糖酐白蛋白混合液中產(chǎn)生大小均值為3-7微米的微泡，微泡濃度為大于5×108/ML。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聲學(xué)造影劑，具體說是一種由藥理學(xué)上可接受的糖類和人體白蛋白組成的超聲造影劑，這種造影劑是由低血液溶解度和彌散性的惰性氣體所增強并經(jīng)聲振處理后形成的造影劑。可用于人體診斷目的，它不僅可用于心臟病學(xué)領(lǐng)域，也可用于其它能夠采用這種造影劑進(jìn)行超聲顯象的領(lǐng)域。本發(fā)明還提供了這種造影劑的制作方法。
文檔編號A61K49/00GK1156626SQ9610656
公開日1997年8月13日 申請日期1996年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月25日
發(fā)明者謝峰, 托馬斯·波特 申請人:謝峰