一种多模成像造影剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种多模成像造影剂及其制备方法和应用。通过调节膜乳化过程参数，可在2～8微米之间调控其粒径，制备粒径分布均一的中空微泡。微泡的壳层为生物可降解高分子材料，根据应用的需要，可以相应地在微泡的壳层和内部空腔，通过快速膜乳化法，分别引入油溶性造影材料和水溶性造影材料，由此得到多模成像造影微泡。该制备多模成像造影剂的方法简单稳定，高效，可以连续批量生产。该多模成像造影剂可以同时增强多种模态的成像，显影效果优异，对很多疾病的诊断、定位、治疗监测和治疗效果评估具有重要的临床意义。
【专利说明】一种多模成像造影剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于医学影像领域，具体涉及一种多模成像造影剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]目前临床上常用的医学成像技术包括超声、核磁共振、X射线和光学四大类，在这些成像技术中，并没有一种完美的成像技术能够提供关于检测对象的所有信息，任何一种成像技术都存在自身的优缺点。比如超声成像(US)虽然有许多突出的优点:多功能、低成本、无创、便于携带、实时成像。但也有其局限性，如超声设备对骨的穿透性差，气体阻隔，分辨率低，非血液组织无效等。而核磁共振成像(MRI)对软组织有极好的分辨力，但其易受金属的影响，所需费用高昂，成像速度慢。因此，采取单一模态成像很难满足多数疾病的诊断需求。
[0003]为了克服单一模态成像在局部细节信息描述上的局限性，多模成像融合技术应运而生，该技术通过提取和综合不同模态的成像信息，获得对病灶部位更加清晰、全面、准确、可靠的图像描述，为医生对疾病的诊断和合理治疗方案的制定提供可靠依据。在许多情况下，这些成像手段的对比度不够理想，需要通过造影剂来增强影像对比，以期获得清晰，全面的影像。而传统的造影剂多是单一模态的，只对一种成像手段有增强作用。因此，要实现多模成像，就需要多次地注射造影剂，这不但增加了病人的痛苦和医疗费用，也加重了机体的代谢负担。另外，不同造影剂之间可能还有排斥或淬灭效应，且在体内分布的差异较大，给不同模态成像的融合带来了不便。
[0004]多模成像造影剂可以很好地解决这一问题，它可以同时增强多种模态的成像，只需要注射这么一种造影剂，无需繁琐地多次注射，也无需增强剂量，便可获取各模态高对比度，更清晰的成像。且因为只注射了一种造影剂，其体内分布高度统一，对于不同模态成像的融合非常有利。因此，基于多模成像技术，研发生物相容性好，灵敏性强的多模成像造影齐U，对多数疾病的诊断，定位，治疗监测和治疗效果评估具有重要的临床意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种多模成像造影剂及其制备方法。
[0006]本发明所提供的多模成像造影剂为球状或类球状的中空微泡。
[0007]所述中空微泡的壳层为可生物降解的高分子材料。
[0008]所述中空微泡的壳层内部含有油溶性造影材料。
[0009]所述中空微泡的壳层内壁表面具有水溶性造影材料。
[0010]所述可生物降解的高分子材料选自改性天然可生物降解高分子材料和/或合成可生物降解高分子材料。
[0011]所述改性天然可生物降解高分子材料为油溶性改性淀粉和/或油溶性改性壳聚糖，其中，所述油溶性改性淀粉是通过淀粉和羧酸通过酯化反应得到的，所述油溶性改性壳聚糖是通过壳聚糖和羧酸通过酯化反应得到的。
[0012]所述合成可生物降解高分子材料为脂肪族聚内酯。
[0013]所述脂肪族聚内酯选自如下至少一种:聚乳酸(PLA)、聚(丙交酯-乙交酯)共聚物(PLGA)、聚(丙交酯-己内酯)共聚物(PLC)、聚(乙交酯-己内酯)共聚物(PGC)、聚(乙交酯-丙交酯-己内酯)共聚物(PGLC)、聚(丙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PLA)、聚(乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PGA)、聚(己交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PCL)、聚(丙交酯-乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PLGA)、聚(丙交酯-己内酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PLC)、聚(乙交酯-己内酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PGC)。
[0014]所述脂肪族聚内酯的分子量为2，000?500，000。其中，含聚乙二醇醚嵌段的脂肪族聚内酯中聚乙二醇醚嵌段的分子量为200?20，000。
[0015]所述脂肪族聚内酯为线型聚合物、3?24臂的星型聚合物或超支化聚合物；具体为分子量为100000的聚(丙交酯-乙交酯)共聚物(PLGA)，分子量为100000的聚(丙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG2tltTb-PLA)，分子量为50000的聚(乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG2Q(l(l-b-PGA)，分子量为200000的聚(己交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG4Q(l(l-b-PCL)，分子量为150000的聚(丙交酯-乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG6_-b-PLGA)，分子量为100000的聚(乙交酯-己内酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG2Q(l(l(l-b-PGC)，分子量为300000的聚(己交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG8Q(l(l-b-PCL)
[0016]所述油溶性造影材料选自如下至少一种=Fe2O3纳米粒子、Fe3O4纳米粒子、Gd2O3纳米粒子、Gd3+的螯合物、Dy3+的螯合物、Mn2+的螯合物、Fe3+的螯合物、金纳米粒子、金纳米棒、单壁碳纳米管(SWNTs)和CuS纳米粒子。
[0017]所述水溶性造影材料选自如下至少一种:Fe203纳米粒子、Fe3O4纳米粒子、Gd2O3纳米粒子、Gd3+的螯合物、Dy3+的螯合物、Mn2+的螯合物、Fe3+的螯合物、金纳米粒子、碘普罗胺、碘海醇、碘氟醇、碘克沙醇、泛影葡胺、异泛影葡胺、碘比醇、碘帕醇、碘曲仑、金纳米棒、单壁碳纳米管(SWNTs)、吲哚青绿(ICG)和CuS纳米粒子。
[0018]所述中空微泡的粒径为2微米?8微米。
[0019]所述中空微泡的空腔内还可含有无毒性的高密度气体，以此增强超声造影效果。
[0020]所述高密度气体选自如下至少一种:C02、SF6和氟碳气体(CF4)。
[0021]本发明所提供的多模成像造影剂的制备方法包括如下步骤:
[0022]I)将可生物降解的高分子材料溶解于氯代烷烃中，配成溶液Al ;再向溶液Al加入油溶性造影材料，得到溶液A ;
[0023]2)将水溶性造影材料溶解于水中配制得到溶液B ;将稳定剂溶解于水中配制得到溶液C，用以稳定步骤3)所述的初级乳液；
[0024]3)将溶液A和溶液B混合后，超声，得到油包水的初级乳液；
[0025]4)将步骤3)中的初级乳液添加到步骤2)的溶液C中，搅拌，进行预复乳化，制备得到水包油包水的预复乳液；
[0026]5)将步骤4)中的预复乳液进行快速膜乳化，得到粒径均一的水包油包水的复乳液；
[0027]6)对步骤5)中的复乳液持续搅拌，离心收集，水洗涤，冷冻干燥，得到干燥的固体粉末微泡多模成像造影剂。
[0028]上述制备方法中，步骤1)中，所述可生物降解的高分子材料选自改性天然可生物降解高分子材料和/或合成可生物降解高分子材料。
[0029]所述改性天然可生物降解高分子材料为油溶性改性淀粉和/或油溶性改性壳聚糖，其中，所述油溶性改性淀粉是通过淀粉和羧酸通过酯化反应得到的，所述油溶性改性壳聚糖是通过壳聚糖和羧酸通过酯化反应得到的。
[0030]所述合成可生物降解高分子材料为脂肪族聚内酯。
[0031]所述脂肪族聚内酯选自如下至少一种:聚乳酸(PLA)、聚(丙交酯-乙交酯)共聚物(PLGA)、聚(丙交酯-己内酯)共聚物(PLC)、聚(乙交酯-己内酯)共聚物(PGC)、聚(乙交酯-丙交酯-己内酯)共聚物(PGLC)、聚(丙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PLA)、聚(乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PGA)、聚(己交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PCL)、聚(丙交酯-乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PLGA)、聚(丙交酯-己内酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PLC)、聚(乙交酯-己内酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG-b-PGC)。
[0032]所述脂肪族聚内酯的分子量为2，000?500，000。其中，含聚乙二醇醚嵌段的脂肪族聚内酯中聚乙二醇醚嵌段的分子量为200?20，000。
[0033]所述脂肪族聚内酯为线型聚合物、3?24臂的星型聚合物或超支化聚合物；具体为分子量为100000的聚(丙交酯-乙交酯)共聚物(PLGA)，分子量为100000的聚(丙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG2CIC1-b-PLA)，分子量为50000的聚(乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG2Q(l(l-b-PGA)，分子量为200000的聚(己交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG4Q(l(l-b-PCL)，分子量为150000的聚(丙交酯-乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG6_-b-PLGA)，分子量为100000的聚(乙交酯-己内酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG2Q(l(l(l-b-PGC)，分子量为300000的聚(己交酯-聚乙二醇醚)共聚物(PEG8Q(l(l-b-PCL)
[0034]所述氯代烷烃选自如下至少一种:二氯甲烷、三氯甲烷和二氯乙烷。
[0035]所述溶液A1中可生物降解的高分子材料的浓度为lmg/ml?400mg/ml。
[0036]所述油溶性造影材料选自如下至少一种:Fe203纳米粒子、Fe304纳米粒子、Gd203纳米粒子、Gd3+的螯合物、Dy3+的螯合物、Mn2+的螯合物、Fe3+的螯合物、金纳米粒子、金纳米棒、单壁碳纳米管(SWNTs)和CuS纳米粒子。
[0037]所述溶液A中油溶性造影材料的浓度为Omg/ml?40mg/ml，但不为0。
[0038]上述制备方法中，步骤2)中，所述水溶性造影材料选自如下至少一种:Fe203纳米粒子、Fe304纳米粒子、Gd203纳米粒子、GcT的螯合物、Dy3+的螯合物、Mn2+的螯合物、Fe3+的螯合物、金纳米粒子、碘普罗胺、碘海醇、碘氟醇、碘克沙醇、泛影葡胺、异泛影葡胺、碘比醇、碘帕醇、碘曲仑、金纳米棒、单壁碳纳米管(SWNTs)、Π引哚青绿(ICG)和CuS纳米粒子。
[0039]所述溶液B中水溶性造影材料的浓度为Omg/ml?20mg/ml，但不为0。
[0040]所述稳定剂选自如下至少一种:聚乙烯醇、明胶和聚乙烯吡咯烷酮。
[0041]所述溶液C中稳定剂的质量浓度为0.5%?5.0%。
[0042]上述制备方法中，步骤3)中，所述溶液B和溶液A的体积比为1/2?1/40。
[0043]所述超声的功率为50W?500W，所述超声的时间为5秒?240秒。
[0044]上述制备方法中，步骤4)中，所述初级乳液和溶液C的体积比为1:5?1:50。
[0045]所述搅拌的速度为50转/分?2000转/分，所述搅拌的时间为0.5分钟?40.0分钟。
[0046]上述制备方法中，步骤5)中，所述快速膜乳化是用快速膜乳化装置进行的，所述快速膜乳化装置内的氮气压力为20千帕?200千帕。
[0047]所述快速膜乳化的过膜次数为I次?10次。
[0048]上述制备方法中，步骤6)中，所述持续搅拌的转速为60转/分?2000转/分，所述持续搅拌的时间为I小时?48小时。
[0049]所述洗涤的次数为I次?5次。
[0050]所述冷冻干燥的时间为24小时?72小时。
[0051]上述制备方法中，步骤I)到步骤5)的操作均在0°C?50°C下进行。
[0052]上述制备方法中，根据需要，可向步骤6)中得到的固体粉末微泡多模成像造影剂中导入无毒性的高密度气体，以此增强超声造影效果，具体步骤如下:将步骤6)中所得到固体粉末微泡多模成像造影剂置于合适的容器中，抽真空，往容器中通入上述高密度气体，得到空腔含有高密度气体的微泡多模成像造影剂。
[0053]所述高密度气体选自如下至少一种:C02、SF6和氟碳气体(CF4)。
[0054]所述抽真空的时间为0.5小时?6小时。
[0055]通入所述高密度气体的时间为5分钟?30分钟。
[0056]通入所述高密度气体的次数为3次?5次。
[0057]本发明按所述制备方法制备得到的多模成像造影剂在增强医学成像方面的产品中的应用。
[0058]本发明所述多模成像造影剂通过肌注或静脉注射进入机体，根据引入的不同造影材料，可以同时增强相应模态的成像。
[0059]所述增强医学成像方面的产品中的应用为:同时增强超声和核磁共振成像，同时增强超声和X射线计算机断层扫描成像(CT)，同时增强超声和光声成像，同时增强超声、核磁共振成像和CT成像，同时增强超声、核磁共振成像和光声成像，同时增强超声、CT成像和光声成像，同时增强超声、核磁共振成像、CT成像和光声成像。
[0060]本发明按所述制备方法制备得到的多模成像造影剂在疾病的诊断，定位，治疗监测和治疗效果评估方面的应用。
[0061 ] 所述疾病为肿瘤、心血管疾病、神经内科疾病、肝脏疾病和乳腺疾病。
[0062]本发明可通过调节膜乳化过程参数，可在2?8微米之间调控其粒径，制备粒径分布均一的中空微泡。微泡的壳层为生物可降解高分子材料，根据应用的需要，可以相应地在微泡的壳层和内部空腔，通过快速膜乳化法，分别引入不同模态成像的造影材料，如:油溶性造影材料和水溶性造影材料，由此得到多模成像造影微泡，再者，微泡本身是一种超声造影剂。该制备多模成像造影剂的方法简单稳定，高效，可以连续批量生产。该多模成像造影剂可以同时增强多种模态的成像，显影效果优异，对很多疾病的诊断、定位、治疗监测和治疗效果评估具有重要的临床意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0063]图1为固体粉末微泡多模成像造影剂的模型图；
[0064]图2为实施例1中所用的油溶性Fe3O4的TEM图；
[0065]图3为实施例1中制得的微泡的SEM图和粒径分布；
[0066]图4为实施例1中制得的微泡的EDX图谱；
[0067]图5为实施例1中制得的微泡的体外超声造影效果；
[0068]图6为实施例1中制得的微泡的体外核磁共振造影效果；
[0069]图7为实施例6所制得的微泡的SEM图。
[0070]图8为实施例11制得的微泡SEM图:切割前的微泡的SEM图和超细切片切割后微泡的SEM图；
[0071]图9为实施例11制得的微泡的体外超声造影效果；
[0072]图10为实施例11制得的微泡的体外核磁共振造影效果；
[0073]图11为实施例11制得的微泡的体外光声造影效果；
[0074]图12为实施例11制得的微泡通过静脉注射到兔子体内四天后的肝和肺的切片变化。
【具体实施方式】
[0075]下面结合附图通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0076]下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0077]下述实施例中所使用的Fe203、Fe304是参照文献(Shouheng Sun, Hao Zeng, DavidB.Robinson, “Monodisperse MFe204 (M) Fe, Co, Mn)Nanoparticles”J.AM.CHEM.S0C.2004, 126，273-279)中的方法合成得到。
[0078]下述实施例中所使用的金纳米棒是参照文献(Liao Qing, Mu Cheng, XuDong-Sheng,“Gold Nanorod Arrays with Good Reproducibility for High-PerformanceSurface-Enhanced Raman Scattering” Langmuir, 2009，25 (8)，pp 4708 - 4714)中的方法合成得到。
[0079]下述实施例中所使用的金纳米颗粒是参照文献(Rongjuan Feng, MinLi, Jiaxiang Liu, “Synthesis of core - shell AuiPt nanoparticles supportedon Vulcan XC_72carbon and their electrocatalytic activities for methanoloxidat1n，，Co 1 loids and Surfaces A: Physicochemical and EngineeringAspects, 2012, (406)6 - 12)中的方法稍做修改合成得到。
[0080]下述实施例所制备得到固体粉末微泡多模成像造影剂的模型图如图1所示，从图1可知:多模成像造影剂是外形为球状，内部中空的微泡，图1中蓝色壳层表示可生物降解的高分子材料；蓝色壳层中黑色小点，表示一种油溶性的可增强某种成像对比度的材料(简述为油溶性造影材料)；微泡内部壳层内壁上的黄色小棒表示一种水溶性的可增强某种成像对比度的材料(简述为水溶性造影材料)。
[0081]实施例1:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0082]将分子量为100000的聚(丙交酯-乙交酯)共聚物(PLGA)和油溶性粒径为8nm的Fe304 (其相应的形貌图如图2所示)溶解于二氯甲烷中，PLGA的浓度为50毫克/毫升，Fe3O4的浓度为0.5毫克/毫升。该溶液与水按照4/1的体积比混合后，在300瓦功率下超声240秒，制得油包水的初级乳液。在2000转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液50倍体积的聚乙烯醇水溶液(4%，质量比)中，搅拌I分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在180千帕氮气压力下过膜5次。所得水包油包水复乳液在室温下100转/分的速度下搅拌24小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥48小时。获得平均粒径为3.6微米的微泡，具有超声和核磁共振双模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0083]所制备得到的微泡的SHM图和粒径分布如图3所示，从图3可知:微泡的粒径比较均一，粒径分布很窄，粒径分散指数为0.031，近似单分散；所制备得到的微泡的EDX图谱如图4所示，从图4可知:微泡可以检测到Fe元素的存在，说明Fe3O4成功引入到微泡中；所制备得到的微泡的体外超声造影效果如图5所示，从图5可知:微泡的超声造影效果优异；所制备得到的微泡的体外核磁共振造影效果如图6所示，从图6可知:微泡的核磁共振造影效果优异；
[0084]实施例2:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0085]将分子量为50000的聚乳酸(PLA)溶解于三氯甲烧中，浓度为80晕克/晕升。该溶液与浓度为I毫克/毫升的二乙三胺五乙酸钆络合物(Gd-DTPA)水溶液按照6/1的体积比混合后，在400瓦功率下超声280秒，制得油包水的初级乳液。在2000转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液60倍体积的聚乙烯醇水溶液(3%，质量比)中，搅拌I分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在200千帕氮气压力下过膜10次。所得水包油包水复乳液在室温下400转/分的速度下搅拌24小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥36小时。获得平均粒径为2微米的微泡，具有超声和核磁共振双模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0086]实施例3:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0087]将分子量为70000的聚(乙交酯-己内酯)共聚物(PGC)和油溶性粒径为20nm的金纳米颗粒溶解于二氯甲烷中，PGC的浓度为70毫克/毫升，金纳米颗粒的浓度为0.8毫克/毫升。该溶液与水按照6/1的体积比混合后，在300瓦功率下超声200秒，制得油包水的初级乳液。在1500转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液40倍体积的聚乙烯醇水溶液出％，质量比)中，搅拌I分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在80千帕氮气压力下过膜3次。所得水包油包水复乳液在室温下300转/分的速度下搅拌24小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥48小时。获得平均粒径为4微米的微泡，具有超声和CT双模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0088]实施例4:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0089]将分子量为90000的聚(乙交酯-丙交酯-己内酯)共聚物(PGLC)溶解于三氯甲烧中，浓度为80晕克/晕升。该溶液与浓度为I晕克/晕升的碘普罗胺水溶液按照4/1的体积比混合后，在400瓦功率下超声240秒，制得油包水的初级乳液。在2000转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液50倍体积的聚乙烯醇水溶液(4%，质量比)中，搅拌I分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在160千帕氮气压力下过膜6次。所得水包油包水复乳液在室温下500转/分的速度下搅拌24小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥36小时。获得平均粒径为3微米的微泡，具有超声和CT双模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0090]实施例5:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0091]将分子量为100000的PEG2(l(|-b-PLA和油溶性单壁碳纳米管(SWNTs)溶解于二氯甲烷中，PEG200-b-PLA的浓度为80毫克/毫升，SWNTs的浓度为0.5毫克/毫升。该溶液与水按照4/1的体积比混合后，在300瓦功率下超声240秒，制得油包水的初级乳液。在1500转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液50倍体积的聚乙烯醇水溶液(5 %，质量比)中，搅拌1分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在160千帕氮气压力下过膜4次。所得水包油包水复乳液在室温下400转/分的速度下搅拌36小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥48小时。获得平均粒径为5微米的微泡，具有超声和光声双模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0092]实施例6:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0093]将分子量为50000的PEG2_-b_PGA溶解于二氯甲烧中，浓度为100晕克/晕升。该溶液与浓度为1毫克/毫升的吲哚青绿(ICG)水溶液按照2/1的体积比混合后，在400瓦功率下超声180秒，制得油包水的初级乳液。在2000转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液50倍体积的聚乙烯醇水溶液，质量比)中，搅拌1分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在80千帕氮气压力下过膜3次。所得水包油包水复乳液在室温下500转/分的速度下搅拌24小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥48小时。获得平均粒径为4微米的微泡，具有超声和光声双模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0094]图7为所制得的微泡的SEM图，可以看到表面的粗糙结构，是因为PEG链段在表面富集的结果。
[0095]实施例7:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0096]将分子量为200000的PEG4_-b-PCL和油溶性粒径为8nm的Fe304溶解于二氯甲烷中，PEG4000-b-PCL的浓度为60毫克/毫升，Fe304的浓度为1毫克/毫升。该溶液与浓度为0.5毫克/毫升碘比醇水溶液按照6/1的体积比混合后，在300瓦功率下超声240秒，制得油包水的初级乳液。在1500转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液50倍体积的聚乙烯醇水溶液(5%，质量比)中，搅拌1分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在160千帕氮气压力下过膜6次。所得水包油包水复乳液在室温下400转/分的速度下搅拌36小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥48小时。获得平均粒径为3微米的微泡，具有超声，核磁共振和CT三模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0097]实施例8:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0098]将分子量为150000的PEG_-b-PLGA和油溶性粒径为10nm的Gd203溶解于二氯甲烷中，PEG6000-b-PLGA的浓度为50毫克/毫升，Gd203的浓度为1毫克/毫升。该溶液与浓度为1毫克/毫升泛影葡胺水溶液按照4/1的体积比混合后，在400瓦功率下超声240秒，制得油包水的初级乳液。在1500转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液50倍体积的聚乙烯醇水溶液(5%，质量比)中，搅拌1分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在80千帕氮气压力下过膜4次。所得水包油包水复乳液在室温下400转/分的速度下搅拌24小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥48小时。获得平均粒径为4微米的微泡，具有超声，核磁共振和CT三模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0099]实施例9:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0100]将分子量为100000的PEG2_-b-PGC和油溶性粒径为1nm的Fe2O3溶解于二氯甲烷中，PEG20000-b-PGC的浓度为60毫克/毫升，Fe2O3的浓度为I毫克/毫升。该溶液与浓度为I毫克/毫升吲哚青绿水溶液按照5/1的体积比混合后，在300瓦功率下超声240秒，制得油包水的初级乳液。在2000转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液50倍体积的聚乙烯醇水溶液(5%，质量比)中，搅拌I分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在200千帕氮气压力下过膜4次。所得水包油包水复乳液在室温下400转/分的速度下搅拌24小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥48小时。获得平均粒径为3微米的微泡，具有超声，核磁共振和光声三模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0101]实施例10:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0102]将分子量为300000的PEG8_-b-PCL溶解于三氯甲烷中，浓度为40毫克/毫升。该溶液与浓度为2晕克/晕升金纳米棒(长为60nm,长径比为3:1)水溶液按照2/1的体积比混合后，在300瓦功率下超声240秒，制得油包水的初级乳液。在2000转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液70倍体积的聚乙烯醇水溶液出％，质量比)中，搅拌I分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在800千帕氮气压力下过膜2次。所得水包油包水复乳液在室温下400转/分的速度下搅拌24小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥48小时。获得平均粒径为7微米的微泡，具有超声，CT和光声三模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0103]实施例11:制备固体粉末微泡多模成像造影剂
[0104]将分子量为100000的PLGA和油溶性粒径为8nm的Fe3O4溶解于二氯甲烷中，PLGA的浓度为80晕克/晕升，Fe3O4的浓度为0.8晕克/晕升。该溶液与浓度为0.5晕克/晕升金纳米棒(长为60nm，长径比为3:1)水溶液按照3/1的体积比混合后，在200瓦功率下超声240秒，制得油包水的初级乳液。在2000转/分的搅拌速度下，将初级乳液滴入初级乳液50倍体积的聚乙烯醇水溶液(4%，质量比)中，搅拌I分钟。所得混合体系倒入快速膜乳化装置的存储罐中，在160千帕氮气压力下过膜3次。所得水包油包水复乳液在室温下400转/分的速度下搅拌24小时。离心收集产物。所得产物以水洗涤后，冷冻干燥48小时。获得平均粒径为4.5微米的微泡，具有超声，核磁共振，CT和光声三模造影效果。所得微泡避光、干燥、低温保存。
[0105]图8为本实施例制得的微泡SEM图和用超细切片切割后的SEM图，从图8可知:微泡粒径均一，且微泡是中空的；图9是本实施例制得的微泡的体外超声造影效果，从图9可知:微泡的超声造影效果；图10是本实施例制得的微泡的体外核磁共振造影效果，从图10可知:微泡的核磁共振造影效果优异；图11是本实施例制得的微泡的体外光声造影效果，从图11可知:微泡的光声造影效果优异；图12是本实施例制得的微泡通过静脉注射到兔子体内四天后的肝和肺的切片变化，从图12可知:在注射前后，兔子肝和肺无显著变化，说明微泡对机体无毒性。
【权利要求】
1.一种多模成像造影剂，其特征在于:所述多模成像造影剂为球状或类球状的中空微泡； 所述中空微泡的壳层为可生物降解的高分子材料； 所述中空微泡的壳层内部含有油溶性造影材料； 所述中空微泡的壳层内壁表面具有水溶性造影材料。
2.根据权利要求1所述的多模成像造影剂，其特征在于:所述可生物降解的高分子材料选自改性天然可生物降解高分子材料和/或合成可生物降解高分子材料； 所述合成可生物降解高分子材料为脂肪族聚内酯； 所述脂肪族聚内酯选自如下至少一种:聚乳酸、聚(丙交酯-乙交酯)共聚物、聚(丙交酯-己内酯)共聚物、聚(乙交酯-己内酯)共聚物、聚(乙交酯-丙交酯-己内酯)共聚物、聚(丙交酯-聚乙二醇醚)共聚物、聚(乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物、聚(己交酯-聚乙二醇醚)共聚物、聚(丙交酯-乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物、聚(丙交酯-己内酯-聚乙二醇醚)共聚物、聚(乙交酯-己内酯-聚乙二醇醚)共聚物； 所述脂肪族聚内酯的分子量为2，OOO?500，000，其中，含聚乙二醇醚嵌段的脂肪族聚内酯中聚乙二醇醚嵌段的分子量为200?20，000 ； 所述脂肪族聚内酯为线型聚合物、3?24臂的星型聚合物或超支化聚合物； 具体为分子量为100000的聚(丙交酯-乙交酯)共聚物，分子量为100000的聚(丙交酯-聚乙二醇醚)共聚物，分子量为50000的聚(乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物，分子量为200000的聚(己交酯-聚乙二醇醚)共聚物，分子量为150000的聚(丙交酯-乙交酯-聚乙二醇醚)共聚物，100000的聚(乙交酯-己内酯-聚乙二醇醚)共聚物，分子量为300000的聚(己交酯-聚乙二醇醚)共聚物。 所述油溶性造影材料选自如下至少一种:Fe203纳米粒子、Fe3O4纳米粒子、Gd2O3纳米粒子、Gd3+的螯合物、Dy3+的螯合物、Mn2+的螯合物、Fe3+的螯合物、金纳米粒子、金纳米棒、单壁碳纳米管和CuS纳米粒子； 所述水溶性造影材料选自如下至少一种:Fe203纳米粒子、Fe3O4纳米粒子、Gd2O3纳米粒子、Gd3+的螯合物、Dy3+的螯合物、Mn2+的螯合物、Fe3+的螯合物、金纳米粒子、碘普罗胺、碘海醇、碘氟醇、碘克沙醇、泛影葡胺、异泛影葡胺、碘比醇、碘帕醇、碘曲仑、金纳米棒、单壁碳纳米管、吲哚青绿和CuS纳米粒子； 所述中空微泡的粒径为2微米?8微米。
3.根据权利要求1或2所述的多模成像造影剂，其特征在于:所述中空微泡的空腔内还含有无毒性的高密度气体； 所述高密度气体选自如下至少一种:C02、SF6和CF4。
4.权利要求1-3中任一项所述的多模成像造影剂的制备方法，包括如下步骤: 1)将可生物降解的高分子材料溶解于氯代烷烃中，配成溶液Al;再向溶液Al加入油溶性造影材料，得到溶液A ; 2)将水溶性造影材料溶解于水中配制得到溶液B;将稳定剂溶解于水中配制得到溶液C ； 3)将溶液A和溶液B混合后，超声，得到油包水的初级乳液； 4)将步骤3)中的初级乳液添加到步骤2)的溶液C中，搅拌，进行预复乳化，制备得到水包油包水的预复乳液； 5)将步骤4)中的预复乳液进行快速膜乳化，得到粒径均一的水包油包水的复乳液； 6)对步骤5)中的复乳液持续搅拌，离心收集，水洗涤，冷冻干燥，得到干燥的固体粉末微泡多模成像造影剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:步骤I)中，所述氯代烷烃选自如下至少一种:二氯甲烷、三氯甲烷和二氯乙烷。 所述溶液Al中可生物降解的高分子材料的浓度为lmg/ml?400mg/ml。 所述溶液A中油溶性造影材料的浓度为Omg/ml?40mg/ml，但不为O。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于:步骤2)中，所述溶液B中水溶性造影材料的浓度为Omg/ml?20mg/ml,但不为O ; 所述稳定剂选自如下至少一种:聚乙烯醇、明胶和聚乙烯吡咯烷酮； 所述溶液C中稳定剂的质量浓度为0.5%?5.0 %。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于:步骤3)中，所述溶液B和溶液A的体积比为1/2?1/40 ； 所述超声的功率为50W?500W，所述超声的时间为5秒?240秒。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的制备方法，其特征在于:步骤4)中，所述初级乳液和溶液C的体积比为1:5?1:50 ; 所述搅拌的速度为50转/分?2000转/分，所述搅拌的时间为0.5分钟?40.0分钟； 步骤5)中，所述快速膜乳化是用快速膜乳化装置进行的，所述快速膜乳化装置内的氮气压力为20千帕?200千帕； 所述快速膜乳化的过膜次数为I次?10次； 步骤6)中，所述持续搅拌的转速为60转/分?2000转/分，所述持续搅拌的时间为I小时?48小时； 所述洗涤的次数为I次?5次； 所述冷冻干燥的时间为24小时?72小时。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的制备方法，其特征在于:所述步骤I)到步骤5)的操作均在0°C?50°C下进行； 所述制备方法中，向步骤6)中所得到的固体粉末微泡多模成像造影剂中导入无毒性的高密度气体； 具体步骤如下:将步骤6)中所得到固体粉末微泡多模成像造影剂置于合适的容器中，抽真空，往容器中通入上述高密度气体，得到空腔含有高密度气体的微泡多模成像造影剂，其中，所述高密度气体选自如下至少一种:C02、SF6和CF4，所述抽真空的时间为0.5小时?6小时，通入所述高密度气体的时间为5分钟?30分钟，通入所述高密度气体的次数为3次?5次。
10.权利要求1-3中任一项所述的多模成像造影剂在增强医学成像方面的产品中的应用。
【文档编号】A61K49/00GK104383562SQ201410608491
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】吴德成, 许斯佳, 杨飞 申请人:中国科学院化学研究所