专利名称：一种适用于多种成像模式的新型造影剂的制作方法
技术领域：
本发明属于生物医学工程领域，更具体地说，本发明涉及一种适用于 多种成像模式的新型造影剂。
技术背景医学影像学历经百年，成像技术层出不穷。当然，无论是传统的成像技术如X射线、超声、计算机X射线断层扫描(CT)，还是现代的分子成 像技术如磁共振成像(MRI)、光学成像，均为基础医学和临床医学的发展 立下了汗马功劳。由于现有的成像技术在时间和空间分辨率、穿透深度 以及能量延展度等多方面各有优缺点，多种模式的成像技术的联合应用 将会提供更多更全面的信息，这为未来造影剂的发展提出了新的要求。 然而，目前常用的成像技术均各自使用不同的造影剂，在医学实验中为 了获得较全面的信息，往往需要同时使用多种造影剂，这不仅增强造影 剂实际应用的风险，而且还加重的经济负担，无法满足未来多模式成像 技术联合应用的发展需要。因此，加紧研发一种同时适用于多种成像模 式的新型造影剂成为当代影像学急待解决的迫切问题。近年来，声学造影剂在器官、组织的超声显像中发挥了巨大的作用。 随着超声技术如二次谐波、触发显像等的发展和造影剂制备技术的完善， 声学造影剂可大大提高对各种组织病变的诊断率。近年来随着人们对声学 造影剂研究的不断深入，通过改变其所成膜材料和芯材料获得的液态氟碳 乳剂型声学造影剂可明显增强靶区的超声、CT影像；通过加入Gd-DTPA 后亦可使靶区的MRI影像增强，有望发展成为一种新型适用于多模式成像 的共享式造影剂，但由于Gd-DTPA本身的毒副作用严重限制其的实际应 用前景。卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物，尤其是金属卟啉及其衍生物和金属酞菁及其衍生物不仅是光学成像的重要探针，而且能显著增强磁 共振/核磁共振的影像，加至其具有肿瘤组织靶向选择性和毒副作用小的 优点。因此，结合声学造影剂和卟啉及酞菁类物质的各自优势，有望研发 一种安全高效的可适用于多模式成像的共享式造影剂，必将对现代和未来 医学影像学的发展产生深远影响。 发明内容本发明的目的是提供一种适用于多种成像模式的新型造影剂，通过系统及局部作用于靶组织，可增强对靶组织的x射线、超声、计算机x射线断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)以及光学成像效果，拓展声学造影剂的 应用领域。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的，即一种适用于 多种成像模式的新型造影剂，该造影剂是(1)、卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物与声学造影剂结合的 结合体；或(2)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物与声学造影剂结 合体中，加入对靶组织或病灶部位有特异亲和性的物质构成；或(3)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物与声学造影剂结 合体中，加入穿透肽/穿膜肽构成；或(4)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物与声学造影剂结 合体中，加入聚乙二醇及其衍生物构成。所述卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物首选具有生物相容性和 生物安全性的金属卟啉及其衍生物和/或金属酞菁及其衍生物。其结合方式 为物理结合如通过吸附(如静电、弱作用力等)、混合、相嵌、填入、 包覆、包埋、相嵌、粘附等；化学结合如配位、键合等及生物性结合如抗 原与抗体、配体与受体、互补碱基或互补核苷酸。如将卩卜啉及其衍生物和 /或酞菁及其衍生物粘附于声学造影剂的表面将选定的卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物与声学造影剂充分混合(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为生物机体能够接受的安全有效剂量)， 可由静电吸附作用将卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物粘附于声学造 影剂表面。声学造影剂可为(但不仅限于)市场现有的声学造影剂如美国生产的Sonovue、 Optison、 Albunex、德国生产的Levovist等产品，也可为自制 的声学造影剂，所述的声学造影剂包括由成膜材料包裹芯体构成的非连续相和水性 介质构成的连续相，其中所述非连续相均匀地分散在所述连续相中，所 述非连续相的粒径为5nm 7nm。所述的成膜材料为具有生物安全性、生物相容性和生物可降解性的 成膜材料；所述芯体的材料采用气体、液体或纳米级生物相容性固体。其膜材料可为脂类、多聚物、白蛋白、壳聚糖或表面活性剂类。所 述的芯材料所采用的气体选自空气、氮气，二氧化碳、氟碳烃气体或垸 烃类气体；所述的芯体材料所采用的液体选自CVC6垸烃、C5-d2氟碳烃、 饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸。也可将低温下为液态的氟碳液体与生物机 体能够接受的安全有效剂量的卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物混合 后，在超声振荡或机械振荡过程中形成由脂类、白蛋白、多聚物、壳聚 糖、表面活性剂等材料包裹氟碳液体及卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍 生物的声学造影剂。用磷酸盐缓冲液清洗掉未裹入的卟啉及其衍生物和/ 或酞菁及其衍生物，所得到的即为包裹卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍 生物的造影剂。也可在超声振荡或机械振荡过程中加入芯材料获得包裹 卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物的造影剂。芯体材料所采用的气体 选自空气、氮气，二氧化碳、氟碳烃气体或烷烃类气体。当然，声学造 影剂的大小亦可为微米级或纳米级的。上述膜材料中的脂类选自磷脂中的3-sn-磷脂酰胆碱、1,2-二棕榈酰 基-sn-甘油基-3-磷脂酰甘油基-钠盐、1，2-二硬脂酰基-sn-甘油基-3-磷脂酰胆碱、1，2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷脂酰酸-钠盐、1,2-二棕榈酰基-犯-甘油基-3-磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸或氢化磷脂酰丝氨酸。表面活性剂 选自Tween表面活性剂和Span表面活性剂如单月桂酸酯(Tween 20， Tween21, Span20)、单棕榈酸酯(Tween40, Span40)、单硬脂酸酯(Tw- een60， Tween61， Span60)、三硬脂酸酯(Tween65， Span65)、单油酸酯(Tw-een80， Tween81, Span80)和三油酸酯(Tween85， Span85)。多聚物可为(但不仅限 于)多聚乳酸(polylacticacid,PLA)、明胶蛋白(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)、聚羟基 乙酸(酯)(polyglycolide， PGA)、聚羟基丁酸(酯)(polyhydroxylbutyrate, PH BT)、聚(酸)酐(polyanhydrides, PAN)、聚已内酰胺(polycaprolactone, PCL)、 聚氨基酸(polyamine acid)、聚羟乙基甲基丙烯酸(酯)(polyhydroxy- ethyl methacrylate)和聚乳酸-羟基乙酸{[poly(D,L-lactic-co-glycolic)acid],PL GA)以及上述多聚物间的共聚物(co-polymer)。对本发明中所述造影剂增强靶向聚集作用而采取的措施是在造影 剂表面连接上对靶组织或病灶部位有特异亲和性的物质，可大大提高造影 剂的靶向作用。按质量体积比4-10%的配比将各种特异亲和性的物质在超 声振荡或机械振荡过程中混合入液体中，可形成具有靶向作用的造影剂， 其中特异亲和性的物质可以是抗体/受体，如蛋白质、肽、氨基酸、适配 子、寡核苷酸、维生素B、叶酸、甘草酸等。为增加本发明中造影剂体内循环时间，按质量体积比1-10%的配比加 入聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)及其衍生物获得长循环造影剂。为增加本发明中造影剂的主动穿透功能可通过加入穿透肽/穿膜肽 (Cell Permeable Peptides, CPPs)而获得，如加入TAT肽、PEP-1肽、MPG 肽等，其中穿透肽/为了增加本发明中造影剂的造影效果还可利用顺磁性物质、超顺磁 性物质、同位素以及荧光素对其进行进一步的修饰。本发明涉及到的卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物，选自一切具 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；优 选于金属卟啉及其卟啉衍生物和/或金属酞菁及其衍生物。本发明由于能够适用于多种成像模式而产生的积极效果是使用时将 本发明的造影剂通过系统及局部作用于靶组织，可增强对靶组织的X射线、 超声、CT、 MRI以及光学成像效果，有望开发成为一种适用于多种成像模 式的新型共用型造影剂，降低造影剂应用风险和经济负担，具有广阔的实 际应用前景。
附图1光学显微镜下所见载卟啉锰微泡造影剂； 附图2电子显微镜下所见载卟啉锰微泡造影剂； 附图3荧光显微镜下所见载卟啉锰微泡造影剂； 附图4A健康实验兔肝超声成像图；附图4B造影3秒时载卟啉锰微泡造影剂对超声成像的增强效应； 附图4C造影5分钟时载卟啉锰微泡造影剂对超声成像的增强效应；附图4D造影30分钟时载卟啉锰微泡造影剂对超声成像的增强效应。
具体实施方式
实例l:载卟啉锰微泡造影剂的制备将磷脂酰胆碱(DPPC)、磷脂酰乙醇胺(DPPE)， 二棕榈酰磷酸脂酸 (DPPA)按质量比5:2:1与卟啉锰(1 mg)混合，另加入泊洛沙姆50 |il、 甘油0.5mg;用橡胶塞密封塑料管后37"C水浴30min，再用全氟丙烷气 体置换塑料管中的空气，最后经机械振荡60s后得到载叶啉锰微泡造影 剂。(如图1、图2、图3)。实例2:载酞菁微泡造影剂的制备将磷脂酰胆碱(DPPC)、磷脂酰乙醇胺(DPPE)， 二棕榈酰磷酸脂酸 (DPPA)按质量比5:2:1与酞菁(lmg)混合，另加入泊洛沙姆50 pl、甘 油0.5mg;用橡胶塞密封塑料管后37'C水浴30min，再用全氟丙烷气体 置换塑料管中的空气，最后经机械振荡60s后得到载酞菁微泡造影剂。 实例3:载卟啉锰微泡造影剂对超声成像的增强效应 使用GEVivid7彩色超声诊断仪，12L线阵探头,二次谐波发射频率 5.2MHz，接收频率10.5MHz。仪器所有条件设置为同一标准二次谐 波时机械指数(MI)设定为0.24，增益为-14dB，显像深度固定为4cm， TGC、聚焦范围等参数均调至最佳状态。用超声仪内部工作站存储动静 态造影资料。以新西兰大白兔(来源于重庆医科大学实验动物中心)为实验对象， 应用4X戊巴比妥钠(lml/kg)肌注麻醉新西兰大白兔后，仰卧位固定，采 用自身前后对照方法，造影前常规基波超声扫查获得兔肝切面声像图， 将显像模式改为二次谐波，用0.45 ml生理盐水稀释0.05 ml载叶啉锰微 泡造影剂，经耳缘静脉团注入兔体内，观察肝造影后的显像时间和显像效 果。并用"DFY型超声图像定量分析诊断仪"测定造影前后图像回声强 度的变化。结果发现谐波状态下目测观察，注射造影剂3秒后，肝血管 内出现造影剂充填，5分钟后肝实质回声明显增强，30分钟后仍可见较 明显增强。(如图4A、图4B、图4C、图4D)。实例4:载卟啉锰造影剂或载酞菁造影剂对CT、 MRI成像的增强效应 参照Mattrey RF等的方法(Invest Radiol， 1991;26(9):792-798)制备液态氟 碳脂质乳剂的过程中，加入卟啉锰或酞菁(lmg/5ml乳剂)获得载卟啉锰 或载酞菁造影剂。选取24只新西兰大白兔(来源于重庆医科大学实验动 物中心)为实验对象，每组6只，分别进行CT、 MRI成像实验。结果发 现，载卟啉锰或载酞菁造影剂不仅能明显增强CT成像的效果，而且能 明显增强MRI成像的效果。
权利要求
1、一种适用于多种成像模式的新型造影剂，其特征在于该造影剂是(1)、卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物与声学造影剂结合的结合体；或(2)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物与声学造影剂结合体中，加入对靶组织或病灶部位有特异亲和性的物质构成；或(3)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物与声学造影剂结合体中，加入穿透肽/穿膜肽构成；或(4)、在卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物与声学造影剂结合体中，加入聚乙二醇及其衍生物构成。
2、 根据权利要求1所述的一种适用于多种成像模式的新型造影剂，其特征在于所述卟啉、卟啉衍生物和/或酞菁、酞菁衍生物首选具有生物相容性和生物安全性的金属卟啉及其衍生物和/或金属酞菁及其衍生物。所述的结合方式包括物理结合、化学结合及生物性结合。
3、 根据权利要求1所述的一种适用于多种成像模式的新型造影剂， 其特征在于所述的声学造影剂包括由成膜材料包裹芯体构成的非连续 相和水性介质构成的连续相，其中所述非连续相均匀地分散在所述连续相中，所述非连续相的粒径为5nm 7pm。
4、 根据权利要求3所述的一种适用于多种成像模式的新型造影剂， 其特征在于:所述的成膜材料为具有生物安全性、生物相容性和生物可 降解性的成膜材料；所述芯体的材料采用气体、液体或纳米级生物相容 性固体。
5、 根据权利要求4所述的一种适用于多种成像模式的新型造影剂， 其特征在于所述的成膜材料选自脂类、白蛋白、壳聚糖及其衍生物、表面活性剂以及多聚物。
6、 根据权利要求5所述的一种适用于多种成像模式的新型造影剂， 其特征在于所述的脂类选自磷脂中的3-sn-磷脂酰胆碱、1，2-二棕榈酰 基-sn-甘油基-3-磷脂酰甘油基-钠盐、l,2-二硬脂酰基-sn-甘油基-3-磷脂酰 胆碱、1，2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷脂酰酸-钠盐、1,2-二棕榈酰基-511-甘油基-3-磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸或氢化磷脂酰丝氨酸。
7、 根据权利要求5所述的一种适用于多种成像模式的新型造影剂， 其特征在于所述的表面活性剂选自单月桂酸酯(Tween20， Tween21， Span20)、单棕榈酸酯(Tween40， Span40)、单硬脂酸酯(Tween60, Tween61， Span60)、三硬脂酸酯(Tween65， Span65)、单油酸酯(Tween80， Tween81， Span80)和三油酸酯(Tween85， Span85)。
8、 根据权利要求5所述的一种适用于多种成像模式的新型造影剂， 其特征在于所述的多聚物选自多聚乳酸(polylacticadd，PLA)、明胶蛋 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)、聚羟基乙酸(酯)(polyglycolide， PGA)、聚羟基丁酸 (酯)(polyhydroxylbutyrate, PHBT)、聚(酸)酐(polyanhydrides， PAN)、聚己 内酰胺(polycaprolactone, PCL)、聚氨基酸(polyamine acid)、聚羟乙基甲 基丙烯酸(酯)(polyhydroxyethyl methacrylate)和聚乳酸-羟基乙酸 {[poly(D,L-lactic-co-glycolic)acid]，PLGA}以及上述多聚物间的共聚物 (co-polymer)。
9、 根据权利要求4所述的一种适用于多种成像模式的新型造影剂， 其特征在于所述的芯材料所采用的气体选自空气、氮气，二氧化碳、氟 碳烃气体或垸烃类气体；所述的芯体材料所采用的液体选自C5-Q烷烃、 Cs-Cu氟碳烃、饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸。
全文摘要
本发明属于生物医学工程领域，更具体地说，本发明涉及一种适用于多种成像模式的新型造影剂。通过卟啉及其衍生物和/或酞菁及其衍生物结合声学造影剂构筑成的新型造影剂；使用时将该新型造影剂通过系统及局部作用于靶组织，可增强对靶组织的X射线、超声、计算机X射线断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)以及光学成像效果。
文档编号A61K49/06GK101229382SQ20081006935
公开日2008年7月30日 申请日期2008年2月4日 优先权日2008年2月4日
发明者于廷和, 夏新蜀, 王志刚, 许川山 申请人:许川山