Настоящая заявка является частичным продолжением находящейся на рассмотрении заявки номер 08/148284, поданной 8 ноября 1993 г., которая является частичным продолжением находящейся на рассмотрении заявки номер 08/008172, поданной 25 января 1993 г.
Настоящее изобретение касается контрастных средств для биомедицинского применения, включающих водные коллоидные дисперсии. В частности, настоящее изобретение касается эмульсий типа жидкость - в- жидкости, в которых дисперсная жидкость подвергается активированному температурой или давлением смещения фазы из диспергированной жидкости в диспергированную газообразную форму, которая эффективна в отражении ультразвуковой энергии способом, который диагностически пригоден.
Описаны различные контрастные средства, применяемые для ультразвуковой диагностики, включая эхокардиографию. Обзор тематики приводится в работе Ophir and Parker Ultrasound in Med. and Biol.(1989), 15 : 319- 333. Акустическое обратное рассеяние, вызываемое этими средствами, свойство, обычно связанное с контрастным эффектом, можно отнести к необычным свойствам, которыми они обладают как твердые вещества, жидкости или газы. В то время, как твердые вещества и жидкости отражают звук в одинаковой степени, газы, как известно, более эффективны и являются предпочтительными средствами для улучшения ультразвуковых контрастных средств.
Известные жидкие средства для ультразвуковой диагностики включают эмульсии и водные растворы. О них авторы приведенного выше обзора указывают следующее: "идея применения жидких эмульсий некоторых липидов в водных наполнителях была испытана Fink et al. (1985). К сожалению, в этих экспериментах не наблюдали усиления обратного рассеяния".
Известные твердые средства включают коллагеновые микросферы. Однако слабое акустическое обратное рассеяние границы раздела твердое вещество-жидкость препятствует их широкому применению.
Известные газообразные средства включают микропузырьки, стабилизированные добавлением в водную среду различных амфифильных материалов, материалов, которые повышают вязкость, и газообразных предшественников в виде твердых частиц или липосом. Однако липосомы могут содержать только растворимые в воде газы и поэтому ограничиваются стабильностью микропузырьков, которые они могут образовать, поскольку одним из характеристических физических свойств многих химикатов, которые образуют особенно стабильные микропузырьки, является несмешиваемость их с водой. Твердые частицы нужно реконструировать непосредственно перед применением, что требует экстенсивного приготовления, и их нужно применять быстро, поскольку микропузырьки исчезают быстро после полного растворения частиц. Моя собственная заявка на патент США с более ранним приоритетом S.N.07/761 311 касается способов определения относительной пригодности газов в качестве ультразвуковых контрастных средств и указывает пригодные для этой цели газы.
Было найдено одно исследование, в котором применяли инъекцию жидкости, которая кипит при температуре ниже температуры обследуемого организма, для усиления ультразвукового сигнала Допплера (Ziskin M.C., Bonakdarpour A., Weinstein D.P., Lynch P.R: Contrast Agents for Diagnostic Ultrasound 7: 500 - 505, 1972). В этом исследовании собакам внутриартериально инъецировали ряд растворов или жидкостей и сигнал Допплера обнаруживали на 5 см ниже места инъекции. Это исследование показывает, что "диэтиловый эфир, который продуцирует наибольший контрастный эффект любого испытываемого средства, является жидкостью, которая кипит энергично при температуре тела и поэтому действует в качестве очень активного источника пузырьков. Сообщается также, что "диэтиловый эфир, однако, является токсичным веществом, когда его инъецируют в больших количествах. Инъекции 20 мл в наших экспериментах оказались смертельными". В этой статье не обсуждаются способы стабилизации любых материалов, пригодных для более позднего применения в качестве ультразвуковых средств. Неколлоидный диэтиловый эфир слишком токсичен для внутривенного введения, когда крайней требуется приемлемое контрастное средство.
Биосовместимость эмульсий, которые включают фторуглероды, имеет большое значение для безопасности. Например, Clark et al. (Clark L.C., Becattini F, Kaplan S: Can fluorocarbon emulsions be used as artifical blood? Triangle 11: 115 - 122, 1972) заявляют, говоря о выборе фторуглерода, "их давление паров находится в пределах от 0 до 640 мм рт.ст. Фторуглероды с давлением паров выше 400 мм рт.ст., конечно, нельзя применять, поскольку они будут кипеть при инфузии в ток крови". Ниже в той же статье они указывают, что "если фторуглерод с давлением паров выше 50 мм рт.ст. вводят внутривенно, то смерть наступает в течение нескольких часов, и когда вскрывают грудную клетку, то легкие не спадают". Тот же самый автор, L.C.Clark, делает аналогичное заключение точно двенадцать лет позднее; "если невозможно найти практические способы предупреждения или противодействия HNCL (чрезмерное расширенные, неколлапсируемые легкие) и если HNCL имеет место у других видов, то только фторуглероды, кипящие выше 150oC, можно считать безопасными", Clark C. L. , Hoffnann R.E., Davis S.L: Response of the rabbit lung as a criterion of safety for fluoracarbon breathind and blood substites, Biomat, Art Cells and Immob.Biotech.20: 1085 - 1099, 1992.
Стабильность эмульсий типа жидкость- в- жидкости представляет собой другую проблему. Масса знаний окружает стабильность эмульсий и способность предсказать стабильность их растворимости; эту теорию называют теорией созревания Оствальда (Kabalnov A.S.; Suchukin E.D.; Ostwald Ripening Theory: Application to Fluoracarben Emulsion Stability, Advances in Colloid and Interface, 38: 69 - 97, 1992). В этой работе указывается только, что чем более растворима жидкость дисперсной фазы эмульсии в непрерывной фазе, тем менее стабильна эмульсия. Эти же авторы испытывали стабильность эмульсии додекафторментана при 25oC (Kabalnov A.S. Makarov K.N. Shcherbakova O.V.: Solubility of fluorcarbons in water as a key parameter determining flaoracarbon emulsion stability. J.fluorint Chemistry 50: 271 - 284, 1990). Они определили, что их эмульсия имеет скорость созревания Оствальда 1,4 х 10-18 см3/с. Превращение этой константы скорости в пригодные термины показало, что применяемая Kabalnov A.S. et al. эмульсия додекафторпропана, которая имела первоначальный размер частиц 211 HM, должна иметь среднюю скорость роста диаметра частиц 11 нм/с или 660 нм/мин. При такой скорости роста частиц эта эмульсия должна иметь время смещения фазы менее минуты и поэтому неприменима в качестве коммерческого продукта.
Таким образом, имеется необходимость в эффективной ультразвуковой контрастной композици с длительным временем смещения, которую относительно легко приготовить и которая биосовместима и удобна для применения.
С целью удовлетворения этой необходимости настоящее изобретение направлено на создание стабильных коллоидных дисперсий типа жидкость-в-жидкости. Коллоиды состоят из жидкой дисперсной фазы, которая имеет точку кипения ниже температуры тела организма, на котором требуется проводить ультразвуковое контрастное изучение, обычно около 37-40oC. Эти эмульсии предпочтительно содержат жидкость дисперсной фазы, которая имеет точку кипения между -20 и 37oC.
Предпочтительно жидкость дисперсной фазы выбрана из группы химикатов, состоящей из алифатических углеводородов, органических галогенидов или простых эфиров или их комбинаций, которые содержат шесть или менее атомов углерода и имеют верхний предел молекулярной массы около 300. Среди органических галогенидов предпочтительны фторсодержащие химикаты, поскольку они образуют стабильные эмульсии и относительно нетоксичны. Особенно предпочтительны н-пентан, изопентан, неопентан, циклопентан, бутан, циклобутан, декафторбутан, додекафторпентан, додекафторнеопентан, перфторциклопентан и их смеси. Коллоидная дисперсия предпочтительно содержит дисперсную фазу с концентрацией 0,05-5,0% (масса/объем). Оптимально концентрация ее находится в пределах 0,5-3,5% (масса/объем).
Коллоидную дисперсию можно стабилизировать добавлением различных амфифильных материалов, включая анионоактивные, неионогенные, катионоактивные и цвиттерионные поверхностно-активные вещества, которые обычно снижают поверхностное натяжение между диспергированной жидкостью и водой до ниже чем 0,026 Н/м (26 дин/см). Оптимально эти материалы являются смесями неионогенных синтетических поверхностно-активных веществ, содержащими фторсодержащее поверхностно-активное вещество, например ряда цонила (фирменное название), и неионогенный блок-сополимер полиоксипропилен-полиоксиэтиленгликоль.
Жидкая непрерывная фаза коллоидной дисперсии представляет собой водную среду. Эта среда может содержать различные добавки, которые содействуют стабилизации дисперсной фазы или приданию биосовместимости готовой форме. Приемлемые добавки включают подкисляющие средства, подщелачивающие средства, антимикробные консерванты, антиокислители, буферы, хелатообразующие агенты, суспендирующие и/или повышающие вязкость средства, включая производные трииодбензола, например иогенксол или иопамидол, и тонизирующие средства. Предпочтительно включение средств для регулирования pH, тоничности и повышения вязкости. Оптимально тоничность по меньшей мере 250 мО•см достигают при помощи средства, которое также повышает вязкость, например сорбита или сахарозы.
Коллоидные дисперсии обычно образуют измельчением суспензии дисперсной фазы в непрерывной фазе путем применения механической, ручной или акустической энергии. Приемлема также конденсация дисперсной фазы в непрерывную фазу. Предпочтителен способ с применением измельчения при высоком давлении.
Изобретение относится к средствам, которые повышают контрастность при генерировании ультразвукового изображения для целей медицинской или ветеринарной диагностики. Эти средства представляют собой биосовместимые коллоидные дисперсии, в которых дисперсная фаза является жидкостью в условиях способа получения и подвергается смещению фазы, становясь диспергированным газом или кугельшаумом во время введения (или около этого времени) в организм при обследовании.
Чтобы обеспечить ясное и последовательное понимание настоящего изобретения и формулы изобретения, включая сферу действия таких терминов, предложены следующие, относящиеся к изобретению определения:
Коллоидная дисперсия: система, имеющая по меньшей мере одно вещество в виде жидкости или газа (дисперсная фаза), которое несмешиваемо, мелко раздроблено и равномерно распределено на всем протяжении по меньшей мере одного второго вещества, которое образует дисперсную среду или непрерывную жидкую фазу.
Биосовместимый: способен функционировать внутри или на живом организме приемлемым образом без недопустимой токсичности или физиологических, или фармакологических эффектов.
Жидкий: состояние вещества или веществ, при котором они обладают характеристичной готовностью к течению, обладают слабой тенденцией или совсем не обладает тенденцией к диспергированию и обладают относительной высокой несжимаемостью.
Газообразный: состояние вещества или веществ, которое отличается от твердых или жидких состояний очень низкой плотностью и вязкостью, относительно высоким расширением и сжатием с изменением температуры и давления и самопроизвольной тенденцией к равномерному распределению по всему протяжению любого контейнера.
Смещению фазы: изменение состояния между жидким и газообразным, обусловленное изменениями температуры и/или давления.
Кугельшаум: одна из двух форм пены в классификации Манегольда (Manegold, E. "Schaum, Strassenbau, Chemie und technik". Heidelnerg, 1953, ссылка внесена). Конкретно, кугельшаум или сферическая пена состоит из отдаленных друг от друга сферических пузырьков и отличается от полиэдершаума или многогранной пены, состоящей из пузырьков почти полиэдрической формы, имеющей тесно расположенные слоистые пленки с очень малой кривизной, отделяющие дисперсную фазу.
Низкокипящая жидкость: жидкость с точкой кипения при нормальном давлении ниже 40oC. Низкокипящие жидкости, применяемые в изобретении, включают (но не ограничиваются ими) углеводороды, органические галогениды и простые эфиры: причем в каждом случае молекула содержит 6 или менее атомов углерода.
Алифатические углеводороды: группа алкановых, алкеновых, алкиновых, циклоалкановых и циклоалкеновых органических соединений. Из них только соединения, имеющие точку кипения ниже 40oC (имеющие шесть или менее атомов углерода) и поэтому способные подвергаться смещению из жидкой фазы в газовую после введения субъекту, образуют часть этого изобретения. Алифатические углеводороды, применяемые в настоящем изобретении, включают (но не ограничиваются ими) соединения, выбранные из следующей химической группы: изобутан, изобутилен, 1-бутен, 1,3-бутадиен, н-бутан, 2-бутен (транс), 2-бутен (цис), винилацетилен, 1-бутин, неопентан, бутадиин, 1,2-бутадиен, циклобутан, 3-метил-1-бутен, 1,1-диметилциклопропан, 4-метил-1,3-диоксолан-2-он, 4-фенил-3-бутен-2-он (транс), 1,5-гептадиин, 1,4-пентадиен, 2-бутин, 2-метилбутан, 1,2-диметилциклопропан (транс, de), 3-метил-1-бутин, 1-пентен, 2-метил-1-бутен, 2-метил-1,3-бутадиен, 2-метил-1-бутен-3-ин, изопропен, этилциклопропан, н-пентан, метилциклобутан, 2-пентен (транс), 2-пентен (цис), 1,2-диметилциклопропан (цис) и 1-нонен-3-ин.
Органические галогениды: группа соединений, содержащих по меньшей мере один атом углерода или серы и по меньшей мере один атом галогена, т.е. хлора, брома, фтора или иода. Из них только члены группы, имеющие точки кипения ниже 40oC (те, которые имеют шесть или менее атомов углерода) и способные подвергаться фазовому превращению при введении в организм с температурой тела до 40oC, образуют часть изобретения. Примеры таких органических галогенидов включают: тетрафторметан, хлортрифторметан, гексафторэтан, перфторэтан, фторметан, тетрафторэтилен, гексафторид серы, бромтрифторметан, дифторметан и подобные соединения.
Простые эфиры: класс органических соединений, у которых две углеводородные группы или их производные соединены через атом кислорода. Для целей настоящего изобретения можно применять следующие эфиры (не обязательно все): диметиловый эфир, этилметиловый эфир, метилвиниловый эфир, метилизопропиловый эфир, 1,2-эпоксипропиловый эфир, диэтиловый эфир, этилвиниловый эфир и дивиниловый эфир.
Фторсодержащие соединения: соединения, содержащие по меньшей мере один атом фтора. Некоторые из пригодных фторсодержащих соединений приведены выше как органические галогениды. Смотри также примеры ниже.
Коллоидные дисперсии изобретения могут быть эмульсиями или микроэмульсиями.
Эмульсия: коллоидная дисперсия одной несмешиваемой жидкости, диспергированной, в другой жидкости в форме капель, диаметр которых обычно находится в пределах между 100 и 3000 нм, которая обычно оптически непрозрачна, если дисперсная и непрерывная фазы не подобраны по показателю преломления. Такие системы обладают ограниченной стабильностью. Стабильность можно повысить добавлением амфифильных материалов или средств, повышающих вязкость.
Микроэмульсия: стабильная жидкая монофазная и оптически изотропная коллоидная дисперсия воды и несмешиваемых с водой жидкостей, стабилизированная амфифильными материалами, которая обладает заметным рассеянием света (это обозначает, что эти дисперсии могут казаться оптически прозрачными или мутными, но имеют красноватый или желтоватый цвет при наблюдении их через проходящий свет) и имеет обычно диаметр частиц между 5 и приблизительно 140 нм.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения коллоидная дисперсия содержит одно или несколько амфифильных материалов для повышения стабильности готовой препаративной формы.
Амфифильный материал: вещество, которое сильно адсорбируется у границы раздела и которое обычно вызывает снижение межфазного натяжения с небольшими изменениями концентрации фаз в целом. Примеры включают синтетические поверхностно-активные вещества, природные материалы, например биосовместимые белки, липиды, стерины, альгинаты, производные целлюлозы и мелко измельченные органические или неорганические твердые вещества в виде частиц.
Органические твердые вещества в виде частиц: включают сахара, белки, аминокислоты, липиды, нуклеиновые кислоты и другие соединения.
Неорганические твердые вещества в виде частиц: включают оксиды алюминия, карбонаты, бикарбонаты, силикаты, алюмосиликаты, фосфаты и другие соединения.
Граница раздела: область или линия раздела двух фактических "миров", которая лежит между двумя отдельными и различаемыми фазами материала: жидкость-жидкость, жидкость-твердое вещество, твердое вещество-газ и жидкость-газ.
Межфазное натяжение: сила (на длину), которая существует у границы раздела между двумя отдельными и различными фазами материала.
Стабильность: промежуток времени от первоначального приготовления и упаковки, в процессе которого коллоидная дисперсия продолжает соответствовать всем химическим и физическим спецификациям по идентичности, силе, количеству и чистоте, которые были установлены в соответствии с принципами практики "производства доброкачественных продуктов", предложенными соответствующими корпорациями государственного контроля.
Поверхностно-активные вещества: группа амфифильных материалов, которые получают химическими способами или очищают после выделения из природных источников или процессов переработки этих источников. Они могут быть анионоактивными, катионоактивными, неионогенными и цвиттерионными веществами, хорошо известными в этой области. Такие материалы описаны в книге Emulsions: Theory and Practice, Paul Becher, Robert E. Kriiger Publishing, Malabar, Florida, 1965, которая внесена в описание в виде ссылки.
Непрерывная фаза коллоидной дисперсии настоящего изобретения является водной средой.
Водная среда: содержащая воду жидкость, которая может содержать фармацевтически приемлемые добавки, например подкисляющие средства, подщелачивающие средства, антимикробные консерванты, антиокислители, буферы, хелатообразующие средства, комплексообразующие средства, солюбилизирующие средства, тонизирующие средства, смачивающие средства или другие биосовместимые материалы. Таблицу компонентов указанных выше категорий можно найти в U. S. Pharmacopeia National Formulary, 1990, pp. 1857 - 1859, которая внесена в патент ссылкой.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения включает применение по меньшей мере одного амфифильного материала из группы, состоящей из биосовместимых белков, фторсодержащих поверхностно-активных веществ, неионогенных блок-сополимеров полиоксипропилен-полиоксиэтиленгликолей и поверхностно-активных веществ.
Блок-сополимеры полиоксипропилен-полиоксиэтиленгликолей: поверхностно-активные вещества, доступные от BASF Perfomance Chemicals, Pasrsippany, New Jersey под фирменным названием плюроник и которые состоят из группы поверхностно-активных веществ, названных CTFA полоксамерами 108, 188, 217, 237, 238, 288, 338, 407, 101, 105, 122, 123, 124, 181, 182, 183, 184, 212, 231, 282, 331, 401, 402, 185, 215, 234, 235, 284, 333, 334, 335 и 403.
Фторсодержащее поверхностно-активное вещество: поверхностно-активное вещество, содержащее одну или несколько молекул с фтором. Некоторые, но не все фторсодержащие поверхностно-активные вещества, применяемые в настоящем изобретении, можно выбрать из группы, состоящей из содержащих теломер B фторированных поверхностно-активных веществ, доступных от Du Pont, Wilmington, DE под фирменным названием цонил (включая цонил FSA, FSP, FSF, UR, FSJ, FSN, FSO, FSC, FSK и TBS), фторхимических поверхностно-активных веществ от 3M Industrial Chemical Products Division, St Paul, Mn под фирменным названием флуорад (включая FC-95, FC-98, FC-143, GC-170C, FC-171, FC-430, FC-99, FC-100, FC-120, FC-129, FC-135, FC-431, FC-740), перфторалкилполи (оксиэтиленовых) поверхностно-активных веществ, описанные Marhis et al. (J. Am. Chem. Soc. 106, 61-62-6171 (1984) и внесенных в патент ссылкой, фторалкилтиополи(оксиэтиленовых) поверхностно-активных веществ, описанных Serratrice et al. (J. Chim. Phys. 87, 1969 - 1980 (1990) и внесенных в патент ссылкой, перфторалкилированных полигидроксилированных поверхностно-активных веществ, описанных Zarif et al. (J. Am. Oil Chem. Soc. 66, 1515 - 1523 (1989) и внесенных в патент ссылкой, фторповерхностно-активных веществ, доступных от Atochem North America, Philadelphia, PA под фирменным названием форафак.
Биосовместимые белки: группа белков (вне зависимости от источника получения и от того, получено ли оно экстракцией животной, растительной или микробиологической ткани или рекомбинантной биотехнологией), которая способна осуществлять свою функцию по стабилизации коллоидных дисперсий настоящего изобретения приемлемым образом без чрезмерной токсичности или физиологических или фармакологических эффектов. Некоторые приемлемые биосовместимые белки можно выбрать из группы, состоящей из альбумина, альфа-1-антитрипсина, альфа-фетопротеина, аминотрансфераз, амилазы, C-реакционноспособного белка, карциноэмбрионального антигена, церулоплазмина, комплемента, креатинфосфокиназы, ферритина, фибриногена, фибрина, транспептидазы, гастрина, глобулинов сыворотки крови, гемоглобина, миоглобина, иммуноглобулинов, лактатдегидрогеназы, липазы, липопротеинов, кислой фосфатазы, щелочной фосфатазы, альфа-1-белковой фракции сыворотки крови, альфа-2-белковой фракции сыворотки крови, бета-белковой фракции, гамма-белковой фракции, гамма-глутаминтрансферазы и других белков.
Предпочтительным способом получения коллоидных дисперсий настоящего изобретения является измельчение. Альтернативным способом получения является конденсация.
Измельчение: способ образования коллоидной дисперсии смешиванием жидких дисперсной и непрерывной фаз и последующее уменьшение размера частиц дисперсной фазы до требуемого размера при помощи механической энергии, генерируемой перемешиванием вручную, механически или действием ультразвука. Подходящее перемешивание можно достичь в микрофлюидизаторе Microfluidic's Model 110, как описано в патенте США N 4 533 254, который внесен в описание в виде ссылки. Приемлемым альтернативным устройством является гомогенизатор Rannie High Pressure Laboratory Homogeniser, Model Mini - Lab., type 8.30H, или его эквивалент.
Конденсация: способ образования коллоидной дисперсии, по которому сначала дисперсную фазу в виде газа контактируют с жидкой непрерывной фазой и затем повышают размер частиц дисперсной фазы от размера группы молекул до требуемого размера обычно индуцированием фазового изменения диспергированного газа в жидкость изменением температуры или давления системы или того и другого.
Настоящее изобретение будет лучше понято при помощи следующих примеров:
Пример 1
Критическое замечание, что низкокипящая жидкость присутствует скорее в виде мелко разделенной дисперсии, чем в виде чистой жидкости, как было описано Ziskin et al. (ссылка приведена выше), проверяли измерением акустического обратного рассеивания двух состояний.
Для имитирования введения в организм коллоидной дисперсии низкокипящей жидкости или чистой жидкости приготовили два раствора. Их сканировали при 5,0 МГц при помощи ультразвукового сканирующего устройства Hewlett Packard Model 77020 и полученные изображения реагировали на ленте Sony ES VHS. Изображения аналогов с ленты затем превращали в пальцевую форму при помощи упаковки с мягким изделием Global Lab. Image Software (Data Translation, Marlboro, MA). Затем измеряли интенсивность интересующей области по серой шкале в пределах 4900 пикселей (размер 70х70 пикселей) до и после инъекции коллоидной дисперсии примера 19 или чистого додекафторпентана в мензурку с водой на 100 мл, выдержанной при 37oC.
Измерения проводили на серой шкале от 2 до 254. Интенсивность изображения до инъекции 0,1 мл эмульсии примера 19 (содержала 3,4 микромоль додекафторпентана) была 4,27. Инъекция 0,1 мл этой эмульсии вызвала изменение интенсивности до 236 через 5 с после инъекции и до 182 через 52 с после инъекции.
Тот же самый эксперимент проводили с инъекцией 0,2 мл чистого додекафторпропана. Это соответствует 1111 мкмоль додекафторпропана, что в 300 раз превышает количество его в указанном выше эксперименте. Интенсивность изображения до инъекции была 4,9, она выросла до 7,7 через 5 с после инъекции, и составляла 5,0 через 52 с после инъекции.
Сравнение этих двух экспериментов (интенсивность/количество) показывает, что введение коллоидной дисперсии в 27000 раз эффективнее в рассеянии ультразвука, чем просто введение жидкости, которая также подвергается фазовому переходу жидкости в газ.
Пример 2
Выбор соответствующего химиката для жидкой дисперсной фазы определяется частично температурой тела организма, который должен исследоваться ультразвуком. Поскольку температура тела человека 37oC, жидкости, которые подвергаются фазовому переходу жидкости в газ, т.е. кипят, при 37o или ниже, особенно пригодны в коллоидных дисперсиях настоящего изобретения. Аналогичным образом следующую таблицу можно применять в качестве руководства для отбора жидкой дисперсной фазы в зависимости от того, какой организм должен быть обследован:
Организм - Ректальная температура (градусы Цельсия)
Свинья (Sus Scrofa) - 38,61 - 39,17
Овца (Ovis sp) - 38,33 - 39,44
Кролик (Oryctolaqus cuniculus) - 38,89 - 39,72
Крыса (Tattus morvegicus) - 37,50 - 38,11
Обезьяна (Macaca Mulatta) - 38,33 - 38,89
Мышь (Mus musculus) - 36,67 - 38,33
Коза (Capra hircus) - 38,33 - 39,44
Гвинейская свинья (Cavia porcellus) - 38,89 - 40,00
Хомяк (Mesocricetus sp) - 38,33 - 39,44
Человек (Hemo sapiens) - 37,00 - 38,00
Лошадь (Equus sp.) - 38,33 - 39,17
Собака (Canin Familiaris) - 38,33 - 38,89
Бабуин (Papio) - 36,67 - 37,78
Кошка (Felis catus) - 38,33 - 38,89
Крупный рогатый скот (Bos taurus) - 38,61 - 39,17
Шимпанзе (Pan) - 35,56 - 37,78
Пример 3
Коллоидную дисперсию приготовляли измельчением органического галогенида с применением способа и критериев приведенного ниже примера 45.
Конкретно, приготовляли 100 мл готовой препаративной формы, содержащей 2,5 об/об.% полоксамера, 2,5 об./об.% фторсодержащего поверхностно-активного вещества цонила FSN, 0,1 мас./об.% перфтороктаноата натрия, pH 7,0; 0,9 мас. /об.% хлористого натрия и 2,0 об./об.% додекафторпентана. После слабого перемешивания сдвигающим усилием смесь измельчали в микрофлюидизаторе модели 110Y при 4oC в течение 8 пропусканий. Мутную эмульсию по частям переносили в ампулы для сыворотки и герметизировали.
В течение 72 час определяли размер частиц и распределение размеров частиц при 19oC с применением Nicomp model 370 (Nicomp Particit Sizing, Santa Barb. , CA). Средний диаметр при анализе эмульсии по Ganssian был 90,1 нм (численное взвешивание) при стандартном отклонении 48%. Средний диаметр, определенный объемным взвешиванием, был 316 нм.
Пример 4
Размер частиц и распределение размера частиц определяли на различных стадиях или при различных условиях в процессе приготовления эмульсии.
Приготовляли 20 мл эмульсии, содержащей 2,5 мас./об.% перфтороктаноата натрия, pH 7,2 и 2 мас./об.% додекафторпентана. Эти компоненты добавляли в воду и суспензию охлаждали до 4oC. Для предварительного смешивания (премикс) раствора (проводили до конечного измельчения) применяли Emulsiflex-1000 (Avestin, Inc., Ottava, Canada).
После 20 пропусканий раствора между двумя шприцами на 10 мл белую мутную суспензию помещали в Nicomp 370 для определения размера частиц. Эта "премиксная" суспензия имела средний размер частиц 452 нм (численное взвешивание) и 2398 нм (объемное взвешивание).
Конечную эмульсию затем получали измельчением путем 8 пропусканий на Emulsiflex-1000 (Avestin, Inc. , Ottava, Canada), работающем при ручном управлении под давлением до 7 МПа. Частицы этой эмульсии были много меньше, средний диаметр их при числовом взвешивании был 201 нм и при объемном взвешивании 434 нм.
Стерилизацию материала проводили пропусканием его через стерильный фильтр 0,45 мк (Gelman Acrolics, Ann Arborr, MI). Конечная стабильная коллоидная дисперсия имела средний диаметр (по числовому взвешиванию) 160 нм.
Пример 5
Измерение среднего размера частиц эмульсии сразу после измельчения является пригодным тестом на предельную стабильность готовой формы. Эту точку зрения иллюстрируют следующие эмульсии:
Приготовляли 2 об. /об.%-ную эмульсию додекафторпентана, содержащую 2% плюроника Р-123 и 2,6% цонила FSO<в соответствии с приведенным ниже способом примера 19. Средний размер частиц был 151 нм при стандартном отклонении 35%. Эта эмульсия была стабильна в течение по меньшей мере 6 недель, судя по физическому виду и размеру частиц.
В ту же готовую форму добавляли 0,25% перфтороктаноата натрия. Хотя ожидали, что это добавление может далее стабилизировать готовую форму, поскольку оно снижает межфазное натяжение, однако, высокая плотность анионных зарядов, которую это поверхностно-активное вещество могло генерировать у межфазной границы раздела эмульсии, может фактически предотвращать образованием маленьких частиц. На самом деле, немедленные измерения размера частиц показали, что они имеют средний размер 1060 при стандартном отклонении 106%. Эта эмульсия разрушается за несколько дней.
Пример 6
Распределение размера частиц эмульсии можно измерить центрифугированием. Пробу эмульсии приведенного ниже примера 19 помещали в анализатор частиц Horiba CAPA-700 (Horiba Instruments, Irvine, CA). Распределение размера частиц на основе предположения, что частицы имеют плотность 1,66 г/см3, было следующее:
Предел размера частиц, микроны - Объемный процент
0,0 - 0,5 - 12
0,5 - 1,0 - 26
1,0 - 1,5 - 22
1,5 - 2,0 - 15
2,0 - 2,5 - 7
2,5 - 3,0 - 0
Пример 7
Определяли стабильность эмульсий настоящего изобретения в течение продолжительного периода времени. Эмульсию, описанную в примере 19, выдерживали при 19oC и размер ее частиц определяли через временные интервалы при помощи Nicomp 370. Результаты приводятся в следующей таблице:
Время (дни) - Средний диаметр частиц, нм
5 - 194
13 - 216
19 - 245
27 - 258
33 - 289
41 - 283
47 - 306
61 - 335
89 - 305
Частицы этой эмульсии сначала росли быстро от 194 до 289 нм в течение первого месяца. Однако после этого рост в значительной степени останавливался. Экстраполирование кривой зависимости диаметра от времени предсказывает по меньшей мере годичную стабильность этой эмульсии.
Пример 8
Эмульсию указанного ниже примера 42 применяли для испытания этих коллоидных дисперсий, введенных различными способами, на способность давать изображения. Собаку-дворняжку приблизительно массой 20 кг анестезировали барбитуратом натрия и приготовили для ультразвукового обследования по методике, описанной в примере 38.
Внутривенная инъекция 0,2 мл/кг вызвала сильный контрастный сигнал в левом и правом желудочках сердца в течение первой минуты после инъекции. Дозы 0,5 мл/кг вызывали сильный сигнал Допплера во всех обследованных органах, включая сосудистую систему, печень, почки, сердце и сосуды центральной нервной системы.
Инъекция 0,5 мл интрадермальным, внутрикожным или внутримышечным путем вызывала локальное контрастирование, позволяющее обследовать мышечно-скелетную систему.
1000 мл раствора, полученного разбавлением 50 мл эмульсии (примера 42) 950 мл солевого раствора, вводили пероральным путем для эффективного обеспечивания внутрижелудочного и внутридуоденального внутрипросветного обследования. Просвет желудочно-кишечной системы был повышен, что обеспечивало лучшую визуализацию печени, селезенки и внутренних репродуктивных органов.
10 мл эмульсии приведенного ниже примера 42 вводили внутрицистным путем, что позволило улучшить визуализацию мочевого пузыря.
Указанные выше специфические примеры можно применять для образования пригодного ультразвукового контраста коллоидными дисперсиями настоящего изобретения введением их дополнительными способами. Конкретно, эмульсии можно вводить любым из следующих способов: внутрибрюшинным, внутрисуставным, внутрикапсульным, внутришеечным, внутричерепным, внутрипротоковым, интрадуральным, внутриглазным, внутрипоясничным, внутристеночным, интраоперационным, внутристеночным, интраперитонеальным, внутриплевральным, внутрилегочным, интраспинальным, внутригрудным, внутритрахеальным, внутриматочным, внутрижелудочковым способом, внутрь поврежденного органа или внутрь барабанной перепонки. Способы введения этими путями можно найти в обычном руководстве по радиологии, например "Pharmaceuticals in Medical Imaging", изданной DP Swanson, MM Chilton, JH Thrall, MacMillian Publishing Co, Inc, 1990, которое введено в изобретение ссылкой.
Кроме указанных выше органов или системы органов можно изучать легкие, молочную железу, простату и эндокринную систему известными способами. Виды медицинских состояний, поддающихся обследованию средствами настоящего изобретения, многочисленны. Они включают метаболические, травматические, врожденные, опухолевые или инфекционные заболевания. Описание применения ультразвукового изображения в этих состояниях можно найти в книге "Diagnostic Ultrasound", изданной CM Rumack, SR Wilson, J.W Charboneau, Mosby Year Book, Boston, 1991 и введенной в изобретение в виде ссылки.
Пример 9
Коллоидные дисперсии настоящего изобретения могут вызвать контрастный эффект в ультразвуковом сигнале при концентрациях в пределах от 0,00001% (масса/объем) до 166% (масса, объем).
Если 1%-ную эмульсию (например, эмульсию примера 42) разбавляют в 10 раз (добавлением одного мл к 9 мл буфера) и 0,1 мл ее после разбавления добавляют в 1000 мл воды при 37oC и измеряют ультразвуковую интенсивность, то обнаруживают существенное повышение обратного рассеяния. Конкретно, интенсивность сигнала, измеренная системой, описанной в примере 1, повышается от 2,7 до 9,8 в течение первой минуты после этого добавления. При большем разбавлении обратной рассеяние неразличимо от фона. Таким образом, нижний предел для концентрации материала дисперсной фазы 0,00001%.
Если в 5 мл воды, содержащей смесь поверхностно-активных веществ, описанную в приведенном ниже примере 25, добавляют 5 мл додекафторпропана и суспензию измельчают в течение 5 мин способом примера 4, то образуется 166%-ная (масса/объем) эмульсия. Ее можно сразу вводить, например перорально, в организм для образования превосходного ультразвукового контраста. Это количество представляет высший предел концентрации материала дисперсной фазы, поскольку более высокие концентрации образуют готовые формы, которые имеют тенденцию к нестабильности.
Пример 10
Для стабилизации коллоидных дисперсий настоящего изобретения можно применять белки. При помощи высокоинтенсивного ультразвука можно синтезировать водные суспензии белковых микросфер, наполненных неводными жидкостями (т.е. микрокапсулы). Они отличаются от ультразвуковых контрастных средств патентов США N 4 718 433 и 4 774 958, которые содержат только газы и получены способами, описанными Suslick and Grinstaff (Suslick XS, Grinstaff MW: Protein microcapsulation of nonagneous liquids. J.Am. Chem. Soc. 112: 7897 - 7809, 1990). В этой ссылке описывается применение только высококипящих неводных жидкостей (которые непригодны в качестве ультразвуковых контрастных средств), в ней нет описания использования низкокипящих жидкостей, в общем, или органических галогенидов, в частности, в качестве неводных жидкостей.
Белковые микросферы можно синтезировать с применением ультразвукового зонда высокой интенсивности (Heat System 375 Вт, 20 кГц, 2,54 см отросток Ti) из альбумина или гемоглобина сыворотки крови человека. Обычно 5% пентана или 3% диэтилового эфира и 5% альбумина обрабатывают в течение трех минут акустической энергией около 150 Вт/см2 при 23oC и pH 7,0. Полученная дисперсия имеет распределение Гаусса и средний диаметр частиц около 2,3 мк. Такие дисперсии сохраняют размер частиц до двух месяцев при 4oC.
Кроме альбумина или гемоглобина можно применять следующие белки: альфа-1-антитрипсин, альфа-фетопротеин, аминотрансферазы амилазу, C-реакционноспособный белок, карциноэмбриональный антиген, церулоплазмин, комплемент, креатинфосфокиназу, ферритин, фибриноген, фибрин, транспептидазу, гастрин, сывороточные глобулины, миоглобин, иммуноглобулины, лактатдегидрогеназу, липазу, липопротеины, кислую фосфатазу, щелочную фосфатазу, альфа-1-белковую фракцию сыворотки, альфа-2-белковую фракцию сыворотки, бета-белковую фракцию, гамма-белковую фракцию, гамма-глутамилтрансферазу.
Кроме пентана или диэтилового эфира можно применять другие алифатические углеводороды, органические галогениды и простые эфиры таким же образом, как указано выше для пентана.
Пример 11
Можно установить связь между размером частиц коллоидной дисперсии в виде эмульсии или микроэмульсии и размером микропузырьков, образованных при смещении фазы.
Аликвоту эмульсии приведенного ниже примера 27 помещали в Nicomp 370 с рабочей температурой 19oC. Определенный таким образом средний размер частиц жидкой эмульсии был 231,7 нм. Температурный регулятор прибора устанавливали у 37oC и после выравнивания температуры, которое наступало через около 5 мин, снова определяли размер частиц. Образованная дисперсия микропузырьков имела средний размер частиц 1701,5 нм, повышение размера произошло в 7,34 раза.
Можно также подсчитать ожидаемое изменение размера частиц дисперсии, если известны относительные плотности дисперсной фазы в виде газа и жидкости. Например, the Cas Data Book, by W. Braker and A. Mossman содержит такие данные. При исследовании октафторциклобутана нашли, что 1 л этой жидкости образует 188 л газа при давлении 760 мм рт.ст. и температуре 150oC. Поскольку объем сферы относится к диаметру сферы как корень третьей степени объема, фазовое превращение для частиц эмульсии октафторбутана вызовет 5,7-кратное увеличение диаметра.
Пример 12
Безопасность эмульсий настоящего изобретения в значительной степени демонстрируется на свиньях для медицинских опытов (мини-свиньях). Ультразвуковое контрастное средство марки Albunex, улучшенное в патентах США N 4 718 433 и 4 774 956 и являющееся предметом этих патентов, вызывает серьезные гемодинамические эффекты у свиней (Ostensen J, Hede R, Myreng Y, Ege T, Holtz E). Внутривенная инъекция микросфер Albunex вызывает медиированную тромбоксаном легочную гипертензию у свиней, но не у обезьян или кроликов (Acta Physid Scand 144: 307 - 315, 1992). Гипертензия наступает при таких низких дозах, как 0,001 - 0,05 мл на кг. Одна свинья после медленной инфузии 0,05 мл на кг погибла.
Эксперименты проводили на мини-свиньях массой 30 кг при анестезии галотаном, применяя схему указанной выше ссылки. Результаты приводятся в таблице 1 (см. в конце описания)
Все дозы обеспечивали хорошее сердечное контрастирование. Дозы выше 0,4 мл/кг также вызывали усиление эффекта Допплера у печени.
В заключение, инъекции мини-свиньям эмульсии настоящего изобретения при 40-кратной летальной дозе микросфер альбумина имела минимальный временный эффект. Пороговая доза для эффекта контрастного средства Albunex составляет 0,001 мл/кг микросфер альбумина или в 2000 раз меньше пороговой дозы для эффекта коллоидных дисперсий настоящего изобретения.
Пример 13
Выбор амфифильных материалов с подходящим значением гидрофильно-липофильного баланса (HLB) для выбранной диспергированной фазы важен для стабильности коллоидной дисперсии. Одним путем определения числа HLB является измерение межфазного натяжения различных смесей поверхностно-активных веществ. (Хороший общий обзор способов определения HLB можно найти в указанной выше ссылке: Emulsions: Theory and Practice, Paul Becher, pp. 232 - 252).
Приготовляли смеси плуроника P-123 и плуроника F-127 для получения 1%-ных (объем/объем) растворов с разными числами HLB и межфазное натяжение (МФН) растворов по отношению к додекафторпентану определяли при 4oC с помощью тензиометра Kruss Drop Volume Tensiometer DVT-10, Kruss USA, Charlotte, NC. Результаты приведены в таблице 2 (см. в конце описания)
Приведенные выше данные при графическом изображении указывают для додекафторпентана HLB около 14. Применение амфифильных материалов, например анионоактивных, неионогенных, катионоактивных или цвиттерионных поверхностно-активных веществ с числом HLB 14 обеспечивает самую большую стабильность для эмульсий указанной выше жидкой дисперсной фазы.
Пример 14
Межфазное натяжение между жидкой дисперсной фазой и жидкой непрерывной фазой можно применять для улучшения готовых форм, поскольку это свойство оказывает значительное влияние на стабильность коллоидной дисперсии.
Теория созревания Оствальда предсказывает сильную зависимость стабильности размера частиц от межфазного натяжения (проверялось Kabalnov AS, Shchukin ED; Ostwald ripening theory: Application to fluorocarbon emulsion stability, Advances in Colloid and Interface Science, 38: 69 - 97, 1992, работа введена в изобретение ссылкой). Эта теория предсказывает, что стабильность и межфазное натяжение обратно пропорциональны друг другу. Например, если добавляют амфифильные материалы, которые вызывают пятикратное снижение межфазного натяжения, то получают пятикратное повышение стабильности.
Межфазные натяжения различных амфифильных материалов в водных растворах (все выражены в объемных процентах) по отношению к додекафторпентану измеряли при 4oC и из каждого состава приготовляли эмульсии, как писано в примере 13.
Плуроник P-123, 1%, и додекафторпентан имели межфазное натяжение 0,0271 Н/м и не образовали стабильную эмульсию.
Плуроник F-127, 1%, и додекафторпентан имели межфазное натяжение 0,0264 Н/м и не образовали стабильную эмульсию.
Цонил FSO, 1%, и додекафторпентан имели межфазное натяжение 0,0058 дин/см и образовали стабильную эмульсию.
Плуроник P-123, 0,33%, плуроник F-127, 0,33%, и цонил FSN, 0,33%, и додекафторпентан имели межфазное натяжение 0,0141 Н/м и не образовали стабильную эмульсию.
Плуроник P-123, 1%, цонил FSO, 1%, хлористый натрий, 1%, и перфтороктаноат натрия, 0,5%, и додекафторпентан имели межфазное натяжение 0,00271 Н/м и образовали стабильную эмульсию.
Таким образом, для образования стабильных эмульсий требовались амфифильные материалы с межфазным натяжением ниже 0,026 Н/м. Аналогичные выводы можно получить с другими органическими галогенидами, или с алифатическими углеводородами, или простыми эфирами.
Пример 15
Вязкость жидкой непрерывной фазы можно применять для улучшения готовых форм, поскольку это свойство оказывает значительное влияние на стабильность коллоидной дисперсии.
Теория созревания Оствальда предсказывает сильную зависимость стабильности размера частиц от вязкости (смотри Kabalnov AS et al. в примере 14). Теория предсказывает, что стабильность и вязкость прямо пропорциональны друг другу. Например, если добавляют вискогены (средства, повышающие вязкость), которые обеспечивают пятикратное повышение вязкости, то, в общем, получают пятикратное увеличение стабильности.
Примеры вискогенов включают (но не ограничиваются ими) карбоксиметилцеллюлозу, сорбит, иогексол, другие иодированные рентгеновские контрастные материалы, декстрозу, полиэтиленгликоли. Эмульсию указанного ниже примера 38 получали с применением или без применения 5% полиэтиленгликоля (ПЭГ) 200, который обеспечивал вязкость 1,1 сПз и указанную стабильность. Эмульсия, содержащая 5% ПЭГ 200, имела более высокую стабильность.
Примеры 16
Ультразвуковое обратное рассеяние от дисперсий эмульсий приведенных ниже примеров 44 и 18 измеряли ультразвуковым сканирующим устройством Hewlett Packard Model 77020 для определения относительной эффективности смещения фазы коллоидов настоящего изобретения, которые представляют собой при комнатной температуре дисперсии эмульсий типа жидкость-в-жидкости, но которые становятся микропузырьками после введения со стабильными эмульсиями, описанными Long and others (патенты США 7767610, 4987154 и Японии 2196730), Davis and other (Европейский патент 245019 и патенты Японии 1609986 и 6306943) или с истинными воздушными микропузырьками, как описано в Европейском патенте 476031, Европейском патенте 458745, патенте WO 9115244, патентах США 5088499 и 5123414, патенте США 4844882, патенте США 4832941, патенте США 4466442 и патенте США 4276885, причем каждый из патентов упоминается в описании ссылкой.
Воздушные микропузырьки получали следующим способом. Вводили 0,5 мл воздуха в шприц на 10 мл и 10 мл 1,0%-ного (объем/объем) плуроника F-68 в другой шприц на 10 мл, который соединен с первым шприцом трехходовым запорным краном. Пропускали быстро жидкость и воздух туда и обратно между двумя шприцами. После около пяти пропусканий воздух и жидкость смешивались и образованный раствор имел молочный белый внешний вид. Продолжали смешивание в течение 20 общих пропусканий. 1,0 мл проба дисперсии газа, добавленная в 250 мл воды, дает ультразвуковое изображение с интенсивностью, подобной ткани печени (интенсивность 4+). Примечательно, что интенсивность ультразвукового обратного рассеяния, образованного воздушными микропузырьками, быстро снижалась, так что в течение 5 мин обратное рассеяние возвращалось к базовой линии. Это отсутствие устойчивой интенсивности ограничивает диагностическое применение воздушных микропузырьков.
С другой стороны, 1,0-10,0 мл эмульсии перфторгексана в 250 мл воды при 37oC дают ультразвуковое изображение, аналогичное кровотоку (интенсивность 0-1+). Это указывает на то, что эти готовые препаративные формы образуют ультразвуковую контрастность только при очень высоких дозах, которые ограничивают их общее применение.
1,0 мл проба эмульсии додекафторпентана, разбавленная 250 мл при 37oC воды, дала ультразвуковое изображение с интенсивностью растворов микропузырьков (интенсивность 4+), которая сохраняется в течение 10 мин, времени, достаточного для того, чтобы быть диагностически пригодным.
Все эти экспериментальные растворы были визуально мутными растворами с почти равной видимой мутностью. Эти эксперименты демонстрируют, что ультразвуковые контрастные средства настоящего изобретения проявляют более высокую устойчивость и/или эффективность, чем известные ультразвуковые контрастные средства, их можно применять для диагностических целей.
Пример 17
1,0 мл пробы контрастного средства примера 19 отбирали из ампулы шприцом на 1,0 мл с иглой размера 21 и приблизительно 0,2 мл помещали на предметное стекло. Поверх жидкости помещали покровное стекло и пробу устанавливали на столик светового микроскопа, снабженного окуляром-микрометром, камерой с регулируемой температурой, 35-мм камерой и видеокамерой Panasonic.
Эмульсию исследовали при погружении в масло при 20oC. При этой температуре эмульсия состояла из частиц 0,2-0,3 мк, которые подвергались быстрому бруоновскому движению.
Регулятор температуры поставили на 37oC и в этих условиях изучали эмульсию и регистрировали изображения. По мере роста температура частицы резко по отдельности будут расти до тех пор, пока при 37oC эмульсия не станет скоплением пузырьков размером 1-3 мк. Пузырьки, в отличие от жидкой эмульсии, были легко деформируемыми. Они, однако, по-видимому, не коалесцировали. Через 40 мин эксперимента совокупность микропузырьков сохраняется неповрежденной и стабильной.
Пример 18
Критическое утверждение, что некоторая часть жидкой дисперсной фазы подвергается фазовому переходу (жидкость в газ) при температуре тела организма, изображение которого получают, причем в этом случае применяли температуру 37oC, проверяли с применением ряда эмульсий, имеющих различные жидкие дисперсные фазы, для получения ультразвукового изображения при 37oC.
Следующие эмульсии были приготовлены в виде готовых форм или их получали из источников и 1,0 мл часть добавляли в 1000 мл воды при 37oC. Эмульсию, образованную с применением 1-иодперфтороктана, получали в виде готовой формы в соответствии с методиками, описанными Long и другими (патенты США 4767610 и 4987154 и патента Японии 2196730). Эмульсию с перфтордекалином получали в виде готовой формы в соответствии с описаниями патентов Японии 1609986 и 63060943. Эмульсию с триолеаном получали в виде готовой формы по методикам, описанным Davis и другими (Европейский патент 245019). Содержание каждого из этих патентов внесено в настоящее изобретение ссылками. Ультразвуковые изображения получали до и после добавления. Результаты выражали как процент увеличения времени относительно времени до добавления (см. табл. 3 в конце описания).
Как отмечено выше, предпочтительными готовыми формами являются эмульсии, которые подвергаются полному фазовому переходу при 37o или ниже. Жидкости с высоким давлением паров, такие как перфторгексан и перфтороктан, которые имеют давление паров при комнатной температуре выше 20 мм рт.ст., образовали некоторый контраст по сравнению с перемешиваемым солевым раствором или перфтордекалином, который имеет при комнатной температуре давление паров ниже 20 мм рт.ст. Это может указывать на некоторое преимущество применения этих соединений в качестве ультразвуковых контрастных средств, однако, механизм увеличения времени этими материалами полностью не понят и не рассматривается практически их пригодность по сравнению с теми материалами, которые кипят при около 40oC или ниже.
Пример 19
Ультразвуковые контрастные средства настоящего изобретения можно приготовить с применением следующего оборудования и стадий: микрофлюидизатор, модель 110Y, давление в камере взаимодействия 96526,6 кПа; аппараты высокого давления, сталь 316, на 5 и 12 л; фильтры, ацетат целлюлозы, 0,22 мк; держатель фильтра, 142 мм. Приготовляли следующие растворы: 25%-ный (масса/объем) сорбит, 12 л; 2,5%-ный (масса/объем) перфтороктаноат натрия (PCR, Inc, Gainsville, FL); 60 г плуроника P-123, 60 г цонила FSO, 7 мл 2,5%-ного раствора перфтороктаноата натрия, 1 л, соникат (продукт воздействия ультразвука) для облегчения растворения (исходный раствор поверхностно-активных веществ). В микрофлюидизатор добавляли раствор сорбита, камеру взаимодействия, трубы и охлаждающий змеевик покрывали измельченным льдом в процессе стадии измельчения. В аппарат высокого давления на 5 л с перемешивающим стержнем в ледяной бане последовательно добавляли 500 мл раствора сорбита; 500 мл исходного раствора поверхностно-активных веществ; 800 мл воды; 200 г додекафторпентана. В сосуде создали давление до 68,95 кПа азотом в течение 45 мин. Суспензию пропускали через микрофлюидизатор в течение 45 мин при 96526,6 кПа. Эмульсию переносили в сосуд, содержащий 8 л 25%-ного сорбита, при 4oC и хорошо перемешивали. Эмульсию переносили в ампулы на 100 мл под давлением, пропуская материал через фильтр 0,22 мк. Ампулы закрывали и запаивали.
Амфифильные материалы этого примера, включая фторсодержащие поверхностно-активные вещества и неионогенные блок-сополимеры полиоксипропилен-полиоксиэтиленгликоли, образуют готовые формы с приемлемой стабильностью.
Пример 20
0,4 мл н-пентана (Aldrich Chemical, Milwaukee, WL) добавляли в 2,0 мл воды при 4oC. В результате получали две прозрачные отдельные фазы. Добавляли NaCl (0,4 мл 10%-ного (масса/объем) раствора) до достижения общего объема 2,8 мл. При перемешивании добавляли приблизительно 135 мг фосфатидиллецитина (Sigma Chemical, St. Louis, MO) и полученную взвесь перемешивали энергичным вихревым перемешиванием. Мутный белый раствор разделялся на две фазы в течение 5 мин при стоянии. Этанол добавляли в виде порций по 0,1 мл при перемешивании до общего объема 1,74 мл. Не бывало изменения вида двухфазной смеси. Готовая форма этого примера показала in vitro хорошие характеристики ультразвукового обратного рассеяния и демонстрировала применение алифатических углеводородов, имеющих шесть или меньше атомов углевода и всего 17 атомов.
Пример 21
Мутную суспензию готовили добавлением вместе 1,80 мл воды, 0,2 мл 10%-ного NaCl, 0,1 мл этанола и 100 мг лецитина. Добавляли 0,1 мл додекафторпентана (PCR, Gainsville, FL) и после перемешивания получали две фазы. Добавляли 0,1 мл н-пентана и затем 0,2 мл додекафторпентана до достижения общего содержания додекафторпентана 20% (объем/объем). Полученную суспензию перемешивали и получили трехфазную систему, содержащую две мутные фазы и небольшую прозрачную фазу. Добавили дополнительно NaCl до достижения содержания его 7% и добавили 1 мл этанола без изменения характера суспензии. Готовая форма этого примера показала in vitro хорошие характеристики ультразвукового обратного рассеяния и демонстрирует применение смесей углеводорода и фторуглерода.
Пример 22
В 2,0 мл додекафторпентана добавляли 330 мг лецитина. После перемешивания добавляли 1,0 мл воды и суспензию продолжали перемешивать. Образовалась мутная коллоидная дисперсия, демонстрирующая возможность применения только одного поверхностно-активного вещества в качестве амфифильного материала. В этом случае природного цвиттерионного поверхностно-активного вещества. Пригодные контрастные средства можно было также получить замещением части додекафторпентана в готовой форме на простой эфир. Конкретно было показано, что диэтиловый эфир пригоден для получения природного контрастного сигнала. Пригодны также аналогичные соединения, например диметиловый эфир и дивиниловый эфир.
Пример 23
0,46 г додецилсульфата натрия (SDS) добавляли в 0,72 мл воды и 8,00 мл додекана. Медленно добавляли 1,47 мл пентанола. Первоначально суспензия содержала белый "нитевидный" SDS в прозрачной жидкости. Дополнительное добавление 1,0 мл пентанола и осторожное перемешивание приводит к заметному растворению SDS. Добавление 0,5 мл пентанола при перемешивании приводит через 10-15 мин при комнатной температуре к образованию прозрачной монофазной микроэмульсии. Эта готовая форма вызывает значительно более слабое акустическое обратное рассеяние, демонстрируя, что коллоидная дисперсия, содержащая дисперсную фазу с точкой кипения выше чем 40oC (в качестве примера здесь приводится додекан с т.кип. 216oC), непригодна в качестве ультразвукового средства в пределах значения настоящего изобретения.
Пример 24
Состав микроэмульсии примера 23, содержащей воду, пентанол, додекан, додецилсульфат натрия, изменяли для определения границ состава микроэмульсии. Приведенные в табл.4 смеси получали при комнатной температуре и вид их отмечали после 30 мин перемешивания (см. в конце описания)
Микроэмульсии 5-9 становились мутными при нагревании (выше чем до 45oC) и становились снова прозрачными с голубоватым оттенком после охлаждения до комнатной температуры. Такое обратимое изменение вида микроэмульсии можно было повторять в течение по меньшей мере шести циклов температурных сдвигов.
Пример 25
0,51 мл октиламина (Sigma Chemical Corp., St. Louis, MO) добавляли в 1,0 мл воды, получая прозрачный раствор. После добавления 1,0 мл октана прозрачный раствор становился мутным. В результате добавления 0,49 мл октановой кислоты раствор становился гелем. При добавлении 0,17 мл 3,6 М раствора KOH гель растворялся и образовывалась прозрачная микроэмульсия. После пяти добавлений воды в количестве 0,1 мл при продолжающемся перемешивании получали прозрачную микроэмульсию. Шестое добавление превращало прозрачную эмульсию в мутную коллоидную дисперсию. Этот пример демонстрирует приготовление содержащей алифатический углеводород эмульсии с амфифильным материалом, представляющим собой катионоактивные поверхностно-активные вещества.
Пример 26
1,0 мл додекафторгептанола (PCR) добавляли в 1,0 мл додекафторпентана, получая прозрачный гомогенный раствор. Такие же количества октафторпентанола и додекафторпентанола давали две прозрачные несмешиваемые фазы. После добавления 2,0-4,0 мл воды в смесь додекафторгептанола и додекафторпентана образовались две несмешиваемые фазы. При охлаждении до 4oC две прозрачные фазы превращались в три прозрачные фазы.
Пример 27
Раствор 10% (объем/объем) флуорада FC-430 (3M Chemical, St. Paul, MN) в воде получали добавлением 10 мл FC-430 в 100 мл воды при комнатной температуре и перемешиванием. К 5 мл этого раствора добавляли 1,0 мл додекафторпентана и 1,0 мл октафторпентанола, получая эмульсию.
Пример 28
2,0 мл 10%-ного (объем/объем) раствора FC-430 добавляли в 2,0 мл додекафторпентана, получая двухфазную систему. После добавления 0,3 мл додекафторгептанола получали мутную белую эмульсию.
Пример 29
1 мл 1,26 М перфтороктаноата 2-амино-2-метил-1-пропанола (АМР) добавляли в 1,0 мл додекафторпентана и 1 мл 25%-ного плуроника F68, получая две фазы мутной жидкости. После добавления 0,05 мл додекафторгептанола получали однофазную коллоидную дисперсию.
Пример 30
2,0 мл 15%-ного (объем/объем) плуроника F68 добавляли последовательно в 2,0 мл додекафторпентана и 0,2 мл додекафторгептанола во льду. Смесь вводили в стеклянный шприц на 5 мл, соединенный с трехходовым запорным краном и вторым стеклянным шприцем на 5 мл, и форсированно пропускали туда и обратно между шприцами, получая густую белую эмульсию.
Пример 31
Следующую смесь получали последовательным добавлением при 4oC 2,0 мл, 15%-ного плуроника F68, 2,0 мл додекафторпентана, 2,0 мл 0,2 М перфтороктаноата AMP и 0,1 мл додекафторгептанола. Смесь переносили в стеклянный шприц на 5 мл, соединенный с трехходовым запорным краном и вторым стеклянным шприцем на 5 мл, и форсированно пропускали туда и обратно между двумя шприцами, получая густую белую эмульсию.
Пример 32
Следующую смесь получали последовательным добавлением при 4oC 2,0 мл 15%-ного плуроника F68, 0,42 г сорбита, растворенного в 0,5 мл воды, 0,2 мл додекафторгептанола и 2,0 мл додекафторпентана. Смесь вводили в стеклянный шприц на 5 мл, соединенный с трехходовым запорным краном и вторым стеклянным шприцем на 5 мл, и форсированно пропускали туда и обратно между двумя шприцами, получая густую белую эмульсию.
Пример 33
Следующую смесь получали последовательным добавлением при 4oC 2,0 мл 15%-ного (объем/объем) плуроника F-68, 0,40 мл 0,1 М три-(пентафтороктаноата) три-(гидроксиметил)аминометана, pH 7,2 и 2,0 мл додекафторпентана. Смесь вводили в стеклянный шприц на 5 мл, соединенный с трехходовым запорным краном и вторым стеклянным шприцем на 5 мл, и форсированно пропускали туда и обратно между двумя шприцами, получая белую коллоидную дисперсию.
Пример 34
Следующую смесь получали последовательным добавлением при 4oC 60 мл 25%-ного плуроника F68, 24 мл 1,1,7-H-додекафторгептанола и 75,8 г додекафторпентана. Смесь измельчали периодическим смешиванием при помощи шприцев на 30 мл, трехходового запорного крана и 40 ручных пропусканий. Смесь последовательно дважды разбавляли (1: 10) раствором, состоящим из 8,0 мл 25%-ного плуроника F68, 2,0 мл 50%-ного D-сорбита, pH 7,2, 0,1 М три-(перфтороктаноата), и далее измельчали пропусканием через шприцы. Эту готовую форму вводили мышам с массой 20-30 г внутривенно инъекцией в вену хвостовой части и наблюдали их в течение семи дней. Результаты приведены в таблице 5:
Таблица 5
Доза (мл/кг) - Наблюдения
20 - Выживала
25 - Болела, но выживала
30 - Болела, но выживала
40 - Не выживала
Эта биосовместимая коллоидная дисперсия была стабильна в течение по меньшей мере двух недель после приготовления готовой формы.
Пример 35
Следующую фазу получали смешиванием 1,0 мл 25%-ного полиэтиленгликоля 3550, 1,0 мл 50%-ного сорбита, 3,0 мл 15%-ного (масса/объем) плуроника F68, 3,0 мл 20%-ного (масса/объем) фторированного поверхностно-активного вещества FC 430, 0,4 мл 0,1 М три-(перфтороктаноата) и 1,0% (объем/объем) додекафторпентана. Смесь измельчали в ультразвуковом дезинтеграторе с водяной баней с использованием акустической энергии при 4oC в течение 10 мин, получая мутную коллоидную дисперсию.
Пример 36
Получали ряд растворов водных сред, причем каждый имел отличное от других содержание амфифильных материалов. Эти растворы испытывали в качестве основы для получения готовых форм.
Раствор A: Прозрачный раствор, содержащий 6,0 мл 25%-ного раствора плуроник aF-68, 6,0 50%-ного раствора ПЭГ 3350, 0,60 мл 0,1 М три-(перфтороктаноата) и 2,4 мл воды.
Раствор B: Прозрачный раствор, содержащий 1,18 мл 25%-ного раствора плуроника F68, 6,0 мл 50%-ного раствора ПЭГ 3350, 0,12 мл три-(перфтороктаноата) и 7,7 мл воды.
Раствор C: Мутный раствор, содержащий гелеобразный осадок, который получали смешиванием 6,0 мл 50%-ного ПЭГ 3350, 0,75 мл три-(перфтороктаноата) и 1,5 мл воды. Этот раствор бионепригоден для внутрисосудистого введения, но биопригоден для перорального, внутрибрюшинного, ректального или внутриматочного введения.
Раствор D: Прозрачный раствор, полученный смешиванием 6,0 мл 25%-ного раствора (масса/объем) плуроника F-68, 6,0 мл 50%-ного (масса/объем) ПЭГ 3350, 0,6 мл 0,1 М три-(перфтороктаноата) и 2,4 мл воды.
Раствор E: Прозрачный раствор, полученный смешиванием 6,0 мл 50%-ного раствора (масса/объем) ПЭГ 3350, 7,5 мл 20%-ного (масса/объем) FC-430, 0,75 мл три-(перфтороктаноата) и 0,75 мл воды.
Раствор F: Прозрачный раствор, полученный смешиванием 1,8 мл 25%-ного (масса/объем) плуроника F-68, 6,0 мл 50%-ного (масса/объем) ПЭГ 3350, 0,12 мл 0,1 М три-(перфтороктаноата) и 7,7 мл воды.
Раствор G: Прозрачный раствор, содержащий очень небольшой осадок. Его получали смешиванием 3,0 мл плуроника F-68, 3,75 мл Fc-430, 6,0 ПЭГ 3350, 0,68 мл три-(перфтороктаноата) и 1,57 мл воды.
В 7,0 мл растворов A-G добавляли 0,14 мл додекафторпентана при 4oC. Коллоидные дисперсии получали 40 пропусканиями смесей между двумя шприцами с применением трехходового запорного крана.
Готовую форму D вводили мышам инъекцией в вену хвостовой части и регистрировали LD 50 20 мл/кг. Готовые формы F и Q были токсичны при 10 мл/кг.
Пример 37
Эмульсию получали смешиванием 45 мл 20%-ного ПЭГ 3350, 237 мг плуроника F68, 0,225 мл флуорада FC-171, 2,25 мл 0,1 M три-(перфтороктаноата) и 10% (объем/объем) додекафторпентана. Смесь измельчали смешиванием в устройстве из двух шприцов и трехходового запорного крана.
Эта готовая форма была биосовместима в испытаниях на гемолиз. Цельную кровь отбирали у крыс внутрисердечной пунктурой (2,0 мл) в содержащую этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA) пробирку для сбора образцов. 0,10 мл крови добавляли в 0,20 мл указанной выше готовой формы для имитации уровня пика, полученного после внутривенного введения дозы 100 мл/кг. Кровь смешивали с готовой формой в течение двух мин и пробу центрифугировали. Супернатант был прозрачным, осадок был интенсивно красным, что указывало на отсутствие гемолиза даже при применении очень большой дозы.
Эта готовая форма была также биосовместимой в испытании на острую токсичность, вызывая слабую одышку у мыши после внутривенного введения ей 20 мл/кг.
Пример 38
Готовую форму, содержащую додекафторпентан и амфифильные материалы в водной среде, испытывали на биосовместимость и пригодность в качестве ультразвукового контрастного средства. Смешиванием исходного раствора 90 мл 20%-ного ПЭГ 3350, 474 мг плуроника F-68, 0,45 мл флуорада FC-171 и 4,5 мл 0,1 M три-(перфтороктаноата) получали прозрачный раствор. К 9,0 мл его добавляли 0,18 мл додекафторпентана. Коллоидную дисперсию получали измельчением смеси между двумя шприцами на 5 мл.
Эхокардиологическое исследование проводили на собаке массой 32 кг по модели, описанной Keller M.W, Feinstein SB, Watson DD: Succesfull left veutricular opacification following peripheral injection of sonicated contrast; An experimental evaluation. Am Heart J 114: 570d (1987), которая введена в изобретение ссылкой. Проводили 11 внутривенных введений этой готовой формы с дозами от 0,05 до 0,75 мл/кг. Доза 0,05 мл/кг давала только слабое усиление контраста правого и левого желудочков сразу после инъекции. Все дозы между 0,10 и 0,75 мл/кг давали диагностически пригодное усиление контраста желудочковых полостей. Инъекции оказывали минимальное действие на гемодинамические параметры.
Получали 10%-ную эмульсию додекафторпентана в указанной выше водной среде и продуцированное ею повышение контраста сравнивали с 2%-ной готовой формой. При дозах 0,20 и 0,25 мл/кг эта готовая форма вызвала интенсивное контрастирование сердечной полости после внутривенного введения при минимальном гемодинамическом изменении.
Пример 39
Приготовляли эмульсию, содержащую биосовместимую водную среду с высокой плотностью и высокой вязкостью в качестве непрерывной фазы. Она содержала 0,06 мл 15%-ного плуроника F68, 0,06 мл ционила FSO-100, 0,12 мл 5%-ного ционила FSN-100, 0,146 мл и 0,1 M три-(перфтороктаноата), pH 7,2, 4,47 мл 76%-ного (масса/объем) иогексола (Omnipaque 350, Sterling Winthop, New York) и 0,6 мл додекафторпентана. Стабильную готовую форму получали измельчением эмульсии путем перемешивания в двух шприцах. Иогексол можно заменить на другие иодированные рентгеновские контрастные материалы с высокой плотностью, например иопамидол, иопентол, иодиксимол и другие аналогичные соединения. При применении только воды в качестве непрерывной фазы получали контрастные средства, которые быстро оседали после переноса их в сосуды. Этот пример показывает пригодность биосовместимой водной среды с высокой плотностью и высокой вязкостью в качестве непрерывной фазы.
Пример 40
Ряд неионогенных блок-сополимеров полиоксипропилен-полиоксиэтиленгликоли испытывали на их способность действовать в качестве амфифильных материалов при стабилизации готовых форм эмульсий додекафторпентана типа жидкость-в-жидкости. Получали следующие растворы:
A-1,9 мл 25%-ного плуроника F-68 и 0,04 мл додекафторпентана.
B-1,9 мл плуроника L-121 и 0,04 мл додекафторпентана.
C - 1,9 мл плуроника L - 122 и 0,04 мл додекафторпентана.
D - 1,9 мл плуроника L - 121 и 0,04 мл додекафторпентана.
E - 1,9 мл плуроника L - 101 и 0,04 мл додекафторпентана.
F - 1,9 мл плуроника L - 92 и 0,04 мл додекафторпентана.
G - 1,9 мл плуроника L - 81 и 0,04 мл додекафторпентана.
H - 1,9 мл плуроника P - 123 и 0,04 мл додекафторпентана.
Указанные выше растворы помещали в запаянные стеклянные ампулы и перемешивали вихревым образом при 4o в течение 10 мин. Размер и число частиц диспергированной додекафторпентановой фазы были доступны для визуального наблюдения. Раствор H образовал частицы самого малого размера.
Пример 41
Знание относительного гидрофильно-липофильного баланса (HLB) модно рассматривать как способ оптимизации раствора неионогенного поверхностно-активного вещества с целью достижения высокой стабильности. Это подробно описывается в монографии Emulsions: Theory and Practice, Paul Becher, 1965, Robert. Krieger Publishing Company Malabar, FL, и содержащихся в ней ссылках (монография внесена в патент ссылкой). Растворы плуроника L61 (HLB 3,0) и F68 (HLB 29) смешивали для получения растворов с промежуточными значениями HLB, определяемыми следующей формулой:
HLB = fL61(HIB L 61) + ff68(HLB F 68)
Полученные растворы, рассчитанные значения HLB и стабильность готовых форм (2%-ная (объем/объем) эмульсия додекафторгексана) приведены в таблице 6 (см. в конце описания).
Относительный HLB для перфторгексана, определенный таким образом, составляет 6-8. Самую высокую стабильность перфторгексановых эмульсий можно достичь с применением амфифильных материалов с относительными величинами HLB 6 - 8 вне зависимости их химической структуры.
Пример 42
Для получения готовых форм ультразвуковых контрастных средств настоящего изобретения в больших количествах можно применять следующее оборудование и стадии: микрофлюидизатор, Model 110V, давление в камере взаимодействия 96526,6 кПа; аппараты высокого давления, сталь 316, объем 5 л и 12 л; фильтры, ацетат целлюлозы, 0,22 мк; держатели фильтров, 142 мм. Приготовляли следующие растворы: 25%-ный (масс/объем) сорбит, 12 л; 60 г плуроника P-123, 60 г цонила FSO, 1 л, соникат для облегчения растворения (исходный раствор поверхностно-активных веществ). Раствор сорбита помещали в микрофлюидизатор. Камеру взаимодействия, трубы и охлаждающие змеевики покрывали измельченным льдом в процессе стадии измельчения. В аппарат высокого давления на 5 л с перемешивающим бруском в ледяной бане добавляли последовательно 500 мл раствора сорбита; 500 мл раствора поверхностно-активных веществ; 800 мл воды; 200 г додекафторпентана. Давление в аппарате повышали до 68,95 кПа азотом в течение 45 минут. Суспензию пропускали через микрофлюидизатор в течение 45 мин при 96526,6 кПа. Эмульсию переносили в сосуд, содержащий 8 л 25%-ного сорбита при 4oC? и хорошо перемешивали. Эмульсию переносили в ампулы на 100 мл при помощи положительного давления, пропуская ее через фильтр 0,22 мк. Ампулы закрывали и запаивали.
Пример 43
Для получения готовых форм настоящего изобретения применяли следующее оборудование и стадии: микрофлюидизатор, Model 110V, давление в камере взаимодействия 96526,6 кПа; аппараты высокого давления, сталь 316, объем 5 л и 12 л; фильтры, ацетат целлюлозы, 0,22 мк; держатели фильтров, 142 мм. Приготовляли следующие растворы: 62,5%-ный (масс/объем) сорбит, 10 л; 41,75 г плуроника P-123, 41,75 г цонила FSO, 12,5 л, соникат для облегчения растворения (исходный раствор поверхностно-активных веществ). Раствор сорбита помещали в микрофлюидизатор. Камеру взаимодействия, трубы и охлаждающие змеевики покрывали измельченным льдом в процессе стадии измельчения. В аппарат высокого давления на 5 л с перемешивающим бруском в ледяной бане добавляли последовательно 1800 мл раствора поверхностно-активных веществ и 200 г додекафторпентана. Давление в аппарате повышали до 68,95 кПа азотом в течение 45 мин при перемешивании. Суспензию пропускали через микрофлюидизатор в течение 30 мин при 34473,6 кПа и 60 мин при 96526,6 кПа. Эмульсию переносили в сосуд, содержащий 8 л 62,5%-ного сорбита при 4oC, и хорошо перемешивали. Эмульсию переносили в ампулы на 100 мл при помощи положительного давления, пропуская ее через фильтр 0,22 мк. Ампулы закрывали и запаивали.
Пример 44
Для получения готовых форм настоящего изобретения применяли следующее оборудование и стадии: микрофлюидизатор, Model 110Y, давление в камере взаимодействия 965296,6 кПа; аппараты высокого давления, сталь 316, объем 5 л и 12 л; фильтры, ацетат целлюлозы, 0,22 мк; держатели фильтров, 142 мм. Приготовляли следующие растворы: 33,3%-ный (масс/объем) сахарозы, 20 л; 150,0 г плуроника P-123, 150,0 г цонила FSO, 2,5 л, соникат для облегчения растворения (исходный раствор поверхностно-активных веществ). Раствор сахарозы помещали в микрофлюидизатор. Камеру взаимодействия, трубы и охлаждающие змеевики покрывали измельченным льдом в процессе стадии измельчения. В аппарате высокого давления на 5 л с перемешивающим бруском в ледяной бане добавляли последовательно 1800 мл раствора поверхностно-активных веществ и 333 г додекафторпентана. Давление в аппарате повышали до 68947,57 кПа азота в течение 60 мин при перемешивании. Суспензию пропускали через микрофлюидизатор в течение 160 мин при 96526,6 кПа при охлаждении камеры взаимодействия до -3,0oC баней с циркулирующей водой. Эмульсию переносили в сосуд, содержащий 18 л 33,3%-ной сахарозы при 4oC, и хорошо перемешивали в течение 45 мин. Эмульсию переносили в предварительно охлажденные ампулы на 20 мл при помощи положительного давления, пропуская ее через фильтр 0,22 мк. Ампулы закрывали и запаивали.
пример 45
Дисперсная фаза настоящего изобретения может быть получена из любого биосовместимого химиката, имеющего точку кипения температуры или (около ее) тела организма, которому готовую форму нужно ввести и которой будут обследовать после введения ультразвуком таким образом, чтобы достаточное количество химиката становилось газообразной дисперсией, обеспечивая диагностически пригодное изменение в ультразвуковых данных, полученных при обследовании. Пример 2 содержит таблицу температур тела ряда организмов, которую можно применять для выбора подходящей дисперсной формы для приготовления готовых форм, предложенных в описании.
В некоторых условиях, например при обследовании организмов, имеющих фибрильные условия сосуществования, или при проведении обследований в медицинских учреждениях на большой высоте над уровнем моря, где давление воздуха низкое, можно применять химикаты, которые имеют точки кипения до 18oC выше нормальной температуры тела организма, в качестве дисперсной фазы для таких ультразвуковых контрастных средств.
Если верхний температурный предел для оборотной низкокипящей жидкости, образующей дисперсную фазу, установлен, то нижний предел выбирается выбранным способом приготовления. Если доступное оборудование содержит только запаянные ампулы и невозможно создать давление в реакционном сосуде в процессе получения готовой формы коллоидной дисперсии, то можно применять только дисперсные фазы с точками кипения у температуры или выше температуры замерзания непрерывной фазы. Например, непрерывная фаза, содержащая 25% (масса/объем) иогексола, имеет точку замерзания около -6oC. При применении такой непрерывной фазы любую низкокипящую жидкость, которая кипит выше -6oC, можно, таким образом, снижать только охлаждением.
Однако, если можно создать повышенное давление в реакционной среде, например, с применением резервуара с азотом, работающим под давлением 206,84 кПа, то возможно снижать и таким образом диспергировать любую низкокипящую жидкость, даже жидкости, кипящие при температуре ниже точки замерзания непрерывной фазы.
В примере 44 описывается способ образования эмульсии с жидкостью дисперсной фазы, которая кипит выше точки замерзания непрерывной фазы, тогда как в приведенном ниже примере 48 описывается способ образования эмульсии путем применения как давления, так и охлаждения, при использовании жидкости диспергированной фазы, которая кипит ниже точки замерзания жидкости непрерывной фазы. Очевидно, что любой химикат будет более эффективно диспергироваться при применении некоторого положительного давления, которое снижает испарение этих материалов с существенным давлением пара, которое подразумевает у них низкую точку кипения.
Определив подходящую точку кипения жидкости дисперсной фазы, подходящие реальные химикаты можно быстро установить по стандартным справочникам, например СРС или аналогичным текстам. В таблице 7 (см. в конце описания) приведен список некоторых, но не всех, низкокипящих жидкостей, расположенных по температурам кипения.
Пример 46
Дисперсную фазу можно также выбрать из группы азеотропов на основе принципов и критериев, установленных в примере 45. Ниже приведен список некоторых, но не всех, двойных азеотропов с их температурами кипения:
Ацетон (21%) - пентан (79%), 32oC; диэтиловый эфир (48%) - изопропан (52%), 33oC; диэтиловый эфир (44%) - метилформиат (56%), 28oC; диэтиловый эфир (98,8%) - вода (1,2%), 34oC; изопрен (86%) - 2-метил-2-бутен (14%), 34oC; изопропилхлорид (99%) - вода (1%), 35oC; метилвинилхлорид (99,1%) - вода (0,9%), 33oC; пентан (98,6%) - вода (1,4%), 34oC; виниловый эфир (98,5%) - вода (1,5%), 34oC.
Ниже приведен список некоторых, но не всех тройных азеотропов С их точками кипения;
Ацетон (7,6%) - зопрен (95%) - вода (0,4%), 32oC; сероуглерод - метанол - метилацетат, 37oC; сероуглерод (55%) - метанол (7%) - метилаль (38%), 35oC.
Пример 47
Коллоидные дисперсии настоящего изобретения отличаются от предыдущих известных эмульсий для ультразвукового контраста тем, что по меньшей мере часть дисперсной фазы просачивается или испаряется после введения в организм. Присутствие этого диспергированного материала с отличающейся границей раздела жидкость-газ обеспечивает основу для сильного обратного рассеяния ультразвука.
Одним из тестов на присутствие эмульсии с газовой дисперсной фазой является ответная реакция ультразвукового обратного рассеяния от дисперсии на изменения давления. В то время как действительно жидкие дисперсии в значительной степени нечувствительны к сжимающей силе, газообразная коллоидная дисперсия буден проявлять снижение акустического обратного рассеяния при применении давления из-за компрессии газа и снижение эффективного поперечного сечения обратного рассеяния.
С применением экспериментальной системы примера 1 акустическое обратное рассеяние в герметизированном стакане испытывали через акустическое окно. Затем на систему налагали давление и снова регистрировали акустическое обратное рассеяние. Поскольку акустическое обратное рассеяние значительно отличалось после создания давления, было сделано заключение, что дисперсная фаза содержит некоторую часть в газообразном состоянии.
Пример 48
Готовую форму настоящего изобретения можно приготовить конденсацией дисперсной фазы из газообразного состояния быстрее, чем измельчением из жидкого состояния. Для получения применяли следующее оборудование и стадии: микрофлюидизатор, Model 110Y, давление в камере взаимодействия 96526,6 кПа; аппараты высокого давления, сталь 316, объем 5 л и 12 л; фильтры, ацетат целлюлозы, 0,22 мк; держатели фильтров, 142 мм. Приготовляли следующие растворы: 36%-ный иогексол, 10 л; 14,75 г плуроника P-123,41, 75 г цонила FSO, 2,5 л, соникат для облегчения растворения (исходный раствор поверхностно-активных веществ). Раствор иогексола помещали в микрофлюидизатор и весь контейнер охлаждали до -6oC. Камеру взаимодействия, трубы и охлаждающие змеевики покрывали измельченным льдом в процессе стадии конденсации. В аппарат высокого давления на 5 л с мешалкой в ледяной бане добавляли 1800 мл раствора поверхностно-активных веществ. Резервуар пропана (точка кипения -42oC) присоединяли к камере взаимодействия при помощи герметичного для газа приспособления и в камеру загружали 200 г пропана. Давление в сосуде повышали до 68,95 кПа азотом в течение 45 мин при перемешивании. Суспензию пропускали через микрофлюидизатор в течение 30 мин при 34473,76 кПа и 60 мин при 96526,6 кПа. Эмульсию переносили в сосуд, содержащий 8 л воды, при 4oC и хорошо перемешивали. Эмульсию переносили в ампулы на 100 мл пр помощи положительного давления, пропуская ее через фильтр 0,22 мк. Ампулы закрывали и запаивали.
Другие эмульсии, содержащие другие низкокипящие вещества примера 45, можно получить аналогичным образом путем применения других дисперсных фаз при уверенности, что давление и температура достаточны для снижения материала дисперсной фазы.
Пример 49
Дисперсная фаза может состоять из любого химиката, который имеет точку кипения при нормальном давлении ниже температуры тела организма, которому готовую фазу нужно ввести и который будет обследован после введения ультразвуком. В примере 45 обсуждается, как выбрать пригодные химикаты для дисперсной фазы на основе температурного предела, полученного установлением точки кипения химиката и параметров способа приготовления.
Определив, что точка кипения при стандартном давлении предпочтительно ниже приблизительно 37oC, обнаружили, что выход химикатов на основе общего числа их атомов обеспечивает альтернативный способ выбора подходящих материалов для применения в качестве ультразвуковых контрастных средств. Список пригодных химикатов, подобранных по общему числу присутствующих атомов, показывает, что все предпочтительные химикаты содержат от 4 до 17 атомов углерода. В таблице 8 (см. в конце описания) приведен этот список. Список химикатов: точки кипения в градусах Цельсия.
Пример 50
В предпочтительном варианте дисперсная фаза может состоять из любого химиката, который имеет точку кипения при нормальном давлении ниже температуры тела организма, которому готовую форму нужно ввести и который будут обследовать после введения ультразвуком. В примере 45 обсуждается, как выбрать подходящие химикаты для дисперсной фазы на основе температурного предела, полученного установлением точки кипения отобранного химиката и параметров способа приготовления. Точки кипения пентана (додекагидропентана) и перфторпентана (додекафторпентана) 36 - 37oC и 28 - 29oC соответственно. Это превосходный температурный предел для отбора пригодных химикатов в качестве дисперсной фазы. Следовательно, химикаты, которые содержат пять атомов углерода и изменяемое число атомов водорода и фтора, будут иметь точки кипения между 28 и 37oC и будут пригодными химикатами для образования дисперсной фазы. Ниже предложен список некоторых, но не всех, пригодных химикатов, которые содержат пять атомов углерода и изменяемое число атомов водорода и фтора, т. е. соединения формулы C5HxFy: 1,3-циклопентадиен, 5,5-дифтор-; циклобутан, 1-фтор-3-метилен-; 2H-фториний; циклобутан, (фторметилен)-; метилен, циклобутилфтор-; 2,4-циклопентадиен-2-ил, 2-фтор-; 2H-фториний, ион(-I), (делок-2,3,4,5,6); 6-фторониабицикло (3,1,0)-гексан; 6-фторониабицикло(3,1,0)гекс-2-ен, гидроксид, внутренняя соль; фтор (2+), 1,3-пентадиен-1-ил-5-илиден; 1,3-пентадиен, комплекс с фтором; фтораний; циклопентин, 4-фтор-; циклобутен, 3-(трифторметил)-; циклопентан, 1,1,2,2,3,3-гексафтор-; трицикло(1.1.1.01.3)пентан, фтор, ион(I-); спиро(2,2)пентан, фтор-, ион(-1); трицикло(1,1,1,01,3)пентан, фтор-; циклопентан, 1,2-дифтор, транс-; циклобутан, 1,1-дифтор-3-метилен-; 1,3-циклопентадиен, 2-фтор; 1,3-циклопентадиен, 1-фтор; бицикло(1,1,1) пентан, 1,3-дифтор-; 1,3-циклопентадиен, 1,2,3,4,5-пентафтор-, димер, 1,3-циклопентадиен, 1,2,3,4-тетрафтор-; 1,3-циклопентадиен, 1,2,3,4,5-тетрафтор-; циклопентен; 1,2,3,4,5-гексафтор-; циклобутан, 1,1,2,2,3-пентафтор-3-(трифторметил)-; циклобутен, 3,3,4,4-тетрафтор-1-метил-; циклобутан, 1-фтор-1-метил-; бицикло (2.1.0)пентан, 2,2,3,3-тетрафтор-; циклопентен, 3,3-дифтор-;1,3-циклопентадиен, 5-фтор-; циклобутан, 2-(дифторметилен)-1,1,3,3-тетрафтор-; спиро(2,2)пентан, 1,1,2,2,4,4-гексафтор-; бицикло(1.1.1)пентан, 1-фтор-; циклопентен, 4,4-дифтор-; циклобутан, (дифторметилен)-; циклобутан, 1,1-дифтор-2-метилен-; спиро(2,2)пентан, 1,1-дифтор-; циклобутан, 1,1,3,3-тетрафтор-2-метилен-; циклобутан, 2-(дифторметилен)-1,1-дифтор-; спиро(2,2)пентан, 1,1,4,4-тетрафтор-; циклопропан, 1,1-бис(трифторметил)-;спиро(2,2)пентан, 1,1,2,2-тетрафтор-; трицикло(1.1.0.02.4)бутан, (трифторметил)-; спиро(2,2)пентан, 1,4-дифтор-; спиро(2,2)пентан, 1,2-дифтор-; спиро(2,2)пентан, фтор-; бицикло(1.1.0)бутан, 1-(трифторметил)-; циклопентан, 1,2-дифтор-, цис; циклопропан, (1,1,2-трифторэтил)-; циклопропан, (1,1-дифторэтил)-; циклопропан, (1,2,2-трифторэтил)-; циклопропан, (2,2-дифторэтил)-;циклопропан, (2-фторэтил)-; циклопропан, 1-фтор-2,2-диметил-; циклопропан, 1-фтор-2,3-диметил-; цис; циклобутан, (трифторметил)-; фторираний, триметил-; циклопентилий, 1-фтор-; циклопропан, 1,1-дифтор-2-метил-2-(трифторметил)-; циклопропан, 1-фтор-2,3-диметил, (1α, 2α, 3α); циклопропан, 1-фтор-2,3-диметил-, (1α, 2α, 3α)-; циклопропан, 1-этил-2-фтор-; циклопропан, 1-этил-2-фтор, транс-; циклопропан, 1-фтор-2,3-диметил-, (1α, 2α, 3α)-; циклобутан, 1,1,2-трифтор-2-(трифторметил)-; циклопропан, 1-(дифторметил)-1-фтор-2-метил-; транс-; циклопропан, 1-(дифторметил)-1-фтор-2-метил-; цис-; циклобутан, 1,1,2,2,3-пентафтор-3-метил-; циклобутан, 1,1,2,3-тетрафтор-2-(трифторметил)-;циклопропан, (2-фторэтенил)-; циклопропан, (1-фторэтенил)-;бицикло(2.1.0)пентан, 5,5-дифтор-; циклобутен, 1,4,4-трифтор-3-метилен-; циклопропан, 2-этинил-1,1-дифтор-; гомополимер; циклобутан, 3-(дифторметилен)-1,1-дифтор-; циклопропан, 1,1,2-трифтор-2-(трифторвинил)-; циклопентен, 1-фтор-; циклопропан, 2-этил-1,1-дифтор-; циклопропен, 3,3-дифтор-1-(пентафторэтил)-; циклопропан, 1-метил-2-(трифторметил)-; цис-; циклопропан, 1-метил-2-(трифторметил)-; транс-; циклопропан, 1-метилен-2-(трифторметил)-; циклопентан, 1,1,2,2,3,3,4,5-октафтор-; циклопропан, 1-(дифторметил)-1-фтор-2-метил-, цис-; циклопропан, 1-(дифторметил)-1-фтор-2-метил-, транс-; циклопентан, 1,1,2,2,3,3,4-гептафтор-; 1,3-циклопентадиен, 1,2,4,5,5-пентафтор-, димер; 1,3-циклопентадиен, 1,2,3,5,5-пентафтор-, димер, 1,3-циклопентадиен, 1,2,3,5,5-пентафтор-; 1,3-циклопентадиен, 1,2,4,5,5-пентафтор-; циклопентан, 1,2,3,4,5-пентафтор-, стереоизомер; циклопентан, 1,1,2,3,4,5-гексафтор-; стереоизомер; циклобутен, 3-фтор-1-метил; циклопентен, 1,4,5,5-тетрафтор-; циклопентен, 3,3,4,4-тетрафтор-; циклопентен, 3,3,4,4,5-пентафтор-; циклопентен, 1,4,4,5,5-пентафтор-; циклопентен, 1,3,3,4,4,5-гексафтор-;циклопропан, (2,2,2-трифторэтил)-; циклопентан, 1,1,2,3,3,4,5-гептафтор-; циклобутен, 2,3,3-трифтор-1-(трифторметил)-; циклопентен, 1,2,3,3,4,5,5,-гептафтор-; циклопентен, 1,2,3,3,4,4,5-гептафтор-; циклопентен, 1,2,3,3,4,4,5-гептафтор-; циклобутен, 3,3,4,4-тетрафтор-1-(трифторметил)-; циклопентен, 1,3,3,4,4,5,5-гептафтор-; циклопропан, 2-фтор-1,1-диметил-; циклопентан, 1,1,2,2,3,4,5-гептафтор-; циклобутан, 1,1,2,2-тетрафтор-3-(трифторметил); циклопентан, фтор-; циклопентен, 1,2,3,3,4,5-гексафтор-; транс-; циклопентан, 1,1-дифтор-; циклопентан, 1,1,2,3,3,4,5-гептафтор-, стереоизомер; циклопентан, 1,1,2,3,3,4,5-гептафтор-, стереоизомер; циклопентан, 1,1,2,3,3,4,5-гептафтор, цис, цис-; циклопентен, 1,3,3,4,5,5-гексафтор-; циклопентен, 1,2,3,3,4,5-гексафтор-, цис; циклопентан, 1,1,2,3,4,5-гексафтор-; стереоизомер; циклопентан, 1,1,2,3,4,5,-гексафтор-, (2α, 3α, 4α, 5α)-; циклопентан, 1,1,2,3,4,5-гексафтор-, стереоизомер; циклопентен, 1,3,4,4,5,5-гексафтор; циклопентен, 3,3,4,4,5,5,-гексафтор-; циклопентен, 1,2,3,4,5-пентафтор-; циклопентен; 1,3,4,5,5-пентафтор-; циклопентан, 1,1,2,2,3,3,4,5-октафтор-; циклопентан, 1,1,2,2,3,4,4,5-октафтор-; циклопентан, 1,1,2,3,4,5-гексафтор-; циклопропан, 2-этенил-1,1-дифтор-;циклопропан, 1,1-дифтор-2,3-диметил, транс-; циклопропан, 1,1-дифтор-2,3-диметил-, цис-; циклобутан, 1,1,2,2-тетрафтор-3-метилен-; циклобутан, 1,1,2,2,3,4-гексафтор-3-(трифторметил)-; циклопентан, нонафтор-; циклобутан; 1,1,2,2-тетрафтор-3-метил-; циклопропан, 1,2-бис(трифторметил)-; циклобутен, 1,3,3,4,4-пентафтор-2-метил; циклопропан, 1,1-дифтор-2,3-диметил-; циклопропан, 1-метил-1-(трифторметил)-; циклопропан, 1,1-дифтор-2,2- диметил-; 1-бутил, 1,3,4,4,4-пентафтор-3-(трифторметил)-; 1,3-пентадиен, 1,1,2,3,4,5,5,5-октафтор-; циклобутен, 1,2,3,4- пента-фтор-4-(трифторметил)-; 1,3-пентадиен, 1,1,2,3,4,5,5,5- октафтор-; спиро(2,2)пентан, октафтор-; пентадиен, октафтор; 1,2- бутадиен, 1,1,4,4,4-пентафтор-3-(трифторметил)-; 1,2-пентадиен, 1,1,3,4,4,5,5,5-октафтор-; циклопропан, пентафтор-(трифторметил)-; 1,3-пентадиен, 1,1,2,3,4,5,5,5-октафтор-; 1,4-пентадиен, 1,1,2,3,3,4,5,5-октафтор-; циклопропен, 3,3-дифтор-1,2-бис(трифторметил)-; циклопентен, октафтор-; 1,3-бутадиен, 1,1,2,4,4-пентафтор-3-(трифторметил)-; циклобутен, 1,3,3,4,4-пентафтор-2-(трифторметил)-; 2-пентил, 1,1,1,4,4,5,5,5- октафтор-; 2-пентен, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-декафтор-; 1-бутен, 1,1,3,3,4,4,4-гептафтор-2-(трифторметил)-; циклопропан, 1,1,2,3-тетрафтор-2,3-бис(трифторметил)-; цис-; циклопропан, 1,1,2,3-тетрафтор-2,3-бис(трифторметил)-; транс-; 2-пентан, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-декафтор-; циклопропан, пентафтор(пентафторэтил)-; циклопропан, 1,1,2,3-тетрафтор-2,3-бис (трифторметил)-; циклопропан, 1,1,2,2-тетрафтор-3,3-бис(трифторметил)-; циклопентан, декафтор-, радикал ион (1-); 2-пентен, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-декафтор-; 2-бутен, 1,1,2,4,4,4-гептафтор-3- (трифторметил)-; пентилиден, 1,2,2,3,3,4,4,5,5,5-декафтор-4; 1-бутен, 1,1,2,3,4,4,4-гептафтор-3-(трифторметил)-; пентен, декафтор-; циклобутан, гептафтор(трифторметил)-; 1-пентен, 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-декафтор-; циклопентан, декафтор-; 2-циклобутен-1-он, 2,3,4,4-тетрафтор-; фуран, тетрафтор-; -силан, тетра(трифторметил)-; силан, трифтор(нонафторбутил)-; пентан, 1,1,1,2,2,4,5,5,5-нонафтор-; пентан, 1,1,1,2,2,3,5,5,5-нонафтор-; пентан, 1,1,1,2,2,3,3,4,5-нонафтор-; пентан, 1,1,1,2,3,3,5,5,5-нонафтор-; пропан, 1,1,1,3,3,3-гексафтор-2- метил-2-(трифторметил)-; бутан, 1,1,1,2,4,4-гексафтор-2-(трифторметил)-; пентан, 1,1,2,2,3,3,4,4,5-нонафтор-; бутан, 1,1,1,4,4,4-гексафтор-2- (трифторметил)-; пропан, 1,1,1,3,3,3-гексафтор-2,2-диметил-; пентан, 1,1,3,3,5,5-гексафтор-; бутан, 1,1,1,2,3,3-гексафтор-2-метил-; пентан, гексафтор-; пентан, 1,2,3,3,4,5-гексафтор-; бутан, 2-(дифторметил)-1,1,1,2-тетрафтор-; бутан 1,1,1-трифтор-2-(трифторметил)-; бутан, 4,4,4-трифтор-3- (трифторметил)-; пентан, 1,1,1,5,5,5-гексафтор-; пентан, 1,1,1,2,3,3-гексафтор-; пентан, 2,2,3-трифтор-; пентан, 2,2,4-трифтор-; бутан, 1,1,1-трифтор-2-метил-; бутан, 1,2,2-трифтор-3-метил-; бутан, 1,3,3-трифтор-2-метил-; бутан, 2,2,3-трифтор-3-метил-; бутан, 1,1,1-трифтор-2-метил-; бутан, 1,1,2- трифтор-3-метил-; пентан, 1,1,2-трифтор-; пропан, 1,1,1-трифтор-2,2-диметил-; пентан, 1,1,1-трифтор-; бутан, 1,1,1-трифтор-3-метил; силан, (нонафторбутил)-; силан, диметилбис (трифторметил)-; силан, (дифторметил) (фторметил)метил (трифторметил)-; силан, бис(дифторметил)бис(фторметил)-; силан, (3,3,3-трифтор-2- (трифторметил)пропил)-; силан, триметил(трифторметил)-; силан, трифтор-(1-метилпропил)-; силан, (дифторметил)(фторметил)диметил-; силан, три(фторметил)метил-; силан, (1,1-диметилэтил)трифтор-; силан, трифтор-(2-метилпропил)-; силан, метил-(3,3,3-трифторметил)-; силан, бутилтрифтор-.
Пример 51
В предпочтительном варианте дисперсная фаза может быть составлена из любого химиката, который имеет точку кипения в нормальных условиях ниже, чем температура организма, которому нужно ввести готовую форму и который будут обследовать после введения ультразвуком. В примере 45 обсуждается, как выбрать подходящие химикаты для дисперсной фазы на основе температурного предела, полученного установлением точки кипения выбранного химиката и параметров способа приготовления.
Фторуглероды благодаря их низкой токсичности, хорошим эмульгирующим свойствам и низкой растворимости в воде, что ведет к образованию устойчивых микропузырьков, особенно пригодны в качестве химикатов для образования дисперсной фазы. Ниже приведен список этих фторуглеродов; 1,2,2-три(трифторметил)пропан* 2,2-бис(трифторметил) пропан* 2-метил-2-трифторметилпропан* тетра(трифторметил)-силан* метилтри(трифторметил)силан* бис(трифторметил)-диметилсилан* трифторметилтриметилсилан* 1,1-бис(трифторметил)-2,2,3,3- тетрафторциклопропан, 1,1-бис(трифторметил)циклопропан* 1,1-бис(трифторметил)-2,2-дифторциклопропан* 1,1-диметил -2,2,3,3-тетрафторциклопропан* 2,2-дифтор-1-метил-1- трифторметилциклопропан* 1,2-бис(трифторметил)-1,2,3,3- тетрафторциклопропан (цис+транс)* 1,2-бис(трифторметил)-1,2- дифторциклопропан (цис+транс)* 1,2-бис(трифторметил)-3,3- дифторциклопропан* 1,2-бис(трифторметил)циклопропан (цис+транс)* 1,1,2,2,4,4,5,5-октафторспиро [2.2] пентан* 1,1,2,2-тетрафторспиро [2.2] пентан* 1,1,4,4-тетрафторспиро [2.2] пентан* 1,1,5,5- тетрафторспиро [2.2] пентан* 3,3,4,5-тетрафторфуран* три(трифторметил) фосфин* 1,1,2,2, -3,3,4,4,5,5- декафторциклопентан* 1,2,2,3,4,5,5-октафторбицикло [1.1.1] пентан* 2,2,4,4,5,5-гексафторбицикло [1.1.1] пентан* 1,2,2,3,4,4-гексафторбицикло [1.1.1] пентан* 1,2,2,3-тетрафторбицикло [1.1.1] пентан* 2,2,3,3-тетрафторбицикло [1.1.1] -пентан* 1,2,2,3,3,4,4-гептафтор-1-трифторметилциклобутан* 2,2,3,4,4- пентафтор-1-трифторметилбицикло [1.1.0] бутан* 2,2,4,4-тетрафтор-1-трифторметилбицикло [1.1.0] бутан* бицикло [2.1.0] пентан.
Пример 52
Следующие эмульсии (см. таблицу 9 в конце описания) приготовляли в виде готовых форм и испытывали способами, описанными в примере 18.
Все растворы приготовляли в виде 2%-ного раствора в солевом растворе. 1 см3 каждого химиката измельчали с 5 см3 солевого раствора 25 пропусканиями через трехходовой запорный кран. 1,0 мл смеси сразу инъецировали через 1,2 мкм фильтр в перемешиваемую водяную баню, содержащую 1000 мл воды, при 37oC. Образуемое обратное рассеяние затем регистрировали при помощи Hewlett-Packard 77020A Ultrasound System при 5,0 мГц.
Химикат с самой низкой точкой кипения и самым высоким давлением паров, додекафторпентан, вызывал самое большое обратное рассеяние (самый яркий контраст), которое было устойчиво самое долгое время и медленно снижалось в течение 4-5 мин. Химикаты с высокой точкой кипения и низким давлением паров, нонан и перфтордекалин, вызывали некоторое обратное рассеяние (менее ясно выраженное, чем у додекафторпентана), которое быстро снижалось в течение 1,5 мин, причем перфтордекалин образовал большее обратное рассеяние, чем нонан. Этаны, дихлорэтан и галогенэтан также вызывали минимальное обратное рассеяние, которое снижалось до базовой линии в течение 1 мин. Смесь солевого раствора и воздуха вызывала самое слабое обратное рассеяние, которое было устойчиво в течение 5-10 с.
Если степень устойчивости для солевого раствора + воздуха принять за 1, то додекафторпетан должен иметь величину в 24 раза выше. Если интенсивность обратного рассеяния классифицировать от 0 до 5, то солевой раствор + воздух должны иметь 0 и додекафторпентан должен иметь 5, нонан, 1,2-дихлорэтан, галогенэтан и перфтордекалин имеют 0,5, 0,25, 0,25 и 2,0 соответственно.
Пример 53
Целью настоящего изучения была оценка потенциала, который при внутривенном введении эмульсий изобретения в дозах, эффективно образующих ультразвуковой контраст, у белых кроликов Новой Зеландии будет вызывать синдром чрезмерного расширения (без спадения) легкого (HNCL). Синдром HNCL вызывается рядом эмульсий фторуглеродов, включая 20% Fluosol®, F.D.A. - одобренную внутрисосудистую перфторхимическую эмульсию (описана в патенте Японии 1609986 и введена в настоящий патент ссылкой), эмульсиями, содержащими перфтороктилбромид (описаны в патенте США 4 987 154 и введены в настоящее описание ссылкой), и другие фторуглеродные эмульсии (описаны в патентах или заявках Европейского патента 231091, Японии 63060943, США 4859363, США 5171755 и Японии 21196730 и введены в описание ссылками). Механизм продуцирования синдрома HNCL, его возможная обратимость и клиническое значение неизвестны. Этот синдром характеризуется легкими, которые чрезмерно расширены при аутопсии, имеют увеличенный общий объем, повышенную среднюю плотность и содержат поддающееся обнаружению количество введенного фторуглерода в ткани. Leland Clark, автор открытия HNCL, заявил (Clark L.C. et al., Diomat Art Cells and Immob. Biotech. 20, 1085-1099, 1992, введена в патенте в виде ссылки), что "если HNCL встречается у других видов (например, у людей), то только фторуглероды, кипящие выше 150oC, можно считать безопасными".
Четырем группам самцов белых кроликов (3 кролика в группе) Новой Зеландии внутривенно вводили эмульсию примера 44 с дозой 0,2 или 1,0 мл/кг массы тела, Fluosol (Alpha Therapeutic Corp). с дозой 24 мл/кг массы тела или солевой раствор с дозой 24 мл/кг тела. Дозы отбирали на основе дозы, которая продуцирует ультразвуковой контраст. Измерения массы тела, потребление корма и клиническое обследование проводили в процессе и сразу после введения. Через 24 часа после введения кроликов умерщвляли, легкие иссекали и определяли степень раздувания, измеряли массу и объемы легких и определяли присутствие в ткани перфторуглеродов газовой хроматографией с использованием анализатора с головным пространством.
Легкие кроликов, получивших солевой раствор или эмульсию примера 44, были нормальными при аутопсии, опадая при вскрытии грудной клетки. Легкие кроликов, получивших Fluosol, проявили умеренность в серьезном раздувании.
В группах не имелось связанных с введением изменений по массе легких или соотношении массы легких и масс тела. Объем легких, соотношение объема легких и массы тела и плотность легких, измеренные у кроликов, которым ввели эмульсию примера 44, не изменялись по сравнению с контрольными. Введение Fluosol привело к повышению на 175% объема легких, повышению на 185% соотношения масс легких и тела и снижению на 45% плотности легких по сравнению с контрольными. Эти изменения были очень значительными (P=0,001).
Додекафторпентан не обнаружили при анализе ткани легких любого животного из группы, получившей эмульсии примера 44. Fluosol содержит четыре основных пика и один небольшой пик на хроматограмме (анализ газовой хроматографией). Все пять пиков нашли на хроматограммах проб ткани животных, получивших Fluosol.
Когда в условиях обследования провели введение только эмульсии примера 44 в дозах, продуцирующих очень эффективный ультразвуковой контраст, то не обнаружили влияния ее на раздувание, массу или плотность легких и не обнаружили поддающегося обнаружению содержания додекафторпентана в ткани легкого кролика. Не установлено, что такое введение вызывает синдром NHCL у кроликов.
Эмульсии, полученные ранее известными способами, продуцировали это небезопасное состояние при введении в дозах, которые необходимы для продуцирования ультразвукового контраста, тогда как, как ни странно, эмульсии с фторуглеродами, которые кипят так низко, как 29oC, приготовленные способами, описанными в настоящей заявке, не вызывают появления HNCL.
Пример 54
Фармакокинетическое исследование проводили на собаках бигль, которым вводили однократно дозу эмульсии примера (44) 0,05, 0,10 и 0,15 мл/кг за 5-8 с, путем отбора многократных хронометрированных проб крови и определения количественного содержания в них додекафторпентана принятым способом газовой хроматографии. Исследовали 24 собаки, 12 самцов и 12 самок в трех дозированных группах.
Данные соответствовали модели двух компартментов с вводом болюса и выпуском первого продукта. Не получено заметных различий при сравнении отдельно самцов и самок и при сравнении трех различных по дозам групп.
Фаза распределения варьировала от 0,9 до 1,3 мин. Фаза выведения варьировала от 30 до 48 мин, tmax (время максимальной концентрации во втором отделении) изменялось от 5,1 до 6,6 мин. Эти времена выведения сравнимы с временами выведения прежде известных фторуглеродных эмульсий, которые измеряли в течение месяцев (смотри приведенный выше Clark et al.). Ясно, что предпочтительно средство для получения изображения, которое выводится из организма в течение нескольких часов.
Пример 55
Приготовляли эмульсии додекафторпентана (точка кипения 28-29oC), смеси додекафторпентана и декафторбутана с точкой кипения 22,5oC и испытывали их на эхогенность. Эмульсии, содержащие Fluorad 170oC в качестве поверхностно-активного вещества, получали с применением акустической энергии из ультразвукового генератора с водяной баней. Эхогенность испытывали добавлением 0,2 мл каждой эмульсии в 1000 мл воды при 37oC через фильтр 1,2 мк и измерением видеоплотности способами, описанными в примере 1. Эмульсия, содержащая додекафторпентан, продуцировала через 6 с после введения интенсивность по серой шкале 58,5 единиц (фон 2,9), смесь фторуглеродов продуцировала повышение с 3,0 до 133,3 в тех же условиях и перфторциклопентан продуцировал самое большое повышение от 3,6 до158,9. Таким образом, низкокипящие фторуглероды продуцируют более высокую эхогенность, чем выскокипящие фторуглероды.
Пример 56
Пригодные готовые формы ультразвуковых контрастных средств получают стабилизацией дисперсий низкокипящего химиката эмульсиями, содержащими дисперсную фазу, которая состоит из химикатов, которые сами не испаряются в значительной степени при температуре тела организма, которое подвергают ультразвуковому обследованию. Например, фторуглерод- или углеводородсодержащие эмульсии, которые содержат высококипящие дисперсные фазы, как описано в патентах США 4 767 410, США 4 987 154, Японии 2196730, Японии 1609986, Японии 63060943 и Европейском патенте 245019, которые внесены в настоящее изобретение ссылками, могут образовать основу готовой формы, у которой эффективность обратного рассеяния значительно повышена добавлением химиката с высоким давлением паров. Например, стабилизированные лецитином перфтороктилбромидные эмульсии имеют значительно увеличенную эхогенность, если в дисперсную фазу до измельчения добавить перфторциклопентан (точка кипения 22o). Другие низкокипящие органические галогениды, углеводороды или простые эфиры оказывают такое же действие.
Хотя изобретение было описано в некоторых отношениях со ссылкой на конкретные предпочтительные примеры осуществления его, многие варианты и модификации будут понятны специалистам этой области. Следовательно, предполагается, что следующая формула изобретения не дана в ограничительной интерпретации, но должна рассматриваться как включающая такие варианты и модификации, которые можно установленным образом получить из описания существа изобретения.
Изобретение относится к области медицины и касается контрастных средств при ультразвуковой диагностике. Изобретение заключается в том, что коллоидные дисперсии типа жидкость-в-жидкости, т.е. эмульсии или микроэмульсии, в которых дисперсная жидкая фаза является жидкостью, имеющей точку кипения ниже температуры тела животного, изображение которого нужно получить, подвергается фазовому изменению из диспергированной жидкости в сильно эхогенную диспергированную газообразную пену или кугельшаум после введения животному. Жидкое состояние дисперсной фазы позволяет приготовлять очень стабильные фармацевтические приемлемые эмульсии с размером частиц обычно ниже 1000 нм. В результате превращения дисперсной фазы в газообразное состояние при температуре тела образуются высоко эхогенные микропузырьки, обычно с диаметром ниже 10000 нм, которые эффективны в качестве ультразвуковых контрастных средств. Описываются дозированные формы для внутривенного, внутриартериального, перорального, внутрибрюшинного и внутриматочного введения, способы введения и способы получения изображения. Изобретение обеспечивает улучшение ультразвуковой диагностики. 5 с. и 23 з.п.ф-лы. 9 табл.
| Способ размножения копий рисунков, текста и т.п. | 1921 |
|
SU89A1 |
| Огнетушитель | 0 |
|
SU91A1 |
| Способ получения пористых керамических изделий | 1974 |
|
SU554213A1 |
| Ophir and Parker Ultrasound in Med | |||
| and Biol., 1989 | |||
| Прибор для нагревания перетягиваемых бандажей подвижного состава | 1917 |
|
SU15A1 |
