BRPI9813244B1

BRPI9813244B1 - processo de investigação por ressonância magnética de uma amostra, preferivelmente de um corpo animal humano ou não humano, e meio de contraste.

Info

Publication number: BRPI9813244B1
Application number: BRPI9813244A
Authority: BR
Inventors: Georg Hansson; Ib Leunbach; Jan Henrik Ardenkjaer-Larsen; Klaes Golman; Lars-Göran Wistrand; Oskar Axelsson; Stefan Petersson
Original assignee: Amersham Health As; Ge Healthcare As; Nycomed Imaging As
Priority date: 1998-01-05
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2016-12-13
Also published as: NO334035B1; HUP0102093A3; CA2317526C; KR20010040318A; EP1046051A1; JP4764548B2; NO20003251D0; BR9813244A; HK1069635A1; WO1999035508A1; CN100347562C; CN1138154C; NO20003251L; ES2393833T3; US6466814B1; US6278893B1; RU2221255C2; NZ505151A; AU752308C; KR100699396B1

Abstract

"processo de investigação por ressonância magnética de uma amostra, preferivelmente de um corpo animal humano ou não humano, composição, meio de contraste, e, composição administrável". esta invenção fornece um processo de investigação por ressonância magnética de uma amostra, preferivelmente de um corpo animal humano ou não humano, dito processo compreendendo: (i) a produção de uma solução hiperpolarizada de uma agente t~ 1~ elevado por dissolver em um solvente fisiologicamente tolerável uma amostra sólida hiperpolarizada de dito agente t~ 1~ elevado; (ii) em que a hiperpolarização da amostra sólida de dito agente t~ 1~ elevado na etapa (i) é efetuada por meio de um agente de polarização, opcionalmente separando o todo, substancialmente o todo, ou uma parte de dito agente de polarização de dito agente t~ 1~ elevado; (iii) a administração de dita solução hiperpolarizada em dita amostra; (iv) a exposição de dita amostra a uma segunda radiação de uma freqüência selecionada para estimular as transições do giro nuclear nos núcleos selecionados, por exemplo, os núcleos de imagem rm do agente t~ 1~ elevado; (v) a detecção dos sinais de ressonância magnética de dita amostra; e (vi) opcionalmente, a geração de uma imagem, dados de fluxo dinâmico, dados de perfusão, dados fisiológicos (por exemplo, ph, po~ 2~, pco~ 2~, temperatura ou concentrações iônicas) ou dados metabólicos de ditos sinais detectados, em que dito agente t~ 1~ elevado em dita solução hiperpolarizada tem um valor t~ 1~ (em uma intensidade de campo na faixa de 0,01 a 5t e uma temperatura na faixa de 20 a 40°c) de pelo menos 5 segundos.

Description

"PROCESSO DE INVESTIGAÇÃO POR RESSONÂNCIA MAGNÉTICA DE UMA AMOSTRA, PREFERIVELMENTE DE UM CORPO ANIMAL HUMANO OU NÃO HUMANO, E, MEIO DE CONTRASTE" Esta invenção diz respeito a um processo de imagem de ressonância magnética (MRI). A imagem de ressonância magnética (MRI) é uma técnica de diagnóstico que tem se tomado particularmente atrativa para médicos quando não for invasiva e não envolve a exposição do paciente sob investigação a T radiação potencialmente nociva tal como o raio-X.

De modo a alcançar contraste eficaz entre as imagens RM dos tipos de tecido diferentes em um paciente, tem sido a muito tempo conhecido administrar ao paciente agentes de contraste RM (por exemplo, espécie de metal paramagnético) que executam períodos de relaxamento dos núcleos de imagem RM nas zonas em que eles são administrados ou em que se agregam. O realce de contraste foi também alcançado mediante a utilização do “efeito Overhauser” em que uma transição esr em uma espécie paramagnética administrada (em seguida um agente de contraste OMRI) é acoplada ao sistema de giro nuclear dos núcleos de imagem. O efeito Overhauser (também conhecido como polarização nuclear dinâmica) pode significativamente aumentar a diferença de população entre os estados de giro nuclear estimulado e assentado de núcleos selecionados e desse modo amplificar a intensidade do sinal RM por um fator de uma centena ou mais permitindo as imagens OMRI serem geradas rapidamente e com campos magnéticos primários relativamente baixos. A maioria dos agentes de contraste OMRI apresentados até esta data são radicais que são usados para executar a polarização de núcleos de imagem in vivo. A EP-A-0355884 (para Hafslund Nycomed Innovation AB) descreve um processo e um aparelho para realizar a formação de imagem por administração e medição do sinal MR, Tais técnicas podem envolver o uso de agentes de polarização, por exemplo, agentes de contraste OMRÍ convencionais ou gases hiperpolarizados para alcançar a polarização ex vivo de núcleos de imagem RM administráveis. Por agente de polarização significa qualquer agente adequado para desempenhar a polarização ex vivo de um agente de imagem MR. O processo ex vivo tem iníer alia a vantagem em que é possível evitar a administração da totalidade ou substancialmente da totalidade do agente de polarização na amostra sob investigação, enquanto ainda alcança a polarização desejada. Assim o processo é menos forçado por fatores fisiológicos tais como os constrangimentos impostos pela administrabilidade, biodegradabilidade e toxicidade dos agentes de contraste OMRÍ nas técnicas in vivo.

Foi agora observado que os processos ex vivo de imagem de ressonância magnética podem ser aperfeiçoados mediante o uso de agentes de imagem RM polarizados compreendendo núcleos capazes de emitir sinais de ressonância magnética em um campo magnético uniforme (por exemplo, núcleos de imagem RM tais como núcleos 13C ou 15N) e capazes de apresentar um período de relaxamento T, mais longo, preferivelmente de forma adicional um período de relaxamento T2 mais longo. Tais agentes serão referidos em seguida como “agentes T, elevados”. Tipicamente as moléculas de um agente T, elevado conterão núcleos de imagem RM em uma quantidade maior do que a abundância natural de ditos núcleos em ditas moléculas (isto é, o agente será enriquecido com ditos núcleos).

Assim, observado de um aspecto, a presente invenção fornece um processo de investigação por ressonância magnética de uma amostra, preferivelmente de um corpo animal humano ou não humano (por exemplo, um corpo de mamífero, réptil ou ave), dito processo compreendendo: (i) a produção de uma solução hiperpolarizada de uma agente T, elevado por dissolver em um solvente fisiologicamente tolerável uma amostra sólida hiperpolarizada de dito agente T, elevado; (ii) em que a hiperpolarização da amostra sólida de dito agente T, elevado na etapa (i) é efetuada por meio de um agente de polarização» opcionalmente separando o todo, substancialmente o todo, ou uma parte de dito agente de polarização de dito agente Tj elevado; (iii) a administração de dita solução hiperpolarizada em dita amostra; (iv) a exposição de dita amostra a uma segunda radiação de uma freqüência selecionada para estimular as transições do giro nuclear nos núcleos selecionados, por exemplo, os núcleos de imagem RM do agente T[ elevado; (v) a detecção dos sinais de ressonância magnética de dita amostra; e (vi) opcionalmente, a geração de uma imagem, dados de fluxo dinâmico, dados de difusão, dados de perfusão, dados fisiológicos (por exemplo, pH, p02, pC02, temperatura ou concentrações iônicas) ou dados metabólicos de ditos sinais detectados, em que dito agente T, elevado em dita solução hiperpolarizada tem um valor Tj (em uma intensidade de campo na faixa de 0,01 a 5T e uma temperatura na faixa de 20 a 40°C) de pelo menos 5 segundos.

Assim a invenção envolve as etapas seqüenciais de produção de uma solução hiperpolarizada de uma amostra sólida hiperpolarizada de um agente T, elevado compreendendo núcleos capazes de apresentar um período de relaxamento Tt mais longo, administração da solução hiperpolarizada do agente T, elevado (preferivelmente na ausência de uma parte, mais preferivelmente de forma substancial o todo de qualquer agente de polarização), e geração e medição do sinal RM in vivo convencional. Os sinais RM obtidos desta maneira podem ser convenientemente convertidos por manipulações convencionais em dados 2-, 3- ou 4-dimensionais incluindo os dados de fluxo, difusão, fisiológicos ou metabólicos.

Por “hiperpolarizado” significa polarizado a um nível sobre o qual se fimde em temperatura ambiente e 1T, preferivelmente polarizado a um grau de polarisação mais que 0,1%, mais preferivelmente 1%, ainda mais preferivelmente 10%. A polarização é dada pela equação que em equilíbrio é igual a onde Na é vários giros no estado de giro nuclear α (por exemplo, + 1/2);

Np é vários giros no estado de giro nuclear β (por exemplo, - 1/2); γ é a relação magnetogírica para o núcleo isotópico em questão, por exemplo, 13C); h é a constante de Planck dividido por 2Π; B0 é o campo magnético; k é a constante de Boltzmann; e T é a temperatura em kelvin.

Assim, P tem um valor máximo de 1 (100% de polarização) e um valor mínimo de 0 (0% de polarização).

Por “solvente fisiologicamente tolerável” significa qualquer solvente, mistura solvente ou solução que é tolerada pelo corpo animal humano ou não humano, por exemplo, água, soluções aquosas tais como salina, perfluorocarbonetos, etc.

Uma modalidade da invenção fornece um processo como descrito acima em que a amostra sólida hiperpolarizada de dito agente T, elevado retém sua polarização quando transportada em um campo magnético e em temperatura baixa; desta maneira o agente pode ser hiperpolarizado em um local remoto de seu uso final e transportado para seu lugar de uso em um campo magnético e em uma temperatura baixa e dissolvido e administrado.

Na modalidade referida acima, o campo magnético é preferivelmente maior do que 10 mT, mais preferivelmente maior do que 0,1T, ainda mais preferivelmente maior do que 0,5T, também mais preferivelmente maior do que 1T. Por “temperatura baixa” preferivelmente significa mais baixa do que 8QK, mais preferivelmente mais baixa do que 4,2K, o mais preferível mais baixa do que 1K.

Uma outra modalidade da invenção fornece um processo como descrito acima em que a solução hiperpolarizada assim formada retém sua polarização quando transportada em um campo magnético. Nesta última modalidade, o campo magnético é preferivelmente maior do que 10 mT, mais preferivelmente maior do que 0,1T, ainda mais preferivelmente maior do que 0,5T, também mais preferivelmente maior do que 1T.

Mais uma outra modalidade da invenção fornece um processo como descrito acima em que um campo magnético está presente durante o estágio de dissolução. Nesta última modalidade, o campo magnético é preferivelmente maior do que 10 mT, mais preferivelmente maior do que 0,1 T, ainda mais preferivelmente maior do que 0,5T, também mais preferivelmente maior do que 1T.

Os agentes T, elevados adequados podem conter núcleos tais como prótons. No entanto, outros núcleos de giro nuclear não zero podem ser úteis (por exemplo, l9F, 3Li, 13C, l5N, 29Si ou 3IP, bem como 'H), preferivelmente os núcleos 'H, l3C, l5N, l9F, 29Si e 31P, com os núcleos l3C e tsN sendo particularmente preferidos. Neste evento, os sinais RM dos quais a imagem é gerada serão substancialmente apenas do agente T, elevado me si mesmo. Contudo, onde o agente T, elevado polarizado está presente em concentração elevada em meio administrável. pode ser bastante significativo a transferência de magnetização para os prótons serem capazes de executar lH-MRI nos prótons do meio. Similarmente, o agente T, elevado polarizado pode ter um efeito bastante significativo e prótons in vivo para 'H-MRI convencional a ser realizado naqueles prótons.

Onde os núcleos de imagem RM são diferentes de um próton (por exemplo, I3C ou 15N), não existirá nenhuma interferência dos sinais de segundo plano (a abundância natural de 13C e l5N sendo insignificante) e o constraste de imagem será vantajosamente elevado. Isto é especialmente verdadeiro onde o agente T elevado em si mesmo é enriquecido acima da abundância natural. Assim o processo de acordo com a invenção tem o benefício de ser capaz de fornecer pesagem espacial significante para uma imagem gerada. Na verdade, a administração de um agente Tt elevado polarizado a uma região selecionada de uma amostra (por exemplo, por injeção) significa que o efeito de contraste pode ser localizado naquela região. O efeito preciso naturalmente depende da extensão da biodistribuição sobre o período em que o agente T, elevado permanece significativamente polarizado. Em geral, os volumes específicos do corpo (isto é, as regiões de interesse tais como o sistema vascular ou órgãos específicos tais como o cérebro, o rim, o coração ou o fígado) em que o agente administrado pode ser definido com o sinal melhorado para divulgar (particularmente o contraste melhorado para divulgar) as propriedades das imagens resultantes nestes volumes.

Em uma modalidade, uma “imagem natural” da amostra (por exemplo, corpo) (isto é, uma obtida antes da administração do agente Tj elevado ou uma obtida para o agente Tt elevado administrado sem antes da polarização como em uma experiência RM convencional) pode ser gerada para fornecer informação estrutural (por exemplo, anatômica) sobre a qual a imagem obtida no processo de acordo com a invenção pode ser sobreposta. Uma “imagem natural” não está geralmente disponível onde o I3C ou 15N é o núcleo da imagem por causa da abundância baixa do ,3C e I5N no corpo. Neste caso, uma imagem de RM de próton pode ser tirada para fornecer a informação anatômica sobra a qual a imagem 13C ou 15N pode ser sobreposta. O agente Tt elevado deve naturalmente ser fisiologicamente tolerável ou ser capaz de ser fornecido em uma forma administrável fisiologicamente tolerável. Os agentes elevados preferidos são solúveis em meio aquoso (por exemplo, água) e naturalmente são não tóxicos onde o uso final pretendido for in vivo.

Convenientemente, o agente Tj elevado uma vez polarizado permanecerá dessa forma por um período suficientemente longo para deixar o procedimento de imagem ser realizado em um breve espaço de tempo satisfatório. De uma forma geral a polarização suficiente será retida pelo agente T, elevado na sua forma administrável (por exemplo, em solução de injeção) se tiver um valor Tl (em uma intensidade de campo de 0,01 a 5T e uma temperatura na faixa de 20 a 40°C) de pelo menos 5 segundos, mais preferivelmente de pelo menos 10 segundos, especialmente preferível de 30 segundos ou por mais tempo, mais especialmente preferível de 70 segundos ou mais, ainda mais especialmente preferível de 100 segundos ou mais (por exemplo, em 37°C na água em 1T e uma concentração de pelo menos lmM). O agente T, elevado pode ser vantajosamente um agente com um período de relaxamento T2 mais longo. O período de relaxamento T, mais longo de certos núcleos ,3C é particularmente vantajoso e certos agentes T, elevados contendo núcleos I3C são portanto preferidos para uso no presente processo. O fator γ do carbono é de cerca de Va do fator γ para o hidrogênio resultando é uma ffeqüência Larmor de cerca de 10 MHz em 1 T. A absorção rf e reflexões em um paciente é consequentemente e de forma vantajosa menos do que na imagem em água (próton). A relação de sinal para ruído é observada ser independente da intensidade de campo MRI quando a freqüêneia correspondente mais elevada do que alguns MHz. Preferivelmente o agente T, elevado polarizado tem uma polarização nuclear 13C eficaz correspondente à uma obtida em equilíbrio térmico em 300K em um campo de 0,1 T ou mais, mais preferivelmente 25T ou mais, particularmente preferível 100T ou mais, especialmente preferível 5000T ou mais (por exemplo, 50 kT).

Quando a nuvem de elétrons de uma dada molécula interage com os átomos no tecido circundante, a proteção do átomo responsável para o sinal RM é mudada dando aumento a uma mudança na freqüêneia RM (“o efeito de mudança química”). Quando a molécula for metabolizada, a mudança química será trocada e os agentes T, elevados nas adjacências químicas diferentes podem ser visualizados separadamente usando pulsos sensíveis a mudança química. Quando a diferença de freqüêneia entre as moléculas T, elevadas em adjacências diferentes for de 10 Hz ou maior, preferivelmente 20 Hz ou maior, mais preferivelmente 150 Hz ou maior (correspondendo a 3,5 ppm ou maior em 1T), os dois componentes podem ser estimulados separadamente e visualizados em duas imagens. Os pulsos de estimulação seletiva de mudança química padrão podem então ser utilizados. Quando a separação de freqüêneia for menor, os dois componentes podem não ser separados mediante o uso da freqüêneia seletiva de pulsos rf. A diferença de fase criada durante o atraso de tempo após o pulso de estimulação e antes da detecção do sinal de MR, pode então ser usada para separar os dois componentes. A fase sensível dos processos de seqüência de pulso de imagem (Dixon, Radiology, 1984, 153: 189-194 e Sepponen, Mag Res. Imaging, 3, 163-167, 1985) pode ser usada para gerar imagens visualizando diferentes adjacências químicas ou diferentes metabólitos. O período de relaxamento T2 mais longo que pode ser uma característica de um agente Tj elevado sob estas circunstâncias fará o possível para usar períodos de eco mais longos (TE) e ainda obter uma relação de sinal para ruído elevada. Assim uma vantagem importante dos agentes Tt elevados usados no presente processo é que eles apresentam uma mudança química dependente na composição local do corpo em que eles são localizados. Os agentes T, elevados preferidos apresentarão em 1T uma mudança química de mais do que 2 ppm, preferivelmente mais do que 10 ppm dependendo se o agente Tj elevado esteja localizado quer no interior quer no exterior do sistema vascular. Os agentes T, elevados mais preferidos apresentarão uma mudança química de mais do que 2 ppm, preferivelmente mais do que 10 ppm, por 2 unidades de pH ou por Kelvin ou após ser metabolizado. Os agentes T| elevados contendo núcleos i3C polarizados (ou núcleos t5N) apresentam grandes trocas na mudança química em resposta a trocas fisiológicas (por exemplo, pH, p02, pC02, potencial redox, temperatura ou concentrações iônicas de por exemplo, Na+, iC, Ca2+) ou atividade metabólica e portanto podem ser usados para monitorar estes parâmetros.

Os agentes T, elevados sólidos (por exemplo, sólidos enriquecidos de ,3C ou 15N) podem apresentar períodos de relaxamento T, muito longos e por esta razão são especialmente preferidos para uso no presente processo. O período de relaxamento T, pode ser de várias horas na fase de volume, embora este pode ser reduzido mediante a redução do tamanho do grão e/ou adição da impurezas paramagnéticas, por exemplo, oxigênio molecular. O período de relaxamento mais longo dos sólidos vantajosamente permite o procedimento ser convenientemente realizado com menos pressa e é particularmente vantajoso em deixar o agente T, elevado sólido polarizado ser armazenado ou transportado antes da formulação farmacêutica e administração. Em uma modalidade, o agente T, elevado polarizado pode ser armazenado em temperatura baixa e antes da administração, o agente T, elevado pode ser rapidamente aquecido a temperaturas fisiológicas usando técnicas convencionais tais como rediação infra-vermelho ou de microonda ou simplesmente pela adição quente, meio administrável estéril, por exemplo, salina.

Para uso in vivo, um agente Tj elevado sólido polarizado é dissolvido em meio administrável (por exemplo, água ou salina), administrado a um paciente e imagem de RM convencional. Assim os agentes T, elevados sólidos são preferíveis rapidamente solúveis (por exemplo, solúvel em água) para auxiliar na formulação do meio administrável. Preferivelmente, o agente T, elevado deve se dissolver em um veículo fisiologicamente tolerável (por exemplo, água ou solução de Ringer) em uma concentração de pelo menos 1 mM em uma taxa de 1 mM/3T, ou mais, particularmente preferível 1 mM/2T! ou mais, especialmente preferível 1 mM/T, ou mais. Onde o agente T| elevado sólido for congelado, o meio administrável pode ser aquecido, preferivelmente em um grau tal que a temperatura do meio após a mistura esteja próxima de 37°C.

Um agente Tt elevado pode ser administrado (ou sozinho ou com componentes adicionais tais como agentes T, elevados adicionais) na forma líquida. A retenção da polarização em um meio líquido face a face com um meio gasoso é significativamente maior. Assim, enquanto Tj e T2 são em geral mais curtos para o líquido, o efeito T2* devido a difusão é 105 vezes menos significante para o líquido. Consequentemente para os agentes T, elevados gasosos a seqüência de imagem usada geralmente tem de ser FLASH OU GRASS enquanto ao contrário, as seqüências de imagem mais eficientes podem ser usadas para os líquidos. Por exemplo, os líquidos geralmente têm difusão mais vagarosa que faz o possível para usar seqüências tais como imagem planar de eco (EPI). A técnica total será mais rápida e melhor rendimento de resolução (tamanho da contração do elemento de volume < 1 mm) do que as técnicas convencionais (tamanho da contração do elemento de volume aprox. de l a 5 mm) em tempos correntes de aquisição. Dará boas imagens em todos os setores incluindo máquinas de setores pequenos (por exemplo, 0,01 a 0,5T). A não ser que o agente hiperpolarizado seja armazenado (e/ou transportado) em temperatura baixa e em um setor aplicado como descrito acima, desde que o processo da invenção deva ser realizado dentro do tempo em que a solução hiperpolarizada do agente T, elevado permaneça significativamente polarizado, é desejável para a administração do agente Tj elevado polarizado ser efetuada rapidamente e para a medição de RM seguir consisamente daí em diante. O caminho de administração preferido para o agente T1 elevado polarizado é parenteral por exemplo, por injeção bolo, por intravenosa, intraarterial ou injeção peroral. O tempo de injeção deve ser equivalente a 5T[ ou menos, preferivelmente 3Tj ou menos, particularmente preferível T[ ou menos, especialmente 0,1 T| ou menos. Os pulmões podem ser imaginados por pulverização, por exemplo, por pulverização de aerossol. O agente Tt elevado deve ser preferivelmente enriquecido com núcleos (por exemplo, núcleos !5N e/ou i3C) tendo um período de relaxamento Tj mais longo. Preferidos são os o agentes T{ elevados enriquecidos de l3C tendo l3C em uma posição particular (ou mais do que uma posição particular) em uma quantidade em excesso da abundância natural, isto é, acima de cerca de 1%. Preferivelmente uma tal posição de carbono única terá 5% ou mais de I3C, particularmente preferível 10% ou mais, especialmente preferível 25% ou mais, mais especialmente preferível 50% ou mais, ainda mais preferivelmente em excesso de 99% (por exemplo, 99,9%). Os núcleos I3C devem preferivelmente montar a >2% do total de átomos de carbono no composto. O agente T, elevado é preferivelmente 13C enriquecido em uma ou mais carbonila ou posições quaternárias de carbono, supondo que um núcleo 13C em um grupo carbonila ou em certos carbonos quaternários pode ter um tempo de relaxamento T, tipicamente de mais do que 2 s, preferivelmente mais do que 5 s, especialmente preferível mais do que 30 s. Preferivelmente o composto enriquecido 13C deve ser deutério classificado, especialmente adjacente ao núcleo l3C.

Visto de um outro aspecto a presente invenção fornece uma composição compreendendo uma solução hiperpolarizada de um composto enriquecido de l3C, i5N, l9F, 29Si, 3IP ou ‘H juntamente com um ou mais veículos ou excipientes fisiologicamente aceitáveis.

Visto de um outro aspecto a presente invenção fornece um meio de contraste compreendendo uma solução hiperpolarizada de um agente T, elevado polarizado sendo enriquecido com núcleos l3C, 1SN, l9F, 29Si, 3lP ou tendo um período de relaxamento Tj de 2 s ou mais, preferivelmente 10 seg. ou mais, mais preferivelmente 30 seg. ou mais, especíalmente preferível 60 seg. ou mais em solução em campos magnéticos de 0,005 a 10T, preferivelmente 0,01 a 1QT, juntamente com um ou mais veículos ou excipientes fisiologicamente aceitáveis.

Os compostos enriquecidos 13C preferidos são aqueles em que o núcleo l3C é circundado por um ou mais núcleos ativos sem RM tais como O, S, C ou uma ligação dupla. Os agentes enriquecidos !3C especialmente preferidos são 13C032‘ e Hl3C03~ (sal de sódio para injeção e sal de cálcio ou potássio para a polarização).

Também preferidos são os seguintes tipos de compostos (* significa posições enriquecidas de l3C): (1) compostos de carboxila compreendendo de 1 a 4 grupos de carboxila: ácido pirúvico (incluindo análogos deuterados e classificados 19F) ácido glucõnieo ácido oxálico acetoacetato (em que R representa qualquer porção de hidrocarboneto de cadeia reta ou ramificada, preferivelmente um átomo de carbono altamente substituído, especialmente preferível um carbono quaternário) e ésteres, isômeros, especialmente estereoisômeros e rotâmeros, destes; (2) compostos mono e biarila substituídos: (em que cada grupo R ou R’ é independentemente um átomo de hidrogênio, um átomo de iodo, um átomo 19F ou uma porção hidrófila M sendo qualquer um dos grupos não ionizantes convencionalmente usados para intensificar a solubilidade em água dentro do campo dos agentes de contraste de raio-X triiodofenila incluindo por exemplo, um grupo alquila C,.,0 de cadeia reta ou ramificada, preferivelmente um grupo 0,.5, opcionalmente com uma ou mais porções CH2 ou CH substituídas por átomos de oxigênio ou nitrogênio e opcionalmente substituídas por um ou mais grupos selecionados de derivado oxo, hidroxi, amino, carboxila e átomos de enxofre e fósforo substituídos por oxo).

Exemplos particulares de grupo M incluem polihidroxialquila, hidroxialcoxialquila e hidroxipolialcoxialquila e tais grupos ligados ao grupo fenila através de uma articulação de amida tal como grupos hidroxialquilaminocarbonila, N-alquil-hidroxialquilaminocarbonila e bis-hidroxialquilaminocarbonila. Os preferidos entre tais grupos M são aqueles contendo 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, especialmente 1, 2 ou 3, grupos hidroxi, por exemplo, -CONH-CH2CH2OH -conh-ch2chohch2oh -CONH-CH(CH2OH)2 -COM(CH2CH2OH)2 bem como outros grupos tais como -CONH2 -CONHCHj -OCOCH3 -N(COCH3)H -N(COCH3) alquila C,.3 -N(COCH3) alquila CM -mono, bis ou tri-hidroxi -N(COCH2OH) alquila -mono, bis ou tri-hidroxi -N(COCH2OH)2 -CON(CH2CHOHCH2OH) (CH2CH2OH) -CONH-C(CH2OH)3 e -CONH-CH(CH2OH) (CHOHCH2OH).

Em geral, os grupos M preferivelmente cada um compreenderá um grupo alquila C,.4 poliidróxi, tais como grupos de alquila CM substituídos por 1, 2, 3 ou 4 grupos de hidroxila (por exemplo, hidroximetila, 2-hidroxietila, 2,3-bisidróxi-propila, 1,3-bisidroxiprop-2-ila, 2,3,4-triidroxibutila, e 1,2,4-triidroxibut-2-ila) opcionalmente conectados ao anel de fenila através de um grupo CO, SO ou S02 (por exemplo, COCH2OH ou S02CH20H).

Os compostos preferidos são aqueles em que dois ou três grupos R não adjacentes na ou em cada porção C6R5 são iodo e pelo menos um, e preferivelmente dois ou três, grupos R na ou em cada porção C6R5 são porções M ou M,; cada M independentemente é uma porção hidrófíla não iônica; e cada M, independentemente representa um grupo alquila CM substituído por pelo menos um grupo hidroxila e opcionalmente articulado ao anel de fenila através de uma sulfona ou grupo sulfóxido, pelo menos um grupo R, preferivelmente pelo menos dois grupos R e especialmente preferível pelo menos um grupo R na ou em cada porção C6R5, sendo uma porção M,. Especialmente preferidos são os compostos apresentados na WO-A-96/09282. (3) açucares: (4) cetonas: (em que R e R’ são como definidos acima) (5) uréias: (6) amidas: (7) aminoácidos: e peptídeos e proteínas rotulados na posição carbonila, particularmente aqueles conhecidos na técnica para serem úteis para alvejar células tumorais. Das proteínas, a albumina é especialmente preferida. Os polímeros são também úteis, particularmente aqueles com toxicidade baixa (por exemplo, polilisina) e aqueles com muitos grupos carboxila (por exemplo, ácido poliglutâmico). Os seguintes aminoácidos são especialmente preferidos: glutamato aspartato cistina (8) carbonatos: (9) nucleotídeos: (em que R significa qualquer uma das cadeias laterais convencionais adequadas para uso em agentes de contraste de raio-X e A significa I, D, OR, RC=0 ou ,9F) Em qualquer uma das definições acima, a não ser que de outra maneira especificada R, R’, R” e R’” significam qualquer substituinte adequado, preferivelmente uma ligação substituinte por um núcleo não magnético.

Os parciais ou completamente deuterados ou análogos l9F de qualquer um destes compostos são particularmente preferidos.

Certos dos compostos enriquecidos i3C acima mencionados são novos por si e formam um outro aspecto da invenção. Os compostos que são solúveis em água são particularmente preferidos.

Em geral, os aminoácidos enriquecidos de ,3C e quaisquer agentes de contraste conhecidos dos campos de agentes de contraste de raio-X e agentes de contraste MRI (o agente de quelação sem o contra-íon de metal, por exemplo, agentes de quelação Gd convencionais sem Gd) são preferidos como agentes T, elevados. Os intermediários em ciclos metabólicos normais tais como o ciclo de ácido cítrico por exemplo, ácido fumárico e ácido pirúvico são preferidos para a imagem da atividade metabólica.

Os valores T, para os compostos enriquecidos l3C úteis na invenção são relatados na literatura ou podem ser rotineiramente determinados. Os exemplos incluem: (a) não solúvel em água (isto é, solúvel em um solvente orgânico) (b) solúvel em água CH3C*OOH; Tj = 29 - 41 s A hiperpolarização pode ser realizada por qualquer processo conhecido e por meio de três exemplos de tais processos que são descritos mais abaixo. É considerado que, no processo de acordo com a invenção, o nível de polarização alcançado deve ser suficiente para deixar a solução hiperpolarizada do agente T, elevado alcançar melhora de contraste diagnosticamente eficaz na amostra a qual é subseqüentemente administrada na forma seja qual for. Em geral, é desejável alcançar um nível de polarização que seja pelo menos um fator de 2 ou mais acima do campo em que a MRI é realizada, preferivelmente um fato de 10 ou mais, particularmente preferível 100 ou mais e especialmente preferível 1000 ou mais, por exemplo, 50000.

Em uma primeira modalidade do processo de acordo com a invenção, a hiperpolarização dos núcleos de imagem de RM é efetuada por um agente de contraste de OMRI. Nesta modalidade, a etapa (i) do processo compreende: (a) levar um agente de contraste de OMRI e um agente T, elevado em contato em um campo magnético uniforme (o campo magnético principal B0); (b) expor dito agente de contraste de OMRI a uma primeira radiação de uma freqüência selecionada para estimular as transições de giro de elétron em dito agente de contraste OMRI; e (c) dissolver em um solvente fisiologicamente tolerável dito agente T[ elevado. É preferível que o agente de contraste OMRI e o agente Tj elevado estejam presentes como uma composição durante a polarização. A polarização nuclear dinâmica pode ser alcançada por três mecanismos possíveis: (1) o efeito Overhauser, (2) o efeito sólido e (3) o efeito de mistura térmica (ver A. Abragam e M. Goldman, Nuclear Magnetism: ordem e desordem, Oxford University Press, 1982). O efeito Overhauser é um processo dirigido ao relaxamento que ocorre quando a interação elétron-núcleo for dependente do tempo (devido aos efeitos de movimento e relaxamento térmico) na escala de tempo da freqüência Larmor de elétron inverso ou menor. O relaxamento cruzado elétron-nuclear resulta em uma troca de energia com a treliça dando início a uma polarização nuclear acentuada. A intensificação total depende da intensidade relativa da interação elétron-nuclear escalar e dipolar e a força da microonda. Para os sistemas estáticos tanto da mistura térmica quanto do efeito sólido são operativos. No efeito sólido, o sistema de giro de elétron é irradiado em uma freqüência que corresponde à soma ou diferença das freqüências Larmor eletrônica e núclear. O reservatório Zeeman nuclear absorve ou emite a diferença de energia e sua temperatura de giro é modificada, resultando em uma polarização nuclear acentuada. A eficiência depende das probabilidades de transição de diferentes transições proibidas que são permitidas devido à mistura de estados nucleares por períodos não seculares da interação dipolar elétron-nuclear. A mistura térmica aparece quando o reservatório dipolar elétron-elétron estabelece o contato térmico com o reservatório Zeeman nuclear. Isto acontece quando a largura da linha de ressonância eletrônica característica for da ordem da freqüência Larmor nuclear. O relaxamento cruzado elétron-elétron entre os giros com diferença na energia igual à energia Zeeman nuclear é absorvido ou emitido pelo reservatório dipolar eletrônico, trocando sua temperatura de giro e a polarização nuclear é intensificada. Para a mistura térmica tanto as transições proibidas quanto as permitidas podem ser envolvidas.

Na primeira modalidade onde o agente de polarização é um agente de contraste OMRI, o processo pode ser convenientemente realizado mediante o uso de um primeiro magneto para fornecer o campo magnético de polarização e um segundo magneto para fomecer o campo magnético principal para a imagem de MR. O mesmo magneto pode ser usado para ambos os propósitos. A figura I dos desenhos acompanhantes é uma representação esquemática de um mecanismo adequado para realizar a primeira modalidade da invenção, Um magneto de polarização de duração livre (1) opcionalmente junto com um filtro circunda um ressonador EPR (2) que fornece a polarização nuclear. Um recipiente (3) compreendendo uma bomba é fornecida para transportar a composição de contraste que é liberada a um paciente (4) por uma linha de distribuição (5). O paciente é situado dentro de um explorador de RM convencional (6).

No mecanismo acima, um ressonador dielétrico pode ser usado no processo de polarização nuclear dinâmica. Falando de uma forma geral, a polarização nuclear dinâmica requer um volume com um campo magnético de freqüência elevada razoavelmente forte e um campo elétrico acompanhando que é feito tão pequeno quanto possível. Um ressonador dielétrico pode ser usado para fornecer uma combinação de campo preferida em que as linhas do campo magnético são preparadas semelhantes a uma palha em um feixe de milho com um campo elétrico formando círculos semelhantes a filetes ligando o feixe. Uma combinação de campo deste tipo pode ser formada por um de vários anéis ou tubos de um material com uma constante dielétrica elevada e perda pequena. O homem habilitado na técnica observará que um tal tubo apresentará diferentes modos ressonantes eletromagnéticos. Um dos modos dominantes tem a característica desejada do campo elétrico circulando ao redor do eixo do tubo dentro da parede e sendo zero no eixo e em toda parte perpendicular a ele. O campo magnético por outro lado é concentrado ao redor do eixo do tubo e principalmente direcionado ao longo dele. A composição para ser polarizada é convenientemente colocada no interior do ressonador que é em si mesmo colocado no interior de uma caixa de metal com um vão livre tipicamente da ordem do tamanho do ressonador, e é estimulado para a ressonância desejada com uma alça de acoplamento ou coisa parecida. A caixa de metal garante que a energia eletromagnética não vaza para longe pela radiação. A Figura 2 dos desenhos que acompanham mostra um ressonador dielétrico (1) (com um eixo de simetria rotacional (2)) dentro de uma caixa de metal (3).

Uma alternativa ao ressonador dielétrico é uma cavidade ressonante da qual várias são conhecidas por aqueles habilitados na técnica. Uma cavidade ressonante simples e eficiente é uma caixa de metal, tal como uma caixa metal cilíndrica. Um modo adequado é o mesmo conhecido como TM 1,1,0 que produz um campo magnético perpendicular no eixo da cavidade. É possível estimular dois de tais modos na mesma cavidade na mesma freqüência produzindo campos que são mutuamente perpendiculares. Por organizá-los para terem uma diferença de fase de 90° um campo de rotação pode ser produzido que é especialmente eficiente para a implementação da polarização dinâmica com um mínimo de dissipação na amostra. Os modos com distribuições de campo similares para diferentes formas de cavidades, por exemplo, cavidades retangulares são familiares para aqueles habilitados na técnica. A composição pode também ser dispersa em uma pluralidade de compartimentos durante a etapa de polarização nuclear dinâmica. Assim, a composição pode ser tipicamente dividida em cavidades paralelas provida, por exemplo, por placas, discos ou tubos de separação paralela, tipicamente tubos de extremidades abertas. As perdas elétricas (correntes em redemoinho) na composição causadas pelo campo magnético são diminuídas mediante a divisão da composição em volumes menores usando barreiras eletricamente isolantes, preferivelmente situadas perpendiculares ao campo. Se a composição estiver em um vaso cilíndrico circundante por um ressonador dielétrico como descrito mais acima, as barreiras isolantes devem ser planas passando radialmente do eixo do vaso até sua parede. Uma combinação mais simples e mais prática é polarizar a composição em um recipiente que contenha uma pluralidade de tubos de paredes finas de um material isolante tal como o quartzo, vidro ou plástico. Este tem a vantagem de reduzir as perdas elétricas na composição que permite um volume maior de composição a ser polarizada para a mesma força eletromagnética aplicada. As paredes, a interna, externa ou ambas dos tubos podem similarmente servir como o substrato em que o agente de contraste OMRI é ligado de modo que a pressão aplicada em uma extremidade do recipiente pode forçar o agente de contraste OMRI substancialmente polarizado libertar o agente T, elevado fluido do recipiente, por exemplo, com uma linha de liberação levando ao sujeito (paciente) passando pelo exame de MR. É considerado que na primeira modalidade do processo de acordo com a invenção, uso pode ser feito de qualquer agente de contraste de OMRI conhecido capaz de polarizar um agente T, elevado em um grau tal que uma intensificação de contraste díagnostícamente eficaz, na amostra a qual o agente T, elevado é administrado, é alcançada. Onde o agente de contraste de OMRI é um radical livre paramagnético, o radical pode ser convenientemente preparado in situ a partir de um precursor de radical estável por uma física convencional ou etapa de geração radical química concisamente antes da polarização, ou altemativamente pelo uso de radiação ionizante. Isto é particularmente importante onde o radical tem uma meia-vida curta. Nestes casos, o radical normalmente não será reutilizável e pode convenientemente ser descartado assim que a etapa de separação do processo de acordo com a invenção foi completa.

Em sólidos, é preferível executar a polarização nuclear dinâmica mediante a irradiação de um giro de elétron em temperatura baixa e campo elevado. Exemplos específicos de polarização nuclear dinâmica de agentes T, elevados sólidos são: (1) T4-lisossoma classificado 15N~Ala e 13C-glicina em soluções aquosas congeladas de glicerol/água de 60:40 com o radical livre 4-amino TEMPO como a fonte de polarização eletrônica (D. A. Hall, D. Maus, G. Gerfen e R. G. Griffm, Science, 1997). Intensificações de ca. 50 e 100 foram obtidas, respectivamente, em 5T e 40K; (2) Glicina classificada carbóxi-13C em solução aquosa congelada de glicerol/água de 60:40 com TEMPO como o radical livre. Uma intensificação de 185 em 5T e 14K foi obtida (G.J. Gerfen, LJR. Becerra, D.A. Hall, R.G. Gríffm, R.J. Temkín, D.J. Singel, J. Chem. Phys. 102 (24), 9494.9497 (1995); (3) A polarização dinâmica de prótons e deuíerônios em 1,2-etanodiol embebidos com complexos de Cr em 2,5T. O grau obtido de polarização é de 80% (W. De Boer ei. O Niinikoski, Nucl. Instrum. Meth. 114,495(1974).

Preferivelmente claro um agente de contraste de OMRÍ selecionado apresentará uma meia-vida longa (preferivelmente pelo menos uma hora), períodos de relaxamento longos (Tk e T2c), reíaxabílídade elevada e uma pequena quantidade de linhas de transição ESR. Assim, os radicais livres orgânicos com base em oxigênio, com base em enxofre ou com base e carbono paramagnéticos ou partículas magnéticas referidas na WO-A-88/10419, WO-A-90/00904, WO-A-91/12024, WO-A-93/02711 ou WO-A-96/39367 devem ser agentes de contraste de OMRI adequados.

No entanto, os agentes de contraste de OMRI úteis na primeira modalidade do presente processo não são limitados a radicais livres orgânicos paramagnéticos. As partículas apresentando as propriedades magnéticas de paramagnetismo, superparamagnetismo, ferromagnetismo ou ferrimagnestismo podem também ser agentes de contraste de OMRI úteis, como podem ser outras partículas tendo elétrons livres associados. As nanopartíeulas superparamagnéticas (por exemplo, nanopartículas de ferro ou oxido de ferro) podem ser particularmente úteis. As partículas magnéticas têm as vantagens sobre os radicais livres orgânicos de estabilidade elevada e um acoplamento de giro eíetrônico/nuclear forte (isto é, reíaxabílídade elevada) levando a fatores maiores de intensificação Overhauser.

Para os propósitos de administração, o agente T2 elevado deve ser preferivelmente administrado na ausência da totalidade ou substancialmente a totalidade do agente de contraste de OMRI. Preferivelmente, pelo menos 80% do agente de contraste OMRI é removido, particularmente preferível 90% ou mais, especialmente preferível 95% ou mais, o mais especialmente 99% ou mais. Em geral, é desejável remover tanto agente de contraste de OMRI quanto possível antes da administração para melhorar a tolerância fisiológica e aumentar o Tt. Assim, os agentes de contraste de OMRI preferidos para uso na primeira modalidade do processo de acordo com a invenção são aqueles que podem ser conveniente e rapidamente separados do agente de imagem de MT Tt elevado polarizado usando técnicas conhecidas como debatido abaixo. No entanto, onde o agente de contraste de OMRI for não tóxico, a etapa de separação pode ser omitida. Uma composição sólida (por exemplo, congelada) compreendendo um agente de contraste OMRI e um agente Tt elevado que foi submetido a polarização pode ser rapidamente dissolvido em salina (por exemplo, salina aquecida) e a mistura injetada concisamente depois disso.

Na etapa de separação da primeira modalidade do processo da invenção, é desejável remover substancialmente a totalidade do agente de contraste de OMRI da composição (ou pelo menos para reduzi-lo para níveis fisiologicamente toleráveis) tão rapidamente quanto possível. Muitas técnicas de separação ou extração física e química são conhecidas na técnica e podem ser empregadas para efetuar a separação rápida e eficiente do agente de contraste OMRI e do agente T, elevado. Claramente as técnicas de separação mais preferidas são aquelas que podem ser efetuadas rapidamente e, particularmente aquelas que permitam a separação em menos do que um segundo. A este respeito, as partículas magnéticas (por exemplo, partículas superparamagnéticas) podem ser vantajosamente usadas como o agente de contraste OMRI como será possível fazer uso das propriedades magnéticas inerentes das partículas para alcançar separação rápida por técnicas conhecidas. Similarmente, onde o agente de contraste OMRI ou a partícula for ligada a uma pérola sólida, pode ser convenientemente separado do líquido (isto é, se a pérola sólida for magnética por um campo magnético apropriadamente aplicado).

Para a facilidade de separação do agente de contraste OMRI e do agente T, elevado, é particularmente preferido que a combinação dos dois seja um sistema heterogêneo, por exemplo, um líquido de duas fases, um sólido em suspensão líquida ou um substrato sólido da área superficial relativamente elevada dentro de um líquido, por exemplo, um sólido na forma de fibras ou folhas de pérolas disposta dentro de uma fase líquida do agente Tj elevado. Em todos os casos, a distância de difusão entre o agente elevado e o agente de contraste OMRI deve ser pequena o bastante para alcançar uma intensificação Overhauser eficaz. Certos agentes de contraste de OMRI são inerentemente particulados na natureza, por exemplo, as partículas paramagnéticas e agentes superparamagnéticos referidos acima. Os outros podem ser imobilizados, absorvidos ou acoplados a um substrato ou suporte sólido (por exemplo, um polímero orgânico ou matriz inorgânica tal como um zeólito ou um material de silício) por meios convencionais. Ligação covalente forte entre o agente de contraste de OMRI e o substrato ou suporte sólido, em geral, limitará a eficácia do agente em alcançar o efeito Overhauser desejado e desse modo é preferível que a ligação, se houver, entre o agente de contraste de OMRI e o suporte ou substrato sólido seja fraca de modo que o agente de contraste de OMRI seja ainda capaz de rotação livre. O agente de contraste de OMRI pode ser ligado a um substrato/suporte insolúvel em água antes da polarização ou o agente de contraste de OMRI pode ser unido/ligado ao substrato/suporte após a polarização. O agente de contraste de OMRI pode então ser separado do agente T, elevado, por exemplo, por filtração antes da administração. O agente de contraste de OMRI pode também ser ligado a uma macromolécula solúvel em água e o agente de contraste de OMRI-macromolécula podem ser separados do agente T\ elevado antes da administração.

Onde a combinação de um agente de contraste de OMRI e o agente Tt elevado for um sistema heterogêneo, será possível usar as propriedades físicas diferentes das fases para realizar a separação por técnicas convencionais. Por exemplo, aonde uma fase for aquosa e a outra for não aquosa (sólido ou líquido) pode ser possível simplesmente decantar uma fase da outra. Altemativamente, onde o agente de contraste de OMRI for um sólido ou um substrato sólido (por exemplo, uma pérola) colocado em suspensão em um agente T, elevado líquido, o sólido pode ser separado do líquido por meios convencionais, por exemplo, meios de filtração, gravimétricos, cromatográficos ou de centrífuga. É também considerado que os agentes de contraste de OMRI podem compreender porções lipofílicas e desse modo serem separados do agente Tj elevado mediante a passagem por um meio lipofílieo fixo ou através dele, ou o agente de contraste de OMRI pode ser quimicamente ligado a uma pérola sólida lipofílica. O agente T, elevado pode também estar em um estado sólido (por exemplo, congelado) durante a polarização e em contato próximo com um agente de contraste de OMRI sólido. Após a polarização ele pode ser dissolvido em água aquecida ou salina ou fundido e removido ou separado do agente de contraste de OMRI aonde o último referido pode ser tóxico e não poder ser administrado.

Uma técnica de separação faz uso de um polímero de troca de cátion e um agente de contraste de OMRI catiônico, por exemplo, um radical trialrilmetila transportando grupos de carboxilato pendente. Altemativamente, a acidificação da solução para ao redor do pH 4 pode motivar o agente de contraste de OMRI de se precipitar. A separação pode então ser realizada, por exemplo, por filtração seguida por neutralização. Uma técnica alternativa envolve a adição de íons que causam a precipitação dos agentes OMRI iônicos que podem então ser separados por filtração.

Certos agentes de contraste de OMRI, tais como o radical triarilmetila, podem ter uma afinidade para proteínas. Assim, após a polarização, uma composição contendo um agente de contraste de OMRIcom uma afinidade de proteína pode ser passada através de uma proteína ou sobre ela em uma forma que exibe uma área superficial grande no agente, por exemplo, na forma particulada ou ligada a superfície. Desta maneira, a ligação do agente de contraste de OMRI na proteína facilita a sua remoção da composição.

Altemativamente quando um agente Tj elevado hidrófilo estiver em uma forma sólida (por exemplo, congelada), ele pode ser trazido em contato com um agente de contraste de OMRI hidrofóbico que é dissolvido em um fluido orgânico com uma temperatura de fusão mais elevada do que o agente Tt elevado. A mistura é congelada e a polarização executada. Após a polarização, a mistura é aquecida e o agente de contraste de OMRI sólido e seu solvente são removidos. O agente elevado permanecerá hiperpolarizado por um tempo significante no estado congelado e pode ser transportado a longas distâncias antes de ser dissolvido em água ou salina para injeção.

Em uma segunda modalidade do processo de acordo coma invenção, a hiperpolarização dos núcleos é efetuada por um gás hiperpolarizável. Nesta segunda modalidade, a etapa (i) do processo de acordo com a invenção compreende: (a) a hiperpolarização de um gás hiperpolarizável antes, durante ou após a introdução de um agente Tt elevado nele, por meio do qual causará a polarização nuclear de dito agente Ίι elevado; (b) a dissolução em um solvente fisiologicamente tolerável dito agente Tt elevado.

Por gás hiperpolarizável significa um gás com um momento angular de giro não zero capaz de passar por uma transição eletrônica para um estado eletrônico estimulado e daí em diante decaindo de volta ao estado normal. Dependendo da transição que é ópticamente bombeada e da helicidade da luz, uma hiperpolarização de giro positivo ou negativo pode ser alcançada (até 100%). Exemplos de gases adequados para uso na segunda modalidade do processo da invenção inclui os gases nobres He (por exemplo, 3He ou 4He) e Xe (por exemplo, i29Xe), preferivelmente He, particularmente preferível 3He. Os vapores de metal alcalino podem também ser usados, por exemplo, vapores de Na, K, Rb, Cs. As misturas dos gases podem também ser usadas ou o gás hiperpolarizável pode ser usado na forma líquida ou sólida. O termo gás hiperpolarizável também cobre qualquer gás com giro nuclear não zero que pode ser polarizado por bombeamento ótico e é preferivelmente l29Xe ou 3He.

Será observado que na segunda modalidade da invenção, o gás hiperpolarizado pode transferir a polarização para o sistema de giro nuclear de um agente T, elevado direta ou indiretamente. Onde o agente T, elevado é para ser polarizado indiretamente por vapor de água, pode ser vantajosamente solúvel em água.

Para os propósitos de polarização de acordo com a segunda modalidade da invenção, o agente Tt elevado pode ser geralmente na forma gasosa, líquida ou sólida.

Onde o agente elevado é polarizado embora em um estado gasoso, é conveniente (para os propósitos de separação do gás hiperpolarizado e de administração) ser capaz de rapidamente se converter em um líquido ou sólido. Isto tem o beneficio adicionado de significativamente aumentar o T,. Assim, a remoção da pressão e temperatura elevadas impostas na mistura de gás levará ao esfriamento rápido e condensação. Ainda outro esfriamento é possível mediante, por exemplo, o contato do agente T, elevado polarizado com uma superfície fria.

Em uma modalidade preferida, um fluido hiperpolarizado, por exemplo, l29Xe em pressão elevada e/ou temperatura baixa, é passado através de uma coluna de agente T; elevado enriquecido de 13C e/ou enriquecido de 19F sólidos até que a polarização em estado constante do sólido seja quase alcançado. Em geral qualquer um dos agentes enriquecidos °C mencionados acima podem ser usados.

Em outra modalidade preferida, um gás hiperpolarizado é congelado/cristalizado na superfície sólida/eongelada de um agente elevado sólido que foi preparado com uma área superficial tão grande quanto possível. A mistura pode ser transportada antes do meio administrável aquecido (por exemplo, salina) ser adicionado e a temperatura fisiológica alcançada antes da injeção. O gás l29Xe pode ser produzido em um estado polarizado de giro em alto grau em quantidades macroscópicas. Devido à solubilidade limitada e natureza interna de xenônio existe interesse na transferência da polarização para outros núcleos.

Pode também ser produzido por irradiação um agente de polarização, por exemplo, com uma radiação estimulando a transição de ressonância de rodopio de elétron (por exemplo, radiação de microonda). Isto forma um outro aspecto da invenção. Observado deste aspecto, a invenção fornece um processo de investigação de ressonância magnética de uma amostra, preferivelmente de um corpo animal humano ou não humano, dito processo compreendendo: i) a produção de l29Xe hiperpolarizado sólido por irradiação de um agente de polarização por meio do qual causará a polarização nuclear dinâmica.

No processo acima dito agente de polarização é preferivelmente uma substância contendo um elétron não emparelhado, por exemplo, nitróxido, tritila, Cr(V), ou os agentes de OMRI mencionados acima.

Considerável interesse foi gerado na nova técnica de imagem de pulmão por RM usando gases hiperpolarizados tais como 3He e l29Xe como meio de contraste inalado. No entanto, a produção destes gases na sua forma polarizada é trabalhosa e consome tempo. No tempo presente, 3He, onde a maioria do interesse é hoje, pode ser gerado em uma taxa de alguns litros em uma horas. Usando apenas a “força bruta”, isto é, temperaturas miliKelvin e >10 T, os campos devem ser um processo extremamente caro, entretanto, a “força bruta dupla” isto é, irradiação de Xe congelado na presença de um radical livre (íon de metal, radical tritila, nitróxido, etc.) em uma temperatura comparativamente moderada (alguns K) deve ser um processo mais prático. O radical deve ser adicionado ou na forma pura ou ligada a uma matriz. Após a irradiação ter sido realizada, o aquecimento da amostra deve liberar o gás hiperpolarizado e uma nova batelada de Xe pode ser condensada e irradiada. Desde que a hiperpolarização neste caso seja realizada em Xe sólido, as possibilidades de produção em grandes quantidades de gás devem ser consideradas. O principal mecanismo de relaxamento para o 129Xe sólido é a troca de giro com o 13'Xe rapidamente relaxando, o componente principal em xenônio natural. A relação magnetogírica do 129Xe e I3!Xe difere por um fator de quatro. Normalmente as larguras da linha das ressonâncias de sólidos são da ordem de alguns kHz. Quando a diferença na freqüência Larmor for na mesma ordem como a largura da linha, a polarização dos núcleos rapidamente se equilibrarão. Admitindo que temos um ponto frio (mais frio do que o ponto de congelamento de xenônio, ao redor de 150 K, dependendo da pressão), a amostra finamente dividido (tamanho de grão de alguns micrômetros), de uma substância classificada 13C com um T, longo no sólido e deixa o xenônio hiperpolarizado formar gelo no pó. Se esta operação for realizada em um campo magnético de intensidade adequada o l29Xe e o 13C se encaixarão e os basculadores de giro Xe-C serão eficientes, equilibrando a polarização entre o xenônio e o carbono. O xenônio pode então ser bombeado para fora e o processo repetido até que um nível adequado de polarização seja alcançado. Como a intensidade do campo adequada é dependente das formas exatas da linha, mas assumindo larguras de linha na ordem de 5 a 10 kHz, que é inteiramente normal para os sólidos, o campo ótimo está ao redor de 10 mT, tipicamente o campo no lado de fora de um magneto de NMR ou um pequeno magneto de brinquedo. A base para isto é que a ffeqüência central da linha é dependente do campo ao passo que a largura da linha é essencialmente independente do campo. A Figura 3 mostra o comportamento de um tal sistema em várias intensidades de campo. Um fator importante para se levar em conta é que todos os núcleos na amostra devem ser levados em consideração. Este processo trabalhará para transferir do l29Xe para 13C e possivelmente para 29Si, mas não se espera trabalhar com l5N que tem uma freqüência de ressonância que é mais próxima do 131Xe do que do l29Xe. Nesse ponto ocorrerá a interferência dos núcleos quadripolares semelhantes a 23Na, 79Br, 8'Br, I27I e um número de metais de transição, todos tendo freqüências de ressonância similares ao carbono.

De modo a gerar um gás hiperpolarizado, o gás é primeiro submetido a uma descarga ou outros meios de estimulação (por exemplo, uma radiofreqüência apropriada) que cria um estado de rodopio de elétron não emparelhado metaestável e é então oticamente (por exemplo, laser) bombeado em uma freqüência apropriada para criar hiperpoiarização de elétron. Os vários processos para alcançar isto são bem conhecidos por aqueles habilitados na técnica ou são descritos em inter alia US-A-5545396.

Os gases hiperpolarizáveis preferidos para uso na segunda modalidade do processo de acordo com a invenção são aqueles que podem ser conveniente e rapidamente separados do agente T{ elevado polarizados.

Os gases nobres são particularmente úteis dados os seus pontos de ebulição muito baixos e inércia. Preferivelmente o gás selecionado apresentará uma meia vida de hiperpolarizabilidade longa (preferivelmente pelo menos lOOOs, particularmente preferível pelo menos 4000s e especialmente preferível 8000s ou mais).

Um gás hiperpolarizado pode, se desejado, ser armazenado por períodos prolongados de tempo em um estado hiperpolarizado. Isto é alcançado por manter o gás em temperaturas muito baixas, preferivelmente em um estado congelado.

Para facilidade de separação do gás hiperpolarizável e do agente Tj elevado, a combinação dos dois podem ser vantajosamente um sistema heterogêneo, por exemplo, o agente T, elevado é um sólido em temperaturas ambientes. Em todos os casos, a distância de difusão entre o agente T5 elevado e o gás, fluido ou sólido, deve ser pequena o bastante para alcançar uma polarização eficaz.

Na etapa de separação da segunda modalidade do processo da invenção, é desejável remover substancialmente a totalidade do gás hiperpolarizável da composição (ou pelo menos reduzir os níveis físiologicamente toleráveis) tão rapidamente quanto possível. Se desejado, o gás pode ser reutilizado que pode ser uma consideração importante dada a despesa dos gases nobres. Muitas separações físicas e químicas ou técnicas de extração conhecidas na técnica podem ser empregadas para efeito rápido e separação eficiente do gás hiperpolarizável e do agente Tt elevado. Claramente as técnicas de separação mais preferidas são aquelas que podem ser rapidamente efetuadas e particularmente aquelas que permitam a separação em uma fração do tempo de relaxamento T; do agente Tt elevado.

Em uma terceira modalidade do processo da invenção, a hiperpolarização dos núcleos de imagem RM é efetuada pelo uso de um campo elevado como descrito na US-A-5479925 (GEC) e US-A-5617859 (GEC). A US-A-5479925 apresenta um processo para a geração de angiogramas RM em que um agente de contraste é passado através de um pequeno magneto de polarização de campo elevado ex vivo, de modo a gerar uma magnetização longitudinal elevada no agente antes da sua administração no paciente. Não existe no entanto nenhuma menção ou sugestão do uso de agentes elevados para alcançar um efeito melhorado.

Falando de uma forma geral, a polarização de núcleos de imagem de RM pode ser alcançada por equilíbrio termodinâmico em temperatura baixa e campo magnético elevado. Onde o meio de contraste a ser administrado for um material sólido (por exemplo, cristalino), pode ser introduzido em um campo magnético em temperatura muito baixa. Sob estas condições, o Tj é muito longo (tipicamente muitas horas ou meses) e consequentemente leva um tempo inaceitavelmente longo para o meio alcançar equilíbrio termodinâmico. Assim, se o meio de contraste passa por pequenos movimentos no campo gradiente, por exemplo, pela exposição a um gradiente do campo magnético e ultrassom ou por movimento relativo dentro do campo gradiente, o Tt cairá. Quando o equilíbrio termodinâmico for alcançado, todos os núcleos no meio de contraste serão altamente polarizados em relação a temperatura ambiente e a campos magnéticos normais usados na MRI. Este procedimento tem a vantagem de permitir o meio de contraste de ser removido do magneto e transportado em uma forma pronta para uso no lugar onde for para ser usado. Preferivelmente, mas não essencialmente, o transporte pode acontecer em uma temperatura relativamente baixa (por exemplo, em temperatura de nitrogênio líquido). O T1 do meio de contraste sólido de Tj elevado será longo o bastante para permitir o transporte em temperatura ambiente antes do uso.

Um dos obstáculos principais no uso da assim chamada polarização de “força bruta” como um processo para hiperpolarizar as amostras, são os valores T, longos em temperaturas baixas e campos elevados, tipicamente várias semanas em temperaturas abaixo de 1 K. No entanto, foi observado que é possível utilizar a dependência do campo não linear de Ti para encurtar tempo necessário para o relaxamento por um amento gradual do campo magnético externo.

Como acima estabelecido, é do maior interesse obter agentes de contraste injetáveis hiperpolarizados. Teoricamente, o modo mais simples de se obter um material altamente polarizado de giro é esfriar a uma temperatura muito baixa em um campo magnético forte e deixar a amostra alcançar o equilíbrio térmico. O problema prático principal no uso desta técnica é o tempo requerido para o equilíbrio térmico ocorrer. Em temperaturas abaixo de 1 K a constante de tempo para esse processo, Tl5 pode ser na ordem de semanas. A constante de tempo do relaxamento longitudinal nuclear, T,, mostra uma dependência quadrática na intensidade de campo em materiais sólidos: T, = T,.„ + cB!

Onde T10 é a constante de tempo para o relaxamento no campo magnético não externo, c é uma constante, e B é o campo magnético externo. A taxa de magnetização da amostra, dM/dt, em uma dada intensidade de campo será então dada por: dM/dt = (Mm#x-M)/T, Onde Mmax é a magnetização da amostra após o relaxamento completo no campo final. Desde que a dependência do campo da constante de tempo não seja linear, será possível obter uma magnetização maior em um dado tempo por constantemente regular o campo magnético externo de modo que a taxa de magnetização a todo momento seja tão grande quanto possível. O exemplo mostrado nas Figuras associadas 4 e 5 foi selecionado para estimular o comportamento do carbono de carbonila em acetato de sódio sólido. O T[ em 7 T é 1700 segundos e o Tl 0 é de cerca de 5 segundos. O tempo para alcançar o mesmo grau de magnetização quando após os 1700 segundos em um campo constante de 7 T, é reduzido para 1390 segundos, uma redução de quase 20%, que pode facilmente reduzir o tempo de equilíbrio por uma semana em temperaturas miliKelvin. A rampa do campo otimizada é mostrada na Figura 4, enquanto a Figura 5 mostra os valores esperados de uma integração numérica da equação para dM/dt dado acima. Este processo será aplicável para todos os núcleos com giro, mas será mais interessante com compostos com valores T, longos.

Como especificado acima, um dos obstáculos principais no uso do assim chamado polarização de ‘força bruta’ como um processo para hiperpolarizar as amostras é os valores T, longos observados em temperaturas baixas e campos elevados, tipicamente várias semanas em * temperaturas abaixo de 1 K. E possível usar a técnica de emparelhar o campo baixo para aumentar a taxa de relaxamento e o grau de polarização dos giros nucleares em sólidos em temperatura baixa. Este tem a vantagem adicional que um polarizador de força bruta não necessita possuir quaisquer eletrônicos de frequência radiofônica. É bem conhecido que núcleos diferentes na mesma molécula relaxarão com diferentes constantes de tempo. Uma maneira de aumentar a velocidade da polarização do núcleo I3C de interesse e ao mesmo tempo obter uma melhor polarização, é usar a polarização cruzada do próton rapidamente relaxando no carbono vagarosamente relaxando, um processo rotineiramente usado na espeetroscopia de NMR em estado sólido. Devido à grande diferença na relação magnetogírica entre o próton e 13C, a diferença de energia é grande e em conseqüência a polarização se transfere devagar. A relação magnetogírica do próton é aproximadamente um fator de quatro maior do que aquela do carbono. A situação pode ser melhorada mediante a utilização do procedimento de bloquear o giro sob condições Hartman-Hahn.

Bloquear o giro (90x~pulsoy longo) em ambos os núcleos com a amplitude (Bt) do pulso longo satisfazendo a condição Hartman-Hahn: yHBih = yCBic onde YH é a relação magnetogírica de hidrogênio, YC é a relação magnetogírica de carbono, BJH é o campo de estimulação do próton e B1C é o campo de estimulação do carbono.

Isto permite para multivibradores mutuamente emparelhados dos giros. Desde que seja um processo giro a giro, usualmente ocorre em escalas de tempo de cerca de 100 ps a alguns ms.

Um problema com este é que os eletrônicos de radiofrequência são requeridos e além disso a homogeneidade do campo magnético deve ser elevado o bastante para permitir ângulos precisos de pulso. Um modo de evitar este problema é o que segue.

Um modo grosseiro de explicar a condição Hartman-Hahn é dizer que a difusão de giro é eficiente quando as linhas de ressonância dos dois núcleos se coincidem. Assumir o substrato para ser um material sólido com uma largura de linha de meia altura de 5 kHz. Esta largura de linha é causada por acoplamento dipolar e é independente do campo externo. A condição Hartman-Hahn é agora re-especificado como se segue. A difusão de giro eficiente acontece quando a máxima das duas ressonâncias são separadas por menos do que a soma de suas larguras de linha de meia altura. O campo onde esta condição é realizada é derivado como se segue. A ffeqüência de ressonância, v é dada por: v = ΥΒ/2Π (1) onde y é a relação magnetogírica , e B0 é o campo magnético externo. A separação requerida, v, foi de 5 kHz. v = vH - vc = 5000 s'1 (2) A combinação da equação (1) e (2) dá: v - Bc (YH - Yc) / 2Π que pode ser reescrito como: B0 = ν2Π/ (Y„ / Yc) = 156 μΤ Este campo está dentro de um fator 3 do campo magnético da terra o que significa que se a amostra for removida do magneto de polarização por alguns segundos, a polarização se equilibrará entre o carbono e o hidrogênio em uma escala de tempo similar a T2 desse modo existirá grande quantidade de tempo para colocar a amostra atrás do magneto mais uma vez antes que o relaxamento T, se tome significante, mesmo se tiver de ser mantido na memória que o T, diminui dramaticamente para os sólidos em campos baixos. No entanto, nunca será tão pouco quanto o T2.

Este procedimento pode ser repetido após os prótons terem repolarizados novamente, sucessivamente estabelecendo a polarização do carbono até que a temperatura de giro dos dois núcleos se tome a mesma. Os prótons em acetato de sódio sólido tem, em temperatura ambiente, um Tj de 30 s enquanto o do carbono de carbonila na mesma amostra é de 1700 s. Se esta diferença pode ser usada completamente, deve ser uma diminuição do tempo de polarização por um fator de 55. Geralmente, o flúor relaxa ainda mais rápido do que os prótons e deve ser possível incluir um átomo de flúor na molécula do agente de contraste como um agente de relaxamento interno. É também possível usar núcleos quadripolares para este processo. Os íons de sódio em acetato de sódio sólido têm um T| de 1,7 s em temperatura ambiente. O sódio tem uma relação magnetogírica apenas ligeiramente mais elevada do que o carbono, o que significa que o equilíbrio ocorre em um campo muito mais elevado, neste caso em 8,9 mT, um campo observado cerca de 15 cm acima do Dewar de um magneto de NMR 7 T. Isto é de grande ajuda para a polarização rápida das amostras em temperatura baixa, mas é também um problema na armazenagem de amostras polarizadas. O campo de armazenagem magnética deve ser grande o bastante para evitar a superposição das resonâncias do núcleo desejado e quaisquer núcleos quadripolares rapidamente relaxando. É conhecido que este fenômeno causa o relaxamento rápido do 129Xe congelado em um campo baixo, quando a difusão de giro do 13lXe quadripolar se toma eficiente.

Existe também a possibilidade de transferir a polarização dos elétrons não emparelhados para o carbono. Devido à grande diferença nas relações magnetogíricas, isto requer um campo muito mais baixo do que o campo magnético da terra para se tomar eficiente. Um tal campo baixo requer que a amostra seja movida para uma área magneticamente protegida. Um modo de alcançar isto, é ter um magneto pequeno com polaridade oposta a certa distância ao longo do eixo de polaridade do rolo principal. Com propósito cuidadoso os campos podem ser feitos para se cancelarem no centro do magneto pequeno. A intensidade do campo magnético usada nesta terceira modalidade da invenção deve ser tão elevada quanto possível, preferivelmente >1T, mais preferivelmente 5T ou mais, especialmente preferível 15T ou mais. A temperatura deve ser muito baixa, por exemplo, 100K ou menos, preferivelmente 4,2K ou menos, mais preferivelmente 1K ou menos, anda mais preferivelmente 0,1K ou menos, especialmente preferível lmK ou menos.

Assim, visto de um outro aspecto, a presente invenção fornece um processo para a preparação de agentes elevados polarizados, dito processo compreendendo: (i) submeter um agente Tt elevado a um campo magnético elevado (por exemplo, 1T ou mais) em temperatura baixa (por exemplo, 100K ou menos); (ii) expor o agente a um efeito de encurtamente do Tj de modo a atingir o equilíbrio termodinâmico em dita temperatura baixa. O efeito de encurtamento do T( pode ser provido pela exposição em um gradiente do campo magnético variável, mas pode também ser alcançado pela adição do material magnético (por exemplo, materiais paramagnéticos, superparamagnéticos ou ferromagnéticos) no agente durante o período quando o agente é exposto a temperatura baixa, girando o campo em um campo permitindo a polarização cruzada, gradualmente aumentando o campo magnético em uma tal taxa em que o aumento na polarização do agente Tt elevado é maximizado, gradualmente diminuindo a temperatura em uma tal taxa que aumenta a polarização do agente Tj elevado é maximizado, ou adicionando um material com elétrons emparelhados durante o período quando o agente T, elevado é exposto a dita temperatura baixa. Os agentes de diminuição do Tt possíveis incluem Gd e NO·, mas os agentes de diminuição do Ίι preferidos são 02 e NO que podem ser convenientemente separados do agente Tj elevado antes do transporte e subsequente uso.

Na terceira modalidade da invenção, tanto o agente T, elevado quanto o solvente aquoso (por exemplo, água) em que é dissolvido podem ser polarizados. Isto pode ser realizado em temperatura baixa convenientemente no mesmo campo magnético e após misturar a composição administrável deve ser aquecido muito rapidamente antes da administração.

Assim, visto de um outro aspecto, a presente invenção fornece uma composição administrável compreendendo um agente T, elevado polarizado e água polarizada.

Os agentes T, elevados usados no processo de acordo com a invenção podem ser convenientemente formulados com veículos farmacêuticos ou veterinários convencionais ou excipientes. As formulações fabricadas ou usadas de acordo com esta invenção podem conter, além do agente Tj elevado, auxiliares da formulação tais como são os convencionais para composições terapêuticas e de diagnóstico na medicina humana ou veterinária. Assim, a formulação pode por exemplo, incluir estabilizadores, antioxidantes, agentes de ajuste da osmolalidade, agentes solubilizantes, emulsificadores, intensifícadores da viscosidade, tampões, etc. A formulação pode estar em formas adequadas para aplicação parenteral (por exemplo, intravenosa ou intraarterial) ou enteral (por exemplo, oral ou retal), por exemplo, para aplicação diretamente nas cavidades do corpo tendo canais de drenagem externos (tais como os pulmões, o trato gastrointestinal, a bexiga e o útero), ou para injeção ou infusão no sistema cardiovascular. No entanto, as soluções, suspensões e dispersões em veículos fisiologicamente toleráveis geralmente serão preferidos.

Para uso em imagem in vivo, a formulação, que preferivelmente será substancialmente isotônica, pode convenientemente ser administrada em uma concentração suficiente para render uma concentração de 1 micromolar a 10M do agente T, elevado na zona de imagem; no entanto a concentração precisa e dosagem naturalmente dependerá de uma taxa de fatores tais como toxicidade, a capacidade de alvejar o órgão do agente Ί\ elevado e o caminho de administração. A concentração ótima para o agente de imagem RM representa um equilíbrio entre vários fatores. Em geral, as concentrações ótimas devem em muitos casos se situar na faixa de 0,1 mM a 10M, preferivelmente 10 mM, especialmente mais do que lOOmM. A solução isotônica pode ser especialmente preferida. Em certas circunstâncias as concentrações acima de 1M são preferidas. As formulações para administração intravenosa ou intraarterial devem preferivelmente conter o agente T, elevado em concentrações de lOrnM a 10M, especialmente mais do que 50mM. Para a injeção bolo, a concentração pode convenientemente ser de 0,1 mM a 56M, preferivelmente mais do que 200 mM, mais preferivelmente mais do que 500mM. Em certas circunstâncias, a concentração preferida está acima de 1M, ainda mais preferivelmente acima de 5M.

As formas parenteralmente administráveis devem naturalmente ser estéreis e livres de agentes fisiologicamente inaceitáveis, e devem ter osmolalidade baixa para minimizar a irritação ou outros efeitos adversos na administração e assim a formulação deve preferivelmente ser isotôniea ou ligeiramente hipertônica. Os veículos adequados incluem os veículos aquosos costumeiramente usados para a administração de soluções parenterais tais como solução de cloreto de sódio, solução de Ringer, solução de Dextrose, solução de Dextrose e Cloreto de Sódio, solução de Ringer lactado e outras soluções tais como são descritas em Remington’s Pharmaceutical Sciences, 15a ed., Easton: Mack Publishing Co., pp. 1405-1412 e 1461-1487 (1975) e The National Formulary XIV, 14a ed. Washington: American Pharmaceutical Association (1975). As composições podem conter preservativos, agentes antimicrobianos, tampões e antioxidantes convencionalmente usados para soluções parenterais, excipientes e outros aditivos que são compatíveis com os agentes Tj elevados e que não interferirão com a fabricação, armazenagem ou uso dos produtos.

Onde o agente T, elevado for para ser injetado, pode ser conveniente injetar simultaneamente em uma série de sítios de administração, tais que uma maior proporção da árvore vascular possa ser visualizada antes da polarização, é perdido através do relaxamento. A dosagem do agente Tj elevado usada de acordo com o processo da presente invenção variará de acordo com a natureza precisa dos agentes Tt elevados usados, do tecido ou órgão de interesse e do mecanismo de medição. Preferivelmente a dosagem deve ser mantida tão baixa quanto possível enquanto ainda alcança um efeito de contraste detectável. Em geral, a dosagem máxima dependerá dos constrangimentos da toxicidade.

Os conteúdos de todas a publicações aqui referidas são incorporadas são por meio deste incorporados por referência. A invenção é ilustrada com referência aos seguintes Exemplos não limitativos e os desenhos que acompanham em que A Figura 1 é uma representação esquemática de um mecanismo adequado para realizar a primeira modalidade da invenção; A Figura 2 mostra um ressonador dielétrico (1) (com um eixo de simetria rotacional (2)) dentro de uma caixa de metal (3); A Figura 3 mostra o comportamento de um sistema em várias intensidades de campo; A Figura 4 mostra uma preparação de magnetização versus tempo; e A Figura 5 mostra o campo magnético versus o tempo. EXEMPLO 1 Um agente Tj elevado é colocado em uma câmara em temperatura muito baixa (cerca de 4K). 02 fluente é adicionado e cristalizado na superfície do agente T, elevado. Em uma câmara separada, o H20 congelado é submetido ao mesmo tratamento como o agente Tt elevado. Ambas as câmaras são colocadas em um campo magnético forte (cerca de 15T) e a temperatura mantida baixa.

Quando o equilíbrio termodinâmico for alcançado, a temperatura é aumentada para cerca de 200K. O oxigênio desaparece como um gás. O agente T, elevado e o H20 congelado são misturados e armazenados até a necessidade. A temperatura é aumentada e a solução compreendendo o agente T] elevado e a água hiperpolarizada é injetada. EXEMPLO 2 300 mg de Na2I3C03 ou NaHt3C03 estéril é colocado dentro de uma seringa plástica de injeção de 10 ml. O gás dentro da seringa é enriquecido com >20% de oxigênio. A seringa é colocada dentro de um magneto (1 a 20T) em uma temperatura de cerca de 4K (0,001 a 5K) até o equilíbrio termodinâmico seja alcançado. A seringa é removida e transportada para o paciente localizado no magneto de MRI. 10 ml de solução de Ringer estéril (em 37°C, pH 7,4) é aspirada e injetada em uma taxa de 10 ml/seg imediatamente após o agente Tt elevado ter sido dissolvido. A MRI l3C é executada usando uma seqüência de pulso rápido. O Tt no sangue é de cerca de 20 s e a distribuição do agente é seguida na imagem MR. EXEMPLO 3 A uma amostra de acetato de sódio (1-I3C) é adicionado complexo de benzeno a/y-bisfenil-P-fenilalila (5% p/p). Os compostos são moídos juntos para dar uma mistura intima, que é tranferida para uma ampola de vidro de borossilicato. Isto é então repetidamente esvaziado e enchido com hélio. O último tempo uma pressão de 200 mbar de hélio é deixado na ampola, que é então selado com chama. A amostra é polarizada por microondas (70 GHz) por pelo menos uma hora em um campo de 2,5 T em uma temperatura de 4,2 K. O progresso do processo de polarização é seguido por in situ NMR (passagem adiabática rápida). Quando um nível adequado de polarização for alcançado, a ampola é rapidamente removida do polarizador e, enquanto manipulada em um campo magnético de não menos do que 50 mT, é aberto por rachadura e os conteúdos são rapidamente descarregados e dissolvidos em água aquecida (40°).

Experiência 1: Esta solução é rapidamente transferida para um espectrômetro e o espectro I3C com intensidade acentuada é registrado.

Experiência 2: A solução da amostra é inserida em uma máquina MRI com capacidade i3C e uma imagem com intensidade acentuada e contraste é obtida por uma técnica de única tentativa.

Experiência 3: A solução é rapidamente injetada em um rato e uma imagem de MRI I3C com intensidade acentuada e contraste é obtida, também neste caso, pela utilização de uma técnica de única tentativa. EXEMPLO 4 A uma amostra de bicabomato de sódio -l3C é adicionado a MnCl2 (5% p/p). Os compostos são moídos juntos para dar uma mistura intima, que é transferida para uma ampola de vidro de borossilicato. Isto é então repetidamente esvaziado e enchido com hélio. O último tempo uma pressão de 200 mbar de hélio é deixado na ampola, que é então selado com chama. A amostra é polarizada por microondas (70 GHz) por pelo menos uma hora em um campo de 2,5 T em uma temperatura de 4,2 K. O progresso do processo de polarização é seguido por in siíu NMR (passagem adiabática rápida). Quando um nível adequado de polarização for alcançado, a ampola é rapidamente removida do polarizador e, enquanto manipulada em um campo magnético de não menos do que 50 mT, é aberto por rachadura e os conteúdos são rapidamente descarregados e dissolvidos em água aquecida (40°).

Experiência 1: Esta solução é rapidamente transferida para um espectrômetro e o espectro l3C com intensidade acentuada é registrado.

Experiência 2: A solução da amostra é inserida em uma máquina MRI com capacidade 13C e uma imagem com intensidade acentuada e contraste é obtida por uma técnica de única tentativa.

Experiência 3: A solução é rapidamente injetada em um rato e uma imagem de MRI 13C com intensidade acentuada e contraste é obtida, também neste caso, pela utilização de uma técnica de única tentativa. EXEMPLOS DE 5 A 7 Bombeamento de campo baixo de t3C EXEMPLO 5 Uma amostra de 1 - l3C-2,2,2 ’ ,2’ ,2”,2”-hexadeuterotris (hidroximetila) nitrometano sólida foi submetida a um campo magnético de 6,56 T em uma temperatura de 2,5 K. por 10 minutos. A amostra foi então removida do centro do magneto para o campo perdido (7 mT) por uma duração de 1 s e depois retomado ao magneto. Após outros 10 minutos, o processo foi repetido uma vez. Um espectro NMR ,3C da amostra sólida foi registrado e o sinal foi observado estar de acordo com o equilíbrio térmico em 6,56 T e 2,5 K.

Os valores T, para o átomo I3C em l-I3C-2,2,2’,2’,2”,2”-hexadeuterotris (hidroximetila) nitrometano H20, ar saturado, 37°C, 7 T 95 s H20, desgaseado, 37°C, 7 T 102 s Plasma sanguíneo humano, 37°C, 7 T 60 s Sólido, 20°C, 7 T 22 min Sólido, -30°C, 7 T 47 min Sólido, 2,5 K, 7 T 55 horas EXEMPLO 6 Uma amostra de l-13C-l,l-Bis (hidroxidideuterometila)-2,2,3,3-tetradeuterociclopropano sólida foi submetida a um campo magnético de 6,56 T em uma temperatura de 2,5 K por 10 minutos. A amostra foi então removida do centro do magneto para o campo perdido (7 mT) por uma duração de 1 s e depois retomado ao magneto. Após outros 10 minutos, o processo foi repetido uma vez. Um espectro NMR 13C da amostra sólida foi registrado e o sinal foi observado estar de acordo com o equilíbrio térmico em 6,56 T e 2,5 K. EXEMPLO 7 Uma amostra de 2-13C-2,2-bis (trideuterometila)-l,l,3,3-tetradeuteropropano-l,3-diol sólida foi submetida a um campo magnético de 6,56 T em uma temperatura de 2,5 K por 10 minutos. A amostra foi então removida do centro do magneto para o campo perdido (7 mT) por uma duração de 1 s e depois retomado ao magneto. Após outros 10 minutos, o processo foi repetido uma vez. Um espectro NMR l3C da amostra sólida foi registrado e o sinal foi observado estar de acordo com o equilíbrio térmico em 6,56 T e 2,5 K.

Os valores Tj para o átomo 13C em 2-l3C-2,2-bis(trideuterometila)-l, 1,3,3-tetradeuteropropano-1,3-diol H20, ar saturado, 37°C, 7 T 133 s H20, desgaseado, 37°C, 7 T 157 s Plasma sanguíneo humano, 37°C, 7 T 96 s Sólido, 20°C, 7 T 237 s Sólido, 2,5 K, 7 T 45 horas EXEMPLOS DE 8 A 9 EXPERIÊNCIAS DA SOLUÇÃO EXEMPLO 8 Uma amostra de l-,3C-2,2^’,2’,2Mf2”-hexadeuterotris (hidroximetila) nitrometano sólida (20 mg) foi submetida ao procedimento de bombeamento acima mencionado (ver Exemplos de 5 a 7) e depois em menos do que 1 segundo movida a um campo de sustentação de 0,4 T onde também uma amostra de óxido de deutério (3 ml) em uma temperatura de 40°C, agitada por borbulhamento de nitrogênio, foi mantida. O sólido foi adicionado ao líquido e uma solução clara foi obtida em menos do que 1 s. Esta solução foi colocada em pipeüa novamente em um tupo de amostra NMR padrão de 5 mm e movida em um espectrômetro NMR próximo enquanto de mantinha em um campo de sustentação de 10 mT. A amostra foi inserida no espectrômetro e um espectro l3C foi registrado. O processo todo de movimentar a amostra sem a criomagneto, dissolução, preparação da amostra, transporte e espectroscopia tomou 35 s. A intensidade do sinal 13C foi comparada com a intensidade após a amostra ter alcançado o equilíbrio térmico em 40°C e 7 T. Um fator de intensificação de 12 foi observado. EXEMPLO 9 Uma amostra de 2-l3C-2,2-bis (trideuterometila)-l,l,3,3-tetradeuteropropano-l,3-díol sólida (20 mg) foi submetida ao procedimento de bombeamento acima mencionado (ver Exemplos de 5 a 7) e depois em menos do que 1 segundo movida a um campo de sustentação de 0,4 T onde também uma amostra de óxido de deutério (3 ml) em uma temperatura de 40°C, agitada por borbulhamento de nitrogênio, foi mantida. O sólido foi adicionado ao líquido e uma solução clara foi obtida em menos do que 1 s. Esta solução foi colocada em pipeta novamente em um tubo de amostra NMR padrão de 5 mm e movida em um espectrômetro NMR próximo enquanto se mantinha em um campo de sustentação de 10 mT. A amostra foi inserida no espectrômetro e um espectro I3C foi registrado. O processo todo de movimentar a amostra sem a criomagneto, dissolução, preparação da amostra, transporte e espectroscopia tomou 35 s. A intensidade do sinal 13C foi comparada com a intensidade após a amostra ter alcançado o equilíbrio térmico em 40°C e 7 T. Um fator de intensificação de 21 foi observado.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo de investigação por ressonância magnética de uma amostra, preferivelmente de um corpo animal humano ou não humano, caracterizado pelo fato de compreender: (i) a produção de uma solução hiperpolarizada de uma agente Ti elevado dissolvendo-se, em um solvente fisiologicamente tolerável, uma amostra sólida hiperpolarizada de dito agente T! elevado, polarizado por Polarização Nuclear Dinâmica em Estado Sólido em uma intensidade do campo magnético acima de 1T e em uma temperatura de 100K ou menos; (ii) onde a hiperpolarização da amostra sólida de dito agente Tj elevado na etapa (i) é efetuada por meio de um agente de polarização, opcionalmente separando o todo, substancialmente o todo, ou uma parte de dito agente de polarização de dito agente Ti elevado; (iii) a administração de dita solução hiperpolarizada em dita amostra; (iv) a exposição de dita amostra a uma segunda radiação de uma freqüência selecionada para estimular as transições do giro nuclear nos núcleos de imagem RM do agente Ti elevado; (v) a detecção dos sinais de ressonância magnética de dita amostra; e (vi) opcionalmente, a geração de uma imagem, dados de fluxo dinâmico, dados de difusão, dados de perfusão, dados fisiológicos ou dados metabólicos de ditos sinais detectados, em que dito agente T i elevado em dita solução hiperpolarizada tem um valor Ti (em uma intensidade do campo na faixa de 0,01 a 5T e uma temperatura na faixa de 20 a 40°C) de pelo menos 5 segundos, e em que o dito agente T] elevado é C enriquecido em uma ou mais posições de carbono de carbonila ou carbono quaternário.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito agente Ti elevado ou a solução hiperpolarizada assim formada retém sua polarização durante o transporte em um campo magnético e baixa temperatura.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que dito agente Ti elevado apresenta umajmidança química de mais do que 2 ppm por unidades de 2pH ou por Kelvin ou na essência metabolizada.

4. Meio de contraste, caracterizado pelo fato de compreender uma solução hiperpolarizada de um agente Tt elevado produzido dissolvendo-se, em um solvente fisiologicamente tolerável, uma amostra sólida hiperpolarizada de dito agente T i elevado polarizado por Polarização Nuclear Dinâmica em Estado Sólido, em uma intensidade do campo magnético acima de 1T e em uma temperatura de 100K ou menos; efetuar a hiperpolarização por meio de um agente de polarização, opcionalmente separando o todo ou uma parte do dito agente de polarização de dito agente Ti elevado dissolvido em um solvente fisiologicamente tolerável, em que dito agente Ti elevado na dita solução hiperpolarizada tem um valor de Ti em uma intensidade do campo na faixa de 0,01 a 5T e uma temperatura na faixa de 20 a 40°C de pelo menos 5 segundos, e em que dito agente Ti elevado é C enriquecido em uma ou mais posições de carbono de carbonila ou quaternário.

5. Meio de contraste de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de ser para uso em um processo como definido nas reivindicações 1 a 3.