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PATENTANSPRÜCHE
1. Physiologisch unbedenklicher feinteiliger Radionuklid Träger, dadurch gekenzeichnet, dass er ein modifiziertes an ionaktives Stärkederivat, das durchschnittlich 0,1 bis 1,5 Gew.-% eines Reduktionsmittels trägt, aufweist.
2. Radionuklid-Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er als anionischen Substituenten Anionen einer Phosphorsäure, Phosphonsäure, Pyrophosphorsäure, Polyphosphorsäure oder Polyphosphonsäure enthält.
3. Radionuklid-Träger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der anionische Substituent das Phosphat-Ion ist.
4. Radionuklid-Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel aus Ferro-, Cupro-, Chromo- oder Stannoionen besteht.
5. Radionuklid-Träger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel das Stannoion ist.
6. Radionuklid-Träger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er 0,2 bis 0,8 Gew.-% Stannokation, das an ein anionaktives Stärkederivat mit durchschnittlich 4 bis 5 Gew.- % Phosphatsubstituenten gebunden ist, aufweist.
7. Verwendung eines wasserunlöslichen Radionuklid-Trägers nach Anspruch 1, der durchschnittlich 0,1 bis 1,5 Gew.-% eines Reduktionsmittels enthält, das an ein anionaktives Stärkederivat mit durchschnittlich 1 bis 20 Gew.- % anionischen Substituenten gebunden ist, in einem radiomarkierten szintigraphischen Mittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel ausserdem ein Radionuklid aufweist.
8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als Radionuklid Technetium-99m verwendet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen physiologisch unbedenklichen feinteiligen Radionuklid-Träger, der in einem radiomarkierten szintigraphischen Mittel verwendet werden kann; dieses Mittel eignet sich für das szintigraphische Abtasten von Organen. Der erfindungsgemässe Träger kann als organspezifischer Träger für Technetium-99m dienen. Bereits seit einiger Zeit ist es bekannt, dass konventionelle Organ Abtast-Methoden für das Abbilden von spezifischen Körperorganen nicht völlig zufriedenstellend sind. Die Nachteile der bisherigen Methoden werden im allgemeinen auf die Schwierigkeiten bei der Herstellung eines beständigen radiomarkierten diagnostischen Mittels, das sicher an ein spezifisches Auffangoder Zielorgan geleitet wird, zurückgeführt.
Im Bestreben, diese Nachteile zu überwinden, wurde eine Vielzahl von Radionukliden für die Verwendung als diagnostische Mittel geprüft. Neuerdings war das Interesse auf die Verwendung von Technetium-99m (99mTc) als bevorzugte Radiomarkierung für diagnostische Mittel gerichtet. 99mTc ist, wie gefunden wurde, aufgrund seiner vorteilhaften Halbwertzeit von etwa 6 Stunden, seiner Anpassbarkeit an existierende Abbildungs-Vorrichtungen und seiner leichten Erhältlichkeit im Handel ein besonders erwünschtes Radionuklid. Es ist allgemein üblich, einen stabilen Pertechnetat-(99mTcO4-)-Komplex, wie Natriumpertechnetat, als geeignete Quelle für 99etc zu verwenden.
Eine 99mTcO4--Lösung, d.h. die oxidierte Pertechnetat-Form, wird z.B. aus kommerziellen Generatoren durch Eluieren mit einer isotonischen Kochsalzlösung erhalten. Technetium-99m ist aber unter den Radionukliden insofern als Radiomarkierung für diagnostische Zwecke einzigartig, als es im allgemeinen nur in seiner reduzierten Form brauchbar ist.
Dementsprechend müssen Träger, die für die Verwendung mit dem Radionuklid Technetium-99m geeignet sind, mit einem Reduktionsmittel kombiniert sein oder in anderer Weise ein Reduktionsmittel zur Verfügung stellen, das das Pertechnetat Ion zu seinem niederen Wertigkeitszustand zu reduzieren vermag.
Neuere Bemühungen, wirksame radiodiagnostische Träger zu entwickeln, wurden auf die Verwendung von teilchenförmigen Materialien mit kritischer Teilchengrösse gerichtet, die nach der Markierung und Verabreichung selektiv in dem spezifischen Auffang- oder Zielorgan abgelagert werden. Z.B. wurde gefunden, dass Teilchen mit einer Grösse unter 1 llm (in der Grössenordnung von 0,5 bis 1 llm) dazu neigen, sich in der Leber anzureichern, während Teilchen mit einer Grösse in der Grössenordnung von 10 bis 100 Fm dazu neigen, sich in der Lunge anzureichern. Dementsprechend wurden Träger mit einer Teilchengrösse unter 1 um verwendet, um selektiv y Strahlen emittierende Radionuklide an die Leber abzugeben, während Träger mit grösserer Teilchengrösse verwendet wurden, um Radionuklide an die Lunge abzugeben.
Als geeigneter teilchenförmiger Träger gilt im allgemeinen ein solcher, der leicht hergestellt werden kann, beständig ist, eine schmale Teilchengrössenverteilung aufweist, leicht radiomarkiert werden kann und leicht durch den Stoffwechsel abgebaut oder durch das Auffangorgan abgegeben wird, nachdem die diagnostischen Prozesse beendet sind. Kolloide, Chelate und Markoaggregate von Albumin oder Polysaccaride wurden bereits als teilchenförmige Radionuklid-Träger vorgeschlagen.
Z.B. beschreibt die US-PS 3 758 678 die Herstellung von sphäroidalen, biologisch abbaubaren Polysaccharid-Trägerteilchen mit kritischen Durchmessern, die hinsichtlich ihrer Organspezifität ausgewählt wurden.
Obgleich derartige nach Teilchengrössen klassierte Träger eine allgemeine Verbesserung der Radionuklidabgabe ermöglichen, sind sie relativ schwierig herstellbar und relativ unbeständig. Es wurde gefunden, dass die bisher vorgeschlagenen teilchenförmigen Träger, wenn sie mit einem reduzierten Radionuklid, wie einem Zinn(ll) -Technetium-Komplex, kombiniert werden, unerwünschte kolloidale Aggregate mit variierender Grösse bilden, die in Nicht-Zielorganen abgelagert werden.
Somit wird die diagnostische Genauigkeit bei den bekannten teilchenförmigen Trägern durch Kombination mit dem bevorzugten Radionuklid herabgesetzt. Diese Abnahme der Genauigkeit vermindert nicht nur die Wirkung des Abtastens, sondern führt auch dazu, dass Organe, die nicht untersucht werden sollen, radioaktiven Materialien ausgesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt nun physiologisch unbedenkliche feinteilige Radionuklid-Träger zur Verfügung, die sich besonders für die Verwendung mit oxidierten Radionukliden eignen und ein modifiziertes anionaktives Stärkederivat, das durchschnittlich 0,1 bis 1,5 Gew.-% eines Reduktionsmittels trägt, aufweisen. Die modifizierten anionaktiven Stärkederivate sind physiologisch unbedenklich und können durch den Stoffwechsel oder in anderer Weise abgebaut und leicht vom Körper abgegeben werden.
Zu den Stärken, die in der weiter unten angegebenen Weise in modifizierte Derivate, die sich für die Zwecke der Erfindung eignen, übergeführt werden können, gehören sowohl natürliche als auch verarbeitete feinteilige Stärken, wie dextrinierte, hydrolysierte, oxidierte, alkylierte, hydroxyalkylierte, acetylierte oder fraktionierte Stärke (Amylose und Amylopectin).
Diese Stärken können von beliebigem Ursprung sein, wie z.B.
Maisstärke, Weizenstärke, Kartoffelstärke, Reisstärke, Tapiokastärke und dergl.
Die erfindungsgemässen feinteiligen Träger können durch die folgende zweistufige Veränderung der zugrunde liegenden Stärketeilchen hergestellt werden: In der ersten Stufe wird (z.B.
durch Einführung von durchschnittlich 1 bis 20 Gew. - % anionischer Substituenten in die Moleküle der zugrunde liegenden Stärketeilchen) ein anionaktives Stärkederivat hergestellt. In der zweiten Stufe wird das in Stufe 1 hergestellte anionaktive Stärkederivat an 0,1 bis 1,5 Gew.- % eines Reduktionsmittels gebunden. Es wurde gefunden, dass der Substitutionsgrad (ausgedrückt als Gew.-%) sowohl mit anionischen Substituenten als auch mit Reduktionsmittel-Substituenten die Wirksamkeit der Träger als radiodiagnostisches Mittel beeinflusst.
AniorfaXive Stärkederivate sind dem Fachmann gut bekannt undkönnen mittels verschiedener bekannter Methoden hergestellt werden. Z. B. können die zugrunde liegenden Stär keteilchen unter Verwendung eines hydrophilen Lipid-Lösungsmittels, wie eines niederen Alkohols, zur Entfernung von allem etwa anhaftenden Fett-Material extrahiert werden und nachfolgend unter wasserfreien Bedingungen mit einer anorganischen Säure oder einem Derivat einer anorganischen Säure, die das Anion der Wahl enthalten, behandelt werden. Gewünschtenfalls kann das resultierende anionaktive Stärkederivat zur Herstellung eines Stärkederivates, das Salze der entsprechenden Anionen enthält, neutralisiert werden.
Insbesondere können geeignete anionaktive Stärkederivate nach den folgenden Verfahren hergestellt werden:
1. Stärkenitrate können unter Verwendung von Stickstoffpentoxid und Natriumfluorid in Chloroform hergestellt werden, wie in der US-PS 2 400 287 beschrieben wird.
2. Stärkesulfate kommen natürlich in einer Vielzahl von Pflanzen und Tieren vor und können unter Verwendung von Chlorsulfonsäure in Pyridin oder unter Verwendung eines Schwefeltrioxid-Pyridin-Komplexes synthetisch hergestellt werden.
Eine allgemeine Übersicht über Methoden zur Herstellung von anorganischen Estern, wie Sulfaten, von Polysacchariden wird in The Carbohydrates, Bd. I.A., Kap. 8, Academic Press (2. Aufl., 1972), von W. Pigman und D. Horton (Herausgeber) gegeben.
3. Phosphonatderivate von Stärken können durch eine Austauschreaktion unter Verwendung eines Phosphites und des Halogenid- oder Sulfatderivates der Stärke hergestellt werden, die durch folgende Reaktionsgleichung veranschaulicht wird:
EMI2.1
worin M ein Alkalimetall, St-X ein Chlor-, Brom- oder Jodderivat einer Stärke oder einen Sulfonsäure- oder Arylsulfonsäureester einer Stärke und MX das entsprechende Alkalimetallsalz bedeutet.
4. Stärkealkoholate können unter Anwendung des in der US-PS 2 609 368 beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
Das resultierende Alkoholat kann mit einem Halogenderivat eines Alkylcarboxylates mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, z.B.
dem Alkalimetallsalz der Chloressigsäure, Bromessigsäure, 2 Chlorpropionsäure, 3-Chlorpropionsäure, 2-Brompropionsäure, 3-Brompropionsäure, 2-Chlorbuttersäure, 3-Chlorbuttersäure, 4-Chlorbuttersäure, 2-Brombuttersäure, 3-Brombuttersäure, 4-Brombuttersäure, 2-Chlor-2-methylpropionsäure, 3-Chlor-2-methylpropionsäure, 2-Brom-2-methylpropionsäure, 3-Brom-2-methylpropionsäure, 2-Chlorvaleriansäure, 3 Chlorvaleriansäure, 4-Chlorvaleriansäure, 5-Chlorvaleriansäure, 2-Bromvaleriansäure, 3-Bromvaleriansäure, 4-Bromvaleriansäure, 5-Bromvaleriansäure, 2-Chlor-2-methylbuttersäure, 3-Chlor-2-methylbuttersäure, 4-Chlor-2-methylbuttersäure, 2-Brom-2-methylbuttersäure, 3-Brom-2-methylbuttersäure, 4-Brom-2-methylbuttersäure, 3-Chlor-2,2-dimethylpropionsäure und 3-Brom-2,2-dimethylpropionsäure, umgesetzt werden, um ein Stärkecarboxylat herzustellen.
Die Gesamtreaktion wird durch die folgende Reaktionsgleichung veranschaulicht: St-OM + X' (CH2)CO2M' StLO(CH2)CO2M' + MX' worin St-OM eine Stärke, M und M' Alkalimetalle, wie Natrium, Kalium oder Lithium, X' ein Halogenatom und n eine beliebige Zahl von 1 bis 6 bedeuten.
5. Stärkealkylphosphonate können durch Umsetzung eines Stärkealkoholates, das gemäss dem in der US-PS 2 609 368 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, mit einem Halogenalkylphosphonat hergestellt werden. Als Halogenalkylphosphonate können die Chlor-, Brom- oder Jodderivate von Alkylphosphonaten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen verwendet werden. Diese Reaktion wird durch die folgende Gleichung veranschaulicht: St-OM + X'(CH3)nPO3M2' - StO(CH,),-PO,M,' + MX' worin St-OM ein Stärkealkoholat, X' ein Halogenatom, M und M' Alkalimetalle und n eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten.
6. Stärkealkyldiphosphonate können in der gleichen Art und Weise wie Stärkealkylphosphonate unter Verwendung eines Halogenalkyldiphosphonates anstelle eines Halogenalkylphosphonates hergestellt werden.
Die Einführung der anionischen Substituenten wird zweckmässig unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen durchgeführt, um zu gewährleisten, dass die modifizierten Stärketeilchen in einer nichtgelatinierten, d.h. wasserunlöslichen Form bleiben. Wie vorstehend angegeben, gehören zu den geeigneten physiologisch unbedenklichen anionischen Substituenten z.B.
die Anionen von Carbonsäuren, Sulfonsäuren, Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure, Polyphosphonsäuren, Polyphosphorsäure, Phosphonsäuren, Pyrophosphorsäure und Alkylcarbonsäuren, Alkylphosphorsäuren, Alkylpolyphosphonsäuren, Alkylpolyphosphorsäuren und Alkylphosphonsäuren mit 1 bis 10 C-Atomen im Alkylrest oder die Alkalimetallsalze (z.B.
Natrium- und Kaliumsalze), Ammoniumsalze oder niedermolekularen substituierten Ammoniumsalze (z.B. Mono-, Di- und Triäthanolammoniumsalze) derselben. Bevorzugte anionische Substituenten sind Phosphorsäure-, Pyrophosphorsäure-, Phosphonsäure-, Polyphosphorsäure- und Polyphosphonsäure Anionen. Die bevorzugtesten Anionen sind Pyrophosphat-, Äthyl-1-hydroxy-1,1-diphosphonat- und Phosphat-Anionen.
Das Phosphat-Anion wird ganz besonders bevorzugt.
In allen Fällen ist es vorteilhaft, wenn der Gehalt des Stärkederivates an anionischen Substituenten so gewählt wird, dass die resultierenden Teilchen im wesentlichen wasserunlöslich und biologisch beständig verbleiben. Darüber hinaus wurde gefunden, dass ein Gehalt an anionischen Substituenten von mehr als etwa 20 Gew.- % des resultierenden anionischen Stärkederivates bewirkt, dass die Teilchen quellen und schliesslich zerfallen. Weiterhin wurde gefunden, dass ein Gehalt an anionischen Substituenten von weniger als etwa 1 Gew.- % nicht genügt, um die Bindung von 0,1 bis 1,5 Gew.-% des Reduktionsmittels zu gewährleisten. Dementsprechend machen die anionischen Substituenten vorzugsweise durchschnittlich 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 10 Gew.-%, des anionischen Stärkederivates aus.
Nach der Derivatbildung kann das resultierende anionische Stärkederivat durch Bindung von Reduktionsmittel-Substituenten an die Moleküle des anionischen Stärkederivates modifiziert werden. Dies kann durch In-Berührung-Bringen des anionischen Stärkederivates mit einer sauren Lösung des Reduktionsmittels bewirkt werden. Als Reduktionsmittel kommen Substituenten in Betracht, die als Elektronendonator für eine Quelle von oxidiertem Radionuklid zu wirken vermögen. Geeignete Reduktionsmittel sind z.B. Stanno-, Ferro-, Chromo- und Cuproionen; andere Reduktionsmittel, z.B. Hydrazine, Bisulfitaddukte, Mercaptane und Sulfide, können ebenfalls an das anionische Stärkederivat gebunden werden. Die Metallkationen wer den bevorzugt. Das Stannion ist ein besonders bevorzugtes Reduktionsmittel.
Wie bereits erwähnt, sind die erfindungsgemässen Träger für die Verwendung mit Radionukliden, welche in ihrem reduzierten Wertigkeitszustand verwendet werden, geeignet. Es ist daher zweckmässig, dass das Reduktionsmittel, das an das anionische Stärkederivat gebunden ist, in einer Menge zur Verfügung steht, die genügt, um die Radionuklid-Quelle, z.B. ein Pertechnetat. in geeigneter Weise zu reduzieren. Es wurde gefunden, dass ein durchschnittlicher Reduktionsmittelgehalt unter 0,1 Gew.- % nicht genügt, um die Reduktion der Radionuklid-Quelle zu gewährleisten. Darüber hinaus wurde gefunden, dass ein durchschnittlicher Reduktionsmittelgehalt von mehr als 1,5 Gew.- % zur Ablösung freier Substituenten führt, die separate kolloidale Träger bilden, die zu reduzieren und mit dem Radionuklid Komplexe zu bilden vermögen.
Solche kolloidalen Träger transportieren das Radionuklid an Nicht-Zielorgane und vermindern dadurch die Wirksamkeit des Abtastens und setzen Nicht-Zielorgane unnötigerweise radioaktiven Materialien aus. Dementsprechend macht das Reduktionsmittel durchschnittlich 0,1 bis 1,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 0,8 Gew.- to, des Trägers aus.
Für die Verwendung können die erfindungsgemässen Träger entsprechend der Selektivität in Bezug auf das Zielorgan nach Teilchengrössen klassiert und entweder als Trockenpulver oder in isotonischer Kochsalzlösung aufbewahrt werden. Um ein radiomarkiertes diagnostisches Mittel herzustellen, können die nach Teilchengrössen klassierten Träger mit einem Radio nuklid, welches reduziert und an die Trägerteilchen gebunden wird, in Berührung gebracht werden. Technetium-99m ist ein besonders bevorzugtes Radionuklid.
Als radiomarkiertes diagnostisches Mittel für die Radio Diagnose kann eine Menge der nach Teilchengrössen ltlassier- ten Teilchen parenteral an den Patienten verabreicht werden.
Die Teilchen zirkulieren dann im Blutstrom durch den ganzen Körper und lagern sich aufgrund der gewählten Teilchengrösse in einem speziellen vorbestimmten Organ ab. Anschliessend können Strahlungsdetektoren verwendet werden, um eine Abbildung des Organs zu erzeugen. Anschliessend werden die Teilchen in der Regel durch den Stoffwechsel oder in anderer Weise abgebaut und vom Körper abgegeben.
Das nachfolgende Beispiel dient der Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
Beispiel
Der bevorzugte erfindungsgemässe Träger, ein Gemisch aus phosphorylierter Stärke und Stannoionen, das etwa 4 bis etwa 5
Gew.-% Phosphat und etwa 0,2 bis etwa 0,8 Gew.-% Zinn enthält, wurde folgendermassen hergestellt: E:ntgee7lag tun Lipiden:
Der grösste Teil der Lipide wurde unter Anwendung einer
Standard-Extraktions-Methode aus Maisstärke entfernt. 200 g
Maisstärke wurden mit 1,2 Liter Chloroform und 400 ml
Methanol gemischt und 16 Stunden lang bei 26 C gerührt. Man liess die Stärke sich absetzen und dekantierte die Flüssigkeit.
Ein weiterer Liter Methanol wurde zugesetzt und die Suspen sion nochmals 16 Stunden lang bei 26 C gerührt. Die Stärke wurde durch Absaugen abgetrennt und dreimal mit je 1 Liter
Wasser und anschliessend dreimal mit je 1 Liter Aceton gewa schen. Der Stärke-Filterkuchen wurde zerkleinert und 16 Stun den lang im Vakuum (60 C/0,1 mm Hg) getrocknet. Die Aus beute an entfetteter Maisstärke betrug 162 g (81%).
Phosphorylien'ng:
Phosphorylierte Maisstärke wurde nach dem von Rolland Lohmann et al., Journal of the American Chemical Society 72, 5717 (1950), Phosphorylation of Starch beschriebenen Verfahren hergestellt. Gemäss diesem Verfahren und unter Anwendung von Maisstärke und 0,5 molaren Äquivalenten Phosphoroxychlorid wurde phosphorylierte Maisstärke, die 3,5% Phosphation enthielt, in einer Ausbeute von 97% erhalten.
Herstellung des phosphorylierten Stärke-Stannoionen- Trägers:
Eine Lösung von 16 ml konzentrierter Salzsäure, die 200 mg Stannochlorid-dihydrat (SnCL2 2H20) enthielt, wurde mit sauerstofffreiem Wasser auf 200 ml verdünnt und mit 10 g phosphorylierter Stärke gemischt. Diese Suspension wurde 20 Minuten lang gerührt. Anschliessend liess man absetzen und dekantierte die Flüssigkeit. Weitere 400 ml 0,1-normale Salzsäure wurden zugesetzt, worauf die Suspension 5 Minuten lang gerührt wurde. Man liess die Stärke sich absetzen und dekantierte die Flüssigkeit. Die letztere Operation wurde wiederholt.
Das modifizierte Stärkederivat wurde mit 60 ml Aceton gemischt und durch Absaugen abgetrennt. Nach Lufttrocknen erfolgte die endgültige Trocknung 16 Stunden lang im Vakuum (0,1 mm Hg). Die Ausbeute an trockenem feinteiligem Träger betrug 9,65 g (94%).
Klassieren auf eine Teilchengrösse von 10 bis 45 /lrn:
Der Träger wurde unter Verwendung von Mörser und Pistill gemahlen und durch einen AT1y4-Sonic-Sifter (ATM Corporation, Milwaukee, WI/USA) unter Anwendung von Prëzisions- Sieben L 3-M 45 (43 bis 47 um), L 3-M 30 (32 bis 38 um), L 3-M 20 (18 bis 20 um) und L 3-M 10 (8 bis 12 um) klassiert.
Das Sieben erfolgte in 5 Minuten unter Anwendung von Amplitudeneinstellungen von 2 oder 3 und Amplitudenpulsationseinstellungen von 5. Das Sieben kann auch manuell unter Verwendung eines Tyler-Standard-Siebes mit einer lichten Maschenweite von 43 um (325 mesh) erfolgen. Im Fall von phosphor lier¯n M[aisstärke-Stannoionen-lrrägern haben mehr als 95% der Teilchen Grössen von 10 bis 45 um.
Wenn die klassierten Träger mit Kaliumpertechnetat in Berührung gebracht werden, reduzieren sie das Technetium Radionuklid und binden es komplex, wodurch ein wirksames radiomarkiertes diagnostisches Mittel erhalten wird.
Die marlderten Träger wurden parenteral an Menschen verabreicht. Es wurde gefunden, dass sich die Träger selektiv in den Lungen ablagern, so dass sie ein wirksames radiodiagnostisches Mittel darstellen.
Reis-, Weizen-, Kartoffel-, Tapioka-, Süsskartoffel-, Maranta-, Canna-, Wachsmais-, essbare lÇolokasie- und dextrierte Stärke wurden bei der vorstehend beschriebenen Herstellung anstelle von hIaisstärke verwendet. Die Partikelgrösse der phosphorylierten Stärke hängt von der als Ausgangsmaterial verwendeten Stärke ab. Gleich gute Ergebnisse sind insofern gewährleistet, als die klassierten Teilchen, wenn sie mit sauren Lösungen von Reduktionsmitteln in Berührung gebracht werden, beständige Träger bilden, die unter Bildung von organspezifischen radiodiagnostischen Mitteln radiomarkiert werden können.
Wird in dem vorstehend beschriebenen Verfahren das Stannochlorid-dihydrat durch Ferrochlorid, Chromochlorid, Stannochlorid, Ferrobromid, Chromobromid bzw. Stannobromid ersetzt, so wird der entsprechende Stärkephosphat-Träger erhalten.
Wird in dem vorstehend beschriebenen Verfahren die phosphorylierte Stärke durch Stärkenitrat, Stärkesulfat, Stärkediphosphonat, Stärkecarboxylat, Stärkeäthylphosphonat, Stärkenatriumpropyldiphosphonat bzw. Stärkesulfonat ersetzt, so wird der entsprechende anionische Stärke-Stannoionen-Träger erhalten.
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PATENT CLAIMS
1. Physiologically acceptable, finely divided radionuclide carrier, characterized in that it has a modified ionic starch derivative which carries an average of 0.1 to 1.5% by weight of a reducing agent.
2. Radionuclide carrier according to claim 1, characterized in that it contains anions of a phosphoric acid, phosphonic acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid or polyphosphonic acid as anionic substituents.
3. Radionuclide carrier according to claim 2, characterized in that the anionic substituent is the phosphate ion.
4. Radionuclide carrier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reducing agent consists of ferro, cupro, chromo or stanno ions.
5. Radionuclide carrier according to claim 4, characterized in that the reducing agent is the stanno ion.
6. Radionuclide carrier according to claim 5, characterized in that it has 0.2 to 0.8 wt .-% stannocation, which is bound to an anionic starch derivative with an average of 4 to 5 wt .-% phosphate substituents.
7. Use of a water-insoluble radionuclide carrier according to claim 1, which contains an average of 0.1 to 1.5 wt .-% of a reducing agent, which is bound to an anionic starch derivative with an average of 1 to 20 wt .-% anionic substituents, in one radiolabelled scintigraphic agent, characterized in that the agent also has a radionuclide.
8. Use according to claim 7, characterized in that technetium-99m is used as the radionuclide.
The present invention relates to a physiologically acceptable, finely divided radionuclide carrier which can be used in a radiolabeled scintigraphic agent; this agent is suitable for scintigraphic scanning of organs. The carrier according to the invention can serve as an organ-specific carrier for technetium-99m. It has been known for some time that conventional organ scanning methods are not entirely satisfactory for imaging specific body organs. The disadvantages of the previous methods are generally attributed to the difficulties in producing a stable, radiolabeled diagnostic agent that is safely delivered to a specific target or target organ.
In an effort to overcome these drawbacks, a variety of radionuclides have been tested for use as diagnostic agents. Recently, interest has been directed to using technetium-99m (99mTc) as the preferred radiolabel for diagnostic agents. 99mTc has been found to be a particularly desirable radionuclide due to its advantageous half-life of approximately 6 hours, its adaptability to existing imaging devices, and its ease of being commercially available. It is common practice to use a stable pertechnetate (99mTcO4 -) complex, such as sodium pertechnetate, as a suitable source for 99etc.
A 99mTcO4 solution, i.e. the oxidized pertechnetate form, e.g. obtained from commercial generators by elution with an isotonic saline solution. Technetium-99m is unique among radionuclides in that it is a radiolabel for diagnostic purposes in that it is generally only useful in its reduced form.
Accordingly, carriers suitable for use with the technetium-99m radionuclide must be combined with a reducing agent or otherwise provide a reducing agent capable of reducing the pertechnetate ion to its lower valence state.
Recent efforts to develop effective radiodiagnostic carriers have been directed to the use of particulate materials with critical particle size that are selectively deposited in the specific target or target organ after labeling and administration. E.g. it has been found that particles smaller than 1 llm (on the order of 0.5 to 1 llm) tend to accumulate in the liver, while particles of the order of 10 to 100 µm tend to accumulate in to enrich the lungs. Accordingly, carriers with a particle size below 1 µm have been used to selectively deliver y radiation radionuclides to the liver, while carriers with a larger particle size have been used to deliver radionuclides to the lungs.
A suitable particulate carrier is generally one that is easy to manufacture, stable, has a narrow particle size distribution, can be easily radiolabeled, and is readily metabolically degraded or released by the collecting organ after the diagnostic processes are complete. Colloids, chelates and marco aggregates of albumin or polysaccharides have already been proposed as particulate radionuclide carriers.
E.g. U.S. Patent No. 3,758,678 describes the preparation of spheroidal, biodegradable polysaccharide carrier particles with critical diameters selected for their organ specificity.
Although such particle size carriers provide a general improvement in radionuclide delivery, they are relatively difficult to manufacture and relatively inconsistent. It has been found that the particulate carriers proposed so far, when combined with a reduced radionuclide such as a tin (II) technetium complex, form undesirable colloidal aggregates of varying sizes that are deposited in non-target organs.
Thus, the diagnostic accuracy in the known particulate carriers is reduced by combination with the preferred radionuclide. This decrease in accuracy not only diminishes the effect of scanning, but also results in organs that are not to be examined being exposed to radioactive materials.
The present invention now provides physiologically acceptable, finely divided radionuclide carriers which are particularly suitable for use with oxidized radionuclides and which have a modified anionic starch derivative which carries an average of 0.1 to 1.5% by weight of a reducing agent. The modified anionic starch derivatives are physiologically harmless and can be broken down by the metabolism or in some other way and easily released by the body.
The starches which can be converted into modified derivatives which are suitable for the purposes of the invention in the manner given below include both natural and processed finely divided starches, such as dextrinized, hydrolyzed, oxidized, alkylated, hydroxyalkylated, acetylated or fractionated starch (amylose and amylopectin).
These strengths can be of any origin, such as
Corn starch, wheat starch, potato starch, rice starch, tapioca starch and the like.
The fine-particle carriers according to the invention can be produced by the following two-stage modification of the underlying starch particles: In the first stage (e.g.
an anionic starch derivative is produced by introducing an average of 1 to 20% by weight of anionic substituents into the molecules of the underlying starch particles). In the second stage, the anionic starch derivative produced in stage 1 is bound to 0.1 to 1.5% by weight of a reducing agent. It has been found that the degree of substitution (expressed as% by weight) with both anionic substituents and with reducing agent substituents influences the effectiveness of the carrier as a radiodiagnostic agent.
AniorfaXive starch derivatives are well known to those skilled in the art and can be prepared using various known methods. For example, the underlying starch particles can be extracted using a hydrophilic lipid solvent, such as a lower alcohol, to remove any adhering fat material, and then, under anhydrous conditions, with an inorganic acid or an inorganic acid derivative that contains the anion of choice, be treated. If desired, the resulting anionic starch derivative can be neutralized to produce a starch derivative which contains salts of the corresponding anions.
In particular, suitable anionic starch derivatives can be produced by the following processes:
1. Starch nitrates can be prepared using nitrogen pentoxide and sodium fluoride in chloroform as described in U.S. Patent 2,400,287.
2. Starch sulfates naturally occur in a large number of plants and animals and can be prepared synthetically using chlorosulfonic acid in pyridine or using a sulfur trioxide-pyridine complex.
A general overview of methods for the preparation of inorganic esters, such as sulfates, from polysaccharides is given in The Carbohydrates, Vol. I.A., Chap. 8, Academic Press (2nd ed., 1972), given by W. Pigman and D. Horton (editors).
3. Phosphonate derivatives of starches can be prepared by an exchange reaction using a phosphite and the halide or sulfate derivative of starch, which is illustrated by the following reaction equation:
EMI2.1
wherein M is an alkali metal, St-X is a chlorine, bromine or iodine derivative of a starch or a sulfonic acid or arylsulfonic acid ester of a starch and MX is the corresponding alkali metal salt.
4. Starch alcoholates can be prepared using the method described in U.S. Patent No. 2,609,368.
The resulting alcoholate can be reacted with a halogen derivative of an alkyl carboxylate having 1 to 6 carbon atoms, e.g.
the alkali metal salt of chloroacetic acid, bromoacetic acid, 2 chloropropionic acid, 3-chloropropionic acid, 2-bromopropionic acid, 3-bromopropionic acid, 2-chlorobutyric acid, 3-chlorobutyric acid, 4-chlorobutyric acid, 2-bromobutyric acid, 3-bromobutyric acid, 4-bromobutyric acid, 4-bromobutyric acid 2-methylpropionic acid, 3-chloro-2-methylpropionic acid, 2-bromo-2-methylpropionic acid, 3-bromo-2-methylpropionic acid, 2-chloro-valeric acid, 3 chloro-valeric acid, 4-chloro-valeric acid, 5-chloro-valeric acid, 2-bromo-valeric acid, 3-bromo-valeric acid , 4-bromovaleric acid, 5-bromovaleric acid, 2-chloro-2-methylbutyric acid, 3-chloro-2-methylbutyric acid, 4-chloro-2-methylbutyric acid, 2-bromo-2-methylbutyric acid, 3-bromo-2-methylbutyric acid, 4 -Brom-2-methylbutyric acid, 3-chloro-2,2-dimethylpropionic acid and 3-bromo-2,2-dimethylpropionic acid can be reacted to produce a starch carboxylate.
The overall reaction is illustrated by the following reaction equation: St-OM + X '(CH2) CO2M' StLO (CH2) CO2M '+ MX' where St-OM is a starch, M and M 'alkali metals such as sodium, potassium or lithium, X 'is a halogen atom and n is any number from 1 to 6.
5. Starch alkyl phosphonates can be prepared by reacting a starch alcoholate which has been prepared in accordance with the process described in US Pat. No. 2,609,368 with a haloalkyl phosphonate. The chloro, bromine or iodine derivatives of alkyl phosphonates having 1 to 6 carbon atoms can be used as the haloalkyl phosphonates. This reaction is illustrated by the following equation: St-OM + X '(CH3) nPO3M2' - StO (CH,), - PO, M, '+ MX' where St-OM is a starch alcoholate, X 'is a halogen atom, M and M 'alkali metals and n are an integer from 1 to 6.
6. Starch alkyl diphosphonates can be prepared in the same manner as starch alkyl phosphonates using a haloalkyl diphosphonate instead of a haloalkyl phosphonate.
The introduction of the anionic substituents is conveniently carried out under essentially anhydrous conditions to ensure that the modified starch particles are in a non-gelatinized, i.e. remain water-insoluble form. As indicated above, suitable physiologically acceptable anionic substituents include e.g.
the anions of carboxylic acids, sulfonic acids, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, polyphosphonic acids, polyphosphoric acid, phosphonic acids, pyrophosphoric acid and alkyl carboxylic acids, alkyl phosphoric acids, alkyl polyphosphonic acids, alkyl polyphosphoric acids and alkyl phosphonic acids with 1 to 10 C atoms in the alkyl radical or the alkali metal salts (e.g.
Sodium and potassium salts), ammonium salts or low molecular weight substituted ammonium salts (e.g. mono-, di- and triethanolammonium salts) thereof. Preferred anionic substituents are phosphoric acid, pyrophosphoric acid, phosphonic acid, polyphosphoric acid and polyphosphonic acid anions. The most preferred anions are pyrophosphate, ethyl 1-hydroxy-1,1-diphosphonate and phosphate anions.
The phosphate anion is very particularly preferred.
In all cases, it is advantageous if the starch derivative contains anionic substituents so that the resulting particles remain essentially water-insoluble and biologically stable. In addition, it was found that an anionic substituent content of more than about 20% by weight of the resulting anionic starch derivative causes the particles to swell and ultimately disintegrate. Furthermore, it was found that an anionic substituent content of less than about 1% by weight is not sufficient to ensure the binding of 0.1 to 1.5% by weight of the reducing agent. Accordingly, the anionic substituents preferably constitute on average 1 to 20% by weight, preferably 3 to 10% by weight, of the anionic starch derivative.
After the derivative formation, the resulting anionic starch derivative can be modified by binding reducing agent substituents to the molecules of the anionic starch derivative. This can be accomplished by contacting the anionic starch derivative with an acidic solution of the reducing agent. Substituents which can act as an electron donor for a source of oxidized radionuclide are suitable as reducing agents. Suitable reducing agents are e.g. Stanno, Ferro, Chromo and Cuproions; other reducing agents, e.g. Hydrazines, bisulfite adducts, mercaptans and sulfides can also be bound to the anionic starch derivative. The metal cations are preferred. Stannion is a particularly preferred reducing agent.
As already mentioned, the carriers according to the invention are suitable for use with radionuclides, which are used in their reduced valence state. It is therefore appropriate that the reducing agent bound to the anionic starch derivative is available in an amount sufficient to control the radionuclide source, e.g. a pertechnetate. reduce in an appropriate manner. It has been found that an average reducing agent content below 0.1% by weight is not sufficient to ensure the reduction of the radionuclide source. In addition, it was found that an average reducing agent content of more than 1.5% by weight leads to the detachment of free substituents which form separate colloidal carriers, which can reduce and form complexes with the radionuclide.
Such colloidal carriers transport the radionuclide to non-target organs, thereby reducing the effectiveness of the scanning and unnecessarily exposing non-target organs to radioactive materials. Accordingly, the reducing agent makes up on average 0.1 to 1.5% by weight, preferably 0.2 to 0.8% by weight, of the carrier.
For use, the carriers according to the invention can be classified according to the selectivity with respect to the target organ by particle size and stored either as dry powder or in isotonic saline. In order to produce a radiolabeled diagnostic agent, the carriers classified according to particle size can be brought into contact with a radio nuclide, which is reduced and bound to the carrier particles. Technetium-99m is a particularly preferred radionuclide.
As a radiolabeled diagnostic agent for radio diagnosis, a lot of the particles released according to particle sizes can be administered parenterally to the patient.
The particles then circulate throughout the body in the blood stream and are deposited in a special predetermined organ based on the selected particle size. Radiation detectors can then be used to produce an image of the organ. Then the particles are usually broken down by the metabolism or in some other way and released by the body.
The following example serves to explain the present invention.
example
The preferred carrier of the invention, a mixture of phosphorylated starch and stannous ions, which is about 4 to about 5
% By weight of phosphate and about 0.2 to about 0.8% by weight of tin was produced as follows: E: ntgee7lag do lipids:
Most of the lipids were applied using a
Standard extraction method removed from corn starch. 200 g
Corn starch was mixed with 1.2 liters of chloroform and 400 ml
Mixed methanol and stirred at 26 C for 16 hours. The starch was allowed to settle and the liquid decanted.
Another liter of methanol was added and the suspension was stirred again at 26 C for 16 hours. The starch was removed by suction and three times with 1 liter each
Wash water and then three times with 1 liter of acetone each. The starch filter cake was crushed and dried in vacuo (60 C / 0.1 mm Hg) for 16 hours. The yield of defatted maize starch was 162 g (81%).
Phosphorylation:
Phosphorylated corn starch was made according to the method described by Rolland Lohmann et al., Journal of the American Chemical Society 72, 5717 (1950), Phosphorylation of Starch. According to this method and using corn starch and 0.5 molar equivalents of phosphorus oxychloride, phosphorylated corn starch containing 3.5% phosphate ion was obtained in a yield of 97%.
Preparation of the phosphorylated starch ion support:
A solution of 16 ml of concentrated hydrochloric acid containing 200 mg of stannous chloride dihydrate (SnCL2 2H20) was diluted to 200 ml with oxygen-free water and mixed with 10 g of phosphorylated starch. This suspension was stirred for 20 minutes. The mixture was then allowed to settle and the liquid was decanted. Another 400 ml of 0.1 normal hydrochloric acid was added and the suspension was stirred for 5 minutes. The starch was allowed to settle and the liquid decanted. The latter operation was repeated.
The modified starch derivative was mixed with 60 ml acetone and separated by suction. After air drying, the final drying was carried out in vacuo (0.1 mm Hg) for 16 hours. The yield of dry, finely divided carrier was 9.65 g (94%).
Classify to a particle size of 10 to 45 / ln:
The carrier was ground using a mortar and pestle and passed through an AT1y4-Sonic sifter (ATM Corporation, Milwaukee, WI / USA) using precision sieves L 3-M 45 (43 to 47 µm), L 3-M 30 (32 to 38 µm), L 3-M 20 (18 to 20 µm) and L 3-M 10 (8 to 12 µm).
Sieving was done in 5 minutes using amplitude settings of 2 or 3 and amplitude pulsation settings of 5. Sieving can also be done manually using a standard 43 µm (325 mesh) Tyler sieve. In the case of phosphoric acid starch stannion ions, more than 95% of the particles have sizes from 10 to 45 µm.
When contacted with potassium pertechnetate, the classified carriers reduce and complex the technetium radionuclide, thereby obtaining an effective radiolabeled diagnostic agent.
The tortured carriers were administered parenterally to humans. It has been found that the carriers are selectively deposited in the lungs so that they are an effective radiodiagnostic agent.
Rice, wheat, potato, tapioca, sweet potato, maranta, canna, waxy maize, edible lololaase and dextracted starch were used in the preparation described above instead of corn starch. The particle size of the phosphorylated starch depends on the starch used as the starting material. Equally good results are guaranteed insofar as the classified particles, when brought into contact with acidic solutions of reducing agents, form stable carriers which can be radiolabeled with the formation of organ-specific radiodiagnostic agents.
If the stannochloride dihydrate is replaced by ferrochloride, chromochloride, stannochloride, ferrobromide, chromobromide or stannobromide in the process described above, the corresponding starch phosphate carrier is obtained.
If the phosphorylated starch is replaced by starch nitrate, starch sulfate, starch diphosphonate, starch carboxylate, starch ethyl phosphonate, starch sodium propyl diphosphonate or starch sulfonate in the process described above, the corresponding anionic starch stannion ion carrier is obtained.