CN101954096A - 一种多功能超声造影剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种具有多功能性的新型超声造影剂及其制备方法。本发明所述多功能超声造影剂为含壳核结构纳米粒的脂质乳剂，壳膜材料由卵磷脂、胆固醇及磁性纳米材料组成，中心包裹液态氟碳，磁性纳米颗粒镶嵌于壳膜上。本发明超声造影剂为网状内皮系统特异性对比剂，不仅能增强超声显像，而且还能够增强CT及MRI显像，显像效果好，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及医药领域，具体涉及一种具有多功能性的新型超声造影剂及其制备方法。
背景技术
随着人类基因组测序的完成和后基因组时代的到来，发展无创可视化的成像技术也越来越受到科学界的关注和重视。1999 年Weissleder等提出分子影像学的概念, 即活体状态下在细胞和分子水平对生物过程进行定性和定量研究,这是传统医学影像技术与分子生物学等学科相结合而诞生的新兴学科。分子影像学发展至今，已被美国医学会评为未来最具有发展潜力的10个医学科学前沿领域之一, 被誉为21 世纪的医学影像学。
目前，用于分子成像的荧光、磁共振、CT、超声及PET\SPECT等成像技术均有各自的优缺点，如荧光成像具有安全、高敏感度以及成像系统费用低的优点，但有着组织穿透力及图像分辨力等固有局限性；PET\SPECT及CT成像虽然解剖定位准确，密度分辨力高，但二者均具有放射性辐射，使用剂量受限，无法重复应用；MRI虽然无放射性辐射污染，但成像时间较长，非实时显像。因此，没有一种单一的成像技术可以完整而足够地获取所有必要的生物信息，而多种成像技术的联合则能弥补各自的不足。多学科交叉、多种成像技术联合、从不同的角度针对同一生命过程进行多模式、多参数分子成像, 将成为探索、解释生命过程奥秘的有效新方法和新手段。
随着医学影像学的发展，各类造影剂在临床中的应用也越来越广泛。造影剂能够增加组织对比度，提高影像定性定位的能力，提高诊断正确率。目前，各种成像技术均有各自的造影剂，如用于超声成像的微泡造影剂，用于CT成像的碘造影剂，用于磁共振成像的Gd-DTPA及超顺磁性氧化铁等。同一病人为明确诊断，常常需在短期内接受大量、多种造影剂，不但加重了机体代谢负担以及造影剂副反应发生的风险，也增加了医疗费用，因而，临床上迫切需要一种能同时用于多种成像技术的造影剂，即多功能造影剂。国内外学者已经对多功能造影剂进行了相关研究，超声成像与磁共振成像、核素显像、荧光成像联合以及荧光成像与核素显像联合的造影剂已陆续被报道，但能同时用于超声、CT及磁共振成像的造影剂尚未见报道。
近年来，我们对超声微泡造影剂的研究取得了一定的进展，并获得相关发明专利，如：一种携带基因的超声微泡造影剂（专利号：ZL 200410021905.3），载基因或药物的超声微泡造影剂及其制备方法（专利号：ZL 200510127996.3）等。我们对超声微球造影剂也有一定的研究。液态氟碳纳米粒是一种特殊的超声造影剂，是将氟碳液体与脂质通过微液化技术而得到的一种安全的，对压力、空气暴露、热和剪切应力等相对稳定的一种乳剂。不同于包裹气体的微泡造影剂，液态氟碳纳米粒具有诸多优点：（1）粒径小，组织穿透力强，有利于进行分子影像研究；（2）固有的稳定性使其在体内血循环中具有更长的半衰期，便于延迟显像或重复检查；（3）聚集显像。不同于具有先天性反射和背向散射特征的超声微泡造影剂，液态氟碳纳米粒只有聚集在组织细胞表面时，才能有效增强超声显像，从而极大地提高图像的信噪比；（4）安全。氟碳类物质（PFC）几乎只通过呼气排出体外，极少部分通过胆汁消除。其消除率主要取决于PFC的分子量大小和气压。氟碳液体良好的氧气溶解特性，被应用在液体呼吸的研究，相关产品已进入临床应用。（5）可以作为基因或药物的载体，在靶向显影的同时也可进行局部辅助治疗。令人感兴趣的是，液态氟碳纳米粒还具有不被X线穿透的特性，且易被荧光标记，具有多功能造影剂的潜质。
发明内容
本发明针对不同成像技术需使用不同造影剂，不仅增加机体代谢负担，以及造影剂副反应等问题，提供一种多功能超声造影剂，以期实现“一探针多功能”。
本发明还提供制备所述造影剂的方法
为达到上述目的，本发明所提供的技术方案是这样的：
一种多功能超声造影剂，为含壳核结构纳米粒的脂质乳剂，所述壳核结构纳米粒的壳膜材料由卵磷脂、胆固醇及磁性纳米材料组成，核材料为液态氟碳，磁性纳米颗粒镶嵌于壳膜上；所述纳米粒粒径为200-300 nm。
本发明上述多功能超声造影剂粒径较小，为纳米级，具有较强的组织穿透能力，能够穿过血管内皮间隙，可以用于分子成像。且其内核为液态物质，还能够作为药物或基因的良好载体。
上述多功能超声造影剂的制备方法，包括以下步骤：
将卵磷脂与胆固醇溶于氯仿溶液中，在55℃水浴条件下旋转蒸发至形成一均匀薄膜，加入PBS缓冲液，使薄膜脱落溶解，得到脂质混悬液，所述卵磷脂与胆固醇的质量比为4-6︰1，卵磷脂和胆固醇的质量总和与PBS的体积之比以mg/ml计为30-40：1；将上述所得脂质混悬液与液态氟碳转入高速分散机进行乳化，乳化同时加入磁性纳米材料，所述液态氟碳与脂质混悬液的体积之比为1：1.5-4，磁性纳米材料的质量与脂质混悬液的体积之比以mg/ml计为1-2：1；乳化5-10 min后在冰浴条件下应用超声处理2-5 min，离心后去除沉淀，收集上层液体,即为权利要求1所述多功能超声造影剂。
优选地，上述液态氟碳为全氟溴辛烷。
优选地，上述磁性纳米材料为月桂酸包覆的四氧化三铁纳米颗粒，粒径为10-20 nm，月桂酸与四氧化三铁的质量比为3︰1。
优选地，上述离心的速度为3000-3500 r/min,离心5 min。
本发明应用薄膜-分散法成功制备载磁性纳米材料的液态氟碳超声造影剂，其性质稳定，易于贮存；合成工艺简易，所需材料简单，价格低廉，耗时少，便于批量生产。
本发明所述的多功能超声造影剂不仅能增强超声显像，而且还能够增强CT、MRI显像，显像效果良好。
不同于传统超声微泡造影剂、CT碘造影剂及磁共振Gd-DTPA造影剂，本发明所述的多功能超声造影剂在体内循环半衰期长，经静脉注射后，被网状内皮系统细胞吞噬，从而实现肝、脾等脏器的持久被动靶向强化，便于病变的重复检查、动态监测以及疗效评估等。
附图说明
图1 Malvern激光分析仪检测多功能超声造影剂的粒径图；
图2多功能超声造影剂的透射电镜图像（80 KV ×93000）；
图3 多功能超声造影剂增强大鼠肝脏声像图，左图为造影前，右图为造影后20 min；
图4 多功能超声造影剂增强大鼠肝脏CT显像图，左图为造影前，右图为造影后24 h；
图5 多功能超声造影剂增强大鼠肝脏MRI显像图，左图为造影前，右图为造影后24 h。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的内容不限于所举的实施例。
实施例1 本发明多功能造影剂的制备
精密称取卵磷脂200 mg、胆固醇40 mg共同溶于5 ml氯仿溶液中，55℃水浴条件下旋转蒸发至形成一均匀薄膜，加入PBS缓冲液8 ml，使薄膜脱落溶解，得到脂质混悬液，将上述所得脂质混悬液与3 ml全氟溴辛烷转入高速分散机进行乳化，乳化同时加入10 mg月桂酸包覆的Fe3O4磁性纳米颗粒，乳化10 min后再在冰浴条件下应用超声处理3 min，离心(5 min, 3500 r／min)后去除沉淀，收集上层液体，即可得到载Fe3O4液态氟碳纳米粒。光镜下观察可见该纳米粒呈球形，细小均匀，形态规则，分散较好；Malvern 激光分析仪测得纳米粒粒径为（272.9±19.5）nm，分布窄（图1）；透射电镜可见Fe3O4纳米颗粒镶嵌于纳米粒的壳膜上（图2）。将样品放置4 ℃冰箱贮存，2周后不会分层，光镜下观察形态、大小及其分布均没有明显的改变。
实施例2 本发明所述多功能超声造影剂的体内超声显影实验
SD大鼠经3％戊巴比妥钠（1mg／kg）腹腔注射麻醉后，仰卧位固定，脱毛。使用Philips iU22彩色多普勒超声诊断仪（L12-5探头，探头频率7-13 MHz），采用自身前后对照方法，常规扫查获得大鼠肝声像图，造影时按5 ml／kg剂量经大鼠尾静脉注射实施例1制备的多功能超声造影剂，观察肝造影后的显像时间和显像效果。结果注射造影剂即刻，肝实质未见有明显增强，于注射后5 min，肝实质开始出现增强，并于注射后20 min左右达到高峰，持续约1 h，见图3。表明本发明所述多功能超声造影剂能达到持久增强肝实质超声显像效果。而目前临床所用超声微泡造影剂，体内稳定性欠佳，容易破裂，显像时间短，仅持续几分钟，不便于病变的重复检查，为了明确诊断，患者往往需多次接受造影剂，不但加重机体代谢负担，也增加医疗费用。因此，本发明所述超声造影剂有广阔的应用前景。
实施例3 本发明所述多功能超声造影剂的体内CT显影实验
实验动物准备同实施例2。使用GE LightSpeed 16排螺旋CT机，分别于造影前及造影后24 h采集大鼠肝脏CT图像。CT扫描条件：管电压100 kV，管电流170 mA，层厚5 mm。结果显示造影后24 h大鼠肝实质的影像密度明显增加，见图4。表明该多功能超声造影剂能够增强CT显像。不同于传统CT碘造影剂，为血池显像造影剂，体内清除快，本发明所述的造影剂体内稳定性高，循环时间长，24 h后仍可见增强，有利于病变的动态监测。
实施例4 本发明所述多功能超声造影剂的体内MRI显影实验
实验动物准备同实施例2，使用临床GE 1.5T超导型磁共振仪，分别于造影前及造影后24 h采集大鼠肝脏磁共振图像。MRI扫描参数为：GRE T2*WI （TR／TE／FA：275 ms／15 ms／20°）、GRE T1WI（TR／TE／FA：150 ms／7.5 ms／20°），矩阵256×192，FOV 12×12 cm，层厚3 mm，层间隔0.4 mm。扫描范围从膈顶至肝脏下缘。结果注射上述多功能超声造影剂后24 h，GRE T2*WI、T1WI序列上，大鼠肝实质信号均显著降低，肝脏几乎呈黑色，肝脏-肌肉信号比较造影前明显减少，见图5。说明该多功能超声造影剂还可用作MRI阴性对比剂。
本发明的实施例表明，本发明所述多功能超声造影剂为网状内皮系统特异性对比剂，体内稳定性高，循环半衰期长，能实现肝、脾等脏器的持久被动靶向强化，能同时增强超声、CT、MRI显像，对疾病的诊断，病变动态监测以及疗效评估有潜在的应用价值。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种多功能超声造影剂，为含壳核结构纳米粒的脂质乳剂，所述壳核结构纳米粒的壳膜材料由卵磷脂、胆固醇及磁性纳米材料组成，核材料为液态氟碳，磁性纳米颗粒镶嵌于壳膜上；所述纳米粒粒径为200-300 nm。
2.一种多功能超声造影剂的制备方法，包括以下步骤：
将卵磷脂与胆固醇溶于氯仿溶液中，在55℃水浴条件下旋转蒸发至形成一均匀薄膜，加入PBS缓冲液，使薄膜脱落溶解，得到脂质混悬液，所述卵磷脂与胆固醇的质量比为4-6︰1，卵磷脂和胆固醇的质量总和与PBS的体积之比以mg/ml计为30-40：1；将上述所得脂质混悬液与液态氟碳转入高速分散机进行乳化，乳化同时加入磁性纳米材料，所述液态氟碳与脂质混悬液的体积之比为1：1.5-4，磁性纳米材料的质量与脂质混悬液的体积之比以mg/ml计为1-2：1；乳化5-10 min后在冰浴条件下应用超声处理2-5 min，离心后去除沉淀，收集上层液体,即为权利要求1所述多功能超声造影剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述液态氟碳为全氟溴辛烷。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磁性纳米材料为月桂酸包覆的四氧化三铁纳米颗粒，粒径为10-20 nm，月桂酸与四氧化三铁的质量比为3︰1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心的速度为3000-3500 r/min,离心5 min。
6.权利要求1所述的多功能超声造影剂用于制备CT对比剂的用途。
7.权利要求1所述的多功能超声造影剂用于制备MRI对比剂的用途。
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