CN102573797A - 由超声波激活的乳剂及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种可由超声波激活的乳剂，其包括水溶液中的乳剂中的微粒(1)，微粒具有小于10微米的直径(D)并包含一种活性剂和一种液体形式由第一乳化剂(4)包裹的气态前体(3)。微粒包含气态前体中的乳剂中小于1微米的纳米粒子(5)，每个纳米粒子包括一种含有活性剂的由第二乳化剂(7)包裹的内液(6)。

Description

由超声波激活的乳剂及其生产方法
技术领域
本发明涉及可由超声波激活的乳剂，还涉及其生产方法。
背景技术
目前已知可由超声波激活的乳剂。例如，所述乳剂用于将药物转运到人体靶区以进行局部激活。此类已知的乳剂例如可以是包含气体或气态前体微粒的悬浮水溶液的形式，微粒由表面活性剂包裹，包含要转运的药物。使用期间，将该溶液注入患者体内，待其在循环系统内扩散后，就将超声波集中在靶区上而使微粒在靶区破裂。微粒中包含的药物因此只释放在靶区内，而微粒的其余部分则通过患者的新陈代谢排掉。
专利US-A-2002/159952(Unger)给出了该类乳剂的实例。
但是，这类乳剂的缺点在于，由微粒转运的活性剂位于这些微粒的表面，这就限制了所转运的活性剂的数量。
专利WO2007/010442描述了由聚合物膜包裹的微粒，其包括超声波激活的液体的气态前体和溶于油的疏水活性剂，形成了区别于气态前体的一种状态。但是这种类型的微粒实际上似乎很难或者甚至不可能实现，不能实现活性剂的最佳加载，而且具有活性剂无意识释放的危险。最后，此专利需要使用疏水活性剂，这大大限制了此技术的应用。
发明内容
本发明的一个特殊目的就是克服上述缺点。
鉴于此目的，本发明提出一种可由超声波激活的乳剂，其包括水溶液中的乳剂内直径小于20微米的微粒，微粒包含一种活性剂(标志物或药物)和一种可由超声波激活的由第一乳化剂包裹的液体形式的气态前体，
其中，微粒包含在气态前体中的乳剂中直径小于5微米的纳米粒子，每个纳米粒子包括含有活性剂的由第二乳化剂包裹的内液，所述气态前体形成一道防止活性剂扩散的屏障。
因此，活性剂以双重乳剂的形式而不再是单一乳剂的形式转运。
因为这些措施，活性剂在微粒整个体积(在纳米粒子内)中转运，这样就增加了转运的活性剂的数量。
另外，本发明乳剂的稳定性特别高，这就增加了产品由生产到使用期间的保存期限。
而且，液体形式的气态前体起到防止活性剂扩散的屏障的作用，这避免了活性剂无意识地释放到超声波辐照的靶区之外的患者组织中。
最后，双重乳剂可以像疏水活性剂一样轻易地携带亲水活性剂，这意味着本发明的双重乳剂适应能力很强。
在本发明乳剂的各个实施例中，会利用到如下的一种或几种：
-气态前体是氟化油；
-气态前体是全氟化碳；
-气态前体是全氟正己烷和/或全氟戊烷；
-第二乳化剂含有含氟表面活性剂；
-含氟表面活性剂含有聚(六氟丙烯乙二醇)羧酸盐；
-含氟表面活性剂是从聚(六氟丙烯乙二醇)羧酸盐、全氟化碳和氢氧化铵中获取的；
-活性剂是从标志物和药物组成的组群中选取的；
-活性剂是一种从荧光染料和医学成像造影剂组成的组群中选取的标志物；
-活性剂是含荧光素的荧光染料；
-活性剂是从癌症化学治疗剂和信使核糖核酸组成的组群中选取的治疗剂；
-内液是含水的，活性剂是亲水的；
-内液是一种油，活性剂是疏水的；
-内液是含水的，活性剂是疏水的，由小于1微米的粒子包裹在内液里的乳剂中；
-微粒的直径小于10微米，而且优选为大约5微米左右；纳米粒子的直径小于4微米，而且优选为大约0.3至1微米。
本发明的另一个目的是一种生产上述的可由超声波激活的乳剂的方法，包括以下步骤：
(a)一方面为含有活性剂的内液，另一方面为液体形式的气态前体加第二乳化剂，制备这两者之间的一次乳剂，以获得气态前体中的乳剂中的所述纳米粒子，
(b)一方面为一次乳剂，另一方面为水溶液加第一乳化剂，制备这两者之间的二次乳剂，以获得水溶液中的所述的微粒；
在本发明方法的各个实施例中，会利用如下的一种或几种：
-通过在位于至少是第一和第二微流体供应通道之间的接合点的微流体装置的水力聚焦，完成制备二次乳剂的步骤，微流体供应通道分别供应一次乳剂和水溶液加第一乳化剂，所述供应通道通往将可由超声波激活的乳剂运走的微流体出口通道；
-第一和第二供应通道以及出口通道的内表面在所述的接合点处是亲水的；
-第一供应通道和出口通道各自小于20微米宽，而且在与第一和第二供应通道之间的接合点处小于20微米深；
-第一供应通道和出口通道各自小于10微米宽，而且在与第一和第二供应通道之间的接合点处小于10微米深；
-微流体装置包括两个基本垂直于第一供应通道而且在所述接合点彼此面对的第二通道。
附图说明
根据附图，从以下对作为一个非限制性实例提供的本发明一个实施例的描述中，将会明晰本发明的其它特征和优点。
在图示中：
-图1是本发明一个实施例中水溶液中的乳剂中的微粒的示意图，
-图2是为了获取诸如图1中乳剂中的微粒的微流体装置一个实例的图形，
-图3是显示超声波装置的图形，其在患者身体的靶区内局部激活包含诸如图1中的微粒的乳剂，
-图4是图3中的装置的框图。
具体实施方式
在不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的元件。
本发明提出一种双重乳剂，可以将其注入患者体内，并且通过用聚焦在所述靶区上的超声波来辐照靶区而在患者身体的靶区内将其局部激活。
如图1中示意地所示，此双重乳剂包含水溶液2中微粒1的二次乳剂。这些微粒1的直径D小于20微米。为简单起见，图1只显示了微粒1中的一个。
直径D优选为小于20微米，而且最好小于10微米，比如小于8微米，特别是大约5微米左右，这使得注入双重乳剂时微粒能够在患者的毛细血管中循环，下文会对此进行解释说明。
微粒1包括大体为球形的由第一乳化剂，尤其是诸如“PluronicF68
Figure BPA00001525261800041
”这样的表面活性剂形成的外壁4。
外壁4(犹如气泡壁的液体)包裹一种可通过超声波汽化的而且包含纳米粒子5的一次乳剂的气态前体液3(或更广泛地，一种可由超声波激活的化合物)。气态前体可以是氟化油，尤其是诸如全氟正己烷或全氟戊烷这样的全氟化碳。
纳米粒子5的直径小于5微米，优选为0.3至1微米，比如大约500毫微米。每个这样的纳米粒子5都具有大体为球形的由第二乳化剂形成的外壁7(犹如气泡壁的液体)，第二乳化剂例如是诸如(由杜邦公司作为“Krytox 157 FSH
Figure BPA00001525261800042
”出售的)聚(六氟丙烯乙二醇)羧酸盐这样的含氟表面活性剂。更具体地说，含氟表面活性剂可以从聚(六氟丙烯乙二醇)羧酸盐、全氟化碳和氢氧化铵中制备。作为一个实例，将10毫克Krytox 157 FSH
Figure BPA00001525261800051
和10毫升氢氧化钠加入10毫克全氟正己烷中，可以得到该表面活性剂(见2008皇家化学会，2008，1632-1639，芯片实验室，霍尔泽等，“碳氟化合物包水乳剂的生物兼容表面活性剂”)。
外壁7包裹内液6，例如包含活性剂特别是追踪剂或药物的水或者更广泛地水溶液。
更具体地说，活性剂可以是：
-从由荧光染料(例如荧光素)和医学成像造影剂(尤其是核磁共振成像、X射线、超声波或其它成像的造影剂)组成的组群中选取的标志物；
-拟充当治疗剂标靶的标志物；
-从由癌症化学治疗剂、血管靶向剂、毒素和信使核糖核酸、脱氧核糖核酸等组成的组群中选取的治疗剂；
活性剂可以是亲水的。
活性剂可以是疏水的，在这种情况下，例如，它可以：
-或者是在非水内液中的溶液中，例如氟化油，
-抑或在含水内液中的乳剂中，那么活性剂则被(比如氟化油)包裹在内液里的乳剂中尺寸小于1微米(比如0.3至0.4微米)的粒子中。
活性剂分布于(纳米粒子中的)微粒1的全部体积中，就此事实而言，与当前使用的由超声波激活的单一乳剂相比，在微粒中转运的活性剂的数量得以增加。
另外，本发明双重乳剂的稳定性特别高，因为气态前体形成一个活性剂扩散的屏障，这增加了产品由生产到使用期间的保存期限，而且避免了活性剂无意识释放到超声波辐照的靶区之外的患者组织中。
以上所述双重乳剂可以通过一种有两个基本步骤的方法获取：
(a)一方面为含有活性剂的内液，另一方面为液体态形式的气态前体加第二乳化剂，在此两者之间制备一次乳剂，以获得所述的气态前体中的乳剂中的纳米粒子，
(b)一方面为一次乳剂，另一方面为水溶液加第一乳化剂，在此两者之间制备二次乳剂，以获得所述的水溶液中的微粒。
制备一次乳剂的实例
作为一个实例，可以采用一定的初始数量的全氟正己烷或氟化油形式的其它气态前体，加上第二乳化剂，特别是诸如上述的通过将10毫克Krytox 157 FSH
Figure BPA00001525261800061
和10毫升氢氧化铵加入10毫克全氟正己烷中得到的含氟表面活性剂。
然后按内液重量的20％，加入到全氟正己烷中，例如包含活性剂(例如荧光素)的水溶液。
然后，例如通过15,000转每分钟的转速使用Polytron PT 100
Figure BPA00001525261800062
高速搅拌器剪切圆柱形的库爱特(Couette)细胞15分钟，得到一次乳剂。
这样获取直径大约为500毫微米的纳米粒子5的乳剂。
然后，用离心机分离该乳剂，增加油包水中纳米粒子的体积含量(例如增加到70％)。
制备二次乳剂的实例
通过在诸如图2所示的微流体装置10中，在第一微流体供应通道11和至少一个第二供应通道12(最好是两个彼此面对而且垂直于第一供应通道11的第二通道12)之间的接合点处的水力聚焦，可以完成制备二次乳剂的步骤，所述第一微流体供应通道11和第二供应通道12通向例如与第一供应通道11成一直线布置的微流体出口通道13。
尤其是可以利用聚二甲硅氧烷(PDMS)的软刻蚀技术来制得微流体装置，比如，达菲等在(分析化学，70卷，23号，1998年12月1日，4974-4984页的“聚二甲硅氧中微流体系统的快速原型化”)中描述了这种技术。
通道11-13则可以是凹槽的形式，凹槽具有矩形横截面，例如深度大于0.5微米、小于10微米，尤其是小于10微米或者甚至小于3微米，例如，大约2.5微米。当未接近通道11-12之间的接合点时，通道11-13的深度优选为可以深些(例如大约30微米)。
这些通道的宽度l可以小于20微米，尤其是可以小于10微米，比如大约5到10微米。所有通道11-13的宽度l可以如实例中所示的相同，也可以不同。在后一种情况下，所提到的尺寸至少适用于通道11和13。
通道内壁的表面处理最好是亲水的，以便促进直接乳剂的形成。
第一供应通道11供应一次乳剂3、5，由于例如可为大约5巴的来自压缩空气的外部压力的作用，一次乳剂按照箭头11a的方向流向出口通道。
由于例如可为大约2巴的来自压缩空气的外部压力的作用，第二供应通道12按箭头12a的方向，朝与第一供应通道11的接合点，供应水溶液2加第一乳化剂(例如尤其是按重量计可为1％的浓度，蒸馏水加诸如Pluronic F68这样的表面活性剂)。
如图2中的图形所示，水力聚焦的几何结构形成在外部水相分散的微粒1。该几何结构确定微粒1的直径D，其形成的条件确保形成粒子1的优良单分散性(D周围的分散通常小于3％)。在目前情况下，形成的液滴的直径D大约5微米左右。
在装置10中微粒1的传输频率通常为10千赫左右。
实施例
使用可由超声波激活的乳剂时，例如通过静脉注射将该乳剂注入患者体内，以使微粒1通过循环系统扩散到患者身体29各处或个别部位。
然后，在例如肿瘤这样的靶区30内，由于图3中可见的超声设备21发出的聚焦超声的作用，致使微粒破裂而激活这些微粒中的某些微粒。
该超声设备21是超声波检查仪，包括：
-超声换能器的网络22，例如，超声波检查中常用类型的阵列，其包括n个超声换能器22a(例如大约100至300个以2.5兆赫兹左右的频率进行传输的换能器)。
-控制器23，其在传输期间控制换能器的网络22并且获取该网络所捕获的信号，
-用来控制所述控制器23的微型计算机24，所述微型计算机24包括一个用户界面，用户界面包括可以显示换能器的网络22捕获的超声图像的屏幕25；所述用户界面还包括例如与鼠标或类似装置相关联的键盘26，而且若合适的话，还可包括诸如光笔或类似装置那样的定点设备27，其允许操作员28在屏幕25上限定一个区域，下文会进行解释说明。
将换能器的网络22设计成使其与实心的靶介质9接触，例如，人或动物身体的一个部位，以便在该介质中限定并标记出一个或多个关注区域30，下文会进行解释说明。关注区域30例如可以是诸如肿瘤这样的病变。
控制器23和微型计算机24共同构成控制装置，用来控制换能器的网络22以及捕获和处理来自该网络的信号。有可能由单一电子装置来实现控制器23和微型计算机24的功能。
如图4所示，例如，控制器23可以包括：
-n个模数转换器31(A/D1-A/Dn)，它们(例如通过电缆)分别与换能器网络22的n个换能器(T1-Tn)相连；
-n个分别与模数转换器31相连的缓冲器32(B1-Bn)，
-一个与缓冲器32和微型计算机24连通的中央处理器33(CPU)，
-一个与中央处理器33相连的中央存储器34(MEM)，
-一个与中央处理器33相连的数字信号处理器35(DSP)。
最初可照惯例以超声成像模式使用设备21，以便在屏幕25上查看目标30的图像。例如，操作员2可以使用上述光笔27或用作定点设备的任何其它用户界面，通过在屏幕25上描绘其边缘以定义出靶区30。
当操作员定义出关注区域30时，他通过致使聚焦在所述靶区30不同点上的激活超声束相继地发射，来开始乳剂激活步骤，这样，整个靶区30接收超声波，超声波通过使这些微粒的氟化油3汽化而使靶区包含的微粒1破裂。因为纳米粒子5的密封包裹对于气相不再有效，所以起初包含在纳米粒子5里的活性剂被释放。释放之后，活性剂通过扩散和对流消散到外部媒介。微粒1汽化相的膨胀以及由于音场的声孔效应促进活性剂有效分布到组织中。在活性剂是诸如荧光素这样的荧光染料的情况下，靶区30的组织以持久的方式被染色，因而在切除术中容易被外科医生发现。
每一激活超声束的压力及持续时间都适合激活标志物，而不破坏患者29的组织。例如，每一激活超声束的持续时间为1至1000微秒，尤其是10至1000微秒，而且所述的激活超声束在组织上施加小于8兆帕，尤其是小于6兆帕的压力，该压力相当于常规的成像压力。

Claims (21)

1.一种可由超声波激活的乳剂，在水溶液中的乳剂中，包括直径(D)小于20微米的微粒(1)，微粒(1)包含一种活性剂和一种液体形式的气态前体，其可由超声波(3)激活由第一乳化剂(4)包裹起来，
其特征在于，微粒(1)包含在气态前体(3)中的乳剂中直径(d)小于5微米的纳米粒子(5)，每个纳米粒子(5)包括含有活性剂的由第二乳化剂(7)包裹的内液(6)，所述气态前体形成一道防止活性剂扩散的屏障。
2.根据权利要求1所述的乳剂，其特征在于，气态前体是氟化油。
3.根据权利要求2所述的乳剂，其特征在于，气态前体是全氟化碳。
4.根据权利要求3所述的乳剂，其特征在于，气态前体是全氟正己烷和/或全氟戊烷。
5.根据上述任一权利要求所述的乳剂，其特征在于，第二乳化剂含有含氟表面活性剂。
6.根据权利要求5所述的乳剂，其特征在于，含氟表面活性剂包含聚(六氟丙烯乙二醇)羧酸盐。
7.根据权利要求6所述的乳剂，其特征在于，含氟表面活性剂是从聚(六氟丙烯乙二醇)羧酸盐、全氟化碳和氢氧化铵中获取的。
8.根据上述何一权利要求所述的乳剂，其特征在于，活性剂是从由标志物和药物构成的组群中选取的。
9.根据权利要求8所述的乳剂，其特征在于，活性剂是从由荧光染料和医学成像造影剂构成的组群中选取的标志物。
10.根据权利要求9所述的乳剂，其特征在于，活性剂是含有荧光素的荧光染料。
11.根据权利要求8所述的乳剂，其特征在于，活性剂是从由癌症化学治疗剂和信使核糖核酸构成的组群中选取的治疗剂。
12.根据上述任一权利要求所述的乳剂，其特征在于，内液(6)是含水的，活性剂是亲水的。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的乳剂，其特征在于，内液是一种油，活性剂是疏水的。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的乳剂，其特征在于，内液是含水的，活性剂是疏水的而且包裹在内液中的乳剂中小于1微米的粒子中。
15.根据上述任一权利要求所述的乳剂，其特征在于，微粒(1)的直径(D)小于10微米，优选为大约5微米，纳米粒子(5)的直径(d)小于4微米，优选为大约0.3至1微米。
16.根据上述任一权利要求生产可由超声波激活的乳剂的方法，包括以下步骤：
(a)一方面为含有活性剂的内液，另一方面为液体形式的气态前体加第二乳化剂，在此两者之间制备一次乳剂，以获得所述的气态前体(3)中的乳剂中的纳米粒子(5)，
(b)一方面为一次乳剂，另一方面为水溶液加第一乳化剂，在此两者之间制备二次乳剂，以获得所述的水溶液(2)中的微粒(1)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，通过在至少是第一和第二微流体供应通道(11、12)之间的接合点处，水力聚焦在微流体装置(10)内，来完成制备二次乳剂的步骤，微流体供应通道分别供应一次乳剂和水溶液加第一乳化剂，所述供应通道(11、12)通往将可由超声波激活的乳剂运走的微流体出口通道(13)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，第一和第二供应通道(11、12)以及出口通道(13)在所述接合点处具有亲水的内表面。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，第一供应通道(11)和出口通道(13)宽度(l)各自小于20微米，而且在第一和第二供应通道(11、12)之间的接合点处的深度小于20微米。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，第一供应通道(11)和出口通道(13)宽度(l)各自小于10微米，而且在第一和第二供应通道(11、12)之间的接合点处的深度小于10微米。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其特征在于，微流体装置包括两个基本垂直于第一供应通道(11)而且在所述接合点彼此面对的第二供应通道(12)。
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