DE2542255A1

DE2542255A1 - Mittel zur intravaskulaeren verabreichung

Info

Publication number: DE2542255A1
Application number: DE19752542255
Authority: DE
Inventors: Sven Lennart Kaagedal; Ulf Sven Erik Rothman; John Lennart Soederberg
Original assignee: Pharmacia Fine Chemicals AB
Current assignee: Cytiva Sweden AB
Priority date: 1974-09-27
Filing date: 1975-09-23
Publication date: 1976-04-08
Also published as: US4115536A; GB1525860A; FR2285857B1; FR2285857A1; JPS5161620A; SE7412164L

Description

Unsere Nr. 20 145 Ec/tk

Pharmacia Pine Chemicals AB Uppsala / Schweden

Mittel zur intravaskulären Verabreichung

Die Erfindung betrifft ein Mittel zur intravaskulären Verabreichung für diagnostische und/oder physiologische Untersuchungen, das eine Suspension kleiner radioaktiver Teilchen in einer physiologisch verträglichen Flüssigkeit enthält oder aus einer derartigen Suspension besteht.

Radioaktiv markierte Zentrosomen in Suspension in einer physiologisch verträglichen Flüssigkeit werden in jüngster Zeit in steigendem Maße bei Untersuchungen des Kreislaufs, der Verlagerungserscheinungen, der Mikrozirkulation und der Ernährung sowie als Mittel zur Durchführung der Scintographie bei Menschen und Tieren verwendet.

Für die vorstehenden Versuche wurden zwei verschiedene Arten von Materialien verwendet, und zwar einerseits Teilchen, die nicht biologisch abbaubar sind, und andererseits Teilchen, die biologisch abbaubar sind, d.h. die in vivo

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durch Enzyme, die in den Organismen auftreten, abgebaut werden. Gewohnlich wurden die biologisch abbaubaren Teilchen in Versuchen mit Menschen und die biologisch nicht abbaubaren Teilchen in Tierversuchen verwendet. Ein Nachteil, der all difesen Teilchen gemeinsam ist, besteht in der Schwierigkeit der Spaltung des Radionuclide. Um diese Spaltung zu verhindern, wurde versucht, die nicht abbaubaren Teilchen bereits im Verlauf ihrer Herstellung zu markieren, um eine Einkapselung des Radionuclids zu erreichen. Diese Teilchen, die u.a. aus verschiedenen Kunststoffen, wie z.B. carbonisierten Ionenaustauschern, hergestellt werden, haben jedoch mehrere große Nachteile. Sie haben eine hohe Dichte, die in den Blutgefäßen Sedimentationserscheinungen hervorrufen kann. Auch andere rheologische Störungen können durch die hohe Dichte verursacht werden, wobei die Verteilung der Teilchen in den Blutkapillaren von der des üblichen Blutstromes abweichen kann. Darüberhinaus ballen sich Kunststoffteilchen im Serum oft zusammen, wodurch weitere Störungen entstehen können.

Wenn die Markierung mit dem Radionuclid während der Herstellung des Trägermaterials durchgeführt wird, muß das Produkt sofort anschließend verwendet werden, da auf diesem Gebiet fast ausschließlich Radionuclide verwendet werden, die eine kurze Halbwertszeit (5 bis 60 Tage) aufweisen. Die Herstellung von mit einem Radionuclid markierten Zentrosomen (Mikrokügelchen) ist sehr umständlich und kostspielig, so daß große wirtschaftliche Verluste entstehen, wenn es nicht möglich ist, das Material innerhalb einer bestimmten Zeit nach der Herstellung zu verwenden, so daß das Radionuclid zerfallen ist. Hierdurch wird die Verwendung geeigneter Radionuclide weiter begrenzt.

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Die abbaubaren Teilchen werden gewöhnlich kurz vor der Verwendung markiert. Dadurch ist es möglich, Radionuelid-Markierungen mit geringer Beständigkeit zu tolerieren, wobei die geringe Beständigkeit teilweise darauf beruht¹, daß die Zentrosomen eine begrenzte Lebensdauer in vivo (aufgrund des enzymatischen Abbaus) aufweisen, und teilweise daher rühren, daß im allgemeinen Radionuclide mit einer sehr kurzen Halbwertszeit verwendet wurden. Dies bedeutet, daß die Auswahl eines geeigneten Radionuclids sehr begrenzt ist. Um die Verwendung langlebigerer Radionuclide zu ermöglichen, ohne deren Ablagerung in verschiedenen Organen zu riskieren, muß eine beständige und nicht spaltbare Bindung des Radionuclids an die Teilchen und auch an die Teilchenfragmente, die durch den enzymatischen Abbau erhalten werden, bewirkt werden.

Auch viele der vorgeschlagenen abbaubaren Teilchen, d.h. der Teilchen auf Basis von denaturierten Proteinen, wie z.B. Albumin, haben eine zu hohe Dichte und/oder Haftfähigkeit und können eine Sedimentation und/oder eine Zusammenballung der Teilchen in der Suspension verursachen. Die aus der schwedischen Patentanmeldung 7*107461-8 bekannten Teilchen haben jedoch diese mechanischen Nachteile nicht.

Gemäß vorliegender Erfindung wurde überraschend gefunden, daß eine sehr beständige Bindung mehrerer verschiedener Radionuclide an die Teilchen erreicht werden kann, ohne daß die Teilchen die vorstehenden mechanischen Nachteile aufweisen.

Das erfindungsgemäße Mittel zur intravaskulären Verabreichung für diagnostische und/oder physiologische Untersuchungen enthält eine Suspension kleiner Teilchen in einer

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physiologisch verträglichen Flüssigkeit oder besteht aus einer solchen Suspension, wobei die Teilchen vorzugsweise eine Teilchengröße von 0,1 bis 300/^m aufweisen und mit mindestens einem metallischen Radionuclid markiert sind, und wobei die Teilchen unlöslich aber quellbar in Wasser sind und Hydroxylgruppen enthaltende Polymermoleküle, vorzugsweise polymere oder polymerisierte Kohlehydrate oder Zuckeralkohole oder deren physiologisch verträgliche Derivate enthalten. Dieses Mittel ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen covalent gebundene Chelatbildende Gruppen aufweisen, an die das Radionuclid in einem Chelat-Komplex gebunden ist, der einschließlich des Metalls hauptsächlich aus mindestens ¹I, vorzugsweise aus mindestens 5 bis 8, 5- oder 6-gliedrigen Ringen aufgebaut ist, wobei 2 Metall-Koordinierungsatome in einem Abstand von 2 oder 3 Atomen voneinander angeordnet sind, deren eines ein Stickstoffatom und das andere ein Stickstoff-, Schwefeloder ein Sauerstoffatom ist, wobei das Sauerstoffatom einen Teil einer Carboxyl-, SuIfonat- oder Phosphonatgruppe oder einer anderen gleich wirkenden, negativ geladenen funktioneilen Gruppe darstellt.

Die Teilchen können vorzugsweise mindestens zwei verschiedene Chelat-bildende Gruppen enthalten, an die das Radios nuclid in Chelat-Komplexen gebunden ist, die aus mindestens vier derartigen 5- oder 6-gliedrigen Ringen bestehen.

Der Ausdruck "Chelat-bildende Gruppen" soll solche Gruppen umfassen, die zusammen mit den Metallionen sogenannte Chelat-Komplexe mit hohen Beständigkeitskonstanten ergeben.

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Die Chelat-bildenden Gruppen enthalten vorzugsweise mindestens 3 Stickstoffatome.

Die Chelat-bildenden Gruppen können mindestens drei Polgen enthalten, die gleich oder verschieden sein können. Außerdem können bestimmte Atome verschiedenen Polgen gemeinsam sein. Diese Polgen können z.B. die folgenden Formeln aufweisen:

I · J I

N-C-C-N-/ ι

I I t I I N-C-C-C-N-

1:1 I I » ι »

N-C-O-C-N- t ι

ι ι ι I N-C-S-C-N-

N-C-C=O -N-C-SO₂

' OH OH

N-C-C-C^ - N - C - C - SO₂

' ' ^X0H OH

ι ι ι r ' I H

N-C-C-N- · -N-C-P-OH

¹ OH

I I I I ι III;/

N-C = C-C-N- -N-C-C-P-OH ' ' ' OH

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I I Γ

N-O-C-N-

[ I

N = N-C-N-f

I III

N-O-C-C-N

ι ι

I I I

N = N-C-C-N

I ι

ι r

N-O-C-C = O

' OH

ι I r N-N-C-C = O

OH

ι rf ί N-C-C-C-SH ι ι ι

ι ι f N-C-C- SH-I I

Auch andere Folgen, die ein Stickstoffatom und in einer Entfernung von zwei oder drei Atomen von diesem Stickstoffatom· ein anderes Stickstoffatom oder ein Schwefelatom oder ein Sauerstoffatom enthalten, wobei dieses Sauerstoffatom ein Teil einer Carboxyl-, SuIfonat- oder Phosphonatgruppe oder einer anderen gleichwirkenden, negativ geladenen funktioneilen Gruppe ist, können in den Chelat-bildenden Gruppen enthalten sein.

Die Chelat-bildenden Gruppen können nach üblichen Verfahren zur Einführung von Substituenten covalent an die Hydroxylgruppen der Polymermoleküle gebunden werden. Es können mehrere der üblichen Methoden, mit denen Proteine und andere Substanzen an lösliche und unlösliche Matrizen gebunden

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werden, angewendet werden, um die Chelat-bildenden Gruppen an die Grundsubstanz zu binden. Die Carboxylgruppen in den Chelat-Bildnern können z.B. durch Umsetzung in Gegenwart von Carbodiimiden oder anderen Kondensationsmitteln Esterbindungen an die Trägersubstanzen bilden. Andererseits können Carboxylgruppen in die Grundsubstanz eingeführt werden und zur Bildung von Amidbindungen mit den Chelat-Bildnern verwendet, werden. In das Polymerisat können reaktive Gruppen auf verschiedene bekannte Weiseneingeführt werden, worauf dann durch Umsetzung mit Mercapto- oder Aminogruppen oder anderen nucleophilen Zentren in dem Chelat-Bildner eine Bindung an den Chelat-Bildner bewirkt wird. Beispiele für derartige Gruppen sind Aldehyd- und Ketogruppen (partielle Oxidation der Grundsubstanz), Halogenacetylgruppen, Azidgruppen, Isocyanat- und Isothiocyanatgruppen, s-Triazinylgruppen, Divxnylsulfongruppen, Carbonsäureestergruppen, Imidocrabonsäureestergruppen (Cyanbromid-Aktivierung), Oxirangruppen und Gruppen, die leicht in Oxiranderivate umgewandelt werden, sowie reaktionsfähige Disulfide. Je nach dem ausgewählten Verfahren, mit dem die Bindung bewirkt wird, kann der vollständige Chelat-Bildner direkt an die Grundsubstanz gebunden werden oder nach und nach aufgebaut werden, indem man ein Ausgangsmaterial für den Chelat-Bildner an die Grundsubstanz bindet und abschließend chemisch modifiziert.

Beispielsweise können Verbindungen der allgemeinen Formel H₂N ZXCH₂)_n - NHJ_m H , worin η 2 oder 3 bedeutet und m einen Wert von 1 bis 100 aufweist, an die Grundsubstanz gebunden und anschließend mehr oder weniger vollständig carboxymethyliert oder carboxyäthyliert werden, so daß ein Chelat-Bildner der folgenden Formel erhalten wird:

Matrix - N - /(CIL₁) - Ν? - R

R R

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worin R ein Wasserstoffatom und/oder die Gruppe CHpCOOH und/oder die Gruppe CH₂CH₂COOH bedeutet.

Die an die Grundsubstanz gebundene stickstoffhaltige Verbindung enthält in jedem Fall eine bestimmte Anzahl von Stickstoffatomen, nämlich m + 1, wobei m vorzugsweise einen Wert von 1 bis 5 bedeutet, und kann an die Grundsubstanz über ein beliebiges Stickstoffatom gebunden sein. Die Anzahl der Carboxymethyl- und/oder Carboxyäthylgruppen kann in jedem Fall von 0 bis m + 2 variieren. Dies führt zur Bildung einer sehr großen Zahl verschiedener Chelat-bildender Gruppen an den Teilchen. Auf diese Weise können Metalle, die durch gleichzeitige Koordinierung an Carboxylgruppen und stickstoffhaltige Gruppen sehr beständige Chelate bilden, vorzugsweise solche Chelate bilden, während Metalle, die nur mit stickstoffhaltigen Gruppen beständigere Chelate bilden, vorzugsweise solche Chelate bilden können. Auch Chelate, die ein Gemisch aus diesen Arten von Chelaten enthalten, oder bei denen die Hydroxylgruppen der Grundsubstanz beteiligt sind, sind möglich. Aufgrund der Gegenwart einer Reihe verschiedener Chelat-bildender Gruppen erhält ein und dasselbe Teilchen einen beträchtlich erweiterten Anwendungsbereich für verschiedene Metalle.

Die vorstehende Art von Chelat-Bildnern ist nur ein Beispiel der Gruppen, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können. So können die Carboxymethyl- bzw. die Carboxyäthylgruppen durch SuIfomethyl-, Sulfoäthyl-, Phosphomethyl- bzw. Phosphoäthyl-, Aminoäthyl- bzw. Aminopropyl- oder andere äquivalente Gruppen ersetzt werden. Außerdem können Chelat-Bildner, die auf Hydrazin oder Hydroxylamin enthaltenden analogen Gruppen aufgebaut sind, verwendet werden.

Um dem Komplex aus Metall und Grundsubstanz in vivo eine

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ausreichende Beständigkeit zu geben, sollte dae verwendete Metallion mindestens zweiwertig sein und nicht zu den Gruppen der Alkali- oder Erdalkalimetalle gehören. Das Metall sollte vorzugsweise ein Übergangsmetall, ein Metall der Lantanidengruppe oder ein Metall der Aktinidengruppe sein.

Die Markierung mit dem metallischen Radionuclid wird auf sehr einfache Weise durchgeführt, indem man eine Lösung eines Salzes des Radionuclide bei Raumtemperatur und im allgemeinen bei einem neutralen oder ziemlich neutralen pH-Wert (etwa pH 5 bis 9) mit einer Suspension der Teilchen umsetzt. Nachdem das Radionuclid an dem Chelat-Bildner fixiert wurde, wird die Suspension zweckmäßig für eine bestimmte Zeit auf etwa 80 bis 110⁰C erhitzt. Durch dieses: Erhitzen wird eine Stabilisierung des Metallkomplexes erreicht .

Die erfindungsgemäß eingesetzten wasserunlöslichen, aber quellbaren Teilchen können nicht abbaubare oder biologisch abbaubare Teilchen sein und bestehen vorzugsweise aus polymeren oder polymerisierten Kohlehydraten oder Zuckeralkoholen oder deren physiologisch verträglichen Derivaten.

Besonders die wasserunlöslichen, aber quellbaren Polymer- -j teilchen bestehen aus einem Hydroxylgruppen enthaltenden dreidimensionalen Netzwerk, das über covalente Bindungen zusammengehalten wird.

Dieses dreidimensionale Netzwerk kann vorzugsweise durch J

Vernetzen der hydroxygruppenhaltigen Polymerisate, Vorzugs- I

weise Polysaccharide oder deren Derivate, über covalente ■

Brückenbindungen erhalten werden. !

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Das Vernetzen zu dem praktisch unendlichen dreidimensionalen Netzwerk kann durch Umsetzung der hydroxylgruppenhaltigen Polymeren mit einem mindestens bifunktionellen Vernetzungsmittel bewirkt werden.

Vorzugsweise können die Polymerteilchen aus Polysacchariden, d.h. Dextran, bestehen, die durch Brücken mit covalenten Bindungen zu einem dreidimensionalen Netzwerk vernetzt wurden, das unlöslich, aber quellbar in Wasser ist, an welches Netzwerk Polyamine, z.B. Polyäthylenamine, gebunden wurden, die am Stickstoff in unterschiedlichem Ausmaß durch Gruppen der Formel

- (CH₂)_n · COOH oder - (CH₂) SO₂OH, worin η 1 oder 2 bedeutet, substituiert wurden.

Um vernetzende Brücken zu erhalten, die über Ätherbindungen an die Polymerketten, wie die Polysaccharidketten, gebunden sind, kann das hydroxylgruppenhaltige Polymer, z.B. das Polysaecnarid oder das Polysaccharid-Derivat, beispielsweise in einer alkalischen wäßrigen Lösung mit einem Vernetzungsmittel, z.B. der Formeln :

Y
X · A₁ · Z (I) und X · A₂ · Z (II)

worin X, Y und Z jeweils Halogenatome, vorzugsweise Chloroder Bromatome, bedeuten und A₁ und A₂ jeweils einen geradkettigen oder verzweigtkettigen aliphatischen gesättigten Kohlenwasserstoffrest darstellen, der durch eine oder mehrere Hydroxylgruppen substituiert ist und vorzugsweise 3 bis 30 Kohlenstoff atome, insbesondere 3 bis 20 Kohlenstoff atome und ganz besonders 3 bis 10 Kohlenstoffatome enthält, und

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der gegebenenfalls durch eines oder mehrere Sauerstoffatome unterbrochen sein kann, oder mit einer entsprechenden Epoxyverbindung umgesetzt werden, die aus der Verbindung (I) oder (II) durch Abspalten von Halogenwasserstoff erhalten werden kann. Beispiele für bifunktionelle Substanzen der Formel X · A₁ · Z und entsprechende Epoxyverbindungen, die aus Verbindungen der Formel durch Abspaltung von Halogenwasserstoff erhalten werden können, sind:

CH, - CH - CH-, . 0 . (CH-) . 0 . CH, - CH - CH₇ 2 2 2^Jn 2 \ / 2

^O 0

worin η eine ganze Zahl von z.B. 2 bis 4 bedeutet und

CH- - CH . CH₀.0.CH-.CH-.0.CH-.CH-.0.CH- . CH -CH₀ 2_Nq^ 2 2 2 2 2 2 "^o^

CH

I
CH₂ - CH . CH₂ . 0 . CH . CH₂ . CH₂ . 0 . CH₂ . CH

und"
CH₀ - CH . CH₀ . 0 . CH- - CH - CH₀

und
CH₇ - CH . CH₇ . 0 . CH₇ . CH(OH) . CH₀ . 0 . CH, . CH - CH,

oder entsprechende Halogenhydrine sowie bifunktionelle Glycerinderivate der Formel X · CH- * CH(OH) · CH₅ · Z, z.B. Dichlorhydrin und Dibromhydrin oder entsprechende Epoxyverbindungen (erhältlich durch Abspaltung von Halogen-

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wasserstoff) der Formel CH₃ - CH · CH₂ · Z ,

z.B. Epichlorhydrin oder Epibromhydrin. Ein weiteres Beispiel für eine derartige bifunktionelle Verbindung ist 1,2-3,4-Diepoxybutan der Formel CH_p - CH ^# CH - CH„ .

V V

Ein Beispiel für ein trifunktionelles Vernetzungsmittel (das eine Epoxyverbindung entsprechend einer Verbindung der Formel _γ bedeutet) ist

X * A₂ · Z
CHo - CH . CH₀ . O. CH₉ . CH . CH₇ . O . CH₇ . CH -

^No ο ο

CH₂ . CH -

Das Polysaccharid oder das Polysaccharidderivat wird mit einer solchen Menge eines mindestens bifunktionellen Vernetzungsmittels umgesetzt, daß ein wasserun-lösliches Gel, d.h. ein praktisch unendliches dreidimensionales Netzwerk, mit den gewünschten Eigenschaften gebildet wird. Ein geeignetes Verhältnis zwischen den Mengen der verschiedenen Polysaccharide . oder Polysaccharidderivate und des Vernetzungsraittels kann vom Fachmann leicht bestimmt werden.

Um vernetzende Brücken zu erhalten, die an die Polysaccharidketten Über Esterbindungen gebunden sind, kann das Polysaccharid oder das Polysaccharidderivat in an sich bekannter Weise mit beispielsweise aliphatischen oder heterocyclischen oder aromatischen Dicarbonsäuren oder deren reaktionsfähigen Derivaten, wie z.B. Dicarbonsäuredxchloriden (z.B. von

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Bernsteinsäure oder von Adipinsäure) oder z.B. mit Diisocyanaten oder Diisothiocyanaten, umgesetzt werden. Andere Vernetzungsmittel können ebenfalls eingesetzt werden.

Die Vernetzungsreaktion führt neben der Brückenbildung häufig auch zur Einführung von monofuntionelle gebundenen (d.h. über Einfachbindung) Substituenten (Monoäthern, Monoestern usw.) des Vernetzungsmittels, d.h. es hat nur eine reaktionsfähige Gruppe des mindestens bifunktionellen brückenbildenden Mittels mit einer Hydroxylgruppe eines Polysaccharide reagiert, während die andere reaktionsfähige Gruppe oder die anderen reaktionsfähigen Gruppen des brückenbildenden Mittels z.B. stattdessen mit z.B. Wasser reagiert haben, wobei z.B. Hydroxylgruppen oder Carboxylgruppen usw. gebildet wurden. Daher· enthält das polymere Produkt häufig auch monofuntionell gebundene Substituenten, die aus dem brückenbildenden Mittel herrühren, z.B. -0 · CH« * CH(OH) · CHg wenn das brückenbildende Mittel Epichlorhydrin ist, oder

-0 * CH₂ · CH(OH) · CH₂ · 0 · (CHg)₂J · 0 · CHg · CH(OH) · CH₂OH, wenn das brückenbildende Mittel 1,4-Butandiol-diglyceridäther ist, oder z.B. -0 · CO '(CHg)_n · COOH, wenn das brückenbildende Mittel ein Dicarbonsäuredichlorid ist.

Zu den nicht abbaubaren Teilchen, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, gehören beispielsweise solche, die auf Agarose und vernetzter Agarose sowie vernetztem Dextran und vielen anderen vernetzten Polysacchariden und deren Derivaten basieren. Auch Teilchen, die z.B. auf vernetzter polymerisierter Saccharose oder vernetztem polymerisierten Sorbit basieren, können mit Vorteil eingesetzt werden. Zu den biologisch abbaubaren Teilchen, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, gehören z.B. solche, die auf vernetzten Polysacchariden, wie z.B. Stärke und Glycogen sowie

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deren Dextrine, basieren, die durch oc-Amylase abbaubar sind. Die Stärke kann dabei aus Amylase oder Amylopektin oder Gemischen daraus bestehen. Teilchen, die durch oc-Amylase abbaubar sind, sind in der schwedischen Patentanmeldung 7¹IO 7¹JoIZS beschrieben.

Sowohl im Fall der abbaubaren Teilchen wie auch im Fall der nicht abbaubaren Teilchen können die vernetzten Polysaccharidmoleküle in dem dreidimensionalen Netzwerk durch andere als die vernetzende Brücken bildenden Substituenten substituiert sein.

Das polymere Gelprodukt kann in Form von geformten Stücken oder von Teilchen erhalten werden, indem man entweder die Polymerisate in Form großer Stücke (Masse-Polymerisation) herstellt und dann, z.B. durch Vermählen, zerkleinert oder indem man das Produkt direkt durch Perfpolymerisation (Dispersionspolymerisation) in Form runder Teilchen herstellt. Im letzteren Fall wird das Reaktionsgemisch in einer damit nicht mischbaren inerten Flüssigkeit zu Tropfen dispergiert, worauf die bei der Reaktion in den Tropfen gebildeten Gelteilchen gewonnen werden. Vorzugsweise werden solche Teilchen, die eine Kugelform aufweisen, ausgewählt. Die gewünschten Teilchengrößen können durch Fraktionierung, z.B. durch Sieben, gewonnen werden.

Die vernetzten Polymerteilchen sind unlöslich in Wasser (mindestens innerhalb des Temperaturbereiches von 0 bis 37°C), quellen jedoch in Wasser zu Gelteilchen. Diese Gelteilchen können z.B. mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 65 Gew.-^, Wasser enthalten. Die Gelteilchen können z.B. weniger als 99>8 Gew.-jt Wasser, vorzugsweise weniger als 99,5 Gew.-% Wasser enthalten. In dem in Wasser gequollenen Zustand haben die Teilchen zweckmäßigerweise eine Dichte von

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1,03 bis 1,20 g/cm⁵, vorzugsweise von 1,05 bis 1,15 g/cnr. Dadurch sind sie ganz besonders geeignet für eine Berührung mit Blut, da die Dichte der roten Blutkörperchen 1,098 g/cnr beträgt. Die Teilchen können von unregelmäßiger oder von kugelförmiger Gestalt sein. Vorzugsweise werden sie mit kugelförmiger Gestalt verwendet.

Die Teilchen haben vorzugsweise eine Teilchengröße von 0,1 bis 300 am, z.B. von 1 bis 100^m, wenn sie in Wasser gequollen sind. Häufig werden in einem in Wasser gequollenen Zustand Teilchen mit Teilchengrößen von 5 bis 60/tm ausgewählt, wenn feinere Gefäße blockiert werden sollen.

Das diagnostische Mittel soll intravaskulär verabreicht werden, d.h. es soll vorzugsweise in Blutgefäße, in einigen Fällen aber auch in Lymphgefäße eingeführt werden.

Die Teilchengröße kann so ausgewählt werden, daß die Teilchen nach der intravaskulären Verabreichung feinere Gefäße, die in einem bestimmten Teil des Körpers liegen oder zu diesem Körperteil führen, verstopfen.

Die auszuwählende Teilchengröße hängt ab von der Dimension der Gefäße, die verstopft werden sollen. Als Beispiel für feinere Blutgefäße, die in diesem Zusammenhang von Interesse sind, seien Blutkapillaren mit einem Durchmesser von 5 bis 15^m und Meta-Arteriolen mit einem Durchmesser von etwa 15 bis 300^m erwähnt. In bestimmten Fällen, z.B. bei der Bestimmung der Blutvolumen mit radioaktiven Teilchen kann man so kleine Teilchen verwenden, daß sie auch die feinsten Blutkapillaren nicht verstopfen.

Nach der intravaskulären Verabreichung können die Teilchen des diagnostischen Mittels die feineren Gefäße verstopfen,

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wodurch in diesen Gefäßen der Durchfluß verzögert und die Dauer des Aufenthaltes der radioaktiven Substanz in dem Gefäßsystem verlängert wird oder ihre Strömungsbahnen abgelenkt werden.

Wenn das diagnostische Mittel verabreicht wird, werden sowohl die Teilchen als auch das Radionuclid in dem gleichen Gefäßteil, vorzugsweise stromaufwärts von den feinsten Gefäßen, aufgehalten.

Das diagnostische Mittel wird in einer Menge verabreicht, die ausreicht» ura in jedem Fall die gewünschte Wirkung zu erreichen. Die Dosis des Mittels (berechnet für jedes Einzelwesen) beträgt gewöhnlich 0,1 bis 2000 mg Teilchen, z.B. 0,5 bis 200 mg Teilchen, und hängt ab von der durchzuführenden Untersuchung, z.B. davon, welcher Kapillarbereich untersucht und möglicherweise blockiert werden soll. Die Dosis kann z.B. 0,001 bis 50 mg pro kg Körpergewicht und vorzugsweise 0,01 bis 25 mg pro kg Körpergewicht, insbesondere 0,05 bis 10 mg pro kg Körpergewicht betragen.

Die Konzentration der Teilchen in der Suspension kann je nach der in Aussicht genommenen Verwendung innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Sie kann beispielsweise mehr als 0,01 mg, z.B. mehr als 0,1 mg, insbesondere mehr als 1 mg Teilchen pro ml Suspension, sowie beispielsweise weniger als 200 mg, z.B. weniger als 50 mg, insbesondere weniger als 25 ag Teilchen pro 1 ml Suspension betragen. Die physiologisch verträgliche wäßrige Flüssigkeit, worin die Teilchen suspendiert werden, kann eine der üblichen Flüssigkeiten für intravaskuläre Injektion, z.B. eine Kochsalzlösung (d.h. eine 0,9 ?ige wäßrige Lösung von NaCl), oder auch eine wäßrige Lösung von Glukose oder Sorbit, z.B. eine 5 Jt-

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ige wäßrige Lösung, oder auch eine Lösung der im Blutplasma vorhandenen Salze oder auch sogenannte Plasmaexpander sein. Andere physiologisch verträgliche Substanzen können der Suspension zugesetzt werden.

Vorzugsweise werden sterile Suspensionen der Teilchen verwendet. Die Sterilisation kann durch Erhitzen, z.B. im Autoklaven, oder durch Zusatz von Substanzen, die das Wachstum von Mikroorganismen verhindern, bewirkt werden. Es kann auch die Herstellung der Suspensionen aseptisch durchgeführt werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert. Beispiel 1

Eine Suspension von 20 g Teilchen eines mit Epichlorhydrin vernetzten Dextrangels mit einergequollenen Teilchengröße von etwa 40 bis $6 am (Sephadex^- G25 Superfine, von der Pharmacia Fine Chemicals AB, Schweden) in 200 ml Wasser wurde mit einer Lösung von 24 g Natriumhydroxid in 30 ml Wasser versetzt, worauf tropfenweise unter Rühren 75 ml Epichlorhydrin zugesetzt wurden. Das Gemisch wurde in einem Gefäß, das mit einem Rückflußkühler ausgestattet war, unter ständigem Rühren 2 Stunden lang auf 60°C erhitzt. Zu Beginn stieg die Temperatur spontan auf Rückflußtemperatur. Das auf diese Weise erhaltene Epoxyderivat der Teilchen wurde auf einem Filter mit Wasser gewaschen, bis ein neutrales Filtrat erreicht war. Das Wasser wurde durch Waschen mit Äthanol entfernt, das Produkt wurde getrocknet, und 65 g Triäthylentetramin und 130 ml Wasser wurden zugesetzt. Beim Zusatz des Wassers wurde ein scharfer Temperaturanstieg bemerkt. Das Gemisch wurde 48 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt, worauf das Produkt auf einem Glasfilter mit Wasser,

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mit 0,2 m Chlorwasserstoffsäure und schließlich mit Wasser auf einen pH-Wert von 4 bis 5 gewaschen wurde. Es wurden Proben entnommen und mit 0,025 m (25 mM) CuSO. behandelt, wobei die Gelteilehen dunkelblau wurden, was typisch für Kupfer-Amin-Komplexe ist. Die Suspension wurde mit Wasser auf ein Gesamtgewicht von 90 g verdünnt, worauf 16 g Triäthylamin und 10 g Chloressigsäure zugesetzt wurden. Das Gemisch wurde 18 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Das Produkt wurde bis zu einem neutralen pH-Wert mit Wasser und dann mit Äthanol gewaschen. Darauf wurde das Produkt getrocknet. Der Stickstoffgehalt des Produktes betrug 2,5 ?· Durch Zusatz von 0,025 m CuSO₁, wurde das Produkt intensiv blaugrün.

Beispiel 2

3 g des nach Beispiel 1 hergestellten Epoxyderivates wurden mit 10 ml Pentaäthylenhexamin und 50 ml Wasser versetzt. Das Gemisch wurde 64 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurden die Gelteilchen mit 0,2 m Chlorwasserstoffsäure, 2 m Natriumhydroxid und Wasser gewaschen, worauf das Produkt mit Aceton versetzt wurde, um es schrumpfen zu lassen. Der Stickstoffgehalt betrug 1,3 ?. Die Farbreaktion mit CuSO^ hatte das gleiche Ergebnis wie in Beispiel 1.

Die Carboxymethylierung von 2 g dieses Produktes wurde mit Hilfe von 3 g Triäthylamin und 1,8 g Chloressigsäure wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Farbreaktion mit CuSO₂. hatte das gleiche Ergebnis wie in Beispiel 1.

Beispiel 3

Ein Polyäthylenimin mit einem mittleren Molekulargewicht

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(M ) von 30 000 bis HO 000 von der Pluka AG, Schweiz, wurde an ein nach Beispiel 1 hergestelltes Epoxyderivat gebunden und unter den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen carboxymethyliert mit der Abweichung, daß das Reaktionsgemisch aus 2 g Epoxyderivat, 10 ml 50 jSigem Polyäthylenimin in Wasser und 5 ml Wasser bestand. Der Stickstoffgehalt betrug 5,1 %. Die Farbreaktion mit CuSO₂. hatte das gleiche Ergebnis wie in-Beispiel 1.

Beispiel 4

In ein Hydrpxypropylderivat eines vernetzten Dextrangels

(R)
(Sephadex^- LH - 20, Pharmacia Pine Chemicals, Uppsala) wurden nach bekannten Verfahren 3-Chlor-2-hydroxypropylgruppen (bis zu einem Substitutionsgrad von etwa 1 mMol pro g) eingeführt. Eine Suspension von 14 g dieses Derivates in 86 ml Triäthylentetramin wurde mit einer Lösung von 2,9 g Kaliumhydroxid in 120 ml Methanol versetzt. Das Gemisch wurde unter Rühren auf einem Wasserbad eine Stunde bei 80°C und danach 2 Stunden bei 55°C erhitzt. Das Produkt wurde auf einem Filter mit Äthanol, Wasser, Äthanol und Aceton gewaschen und schließlich in Benzol suspendiert und in einem Rotationsverdampfer bei 50°C getrocknet. Der Stickstoffgehalt betrug 6,7 %· Das Produkt wurde earboxymethyliert, indem man 2 g der Substanz in einem Gemisch, das 10 ml Benzol, 3 g Triäthylamin und 5 g Äthylbromacetat enthielt, am Rückfluß erhitzte. Das IR-Spektrum wies eine Spitze bei Π*\0 cm ff auf. Durch Erhitzen auf einem

( — C— }

siedenden Wasserbad mit 2 m Natriumhydroxid während 1 Stunde wurde nach Waschen mit Wasser und Äthanol und Trocknen ein Produkt mit einer starken IR-Absorption bei 1600 cm

("C-o") erhalten.

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Beispiel 5

10 mg der nach Beispiel 1 hergestellten und mit Chelatbildenden Gruppen versehenen Teilchen (mit einer Teilchengröße von 40 bis 56 jjm) wurden mit 0,2 ml einer 0,5 m Pufferlösung von Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan und Essigsäure mit einem pH-Wert von 8,8 versetzt. Darauf wurden

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100 &Ci an YbCl, zugesetzt, und das Gemisch wurde eine Stunde lang geschüttelt. Dann wurden die Teilchen sorgfältig mit der vorstehend genannten Pufferlösung von Tris-(hydroxymethyD-aminomethan und Essigsäure gewaschen. Anschließend wurden 0,1 ml der genannten Pufferlösung zugesetzt, und die Suspension wurde 2 Stunden lang auf 95°C erhitzt. Auf diese Weise wurden 99 bis 100 % des zugesetzten

^Yb an die Teilchen gebunden.

Schließlich wurden die Teilchen in 2 ml einer 0,9 JSigen Kochsalzlösung zur Injektion in Versuchstieren suspendiert, und 0,2 ml der Suspension wurden in sechs Meerschweinchen durch einen Katheter in die rechte Herzkammer injiziert. Drei der Tiere wurden nach 5 Minuten und die anderen drei nach l6 Stunden getötet. Die Radioaktivität wurde in den Lungen der Versuchstiere gemessen und betrug 98 bis 100 % der verabreichten Aktivität für beide Versuchsgruppen, was zeigt, daß auch nach einer so langen Zeit wie 16 Stunden in vivo keine merkliche Abspaltung der Radioaktivität aufgetreten war.

Beispiel 6

20 g des in Beispiel 1 hergestellten Epoxyderivates wurden mit 100 ml Bis-(3-aminopropyl)-amin und 200 ml Wasser versetzt. Das Gemisch wurde 120 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt, und dann wurden die Gelteilchen sorgfältig mit destilliertem Wasser gewaschen und mit Äthanol versetzt,

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um sie zum Schrumpfen zu bringen. 10 g des Produktes wurden mit 7,5 g Triäthylamin, 5 g Chloressigsäure und 35 ml Wasser vermischt. Man ließ die Reaktion 5,5 Stunden lang bei 60°C ablaufen. Das Produkt wurde auf einem Büchner-Trichter mit (2fach destilliertem) Wasser gewaschen, mit Äthanol versetzt, um es zum Schrumpfen zu bringen, und schließlich im Vakuum über Nacht bei 40°C getrocknet. Der Stickstoffgehalt betrug 1,4 %. Beständigkeit in vivo in Lungen von Mäusen: Verlust von etwa 2 % Aktivität pro

16q Stunde an den beiden Radionucliden ^Ytterbium und

Kobalt. Der Versuch wurde analog dem in Beispiel 5 be~

schriebenen Versuch durchgeführt, wobei jedoch die Teilchensuspension in eine Schwanzvene injiziert wurde. (Es wurde gezeigt, daß die in vivo Beständigkeit von Chelat-Komplexen mit Metallen in Mäusen geringer als in anderen Säugetieren ist.)

Beispiel 7

Es wurde die Arbeitsweise von Beispiel 6 wiederholt, wobei jedoch anstelle von Bis-(3-aminopropyl)-amin Tris-(2-aminoäthyl)-amin verwendet wurde. Der Stickstoffgehalt des Produktes betrug 1,3 %* Beständigkeit in vivo in Lungen von Mäusen: * ^Ytterbium: Aktivitätsverlust etwa 1 % pro Stunde; ^ Kobalt: Aktivitätsverlust etwa 2 % pro Stunde. Metall-Bindungsvermögen des Produktes:

2+
Mg 22ümol/g

Co²⁺ 130 /imol/g

Cu²⁺ 209 /tmol/g

Beispiel 8

Die Arbeitsweise von Beispiel 6 wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle von Bis-(3-aminopropyl)-amin Diäthylentriamin

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verwendet wurde. Der Stickstoffgehalt des Produktes betrug 1,8 %. Beständigkeit in vivo in Lungen von Mäusen:

^Ytterbium: Aktivitätsverlust von etwa 1 % pro Stunde. -* Kobalt: Aktivitätsverlust etwa 1,5 ί pro Stunde.

Beispiel 9

10 g eines Triäthylentetramin gebunden enthaltenen Produktes, das nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 hergestellt worden war, wurden mit 0,65 g Acrylsäure und 5 ml Wasser versetzt. Das Gemisch wurde 4 Stunden lang bei 72°C erhitzt, worauf die Teilchen sorgfältig mit (2fach) destilliertem Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet wurden. Der Stickstoffgehalt des Produktes betrug 1,9 %· Beständigkeit in vivo

16Q
in Lungen von Mäusen: ^Ytterbium: Aktivi-tätsverlust 5 %

CO

pro Stunde. Kobalt: Aktivitätsverlust 3 % pro Stunde.

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Claims

Patentansprüche

Ii Mittel zur intravaskulären Verabreichung für diagnostische und/oder physiologische Untersuchungen, enthaltend eine Suspension kleiner Teilchen in einer physiologisch verträglichen Flüssigkeit, wobei die Teilchen vorzugsweise eine Teilchengröße von 0,1 bis 300 iun aufweisen und mit mindestens einem metallischen Radionuclid markiert sind, und wobei die Teilchen unlöslich, aber quellbar in Wasser sind und hydroxylgruppenhaltige Polymermoleküle, vorzugsweise polymere oder polymerisierte Kohlehydrate oder Zuckeralkohole oder deren physiologisch verträgliche Derivate enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen auch covalent gebundene Chelat-bildende Gruppen enthalten, an die das Radionuclid in einem Chelat-Komplex gebunden ist, der hauptsächlich aus mindestens vier 5- oder 6-gliedrigen Ringen, die das Metall und zwei Metallkoordinierungsatome in einer Entfernung von zwei oder drei Atomen voneinander, deren eines ein Stickstoffatom und deren anderes ein Stickstoff-, Schwefel- oder Sauerstoffatom ist, enthalten, besteht.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen mindestens zwei verschiedene Chelat-bildende Gruppen enthalten, an die das Radionuclid in den Chelat-Komplexen, die aus mindestens vier 5- oder 6-gliedrigen Ringen bestehen, gebunden ist.
3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymermoleküle in den Teilchen zu einem hydroxylgruppenhaltigen dreidimensionalen Netzwerk durch Brücken mit covalenten Bindungen vernetzt sind.

Für: Pharmacia Fine Chemicals AB Uppsala/S

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Rechtsanwalt