DE69120403T2

DE69120403T2 - Verwendung von superparamagnetischen Partikeln zur magnetometrischen Untersuchungen (SQUID)

Info

Publication number: DE69120403T2
Application number: DE69120403T
Authority: DE
Inventors: Thorfinn Ege; Jo Klaveness; Scott Rocklage
Original assignee: Nycomed Imaging AS
Current assignee: GE Healthcare AS
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1991-03-30
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2011-03-31
Also published as: ES2088492T3; ATE139449T1; HUT62489A; GR3020563T3; AU7565591A; NO923821D0; HU9203127D0; US5738837A; GB9007408D0; JPH06507371A; CA2079688A1; US5384109A; EP0727224A2; AU655175B2; EP0727224A3; KR930700161A; DE69120403D1; EP0523116B1; US5628983A; KR100217208B1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung superparamagnetischer Substanzen als verstärkende Agenzien für die magnetometrische Diagnostik, speziell beim Gebrauch eines supraleitenden Quanteninterferenzmagnetometers (ein SQUID), und vorzugsweise als Abbildungskontrastmittel bei der magnetometrischen Bildgebung, insbesondere bei der SQUID-Bildgebung.
Im Jahr 1963 entdeckte James Zimmerman, ein Forscher bei der Ford Motor Company, daß in Anwesenheit einer nicht supraleitenden Zone in einer supraleitenden Schleife ein spezieller Effekt erzeugt wird. Dieser Effekt ist extrem empfindlich gegenüber magnetischem Fluß und basierend auf den Arbeiten von Zimmerman sind die hochempfindlichen SQUID-Magnetometer entwikkelt worden und sind nunmehr kommerziell von Firmen, wie Biomagnetic Technologies Inc., San Diego, Kalifornien und der Siemens AG, Westdeutschland, erhältlich.
SQUID-Magnetometer enthalten allgemein ein supraleitendes Aufnahmespulensystem und ein Detektorsystem (das SQUID), welches selbst ein oder zwei in eine Schleife aus supraleitendem Draht eingesetzte Josephson-Grenzflächen enthält. Der magnetische Fluß innerhalb solcher Schleifen ist gequantelt und Änderungen im magnetischen Feld, welche von den Aufnahmespulen erfaßt werden, verursachen eine sofortige und meßbare Änderung im Strom, der durch den Detektor fließt. Die verfügbaren SQUID- Magnetometer umfassen Einzel- und Mehrkanalgeräte, wobei die letzteren in der Lage sind, magnetische Felder an einer Vielzahl von Stellen gleichzeitig zu messen.
SQUID-Magnetometer sind in der Lage, magnetische Felder von nur 10&supmin;¹&sup4; Tesla zu messen, einem Zehnbillionstel des Erdmagnetfelds, und kännen so von biologischer Aktivität erzeugte Magnetfelder detektieren, wie z.B. die Felder in der Größenordnung von 10&supmin;¹³ Tesla, welche durch die elektrische Aktivität des Gehirns induziert werden. Die Ursprünge von Nervensignalen können so bis auf einen Bereich von wenigen Millimetern aufgespürt werden.
SQUIDS und ihre Verwendung beim Studium des Biomagnetismus werden z.B. von Wolsky et al. Scientific American, Februar 1989, Seiten 60-69, Phib et al. Rev. Sci. Instrum. 48:1529- 1536 (1977), Cohen IEEE Trans. Mag. MAG-11 (2):694-700 (1975), Farrell et al. Applied Physics Communications 1(1):1-7 (1981), Farrell et al. IEEE Trans. Mag. 16:818-823 (1980) und Britten ham et al. N. Eng. J. Med. 307(27) :1671-1675 (1982) diskutiert. Das SQUID kann ausgelegt sein das Magnetfeld zu messen oder kann vom Gradiometertyp sein, wobei verschiedene Ausführungen existieren.
Tatsächlich ist die Entwicklung der biomagnetischen Analytik eng mit der Entwicklung der SQUID-Detektoren verbunden gewesen, da konventionelle Magnetometer, wie Bartington-Detektoren oder Hall-Sonden-Gaussmeter, eine um mehrere Größenordnungen geringere Empfindlichkeit gegenüber Änderungen im Magnetfeld aufweisen.
Beim Studium des Biomagnetismus oder insbesondere der in vivo-Messung der magnetischen Suszeptibilität lag die Empfindlichkeit der SQUIDS in einem Bereich, daß die Schwerpunkte der Forscher primär drei Felder umfaßt haben - die Detektion elektrischer Aktivität in Körpergeweben durch Detektion der beglei tenden Magnetfeldänderungen, die in vivo-Bestimmung von Eisenkonzentrationen in der Leber, um so zu hohe Eisenbelastungen oder Eisenmangel dort festzustellen (siehe Farrell et al. IEEE Trans. Mag. 16:818-823 (1980)) und die Detektion einer Kontamination mit ferromagnetischen Teilchen in den Lungen (siehe Cohen IEEE Trans. Mag. MAG-11(2) :694-700 (1975)).
In den ersten beiden Fällen gehen die magnetischen Felder, die von den SQUIDS detektiert werden, aus normaler oder stimulierter Nervenaktivität oder aus dem normalen Vorkommen von (paramagnetischem) Eisen in der Leber hervor. Im dritten Fall besteht eine Teilchenkontamination durch magnetische Teilchen, z.B. Magnetit, und ihr magnetischer Effekt wird erst vergrößert, indem man das Individuum in ein magnetisches Feld bringt. Die resultierende Magnetisierung kann mit einem SQUID über einen Zeitraum von Monaten währenddessen sie abkungt gemessen werden.
Zurückzuführen auf die extreme Empfindlichkeit der SQUID- Technologie, die ermöglicht, die elektrische Aktivität des Körpers zu überwachen, bestand für die Verwendung von SQUIDS bei der Erzeugung von Abbildungen, insbesondere von zwei- oder dreidimensionalen Abbildungen, der inneren physischen Struktur des Körpers, im Gegensatz zu Erzeugung von Abbildungen der elektrischen Aktivität, wenig Interesse.
Damit eine solche Lokalisierung erfolgreich ist, muß es möglich sein, Unterschiede in der magnetischen Suszeptibilität zwischen unterschiedlichen Körpergeweben, Organen und Gängen zu erzeugen. Anstatt dies durch Auslösung elektrischer Aktivität zu bewirken oder sich auf natürliche Ansammlungen nicht-diamagnetischer Stoffe zu verlassen, wird nunmehr für die diagnostische Magnetometrie, insbesondere für die magnetometrische Bildgebung die Verabreichung verstärkender Agenzien, die superparamagnetische Substanzen enthalten, vorgeschlagen. SQUIDS sind ausreichend empfindlich, um die Änderungen der lokalen magnetischen Suszeptibilität dort zu detektieren, wo sich solche Agenzien im Körper verteilen und somit die Erzeugung kontrastverstärkter magnetometrischer Signale, z.B. zur Verwendung in der Diagnostik, ermöglichen.
Somit betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines physiologisch tolerierbaren superparamagnetischen Materials und insbesondere freier oder matrixgebundener superparamagnetischer Teilchen zur Herstellung eines diagnostischen Agens für die Verwendung bei der magnetometrischen SQUID- Analytik, vorzugsweise bei der magnetometrischen SQUID-Bildgebung des menschlichen oder nicht-menschlichen, tierischen Körpers, vorzugsweise eines Säugetieres.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine diagnostische Methode für den menschlichen oder nicht-menschlichen, tierischen Körper, wobei man bei dieser Methode ein physiologisch tolerierbares superparamagnetisches Material an den Körper verabreicht und ein magnetometrisches Signal von mindestens einem Teil des Körpers, in dem sich das Material ausbreitet, unter Verwendung eines auf SQUID basierenden Systems, insbesondere eines Mehrkanal-SQUIDS, erzeugt.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft eine Methode zur Erzeugung eines magnetometrischen Bildes des menschlichen oder nicht-menschlichen, tierischen Körpers, wobei die Methode die Verabreichung eines physiologisch tolerierbaren superparamagnetischen Materials an den Körper und die Erzeugung eines magnetometrischen Bildes von mindestens einem Teil des Körpers, in dem sich das Material ausbreitet, umfaßt, insbesondere die Erzeugung eines zwei- oder dreidimensionalen Strukturbildes, un ter Nutzung eines auf SQUID basierenden Abbildungssystems, speziell eines Mehrkanal-SQUID-Bilderzeugers.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Detektion von Veränderungen der magnetischen Suszeptibilität im menschlichen oder nicht-menschlichen, tie rischen Körper, wobei das Verfahren die Verabreichung eines physiologisch tolerierbaren superparamagnetischen Materials an den Körper und die kontinuierliche oder wiederholte Aufzeichnung der magnetischen Suszeptibilität mit einem SQUID-Magnetometer, von mindestens einem Teil des Körpers, in dem sich erwähntes Material ausbreitet, umfaßt, um z.B. magnetometrische Signale oder Abbildungen von Veränderungen oder Abnormalitäten im Blutfluß zu erzeugen oder um die Lokalisation und Ansammlung dieser Materialien innerhalb von Körperregionen aufzuzeichnen, z.B. Ankunft und Anreicherung von Gewebe- oder Organ-Targeting- Substanzen in der Zielregion, z.B. einem Tumor, dem retikuloendothelialen System, u.s.w., und um gegebenenfalls eine magnetometrische Abbildung davon zu erzeugen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines physiologisch tolerierbaren superparamagnetischen Matenals und insbesondere freier oder matrixgebundener superparamagnetischer Teilchen, zur Herstellung einer diagnostischen Zusammensetzung, zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Verfahren.
Methode und Verfahren gemäß vorliegender Erfindung beinhalten die Nutzung auf SQUID basierender Magnetometer. So kann das erfindungsgemäße Verfahren, z.B. unter Verwendung eines Einkanal-SQUIDS durchgeführt werden, würde aber vorzugsweise unter Verwendung eines Mehrkanal-SQUID-Systems durchgeführt.
Als erfindungsgemäß verwendete superparamagnetische Substanzen, die hierin zur Vereinfachung als diagnostische Agenzien bezeichnet werden, können aufgrund der Empfindlichkeit der SQUID-Magnetometer jegliche Materialien eingesetzt werden, die bei der angewendeten Dosierung und der Form und dem weg der Darreichung biologisch verträglich sind. Es besteht natürlich keine Notwendigkeit, den Patienten im Anschluß an die Verabreichung des diagnostischen Agens vorzumagnetisieren, bevor der Patient zum Magnetometer (allgemein ein Bereich mit homogenem magnetischen Feld oder ein magnetisch abgeschirmter Raum) gebracht wird. Indessen kann das Kontrastmittel vor Verabreichung vormagnetisiert werden und es kann auch von Vorteil sein, die magnetische Substanz vorzubehandeln, um Verklumpungen zu vermeiden und so ein maximales Feld für eine gegebene Substanzkon zentration zu erreichen.
Verfahren und Methode gemäß vorliegender Erfindung können mit oder ohne Anlegen eines externen Magnetfeldes (d.h. neben oder anstelle des natürlichen Erdmagnetfeldes) durchgeführt werden. Angelegte Felder können variant, wie z.B. gepulst, oder invariant sein. Die Methode und besonders das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung werden vorteilerhafterweise ohne Vormagnetisierung und ohne Anlegen eines Magnetfeldes oder nur mit einem statisch angelegten Magnetfeld durchgeführt. Somit kann ein externes Feld gegebenenfalls angewendet werden. Besonders bevorzugte diagnostische Agenzien umfassen solche mit einer relativ hohen magnetischen Suszeptibilität, insbesondere superparamagnetische Teilchen. Eine Vielfalt solcher Materialien ist für die Verwendung als Kontrastmittel in der Kernspinresonanztomographie (MRI) vorgeschlagen worden und MRI- Kontrastmittel werden im allgemeinen auch für die Verwendung als magnetometrische Diagnostika (MD) geeignet sein, einschließlich Kontrastmitteln für die magnetometrische Bildgebung (MI).
So sind insbesondere superparamagnetische Kontrastmittel zu nennen, die bereits für die Verwendung als MRI-Kontrastmittel vorgeschlagen wurden, z.B. von Jacobsen et al. in US-A- 4863716, von Klaveness et al. in WO-A-89/11873, von Schröder et al. in WO-A-85/02772, von Groman in WO-A-88/00060, von Schering in EP-A-186616, von Widder et al. in AJR 148:399-404 (1987), von Hemmingsson et al. in Acta Radiologica 28:703-705 (1987), von Hahn et al. in Society of Magnetic Resonance in Medicine, 7th Annual Meeting, 1988, Book of Abstracts, Seite 738, von Saini et al. in Radiology 162:211-216 (1987), von Clement et al. in CMR89. MR20 (1989), usw.
Freie und trägergebundene superparamagnetische Teilchen sind allgemein zugänglich und ihre Darstellung wird in einer Vielzahl von Quellen beschrieben, z.B. WO-A-83/03920 (Ugelstad), WO-A-89/03675 (Schröder) , WO-A-83/03426 (Schröder) WO-A88/06632 (Josephson), US-A-4675173, DE-A-3508000, US-A- 4827945, US-A-4951675 und WO-A-88/00060.
Die Literatur enthält somit viele Vorschläge für die Formulierung superparamagnetischer Teilchen und schlägt insbeson dere vor, daß die Teilchen entweder frei verabreicht werden können (d.h. unbeschichtet und nicht an andere Substanzen gebunden) oder beschichtet (z.B. Dextran-beschichtet - siehe z.B. US-A-4452773) oder getragen von oder eingebunden in Matrixteilchen (z.B. ein Polysaccharid - siehe z.B. WO-A-83/03920 und WO- A-85/02772) oder gebunden an eine Organ- oder Gewebe-Targeting Spezies, z.B. ein Biomolekül, wie ein Antikörper oder Hormon (siehe z.B. WO-A-88/00060 und WO-A-88/06632). Schröder verweist in WO-A-85/02772 auf eine Veröffentlichung von Gehr in Nature 302:336 (1983), welche über den magnetometrischen Nachweis vormagnetisierter ferromagnetischer Teilchen berichtet.
Infolge der Empfindlichkeit der SQUIDS, welche in der Lage sein sollten, eine sehr kleine Anzahl oder sogar einzelne mit superparamagnetischen Kristallen beladene Matrixteilchen zu detektieren, kann die Tumorbildgebung oder detektion unter Einsatz an Antikörper gekoppelter superparamagnetischer Teilchen von signifikantem praktischem Interesse sein.
Für eine derartige Tumorbildgebung oder detektion kann man vorteilhafterweise mit superparamagnetischen Kristallen beladene Matrixteilchen, bei denen die Matrix an einen Antikörper gekoppelt ist, oder beschichtete, z.B. silanisierte, superparamagnetische Kristalle, bei denen die Beschichtung an einen Antikörper gekoppelt ist, nutzen.
Parenteral zu verabreichende partikelförmige MD-Agenzien sind auch von besonderem Interesse bei der Abbildung von Leber und Milz infolge der Tätigkeit des retikubendothelialen Systems bei der Entfernung solcher Teilchen aus dem Blutkreislauf. Indessen können MD-Agenzien und insbesondere partikelförmige Agenzien auch vorteilhaft bei der magnetometrischen Diagnose oder Abbildung von Körpergängen und Körperhöhlen mit nach außen führenden Gängen, z.B. des Gastrointestinaltrakts, der Blase und des Uterus, verwendet werden, wo die MD-Agenzien oral, rektal oder durch einen Katheter in die interessierende Körperhöhle verabreicht werden können.
Viele verschiedene Wege, um Gewebe- und Organspezifität für lösliche und partikelförmige diagnostische Agenzien zu erreichen, sind bereits bekannt.
So reichert sich das Agens durch Anlagerung an Fettsäuren und andere Substanzen, mit einem bestimmten Hydrophilie/Hydrophobie-Verhältnis, nach intravenöser Injektion wirksam in den Hepatozyten an. Hepatozyten weisen auch spezifische Lectine auf ihrer Oberfläche auf. Letztere führen zu einer Anreicherung spezieller Oligosaccharide und Glykoproteine in den Hepatozytkompartimenten der Leber. Die Kupffer-Zellen wie auch die Endothelzellen der Leber besitzen auch spezielle Lectine auf ihrer Oberfläche, die die Anreicherung anderer Arten von Glykoproteinen in diesen Kompartimenten verursachen. Die Endothelzellen der Leber besitzen Rezeptoren für bestimmte Moleküle, wie die Hyaluronsäure, welche die Verwendung anderer Typen von Targeting-Vehikeln für dieses Kompartiment ebenfalls ermöglichen.
Es ist möglich das MD-Agens an spezifische monoklonale Antikörper für fast jede makromolekulare Struktur zu binden. Unterschiedliche Organe besitzen Zellen, die organspezifische Strukturen auf ihrer Oberfläche enthalten. Durch Verwendung monoklonaler Antikörper, die mit organspezifischen Strukturen reagieren, ist es so möglich, organspezifische Vehikel zu produzieren.
Des weiteren haben Hormone, Wachstumsfaktoren und Lymphokine oft organspezifische Rezeptoren. Folglich können "natürliche" menschliche Proteine dieses Typs auch als Targeting- Vehikel eingesetzt werden.
Diese Typen von Targeting-Vehikeln bewirken eine Anreicherung in normalen Organen und wenn diese infolge einer Erkrankung deformiert und inhomogen sind, liefern an solche Träger angelagerte MD-Agenzien wichtige diagnostische Informationen. Insofern sollten für die direkte Visualisierung von Krankheiten Targeting-Vehikel mit Affinität für krankheitsspezifische Strukturen verwendet werden.
So besitzen Tumorzellen spezifische Oberf lächenmarker und es sind monoklonale Antikörper, die mit einer Anzahl dieser Strukturen reagieren, entwickelt worden. Tumorspezifische monoklonale Antikörper, gekoppelt an MD-Agenzien, können somit verwendet werden, um Informationen über die Erkrankung, z.B. durch Visualisierung, zu erlangen. WO-A-90/07322 beschreibt magnetische Teilchen, welche sich auf virusinfizierten Zellen lokalisieren und Mittel zur thermischen Zerstörung der Zelle und zur Festlegung ihres Ortes.
Thrombi enthalten eine Anzahl spezifischer Strukturen, z.B. Fibrin. Folglich reichem sich MD-Agenzien, gekoppelt an fibrinspezifische Antikörper, nach intravenöser Injektion in den Gerinnseln an und können zur Diagnose der Thrombi verwendet werden.
In gleicher Weise wie Mabs mit Affinität für Gerinnsel entwickelt werden können, besitzt das natürlich vorkommende Protein TPA Affinität für Fibrin. TPA-gekoppelte MD-Agenzien würden sich so in Thrombi anreichern und nützlich für deren Detektion sein.
Nach dem Absterben von Zellen werden intrazelluläre Strukturen, wie Myocine und Histone, Makromolekülen ausgesetzt, die normalerweise auf den extrazellulären Raum beschränkt sind. So können an MD-Agenzien gekoppelte Mabs gegen beide obigen Strukturen verwendet werden, um Infarkte/Nekrosen zu visualisieren.
Wo Kontrastmittel, die superparamagnetische Teilchen enthalten, parenteral und insbesondere intravaskulär verabreicht werden, können der biologische Abbau und schließlich die Ausscheidung der Teilchenmetabolite durch Formulierung der Teilchen zusammen mit einem chelatbildenden Agens, wie in WO-A- 89/11873 beschrieben, verbessert werden.
Die superparamagnetischen Teilchen selbst können aus jedem Material sein, welches, obwohl vorzugsweise nicht radioaktiv (außer wenn auch beabsichtigt ist, die Teilchen über ihre durch radioaktiven Zerfall bedingte Emission zu detektieren), Superparamagnetismus in Kristallen von Domänen- und Unterdomänen- Größe aufweist. Vorteilhafterweise sind die Teilchen aus einem magnetischen Metall oder einer Legierung, z.B. aus reinem Eisen, gebildet. Vorzugsweise werden sie aus einem magnetischen Eisenoxid, z.B. Magnetit oder einem Ferrit, wie z.B. Kobalt-, Nickel- oder Manganferrit, gebildet.
Wo es erwünscht ist, daß das MD-Agens vollständig oder im wesentlichen in einem Körpergang, z.B. den Blutgefäßen, während der Passage durch die interessierende Körperregion, bleibt, wird das MD-Agens vorzugsweise partikelformig oder hydrophil sein oder sich im Blut anreichern.
Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Methode verwendeten Dosen des MD-Agens werden in Abhängigkeit von der jeweiligen Beschaffenheit des verwendeten MD-Agens, des verwendeten Magnetometers und des interessierenden Gewebes oder Organs variieren. Vorzugsweise sollte die Dosis jedoch so gering wie möglich gehalten werden, wobei jedoch weiterhin eine meßbare Veränderung der magnetischen Suszeptibilität erreicht wird.
Im allgemeinen sollten die erfindungsgemäß verwendeten MD- Agenzien in einer ausreichenden Menge verabreicht werden, um eine Konzentration zu erzeugen, die ausgedrückt in Einheiten der Suszeptibilität, mindestens 10&supmin;&sup9; emu/g, vorzugsweise mindestens 5 x 10&supmin;&sup9; emu/g, insbesondere mindestens 10&supmin;&sup8; emu/g beträgt.
Anders ausgedrückt werden bei den meisten superparamagnetischen Materialien die MD-Mittel das magnetische Metall vorteilhafterweise in einer Konzentration von mindestens 10&supmin;¹&sup4; M, im allgemeinen mindestens 10&supmin;¹&sup0; M, vorzugsweise mindestens 10&supmin;&sup8; M, insbesondere mindestens 0,05 mM, speziell mindestens 0,2 mM, bevorzugter mindestens 0,3 mM, am meisten bevorzugt mindestens 1,0 mM, wie z.B. 0,0002 bis 2 M, insbesondere 0,0003 bis 1,5 M enthalten.
Die erfindungsgemäßen MD-Mittel können insbesondere geringe Konzentrationen des Kontrastmittels enthalten, wo es sich um ein hochspezifisch zielgerichtetes Material handelt. So können für ein Agens mit Spezifität für kleine Tumoren minimale Dosen in der Größenordnung von 10&supmin;¹&sup4; M/kg angemessen sein, für leberspezifische Agenzien können minimale Dosen in einer Größenordnung von 10&supmin;¹¹ M/kg liegen und für Agenzien, welche sich weit im Körper verteilen, können minimale Dosen von 10&supmin;¹&sup0; M/kg angemessen sein. Diese werden allgemein in Volumina von 0,1 ml bis 1000 ml verabreicht. Die Obergrenze für die Dosis von MD- Agenzien wird im allgemeinen mit derjenigen von MRI-Kontrastmitteln vergleichbar sein und kann aufgrund der Toxizität vorgegeben sein.
Für die meisten MD-Agenzien wird die angemessene Dosis im allgemeinen im Bereich von 0,02 µmol bis 3 mmol paramagnetisches Metall/kg Körpergewicht liegen, speziell 1 µmol bis 1,5 mmol/kg, insbesondere 0,01 bis 0,5 und spezieller 0,1 bis 0,4 mmol/kg.
Es liegt im Bereich der Fähigkeiten eines Durchschnittsfachmanns auf diesem Gebiet, die optimale Dosis für jedes einzelne MD-Agens durch ein einfaches Experiment, entweder in vivo oder in vitro, festzulegen.
MD-Agenzien können mit konventionellen pharmazeutischen oder tiermedizinischen Hilfsstoffen formuliert werden, wie z.B. Stabilisatoren, Antioxidanzien, die Osmolalität einstellende Agenzien, Puffer, den pH einstellende Agenzien, usw., und können in einer für enterale oder parenterale, wie z.B. orale, rektale, intravaskuläre, usw., Verabreichung geeigneten Form vorliegen. Ausdrücklich bevorzugt werden die MD-Agenzien in Formen, geeignet für die Einnahme, Injektion oder Infusion, direkt oder nach Dispersion in oder Verdünnung mit einem physiologisch verträglichen Trägermaterial, wie z.B. Wasser für Injektionen, vorliegen. So können die Kontrastmittel in konventionellen Darreichungsformen, wie Pudern, Suspensionen, Dispersionen, usw., formuliert werden, wobei Suspensionen und Dispersionen in physiologisch verträglichen Trägermaterialien allgemein bevorzugt sind.
Die MD-Agenzien können daher unter Verwendung physiologisch verträglicher Trägermaterialien oder Exzipienten, gemäß Stand der Technik für die Verabreichung formuliert werden. Zum Beispiel können die MD-Agenzien, wahlweise unter Zusatz pharmazeutisch verträglicher Exzipienten, in wäßrigem Medium suspen diert werden, wobei die resultierende Suspension dann sterilisiert wird. Geeignete Zusätze umfassen z.B. physiologisch biokompatible Puffer, Chelatbildner (z.B. DTPA oder DTPA-Bisamid (z.B. 6-Carboxymethyl-3,9-bis(methylcarbamoylmethyl)-3,6,9- triazaundecandisäure)) oder Calciumchelatkomplexe (wie z.B. Salzformen des Calcium-DTPA-Komplexes oder des Calcium-DTPA- Bisamidkomplexes wie z.B. NaCaDTPA-Bisamid) oder wahlweise Zusätze (z.B. 1 bis 50 Molprozent) von Calcium- oder Natriumsalzen (z.B. Calciumchlorid, Calciumascorbat, Calciumgluconat oder Calciumlactat und ähnliche).
Parenteral zu verabreichende Formen sollten natürlich steril und frei von physiologisch unannehmbaren Substanzen sein und sollten eine geringe Osmolalität besitzen, um Reizungen oder andere nachteilige Effekte nach Verabreichung zu verringern. Deshalb sollte das MD-Mittel vorzugsweise isotonisch oder leicht hypertonisch sein. Geeignete Vehikel schließen wäßrige Vehikel ein, wie sie gewöhnlich für die Darreichung parenteraler Lösungen verwendet werden, wie Natriumchlorid-Injektion, Ringer-Injektion, Dextrose-Injektion, Dextrose- und Natriumchlorid-Injektion, lactierte Ringer-Injektion und andere Lösungen, wie sie in Remington's Pharmaceutical Sciences, 15. Aufl., Easton: Mack Publishing Co., S. 1405-1412 und 1461-1487 (1975) und The National Formulary XIV, 14. Aufl. Washington: American Pharmaceutical Association (1975) beschrieben werden. Die Zusammensetzungen können Konservierungsstoffe, antimikrobielle Mittel, Puffer und Antioxidanzien, wie sie gewöhnlich für parenterale Lösungen verwendet werden, Exzipienten und andere Additive, welche mit den MD-Agenzien kompatibel sind und welche nicht die Herstellung, die Lagerung oder den Gebrauch des Produktes beeinträchtigen, enthalten.
Da die MRI-Kontrastmittel auch als MD-Mittel eingesetzt werden können, ist es verständlicherweise besonders vorteilhaft, den Patienten unter Einsatz von MRI zu untersuchen, um die diagnostischen Informationen aus den Magnetometer-Untersuchungen zu ergänzen oder zu bestätigen. Uberdies können MRI- Bilder oder andere konventionelle Bildgebungsformen verwendet werden&sub1; ein "natives" Bild zu liefern, mit welchem die magnetometrischen Informationen oder Abbildungen überlagert werden können - dies ist von besonderem Wert wo die biologische Verteilung des magnetometrischen Kontrastmittels sehr begrenzt ist.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele, weiter erläutert.

Beispiel 1

Intravenöses superparamagnetisches MD-Agens für Leber, Milz und Perfusionsstudien (Dextran-beschichtete superparamagnetische Teilchen)

Dextran-beschichtete superparamagnetische Teilchen werden aus FeCl&sub2;, FeCl&sub3; und Dextran gemäß Beispiel 7.1 der WO-A- 88/00060 (Advanced Magnetics) hergestellt.
Durchschnittliche Teilchengröße: 140 nm
Eine injizierbare Dispersion wird hergestellt, welche ent-
Dextran-beschichtete superparamagnetische Teilchen 20 mg Kochsalzlösung (0,900 Natriumchlorid) ad 10 ml
Die superparamagnetischen Teilchen werden in salzhaltiger Lösung dispergiert und unter aseptischen Bedingungen in 10 ml- Ampullen abgefüllt. Die Suspension wird vor der Verabreichung beschallt, um vollständige Dispersion der Teilchen sicherzustellen.

Beispiel 2

Intravenöses superparamagnetisches MD-Agens für Tumorstudien (mit monoklonalen Antikörpern überzogene Magnetitteuchen)

Mit monoklonalen Antikörpern überzogene superparamagnetische Teilchen werden nach der Methode von S. Cerdan et al., Magnetic Resonance in Medicine 12:151-163 (1989) dargestellt.
Als Antikörper verwendet man 33B31 (ein Antikörper gegen IL-2, erhältich von Immunotech), PPI (ein Antikörper gegen Sarcom, erhältlich von Fodstad, Norwegian Radium Hospital, Oslo) oder S4H9 (ein Antikörper gegen das Fibrinogen-D2-Fragment, erhältlich von Nycomed AS).
Eine Dispersion der Teilchen wird in 20 ml-Ampullen gefüllt und gefriergetrocknet. Jede Ampulle enthält 48 mg Fe.
Das Produkt wird vor Verabreichung in 10 ml salzhaltiger Lösung dispergiert.

Beispiel 3

Orales suoerdaramaqnetisches MD-Agens für abdominale Studien

Teilchen einer sulfonierten Styrol-Divinylbenzol-Copolymermatrix mit einer Größe von 3 Mikrometern, welche selbst superparamagnetische Teilchen bis zu einem Gesamteisengehalt von 19,4 Gew.-% tragen, werden nach der Methode gemäß WO-A-83/03920 (SINTEF) dargestellt.
Eine Suspension folgender Zusammensetzung wird für die orale Verabreichung hergestellt:
Superparamagnetische Teilchen 0,1 g
Hydroxyethylcellulose 8,0 g
Methylparahydroxybenzoat 0,7 g
Propylparahydroxybenzoat 0,15 g
Ethanol 10,0 g
Saccharinnatrium 1,0 g
Anisessenz 0,2 g
Wasser ad 800 g
Hydroxyethylcellulose wird unter zweistündigem Rühren in Wasser dispergiert. Saccharinnatrium und eine Lösung aus Anisessenz, Methyl- und Propylparahydroxybenzoat in Ethanol werden langsam zugegeben. Die superparamagnetischen Teilchen werden unter kräftigem Rühren in der Lösung dispergiert.
Die Suspension wird in eine 800 ml-Flasche gefüllt. Die Suspension enthält 19,4 mg Eisen.

Beispiel 4

Mehrkanal-SQUID-Anaylse von 0,5-%igen Agargelen, welche MD- Agenzien enthalten.
SQUID-Instrument: Krenikon (SIEMENS AG)
Alle Proben wurden mit der gleichen Frequenz (ca. 4 Hz) während der Experimente bewegt.
SQUID-Signale (16 Kanäle) ohne Probe werden in Abbildung 1 gezeigt.
MD-Agens: Superparamagnetische Stärkemikrokugeln, dargestellt nach (Schroder und Salford)
Konzentration: 0,1 mmol/kg
Abstand vom Detektor: 1 cm
Die Ergebnisse werden in Abbildung 2 gezeigt.

Beispiel 5

Die Mehrkanal-SQUID-Analyse der in Beispiel 4 beschriebenen Probe, nach Magnetisierung der Probe mit einem kleinen starken (ca. 0,3 T) Permanentmagneten, zeigte verstärkte magnetometrische Effekte im Vergleich zu nicht magnetisierten Proben.
(Für die potentielle Magnetisierung der leeren Plastikteströhrchen wurden keine Korrekturen vorgenommen)

Beispiel 6

Die SQUID-Analyse der Probe gemäß Beispiel 4 wird auf einem Gerät durchgeführt, welches magnetische Felder detektiert. Dabei wird eine verbesserte Leistung beobachtet.
(Das in den Beispielen 4 bis 6 benutzte Instrument detektiert Gradienten magnetischer Felder und nicht die absoluten magnetischen Felder)

Beispiele 7 und 8

Intravenöse MD-Mittel geringer Konzentration

Die MD-Mittel aus den Beispielen 1 und 2 werden verdünnt (jeweils 1 Volumenteil mit 99 Volumenteilen Wasser zur Injektion), um stärker verdünnte Kontrastmittel zu erzeugen, die für den Gebrauch mit empfindlichen SQUID-Magnetometern geeignet sind.
Noch geringere Konzentrationen, z.B. im Bereich von 10&supmin;¹&sup0; bis 10&supmin;&sup6; M, können durch weitere Verdünnung erzeugt werden.

Claims

1. Verwendung eines physiologisch tolerierbaren superparamagnetischen Materials, zur Herstellung einer diagnostischen Zusammensetzung, zur Verwendung bei der magnetometrischen Analyse des menschlichen oder nicht-menschlichen, tierischen Körpers, durchgeführt unter Verwendung eines supraleitenden Quanteninterferenzgerätes (SQUID).

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Analyse die Erzeugung eines magnetometrischen Bildes von mindestens einem Teil des menschlichen oder nicht-menschlichen, tierischen Körpers, umfaßt.

3. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Material aus freien superparamagnetischen Teilchen und matrixgebundenen superparamagnetischen Teilchen ausgewählt ist.

4. Methode zur Erzeugung einer magnetometrischen Abbildung des menschlichen oder nicht-menschlichen, tierischen Körpers, umfassend die Verabreichung eines physiologisch tolerierbaren, superparamagnetischen Materials an den Körper und Erzeugung eines magnetometrischen Signals, von mindestens einem Teil des Körpers, in dem sich das Material verteilt, unter Verwendung eines SQUID-Magnetometers.

5. Methode nach Anspruch 4, bei der das Signal ein magnetometrisches Bild wenigstens eines Teils des besagten Körpers ist, in dem sich das Material verteilt.

6. Methode nach Anspruch 5, bei der das erzeugte Bild ein zwei- oder dreidimensionales Strukturbild ist.

7. Methode nach Anspruch 4, bei der das Signal unter Verwendung eines Mehrkanal-SQUID-Systems erzeugt wird.

8. Methode nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der ein superparamagnetisches Material als magnetometrisches diagnostisches (MD) Agens ohne Vormagnetisierung und ohne Magnetfeld genutzt wird, oder, wobei während der Signalerzeugung ein statisches Magnetfeld angelegt wird.

9. Verfahren zur Detektion von Veränderungen der magnetischen Suszeptibilität in einem menschlichen oder nichtmenschlichen, tierischen Körper, umfassend die Verabreichung eines physiologisch tolerierbaren superparamagnetischen Materials an den Körper, und, unter Verwendung eines supraleitenden Quanteninterferenz (SQUID) -Magnetometers, die kontinuierliche oder wiederholte überwachung der magnetischen Suszeptibilität wenigstens eines Teils des Körpers, in dem sich das Material verteilt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, welches die Erzeugung eines magnetometrischen Bildes umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Magnetometer ein Mehrkanal-SQUID-System ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei ein superparamagnetisches Material als magnetometrisches dia gnostisches (MD) Agens ohne Vormagnetisierung und ohne Magnetfeld verwendet wird oder wobei während der Signalerzeugung ein statisches Magnetfeld angelegt wird.

13. Verwendung eines physiologisch tolerierbaren superparamagnetischen Materials zur Herstellung einer diagnostischen Zusammensetzung zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 12.