DE69622693T2

DE69622693T2 - Kontrastmittel fur in-vivo bildgebung basiert auf transmission oder reflektion des lichts

Info

Publication number: DE69622693T2
Application number: DE69622693T
Authority: DE
Inventors: Richard Bacon; Bjorn Fuglaas; Hans Gunther; Mark Henrichs; Edvin Johannesen; Klaveness; Lynn Mcintire; Pal Rongved; Luke Toner
Original assignee: Nycomed Imaging AS
Current assignee: GE Healthcare AS
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2016-02-03
Also published as: ES2182960T3; JP4155596B2; FI973208A; FI973208A0; NO973542D0; JPH10513175A; AU4545896A; GB9502065D0; NO973542L; EP0808175A1; KR19987001880A; MX9705829A; EP0808175B1; WO1996023524A1; DE69622693D1; CA2212257A1; KR19980701880A; HUP9900610A2; BR9607012A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von teilchenförmigen Kontrastmitteln bei verschiedenen diagnostischen auf Licht basierenden Bilderzeugungstechniken und genauer teilchenförmige Licht-Bilderzeugungskontrastmittel.
Kontrastmittel werden verwendet, um eine Abbildungsverbesserung in einer Vielzahl von Gebieten der diagnostischen Bilderzeugung zu bewirken, wobei die wichtigsten davon das Röntgen, die magnetische Resonanzbilderzeugung (MRI), die Ultraschallbilderzeugung und die Nuklearmedizin sind. Andere, in Entwicklung befindliche oder derzeit in klinischer Anwendung befindliche medizinische Bilderzeugungsmodalitäten schließen die magnetische Quellenbilderzeugung und die Applied-Potential-Tomographie ein. Die Geschichte der Entwicklung von Röntgenkontrastmitteln ist beinahe 100 Jahre alt.
Die derzeit in klinischer Anwendung befindlichen Röntgenkontrastmittel schließen verschiedene wasserlösliche iodierte aromatische Verbindungen ein, die drei oder sechs Iodatome pro Molekül umfassen. Die Verbindungen können geladen (in Form eines physiologisch akzeptablen Salzes) oder nicht-ionisch sein. Die beliebtesten Mittel sind derzeit nicht-ionische Substanzen, da ausgedehnte Studien gezeigt haben, dass nicht-ionische Mittel viel sicherer als ionische sind. Dies hat mit der osmotischen Aufladung des Patienten zu tun. Zusätzlich zu den in Wasser löslichen iodierten Mitteln wird Bariumsulfat immer noch häufig für Röntgenuntersuchungen des gastrointestinalen Systems verwendet. Mehrere in Wasser unlösliche oder teilchenförmige Mittel wurden als parenterale Röntgenkontrastmittel hauptsächlich für die Abbildung der Leber oder des Lymphsystems vorgeschlagen. Typische teilchenförmige Röntgenkontrastmittel für eine parenterale Verabreichung schließen zum Beispiel Suspensionen von festen iodierten Teilchen, Suspensionen von Liposomen, die in Wasser lösliche iodierte Mittel enthalten, oder Emulsionen von iodierten Ölen ein.
Die derzeitigen MRI-Kontrastmittel umfassen im Allgemeinen paramagnetische Substanzen oder Substanzen, die Teilchen enthalten (nachfolgend "magnetische Teilchen"), die ein ferromagnetisches, ein ferrimagnetisches oder ein superparamagnetisches Verhalten zeigen. Paramagnetische MRI-Kontrastmittel können zum Beispiel Übergangsmetallchelate und Lanthanidchelate, wie Mn-EDTA und Gd-DTPA, sein. Heutzutage sind mehrere auf Gadolinium basierende Mittel in klinischer Anwendung; einschließlich zum Beispiel Gd- DTPA (Magnevist®), Gd-DTPA-BMA (Omniscan®), Gd-DOTA (Dotarem®) und Gd- HPDO3A (Prohance®). Mehrere teilchenförmige paramagnetische Mittel wurden für eine MRI-Diagnose der Leber vorgeschlagen; zum Beispiel Suspensionen aus Liposomen, die paramagnetische Chelate enthalten, und Suspensionen von paramagnetischen festen Teilchen, wie zum Beispiel Gadolinium-Stärke-Mikrokügelchen. Magnetische Teilchen, die für eine Verwendung als MR-Kontrastmittel vorgeschlagen wurden, sind in Wasser unlösliche Substanzen, wie Fe&sub3;O&sub4; oder δ-Fe&sub2;O&sub3;, die wahlweise mit einem Überzug oder einer Trägermatrix versehen sind. Solche Substanzen sind sehr aktive MR-Kontrastmittel und werden in Form einer physiologisch akzeptablen Suspension verabreicht.
Kontrastmittel für Ultraschallkontrastmedien umfassen im Allgemeinen Suspensionen aus freien oder eingekapselten Gasblasen. Das Gas kann jedwedes akzeptables Gas sein, zum Beispiel Luft, Stickstoff oder ein Perfluorkohlenstoff. Typische Einkapselungsmaterialien sind Kohlenhydratmatrices, (z. B. Echovist® und Levovist®), Proteine (z. B. Albunex®), Lipidmaterialien wie Phospholipide (Gas enthaltende Liposome) und synthetische Polymere.
Marker für die diagnostische Nuklearmedizin, wie die Szintigraphie, umfassen im Allgemeinen radioaktive Elemente, wie zum Beispiel Technetium (99 m) und Indium (III), die in Form eines Chelatkompiexes dargereicht werden, während die Lymphoszintigraphie mit radiomarkierten Technetium-Schwefel-Kolloiden und Technetium-Oxid-Kolloiden durchgeführt wird.
Der hier verwendete Ausdruck "Licht-Bilderzeugung" schließt ein breites Gebiet von Anwendungen ein, die alle eine Lichtquelle in den UV-, sichtbaren oder IR-Regionen des elektromagnetischen Spektrums verwenden. Bei der Licht-Bilderzeugung wird das Licht, welches durch den Körper transmittiert wird, an ihm gestreut wird oder von ihm reflektiert (oder im Falle des Fluoreszenz reemittiert) wird, detektiert und ein Abbild wird direkt oder indirekt erzeugt. Licht kann mit Masse unter Änderung seiner Ausbreitungsrichtung ohne eine signifikante Veränderung seiner Energie interagieren. Dieser Prozess wird elastische Streuung genannt. Die elastische Streuung von Licht durch weiche Gewebe wird mit mikroskopischen Variationen der dielektrischen Konstante des Gewebes in Verbindung gebracht. Die Wahrscheinlichkeit, dass Licht einer gegebenen Wellenlänge (λ) pro Längeneinheit des Gewebes gestreut wird, wird als der (lineare) Streukoeffizient us bezeichnet. Der Streukoeffizient von weichem Gewebe in einem optischen Fenster von ungefähr 600- 1300 nm liegt im Bereich von 10¹-10³ cm&supmin;¹ und nimmt mit 1/λ ab. In diesem Bereich us > > ua (der Absorptionskoeffizient) und obgleich us (und die Gesamtabschwächung) sehr groß ist, erzeugt eine Vorwärtsstreuung eine bedeutende Penetration von Licht in das Gewebe. Zum Beispiel liegt die effektive Penetratioristiefe von Licht mit 630 nm in das Gewebe (1/e-Tiefe oder 37% verbleibende Photonen) im Bereich von 1-10 mm. Die wirksame Penetrationstiefe zeigt eine langsame Zunahme oder ist im Wesentlichen konstant mit zunehmenden Wellenlängen oberhalb 630 nm (obgleich eine leichte Abnahme an dem Wasserabsorptionspeak bei 975 nm zu beobachten ist). Der Streukoeffizient zeigt nur eine allmähliche Abnahme mit zunehmender Wellenlänge.
Licht, das gestreut ist, kann entweder zufällig verteilt sein (isotropisch) oder es kann in einer bestimmten Richtung mit minimaler Dispersion von der Stelle der Streuung wegstreuen (anisotropisch). Der Einfachheit halber und aus Gründen einer mathematischen Modellierung wird angenommen, dass die Streuung im Gewebe an diskreten voneinander unabhängigen Streuzentren ("Teilchen") auftritt. Bei einer Streuung von solchen "Teilchen" hängen der Streukoeffizient und der durchschnittliche Kosinus der Streuung (Phasenfunktion) von dem Unterschied bezüglich des Brechungsindexes zwischen dem Teilchen und seinem umgebenden Medium und von dem Verhältnis der Teilchengröße zur Wellenlänge ab. Die Streuung von Licht durch Teilchen, die kleiner als die Wellenlänge des einfallenden Lichts sind, wird Rayleigh-Streuung genannt. Diese Streuung variiert mit 1/λ&sup4; und die Streuung ist annähernd isotropisch. Die Streuung von Licht durch Teilchen, die vergleichbar mit oder größer als die Wellenlänge des Lichts sind, wird als Mie-Streuung bezeichnet. Diese Streuung variiert mit 1/λ und die Streuung ist anisotropisch (nach vorne gerichtet). Im sichtbaren/nah- IR, wo die meisten Messungen durchgeführt wurden, stimmt die beobachtete Streuung im Gewebe mit der Mie-ähnhichen Streuung von Teilchen im Mikrometermaßstab überein: z. B. Zellen und größere Organellen.
Da der Streukoeffizient so groß für Lichtwellenlängen in dem optischen Fenster (600-1300 nm) ist, liegt die durchschnittliche Distanz, die ein Photon vor einem Streuereignis zurücklegt, bei nur 10-100 um. Dies legt nahe, dass Photonen, die eine nennenswerte Strecke in Gewebe eindringen, mehreren Streuereignissen begegnen. Mehrfachstreuung im Gewebe bedeutet, dass die wahre optische Weglänge sehr viel größer als der physikalische Abstand zwischen den Lichteingangs- und -ausgangsstellen ist. Die Streuung bewirkt daher eine Zerstreuung von Licht im Gewebe (diffuse Transmission und Reflexion). Die Schwierigkeit, die die Mehrfachstreuung für die Bilderzeugung darstellt, ist dreifach: (i) Licht, welches aufgrund der Mehrfachstreuung randomisiert wurde, hat Signalinformation verloren und trägt Rauschen zu der Abbildung bei (die Streuung erhöht das Rauschen); (ii) die Streuung hält das Licht für eine größere Zeitspanne in dem Gewebe zurück, was die Wahrscheinlichkeit einer Absorption erhöht, so daß weniger Licht durch ein Gewebe für die Detektion transmittiert (die Streuung schwächt das Signal); und (iii) die Bestimmung von physikalischen Eigenschaften eines Gewebes (oder von Kontrastmedien), wie die Konzentration, die aus dem Beer-Lambert-Gesetz erhalten werden könnte, ist nicht möglich, da die wahre optische Weglänge aufgrund von Streuung unbekannt ist (Streuung verkompliziert die Quantifizierung von Lichtinteraktionen im Gewebe). Obgleich jedoch Licht nicht mehr als einige wenige zehn Mikrometer in Gewebe eindringen kann, ohne gestreut zu werden, ergibt sich aus dem großen Wert des mittleren Kosinus der Streuung, dass ein signifikanter Anteil der Photonen in einem einfallenden Strahl einer großen Anzahl von Streuungen unterliegen kann, ohne weit von der ursprünglichen optischen Achse abgelenkt zu werden, und als solche zu der Erzeugung einer Abbildung beitragen können. Als ein Ergebnis ist es möglich, Bilderzeugung von einem Gewebe trotz der vorherrschenden Stellung von Streuungen durchzuführen, solange die Rauschkomponente zurückgewiesen werden kann.
Aus dem zuvorgehend Erwähnten ergibt sich, dass die interessantesten Wellenlängen für Licht-Bilderzeugungstechniken in dem ungefähren Bereich von 600-1300 nm liegen. Diese Wellenlängen haben die Fähigkeit, relativ tief in lebendes Gewebe einzudringen, und sind weiter für den menschlichen Körper harmlos. Gleichwohl kann für die optische Analyse von Oberflächenstrukturen oder für eine Diagnose von Krankheiten, die sich sehr nahe an der Körperoberfläche oder an Oberflächen von Körperhöhlen oder an Lumen befinden, UV-Licht und sichtbares Licht unterhalb von einer Wellenlänge von 600 nm auch verwendet werden.
Licht kann auch in der Therapie verwendet werden; so werden zum Beispiel in der photodynamischen Therapie (PDT) Photonen absorbiert und die Energie wird in Wärme und/oder photochemische Reaktionen transformiert, welche bei einer Krebstherapie verwendet werden können.
Die Hauptverfahren zur Licht-Bilderzeugung schließen heutzutage eine einfache Transillumination, verschiedene tomographische Techniken, Oberflächenbilderzeugung und Fluoreszenzbilderzeugung ein. Diese Verfahren nutzen entweder transmittierte, gestreute oder emittierte (Fluoreszenz) Photonen oder eine Kombination dieser Prinzipen. Die vorliegende Erfindung betrifft Kontrastmittel für jedes davon und weitere Bilderzeugungsverfahren, die auf jeder Form von Licht basieren.
Es gibt derzeit ein großes Interesse hinsichtlich der Entwicklung von neuen Vorrichtungen für die Bilderzeugung auf Basis von Licht. Interessante Verfahren sind insbesondere die verschiedenen Typen von tomographischen Techniken, die besonders in Japan in der Entwicklung sind. Als wissenschaftliche Referenzen auf die Verwendung von Licht in der diagnostischen Medizin und der PDT siehe zum Beispiel Henderson, B. und Dougherty, T. in Photodynamic Therapy. Basic Principles and Clinical Application (1992), Gonzalez, E. et al. in Psoriasis (1991) 519 und 603, Sci, 1815 (1993) 25, Andersson-Engeles, S. et al. in Lasers in Medical Science 4 (1988) 115, Andersson, P. et al. in IEEE 23 (1987) 1798, Andersson, P. et al. in Lasers in Medical Science 2 (1987) 261, Anderson, R. et al. in Applied Optics 28 (1989) 2256, Amato, I., in Science 260 (1993) 1234, Alfano, R. et al. in IEEE 20 (1984) 1512, Lipowska, M. et al. bei dem ACS Nat Meeting (1991), Clinica 528 (1992) 17, Andersson-Engles, S. et al. in Qptics Letter 15 (1990) 1179, Andersson-Engles, S. et al. in Lasers in Medical Science 4 (1989) 241, Andersson-Engles, S. et al. in Lasers in Medical Science 4 (1989) 171, Andersson-Engels, S. et al. in IEEE 26 (1990) 2207, Andersson- Engels, S. et al. in Photochem and Photobiol 53 (1991) 807, Andersson-Engels, S., et al. in SPIE 908 (1988) 116, Andersson-Engels; S. et al. SPIE 1205 (1990) 179, Andersson-Engels, S. et al. in Anal. Chem 61 (1989) 1367 und in Anal. Chem 62 (1990) 19, Andreoni, A. in Photochem and Photobiol 52 (1990) 423, Ankerst, J. et al. in Appl. Spectroscopy 38 (1984) 890, Anthony, D. et al. in Photochem and Photobiol. 49 (1989) 583, Art, R. et al. in Time Resolved Spectroscopy and Imaging of Tissues 1431 (1991) 321, Arnfield, M. et al. in Photochem and Photobiol 51 (1990) 667, Arridge, S. et al. in Phys. Med. Biol 37 (1992) 1531, Arridge, S. et al. in SPIE 1431 (1991) 204, Balzani, S. et al. in Photochem and Photobiol 52 (1990) 409, Barabash, R. et al. in IEEE 26 (1990) 2226, Barker, D. et al. in Br. J. Exp. Path 51 (1970) 628, Baum, R. in C&EN 31. Oktober (1988) 18, Baumgartner, R. et al. in Photochem and Photobiol 46 (1987) 759, Benaron, D. et al. in Science 259 (1993) 1463, Benson, R. et al. in J. Chem. Eng. Data 22 (1977) 379, Bickers, D. in Invest Radiol 21 (1986) 885, Blasdel, G. et al. in Nature 321 (1986) 579, Blasse, G. in Photochem and Photobiol 52 (1990) 417, Bolin, F. et al. in Appl. Optics 28 (1989) 2297, Boulnois, J. in Lasers in Medical Science 1 (1985) 47, Brodbeck, K. et al. in Med. Phys 14 (1987) 637, Carney, J. et al. in Anal. Chem 65 (1993) 1305, Chan, W. et al. in Photochem and Photobiol 50 (1989) 617, Chance, B. in SPIE 1641 (1992) 162, Chance, B. et al. in SPIE 1204 (1992) 481, Cheong, W. et al. in IEEE 26 (1990) 2166, Cope, M. et al. in SPIE 1431 (1991) 251, Deckelbaum, L. et al. in Lasers in Suraery and Medicine 7 (1987) 330, Delpy, D. et al. in Phys Med Biol 33 (1988) 1433, Detty, M. et al. in JACS 112 (1990) 3845, Detty, M. et al. in J. Med. Chem 33 (1990) 1 108, Doiron, D. in Prog. in Clin & Biol. Res 170 (1984) 41, Driver, I. in Phys. Med. Biol 36 (1991) 805, Feather, J. et al. in Lasers in Medical Science 5 (1990) 345, Fishkin, J. et al. in SPIE 1431 (1991) 122, Flock, S. in Med. Phys. 14 (1987) 835, Gathje, J. et al. in Applied Physiology 29 (1970) 181, Gomer, C. et al. in Cancer Research 50 (1990) 3985, Grunbaum: F. et al. in SPIE 1431 (1991) 1431, Haglund, M. et al. in Nature 358 (1992) 668, Hebden, J. et al. in Am. Assoc. Phys. Med. 19 (1992) 1081, Hebden, J. et al. in Med. Phys. 17 (1990) 41, Hoek, A. V. et al. in IEEE 23 (1987) 1812, Hohla, K. et al. in SPIE 908 (198) 128, Holbrooke, D. et al. in Proc. N. Y. Ac Sci 267 (1976) 295, Hoyl, C. et al. in Lagers in Surqery and Medicine 8 (1988) 1, Huang, D. et al. in Science 254 (1991) 1178, Jacson P. et al. in Invest Radiol. 20 (1985) 226, Jacques, S. et al.. in Lasers in the Life Science 1 (1987) 309, Kittrell, C. et al. in Applied Optics 24 (1985) 2280, Lakowicz, J. in Biophys J. 46 (1984) 463, Lam, S. et al. in Chest 97 (1990) 333, Li, W. in Opihalmology 100 (1982) 484, Lilge, L. et al. In SPIE 1203 (1990) 106, Lytle, A. et al. In SPIE 1200 (1990) 466, MacVicar, B. et al. in J. Neuroscience 11 (1991) 1458, Maijnissen, J. et al. in Lasers in Surgery and Medicine 2 (1987) 235, Marynissen, J. et al. in J. Urology 142 (1989) 1351 and Prog. in Clin & BioRes 170 (1984) 133, McCormick, P. et al. in Critical Care Medicine 19 (1991) 89, Mcormick, P. et al. in J. Neurosurg 76 (1992) 315, McKenzie, A. et al. in Phys. Med. Biol. 30 (1985) 455, Moes, C. et al. in Applied Optics 28 (1989) 2292, Montan, S. et al. in Optics Letters 10 (1985) 56, Montforts, F. et al. in Angew Chem (Int. Ed.) 31 (1992) 1592, Morgan, A. et al. in Photochem and Photobiol 52 (1990) 987, Morgan, A. et al. in J. Med. Chem 33 (1990) 1258, Morgan, A. et al. in J. Med. Chem 32 (1989) 904, Navarro, G. et al. in Med. Phys. 15 (1988) 181, Nelson, J. et al. in Cancer Research 4 (1987) 4681, Orbach, H. et al. in J. Neuroscience 5 (1985) 1886, Pandey, R. et al. in Chem. Lett. 2 (1992) 491, Parker, F. et al. in Analyt. Biochem 18 (1967) 414, Parrish, J. in J. Derm 17 (1990) 587, Parrish, J. et al. in Photochem and Photobiol 53 (1991) 731, Patterson, M. et al. in Appl. Optics 28 (1989) 2331, Patterson, M. et al. in SPIE 1203 (1990) 62, Patterson, M. et al. in SPIE 1065 (1989) 115, Patterson, M. et al. in Photosenziation 15 (1988) 121, Patterson, M. et al. in Lasers in Medical Science 6 (1991) 379, Peters, V. et al. in Phys. Med. Biol 35 (1990) 1317, Profio, A. in Photochem. and Photobiol 46 (1987) 591, Profio, A. et al. in Med. Phys 11 (1984) 516, Prout, G. et al. in New England Journal of Medicine (1987) 1251, Roberts, W. et al. in J. Nat Cancer Inst. 80 (1988) 330, Rosenthal, I in Photochem and Photobiol 53 (1991) 559, Sartori, M. et al. in IEEE23 (1987) 1794, Schmitt, J. in Applied Optics 31 (1992) 6535, Schmitt, J. et al. in Opt. Soc. Am. 7 (1990) 2141, Schneckenburger, H. et al. in Optical Engineering 31 (1992) 1447, Selman, S. et al. in SPIE 997 (1988) 12, Selman, S. et al. in J. Urology 143 (1990) 630, Sevick, E. et al. in Anal. Biochem 195 (1991) 330, Shen, N. et al. in Pharmacologica Sinia 4 (1986) 346, Shiner, W. et al. in Photonics Spectra September (1992) 109, Spears, K. et al. in IEEE 36 (1989) 1210, Spikes, J. in Photochem and Photobiol 43 (1986) 691, Star; W. et al. in Lasers in Medical Science 5 (1990) 107, Star, W. et al. in Photochem and Photobiol 46 (1987) 619, Steike, J. et al. in J. Opt. Soc. Am. 6 (1988) 813, Stekeil. W. in J. Physiol 198 (1960) 881, Sullivan, F. et al. in Applied Radiology Januar (1993) 26, Svaasand, L. et al. in Med. Phys 12 (1985) 455, Svaasand, L. et al. in Lasers in Medical Science 5 (1985) 589, Svaasand, L. et al. in Photochem and Photobiol 41 (1985) 73, Svaasand, L. et al. in Photochem and Photobiol 38 (1983) 293, Svanberg, K. et al. in Cancer Research 46 (1986) 3803, Svanberg, K. et al. in Physica Scripta 26 (1989) 90, Tarn, A. in Ultrasensitive Laser Spectroscopy (1983) 72, Toida, M. et al. in Electronics and Communications in Japan 75 (1992) 137, Tsay, T. et al. in SPIE 1646 (1992) 213, Tsuchiya, A. et al. in J. Urology 130 (1983) 79, Unsold, E. et al. in Lasers in Medical Science 5 (1990) 207, Vergara, J. et al. in Biophysical Journal 59 (1991) 12, Vitkin, I. et al. in J. Photochem Photobiol 16 (1992) 235, Wang, L. et al. in Optics & Photonics 2 (1991) 38, Wang, L. et al. in Science 253 (1991) 769, Wang, L. et al. in SPIE 1431 (1991) 97, Watmough, D. in Brit. J. Radiology 55 (1982), Wilson, B. et al. in Phys Med Biol 31 (1986) 327, Wilson, B. et al. Lasers in Medical Science 1 (1986) 235, Wyatt, J. et al. in J. Appl. Physiol 68 (1990) 1086, Wyatt, J. et al. in Archives of Disease in Childhood 64 (1989) 953, Yoo, K. et al. in Optics Letters 16 (1991) 1068, Yoo, K. et al. in Optics Letters 15 (1990) 320.
Es gibt mehrere Patentpublikationen, die eine Licht-Bilderzeugungstechnologie und die Verwendung von verschiedenen Farbstoffen in der Licht-Bilderzeugung betreffen: Einen Fluoreszenzmarkierungsfarbstoff, der Hydroxyaluminium-2,3-pyridocyanid umfasst, in der JP 4.320.456 (Hitachi Chem), ein therapeutisches und diagnostisches Mittel für Tumore, das ein fluoreszenzmarkiertes Phthalocyanin-Pigment enthält, in der JP 4288 022 (Hitachi Chem), die Detektion von Krebsgewebe unter Verwendung von sichtbarer nativer Lumineszenz in der US 4.930.516 (Alfano, R. et al.), ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion von Krebsgewebe unter Verwendung von nativer Fluoreszenz in der US 5.131.398 (Alfano, R. et al.), Verbesserungen bezüglich der Diagnose mittels einer Fluoreszenzlichtemission aus Gewebe in der WO 90/10219 (Andersson-Engels, S. et al.), Fluoreszenzporphyrin- und Fluoreszenzphthalocyanin-Polyethylenglycol-, -Polyol- und -Saccharid-Derivate als Fluoreszenzsonden in der WO 91/18006 (Diatron Corp), ein Verfahren zur Abbildung eines statistischen Mediums in der US 5.137.355 (State Univ. of New York), therapeutische Tetrapyrrol-Mittel in der US 5.066.274 (Nippon Petrochemicals), Tetrapyrrolpolyaminomonocarbonsäure in therapeutischen Mitteln in der US 4.977.177 (Nippon Petrochemicals), Tetrapyrrolaminocarbonsäuren in der US 5.004.811 (Nippon Petrochemicals), Porphyrine und Krebsbehandlung in der US 5.162.519 (Efamol Holdings), Dihydroporphyrine und Verfahren zur Behandlung von Tumoren, die einer Nekrose unterliegen, in der US 4.837.221 (Efamol), parenteral verabreichte Zinkphthalocyanid-Verbindungen in Form einer liposomalen Dispersion, die synthetische Phospholipide enthält, in der EP 451 103 (CIBA Geigy), eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von Tumoren in der US 4.515.165 (Energy Conversion Devices), Zeit- und frequenzaufgelöste Spektroskopie zur Bestimmung von Hypoxie in der WO 92/13598 (Nim Inc.), Phthalocyanatopolyethylenglycol und Phthalocyanatosaccharide als fluoreszierendes Digoxinreagenz in der WO 91/18007 (Diatron), ein Fluorometer in der US 4.877.965 (Diatron), ein fiberoptisches Fluoreszenzspektrometer in der WO 90/00035 (Yale Univ.), ein Gewebesauerstoff-Messsystem in der EP 502.270 (Hamamatsu Photonics), ein Verfahren zur Bestimmung der Billirubinkonzentration aufgrund der Hautreflexion in der US 4.029.084 (Purdue Research Foundation), ein Bakteriochlorophyll-a-Derivat, das in der photodynamischen Therapie nützlich ist, in der US 5.173.504 (Health Research Inc), gereinigte Hämatoporphyrindimere und -trimere, die in der photodynamischen Therapie nützlich sind, in der US 5.190.966 (Health Research Inc), Arzneistoffe, die Porphyrine umfassen, in der US 5.028.621 Health Research Inc), Hämoporphyrinderivate und ein Verfahren zu ihrer Herstellung in der US 4.866.168 (Health Research Inc), ein Verfahren zur Zerstörung oder Behinderung von Targetzellen in der US 5.145.863 (Health Research Inc), ein Verfahren zur Diagnose der Anwesenheit oder Abwesenheit von Tumorgewebe in der US 5.015.463 (Health Research Inc), eine photodynamische therapeutische Technik in der US 4.957.481 (U.S. Bioscience), eine Vorrichtung zur Untersuchung von lebendem Gewebe in der US 2.437.916 (Philip Morris and Company), eine auf der Durchleuchtungsmethode basierende Vorrichtung zur Diagnose von Brusttumoren und anderen Brustverletzungen durch Normalisierung eines elektronischen Abbildes der Brust in der US 5.079.698 (Advanced Light Imaging Technologies), infrarotabsorbierende Tricarbocyaninfarbstoffe in der US 2.895.955 (Eastman Kodak), ein optisches Bilderzeugungssystem für die Neurochirurgie in der CA 2.048.697 (Univ. Techn. Int.), neue Porphyrinderivate und ihre metallischen Komplexe als Photosensibilisatoren für die PDT in der Diagnose und/oder der Behandlung von Krebs in der JP 323.597 (Hogyo, T), ein Lichtempfangssystem zur Heterodyndetektion und eine abbildungserzeugende Vorrichtung für ein Lichvtransmissionsbild in der EP 445.293 (Research Development Corp. of Japan), ein Lichtempfangssystem zur Heterodyndetektion und eine Bilderzeugungsvorrichtung für eine Lichttransmissionsabbildung unter Verwendung eines Lichtempfangssystems in der WO 91/05239 (Research Development Corp. of Japan), lagerstabile Prophyrinzusammensetzungen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung in der US 4.882.234 (Healux), ein Verfahren zur optischen Bestimmung von chemischen Analyten in der WO 92/19957 (Univ. of Maryland in Baltimore), wellenlängenspezifische zytotoxische Mittel in der US 4.883.790 (Univ. of British Columbia), wellenlängenspezifische zytotoxische Hydromonobenzoporphyrin-Mittel in der US 4.920.143 (Univ. of British Columbia), eine Vorrichtung und ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung und hochauflösenden Abbildung von menschlichem Gewebe in der EP 447.708 (Haidien Longxing Med Co), ein optisches Bilderzeugungssystem für die Neurochirurgie in der US-Anmeld. 7,565,454 (University Technologies Int. Inc.), die Charakterisierung von spezifischen Arzneistoffrezeptoren mit fluoreszierenden Ligariden in der WO 93/03382 (Pharmaceutical Discovery Corp.), 4,7-Dichlorfluoresceinfarbstoffe als molekulare Sonden in der US 5.188.934 (Applied Biosystems), eine hochauflösende von der Brust eine Abbildung erzeugende Vorrichtung unter Verwendung von nicht-ionisierender Strahlung von enger spektraler Bandbreite in der US 4.649.275 (Nelson, R. et al.), Meso- Tetraphenylporphyrin-Komplexverbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und diese enthaltende pharmazeutische Mittel in der EP 336.879 (Schering), 13,17-Propionsäure und Propionsäurederivat substitutierte Porphyrin-Komplexverbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und diese enthaltende pharmazeutische Mittel in der EP 355.041 (Schering), photosensibilisierende Mittel in der US 5.093.349 (Health Research), Pyropheophorbide und ihre Verwendung in der photodynamischen Therapie in der US 5.198.460 (Health Research), eine optische histochernische Analyse, eine in vivo Detektion und Echtzeitführung für die Abtragung von abnormalen Geweben unter Verwendung eines auf der Raman-Spektroskopie basierenden Detektionssystems in der WO 93/03672 (Redd, D.), Tetrabenztriazaporphyrin- Reagenzien und diese enthaltende Kits in der US 5.135.717 (British Technology Group), ein System und ein Verfahren zur Lokalisation von funktionalen Aktivitäten in dem menschlichen Gehirn in der US 5.198.977 (Salb, J.), die photodynamische Aktivität von Sapphyrinen in der US 5.120.411 (Boards of Regents, University of Texas), ein Verfahren zur Herstellung von erweiterten Porphyrinen in der US 5.152.509 (Boards of Regents, University of Texas), erweiterte Porphyrine (Boards of Regents, University of Texas), ein Infrarotstrahlungs-Bilderzeugungssystem und -verfahren in der WO 88/01485 (Singer Imaging), die Bilderzeugung unter Verwendung von gestreuter und diffuser Strahlung in der WO 91/07655 (Singer Imaging), eine Diagnostikvorrichtung für die intrinsische Fluoreszenz eines malignen Tumors in der US 4.957.114, Indacenverbindungen und Verfahren zur Verwendung dieser in der US 5.189.029 (Bo-Dekk Ventures), ein Verfahren zur Verwendung von 5,10,15,20-Tetrakis(carboxyphenyl)phorphin zur Detektion von Krebsen der Lunge in der US 5.162.231 (Cole, D. A. et al.), Verfahren zur Abbildung eines Gewebebereiches in der DE 43 27 798 (Siemens), Chlorophyll- und Bacteriochlorophyll-Derivate, ihre Herstellung und diese umfassende pharmazeutische Zusammensetzungen in der EPO 584 552 (Yeda Research and Development Company), wellenlängenspezifische photosensible Porphacyanine und erweiterte porphyrinähnliche Verbindungen und Verfahren zur Herstellung und Verwendung davon in der WO 94/10172 (Qudra Logic Technologies), ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, einer Abblidung, die durch ein Objekt, welches in oder hinter eines semiopaken statistischen Mediums versteckt ist, erzeugt wird, in der US 5.140.463 (Yoo, K. M. et al.), Benzoporphyrin-Derivate für die photodynamnische Therapie in der US 5.214.036 (University of British Columbia), Fluoreszenzdiagnostiken für Krebs unter Verwendung von delta-Aminolävulinsäure in der WO 93/13403 (Svanberg et al.), Verfahren zum Diagnostizieren von mit fluoreszierenden Substanzen angereicherten, insbesondere tumorösen Gewebebereichen in der DE 41 36 769 (Humboldt Universität), Terpyridin-Derivate in der WO 90/00550 (Wallac).
Alle in dem Stand der Technik beschriebenen Licht-Bilderzeugungsfarbstoffe oder -kontrastmittel haben unterschiedliche Eigenschaften, jedoch weisen alle diese Mittel eine Wirkung auf einfallendes Licht auf, was zu entweder Absorption und/oder Fluoreszenz führt. Jedoch wird keines dieser Kontrastmittel als ein teilchenförmiges Kontrastmittel verwendet.
Wir haben nun gefunden, dass eine Kontraststeigerung bei Licht-Bilderzeugungsverfahren besonders wirksam erreicht werden kann, indem teilchenförmige Materialien als streuende Kontrastmittel eingeführt werden. Zur Klarstellung wird das Wort "Teilchen" verwendet, um jedwede physiologisch akzeptable teilchenförmige Materialien zu beschreiben. Solche Teilchen können fest (z. B. beschichtete oder unbeschichtete kristalline Materialien) oder fluid (z. B. Flüssigteilchen in einer Emulsion) sein, oder sie können Aggregate (z. B. ein Liposome enthaltendes Fluid) sein. Teilchenförmige Materialien mit einer Teilchengröße, der geringer als die einfallende Lichtwellenlänge ist, sind bevorzugt.
Somit stellt die Erfindung unter dem Gesichtspunkt eines Aspektes die Verwendung eines physiologisch tolerierbaren teilchenförmigen Materials zur Herstellung eines teilchenförmigen ein Kontrastmedium enthaltenden Kontrastmittels zur Verwendung in einer in vivo-diagnostischen Licht-Bilderzeugung zur Verfügung, bei der das besagte physiologisch tolerierbare teilchenförmige Kontrastmittel in den Körper verabreicht wird und eine Abbildung von mindestens einem Teil des Körpers, der das besagte teilchenförmige Mittel enthält, erzeugt wird.
Die Erfindung stellt auch unter dem Gesichtspunkt eines weiteren Aspekts ein Verfahren zur Erzeugung einer Abbildung des menschlichen oder nichtmenschlichen Tierkörpers (vorzugsweise ein Säuger, ein Vogel oder ein Reptil) durch eine in vivo-diagnostische Licht- Bilderzeugung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der besagte Körper einer ist, an den ein physiologisch tolerierbares teilchenförmiges Kontrastmittel verabreicht worden ist, und dass eine Abbildung von mindestens einem Teil des besagten Körpers erzeugt wird, zur Verfügung. In solch einem Verfahren wird eine kontrastwirksame Menge des teilchenförmigen Mittels verabreicht, z. B. parenteral oder in ein extern gelegenes Entleerungskörperorgan oder -gang, Licht, das durch den Körper emittiert, transmittiert oder gestreut wird, wird detektiert und eine Abbildung wird von mindestens einem Teil des Körpers, in dem das Kontrastmittel vorhanden ist, erzeugt.
Die teilchenförmigen Mittel, die gemäß der Erfindung verwendet werden, können ein Chromophor oder ein Fluorophor umfassen, d. h. sie können nicht in dem Wellenlängen bereich, der in dem Bilderzeugungsvorgang detektiert wird, absorbieren oder emittieren oder alternativ können sie hauptsächlich auf Lichtstreuungseffekten basieren. Im letzteren Fall können einfach physiologisch tolerierbare nicht photomarkierte Teilchen, z. B. Teilchen eines inerten organischen oder anorganischen Materials, z. B. eine unlösliche Triiodphenylverbindung oder Titandioxid, welches dem Auge weiß oder farblos erscheint, verwendet werden. Wenn die Teilchen ein Fluorophor oder ein Chromophor umfassen, d. h. photomarkiert sind, kann dies in einem Material sein, dass durch einen teilchenförmigen Träger getragen wird (z. B. daran gebunden ist, darauf aufgeschichtet ist, oder darin enthalten oder abgeschieden ist), (z. B. ein teilchenförmiger Feststoff oder ein Liposom). Alternativ kann der Träger selbst chromophore oder fluorophore Eigenschaften aufweisen. Obwohl die Photomarkierung eine schwarze Photomarkierung sein kann (d. h. eine, welche über das sichtbare Spektrum absorbiert und daher dem Auge schwarz erscheint), sind nichtschwarze Photomarkierungen bevorzugt.
Streuende Kontrastmedien (und auch absorbierende Kontrastmedien hierfür) können zwei Mechanismen der Bildverbesserung für Licht-Bilderzeugungsanwendungen aufweisen. Der erste Mechanismus ist eine direkte Rolle in der Bildverbesserung, die ähnlich zu der Wirkung ist, die Röntgenkontrastmedien in der Röntgenbilderzeugung aufweisen. Bei der direkten Bildverbesserung trägt das Kontrastmedium direkt zu einer Verbesserung des Bildkontrastes bei, indem die Signalintensität, die von dem Gewebe, das das Kontrastmedium enthält, ausgeht, beeinflusst wird. Bei der Licht-Bilderzeugung können streuende (und absorbierende) Mittel, die in einem Gewebe lokalisiert sind, Licht anders als das umgebende Gewebe abschwächen, was zu einer Kontraststeigerung führt.
Der zweite Mechanismus, bei dem ein streuendes (oder ein absorbierendes) Mittel verwendet werden könnte, ist als ein rauschabweisendes Mittel. Das Kontrastmedium wird in diesem Fall nicht direkt wie zuvor beschrieben abgebildet, sondern bewirkt eine Versetzung des Rauschsignals von einem bilderzeugenden Signal, so dass das gewünschte Signal leichter detektiert werden kann. Rauschen in Licht-Bilderzeugungs-Anwendungen ergibt sich aus einer Mehrfachstreuung und führt zu einer Verschlechterung der Bildqualität. Der Ursprung dieses Rauschens ist wie folgt:
Wie zuvor erwähnt, unterliegt Licht, welches sich durch ein statistisches Medium, wie Gewebe, fortpflanzt, einer mehrfachen Streuung. Diese Streuung spaltet das einfallende Licht in zwei Komponenten, eine kohärente und eine inkohärente Komponente, auf. Die kohärente Komponente ergibt das sogenannte ballistische Signal und sie propagiert durch das Gewebe in Vorwärtsrichtung und trägt die Objektinformationen. Die inkohärente Komponente ergibt ein Rauschen, da das Licht einer statistischen Streuung in alle Richtungen erfahren hat und Information über das Objekt verloren gegangen ist. Wenn die Intensität des kohärenten Signals unterhalb der Intensität des mehrfach gestreuten Rauschens erniedrigt ist, wird das Objekt unsichtbar. Dieses Rauschen aufgrund von Mehrfachstreuung wird typischer Weise durch einen raumauflösenden (spatial) Filter entfernt, der Licht, welches von der kolinearen Richtung des einfallenden Lichts weggestreut wurde, abweist. Jedoch tritt ein nicht unwesentlicher Anteil an Rauschen von dem Objekt nach mehreren Streuvorgängen auf, indem es sich mit dem ursprünglichen ballistischen Signal wieder vereinigt. Dieses mehrfach gestreute Licht kann nicht durch raumauflösende Filterung aufgrund seines kolinearen Weges mit dem gewünschten ballistischen Signal entfernt werden.
Streuende (und absorbierende) Mittel können die Entfernung dieser unerwünschten Rauschkomponente von dem gewünschten ballistischen Signal bewirken. Das beruht auf der Tatsache, dass mehrfach gestreutes Licht einen statistischen Weg im Gewebe zurücklegt und daher über eine längere Wegstrecke als das ballistische Signal läuft. Die Strecke, die das ballistische Signal zurücklegt, ist im Wesentlichen die Dicke des Gewebes (oder des Körperteils), das abgebildet wird. Gestreutes Licht, das über eine längere Wegstrecke läuft, unterliegt einer größeren Wahrscheinlichkeit einer Abschwächung. Die gegenwärtige Technologie verwendet ein zeitaufgelöstes Ausschlußverfahren (time gate) (einen temporaler Filter), um das gestreute Signal (längere Wegstrecke = längere Verweildauer in dem Gewebe) von der ballistischen Komponente abzuweisen.
Die Einführung eines kleinen isotropischen Streumittels erhöht in einem großen Ausmaß die Verweildauer der gestreuten Signalkomponente, während es nicht die Ausbreitung der ballistischen Komponente behindert. Dies erzeugt im Endeffekt eine größere zeitliche Auftrennung zwischen den ballistischen und gestreuten Signalen, was zu einer besseren Zurückweisung der gestreuten (Rausch-)Komponente und zu einer besseren Bildqualität führt. Zusätzlich sinkt die Intensität des ballistischen Signals exponentiell mit der zurückgelegten Wegstrecke (x), während das gestreute Signal exponentiell zum Quadrat der Wegstrecke (x²) abnimmt. Daher nimmt die gestreute Signalintensität schneller ab als das ballistische Signal, was zu einer Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses des Bildes führt.
Es ist sehr wenig im Stand der Technik bezüglich teilchenförmigen auf Streuung basierenden Kontrastmitteln offenbart. Nach unserem Kenntnisstand ist der einzige Stand der Technik bezüglich teilchenförmigen auf Streuung basierenden Kontrastmitteln die US 5.140.463 (Yoo, K. M. et al.), die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Signal-zu-Rausch- Verhältnisses einer Abbildung, die von einem Objekt, das in oder hinter einem semiopaken Medium versteckt ist, gebildet wird, offenbart. Das Patent schlägt in allgemeinen Ausdrücken vor, dass statistische Medium weniger statistisch zu machen (so dass es weniger gestreutes Licht geben wird), und es schlägt auch vor, die zeitliche Trennung zwischen dem ungestreuten (ballistischen) Licht und dem gestreuten Licht zu erhöhen. Einer der vielen Wege, dieses zu erreichen, ist gemäß dem Patent die Einführung von kleinen Streuern in das statistische Medium. Es gibt keine weiteren Vorschläge bezüglich dieser kleinen Streuer und keinen Vorschlag einer Benutzung in vivo.
Teilchenförmige Materialien in Form von Liposomen wurden vorgeschlagen; Liposome oder LDL-verabreichte Zn(II)-Phthalocyanine wurden als photodynamisches Mittel für Tumore von Reddi, E. et al. in Lasers in Medical Science 5 (1990) 339, vorgeschlagen, parenteral verabreichte Zinkphthalocyaninzusammensetzungen in Form von Liposomdispersionen, die synthetisches Phospholipid enthalten, in der EP 451 103 (CIBA Geigy) und Liposomzusammensetzungen, die Benzoporphyrinderivate, die in der photodynamischen Krebstherapie oder als antivirale Mittel verwendet werden, enthalten, in der CA 2.047.969 (Liposome Company). Diese teilchenförmigen Materialien wurden als therapeutische Mittel vorgeschlagen und haben nichts mit streuenden Licht-Bilderzeugungskontrastmitteln zu tun.
In einer Ausführungform der Erfindung umfasst das Kontrastmedium zur lichtbasierenden Abbildung von Modalitäten physiologisch tolerierbare Gas enthaltende Teilchen. Bevorzugt sind z. B. biologisch abbaubare Gas enthaltende Polymerteilchen, Gas enthaltende Liposome und Aerogel-Teilchen.
Diese Ausführungsform der Erfindung schließt zum Beispiel die Verwendung in der Licht- Bilderzeugung von Teilchen mit Gas gefüllten Leerräumen (US 4.442.843), von Galaktoseteilchen mit Gas (US 4.681.119), von Mikropartikeln zur Erzeugung von Mikrobläschen (US 4.657.756 und DE 33 13 947), von Proteinmikrobläschen (EP 224934), von Gas enthaltenden Tonteilchen (US 5.179.955), von festen Tensidmikroteilchen und Gasbläschen (DE 33 13 946), von Gas enthaltenden Mikroteilchen der Amylose oder eines Polymeren (BP 327490), von Gas enthaltenden Polymerteilchen (EP 458079), von Aerogel-Teilchen (US 5.086.085), von bioabbaubaren Polyaldehydmikroteilchen (EP 441468), von mit Liposomen assoziiertem Gas (WO 9115244), von Gas enthaltenden Liposomen (WO 9222247) und von anderen Gas enthaltenden Teilchen (WO 9317718, EP 0398935, EP 0458745, WO 9218164, EP 0554213, WO 9503835, DE 38 34 705, WO 9313809, WO 9112823, EP 586875, WO 9406477, DE 42 19 723, EP 554213, WO 9313808, WO 9313802, DE 42 19 724, WO 9217212, WO 9217213, WO 9300930, US 5.196.183, WO 9300933, WO 9409703, WO 9409829, EP 535387, WO 9302712, WO 9401140) ein. Die Oberfläche oder der Überzug des Teilchens kann jedwedes physiologisch akzeptables Material sein und das Gas kann jedwedes akzeptable Gas oder Gasmischung sein. Besonders bevorzugte Gase, sind die Gase, die in Ultraschallkontrastmitteln verwendet werden, wie zum Beispiel Luft, Stickstoff, niedere Alkane und niedere Fluor- oder Perfluoralkane (z. B. enthaltend bis zu 7, insbesondere 4, 5 oder 6 Kohlenstoffe).
Wenn Gasmikrobläschen (mit oder ohne eine einkapselnde liposomale Membran) gemäß der Erfindung verwendet werden, kann die bekannte Fähigkeit von relativ hochintensiven Ultraschallstößen zur Zerstörung solcher Mikrobläschen vorteilhaft genutzt werden. Somit kann durch Vergleich des detektierten Lichtsignals (oder einer Abbildung) vor und nach einer Ultraschallexponierung das Kartieren der Verteilung des Kontrastmittels vereinfacht werden.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kontrastmedium zur Bilderzeugung von Modalitäten auf der Basis von Licht physiologisch tolerierbare Teilchen aus Lipidmaterialien, z. B. Emulsionen, insbesondere wässrige Emulsionen. Bevorzugt sind Halogen umfassende Lipidmaterialien. Diese Ausführungsform der Erfindung schließt zum Beispiel die Verwendung bei der Licht-Bilderzeugung von Fettemulsionen (JP 5186372), von Emulsionen aus Fluorkohlenstoffen (JP 2196730, JP 59067229, JP 90035727, JP 92042370, WO 930798, WO 910010, EP 415263, WO 8910118, US 5.077.036, EP 307087, DE 41 27 442, US 5.114.703), von Emulsionen aus bromierten Perfluorkohlenstoffen (JP 60166626, JP 92061854, JP 5904630, JP 93001245, EP 231070), von Perfluorchloremulsionen (WO 9311868) und von anderen Emulsionen (EP 321429) ein.
In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kontrastmedium zur Bilderzeugung von Modalitäten auf der Basis von Licht physiologisch tolerierbare Liposorne. Bevorzugte Gruppen von Liposomen sind Phospholipidliposome und mehrlamellare Liposome.
Diese Ausführungsform der Erfindung schließt zum Beispiel die Verwendung bei der Licht- Bilderzeugung von Phospholipidliposomen, die Cholesterolderivate enthalten, (US-A 4544545); Liposome, die mit Verbindungen, die Aldehyde enthalten, assoziiert sind, (US-A 4590060); Lipidmatrixträger (US-4610868); Liposome, die Triiodbenzoisäurederivate des Typs, der auch für eine Röntgenuntersuchung der Leber und der Milz geeignet ist, enthält, (DE-29 35 195); Röntgenkontrastliposome des Typs, der auch für die Lymphographie geeignet ist, (US-4192859); rezeptorspezifische Liposome (WO-8707150), immunoaktive Liposome (EP-307175); Liposome, die Antikörper enthalten, die spezifisch auf Antitumorantikörper sind (US-4865835); Liposome, die Oxidantien, die im Stande sind, MRI-Kontrastmittel (Spinmarkierungen), die reduziert wurden, zu regenerieren, enthalten, (US-4863717); Liposome, die makromolekular gebundene paramagnetische Ionen des Typs, der auch für die MRI geeignet ist, enthalten, (GB-2193095); Phospholipidliposome des Typs, der auch für eine Ultraschallbilderzeugung geeignet sind, die Natriumbiocarbonat oder Aminomalonat als eine Gasvorstufe enthalten, (US-4900540); stabile mehrlamellare Vesikel (US-4522803); ölgefüllte oligolamellare Liposome, die ein nichtionisches Tensid als Lipid enthalten (US-4911928); liposomale Phospholipidpolymere, die Liganden für die reversible Bindung mit Sauerstoff enthalten, (US-4675310); große unilamellare Vesikelliposome, die ein nichtionisches Tensid enthalten, (US-4853228); Aerosolformulierungen, die Liposome enthalten, (US-4938947 und US-5017359); Liposome, die amphipatische Verbindungen enthalten, (EP-361894); Liposome, die durch Zugabe einer wässrigen Phase zu einer organischen Lipidlösung, gefolgt von der Verdampfung des Lösungsmittels und dann von der Zugabe einer wässrigen Lipidphase zu dem Konzentrat hergestellt wurden, (FR-2561101); stabile monophasische Lipidvesikel des Typs, der auch für die Einkapselung von bioaktiven Mitteln bei hohen Konzentrationen nützlich ist, (WO-8500751); homogene Liposomherstellungen (US-4873035); stabilisierte Liposomverbindungen, die Suspensionen in einem verflüssigbaren Gel umfassen. (US-5008109); Liposphären (feste hydrophile Kerne, die mit einem Phospholipid beschichtet sind) des Typs, der auch für die kontrollierte verlängerte Freisetzung von Wirkstoffverbindungen geeignet ist, (WO-9107171); Liposome, die in einem Gel sequestriert sind. (US-4708861); Metallchelate, die an Liposome gebunden sind, die auch als MR-Kontrastmittel geeignet sind. (WO-9114178); Lipidkomplexe von Röntgenkontrast mitteln (WO-8911272); Liposome, welche hohe Verhältnisse von gelöstem Material zu Lipidmaterial einfangen können, (WO-9110422); Liposome, die kovalent gebundene PEG- Reste auf der externen Oberfläche zur Verbesserung der Serumshalbwertszeit enthalten, (WO-9004384); Kontrastmittel, die Liposome mit spezifiziertem Durchmesser, die paramagnetische und/oder superparamagnetische Mittel einkapseln, umfassen, (WO-9004943); Liposome des Typs, der auch für den Transport von Bilderzeugungsmitteln zu Tumoren geeignet ist, die aus kleinen Liposomen, die aus reinen Phospholipiden hergestellt sind, umfassen, (EP-179444); eingekapselte Röntgenkontrastmittel, wie Iopromid, in Liposomen (US-5110475); Nicht-Phospholipid-Liposomzusammensetzungen (US-5043165 und US-5049389); hepatocytgerichtete Vesikel-Transportsysteme (US-4603044); Gas gefüllte Liposome des Typs, der auch als Ultraschallkontrastmittel zur Bilderzeugung von Organen geeignet ist, (US-5088499); injizierbare Mikrobläschensuspensionen, die durch Liposome stabilisiert sind, (WO-9115244); paramagnetische Chelate, die an Liposome gebunden sind, (US-5135737); Liposomzusammensetzungen des Typs, der auch für die Lokalisierung von Verbindungen in festen Tumoren geeignet ist, (WO-9105546); injizierbare Röntgenstrahlen opazifizierende Liposomzusammensetzungen (WO-8809165); eingekapselte Eisenchelate in Liposomen (EP-494616); Liposome, die an Targeting-Moleküle durch Disulfidbindungen verknüpft sind (WO-9007924); und Zusammensetzungen, die aus nicht-radioaktiven kristallinen Röntgenkontrastmitteln und polymeren Oberflächenmodifikatoren mit reduzierter Teilchengröße bestehen, (EP-498482), ein.
In Wasser lösliche Verbindungen, die in einfacher wässriger Lösung nicht in offensichtlicher Weise signifikante Lichtstreuer oder -absorber sind, können effiziente Streuer durch den Einbau in Liposome werden. So ergibt Iodixanol (und andere lösliche iodierte Röntgenkontrastmittel, die im Handel erhältlich sind) eine klare Lösung bei der Auflösung in Wasser. Falls es jedoch in Liposomen eingekapselt, ist das resultierende teilchenförmige Produkt schmutzig-weiß, was eine signifikante Lichtstreuungsfähigkeit anzeigt.
Neben der Verwendung von Liposomen als Träger für Licht-Bilderzeugungskontrastmittel ist es möglich, einfache Micellen, die zum Beispiel aus Tensidmolekülen, wie Natriumdodecylsulfat, Cetyltrimethylammoniumhalogeniden, Pluronics, Tetronics, etc., gebildet sind, als Träger für Photomarkierungen, die im Wesentlichen in Wasser unlöslich sind, jedoch durch das amphiphile Micellen bildende Mittel löslich gemacht werden, z. B. Photomarkierungen, wie Indocyaningrün, zu verwenden. In ähnlicher Weise können Peptide, wie eine PEG-modifizierte Polyasparaginsäure (siehe Kwon et al. Pharm. Res. 10: 970 (1993)), die spontan in polymere Micellen aggregieren, zum Tragen solcher Photomarkierungen verwendet werden. Gleichfalls können Photomarkierungsträgeraggregatteilchen durch die Behandlung von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen mit anionischen Tensiden (z. B. Natriumdodecylsulfat oder sulfatiertes Pluronic F108) und anschließende Zugabe von Schwermetallionen (z. B. Thorium oder Silber) hergestellt werden. Solch eine Schwetmetallbehandlung ergibt Micellen, die ein phosphoreszierendes Verhalten zeigen, und diese können in der vorliegenden Erfindung ohne Einarbeitung einer Photomarkierung verwendet werden, insbesondere bei Verwendung einer gepulsten Lichtquelle und einer ausgetasteten (gated) Detektion des zeitlich verzögerten Phosphoreszenzlicht.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kontrastmedium zur Bilderzeugung von Modalitäten auf der Basis von Licht physiologisch tolerierbare Teilchen, die Iod enthalten. Diese Teilchen können zum Beispiel Teilchen eines im Wesentlichen in Wasser unlöslichen Feststoffs oder einer flüssigen Iod enthaltenden Verbindung sein, z. B. einer anorganischen oder organischen Verbindung, wobei im letzteren Fall sie vorzugsweise eine Triiodphenylgruppe enthaltende Verbindung ist, oder alternativ können sie Aggregatteilchen (wie Liposome) sein, bei denen mindestens eine der Komponenten eine iodierte Verbindung ist. In diesem Fall kann die iodierte Verbindung eine Membran bildende Verbindung sein oder sie kann durch die Membran eingekapselt sein. Zum Beispiel ist die Verwendung von emulgierten iodierten Ölen (US 4.404.182), teilchenförmigen Röntgenkontrastmitteln (JP 67025412, SU 227529, DE 12 83 439, US 3.368.944, AU 9210145, EP 498482, DE 41 11 939, US 5.318.767), iodierten Estern (WO 9007491, EP 300828, EP 543454, BE 8161143) und iodierten Lipiden (EP 294534) in dieser Ausführungsform der Erfindung eingeschlossen.
In immer noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Kontrastmedium zur Bilderzeugung von Modalitäten auf der Basis von Licht physiologisch tolerierbare magnetische Teilchen. Der Ausdruck "magnetische Teilchen", wie er hier verwendet wird, bedeutet jedwedes Teilchen, das ferromagnetische, ferrimagnetische oder superparamagnetische Eigenschaften zeigt, und bevorzugt sind Kompositteilchen, die magnetische Teilchen und eine physiologisch tolerierbare Polymermatrix oder ein Überzugsmaterial, z. B. ein Kohlenhydrat und/oder ein blutrückstandsverlängerndes Polymer, wie ein Polyalkylenoxid (z. B. PEG), wie zum Beispiel durch Pilgrimm oder Illum in der US-A 5160725 und der US-A 4904479 beschrieben, umfassen, z. B. biologisch abbaubare Matrix/Polymer-Teilchen, die magnetische Materialien enthalten.
Diese Ausführungsform der Erfindung schließt zum Beispiel die Verwendung in der Licht- Bilderzeugung von einer magnetischen Flüssigkeit (SU 1187221), von Ferntteilchen, die mit einem negativ geladenen Kolloid beschichtet sind, (DE 20 65 532), von Ferritteilchen (US 3832457), von flüssigen Mikrokügelchen, die zur magnetischen Antwort fähige Substanzen enthalten, (EP 42249), von magnetischen Teilchen mit einem Metalloxidkern, der mit einem Silan beschichtet ist, (EP 125995), von magnetischen Teilchen, die auf einer Proteinmatrix basieren, (DE 34 44 939), von magnetischen Vesikeln (JP 60255728), von magnetischen Teilchen (SU 106121), von magnetischen Teilchen, die in einen inerten Träger eingebettet sind, (JP 62167730), von ferromagnetischen Teilchen, die mit spezifischen Antikörpern beladen sind, (DE 37 44 518), von superparamagnetischen Teilchen, die mit biologisch akzeptablen Kohlenhydratpolymeren beschichtet sind, (WO 8903675), von polymerisierten Lipidvesikeln, die ein magnetisches Material enthalten, (US 4.652.257), von superparamagnetischen Materialien in biologisch abbaubaren Matrizen (US 4.849.210); von biologisch abbaubaren Matrixteilchen, die paramagnetische oder ferromagnetische Teilchen enthalten, (US 4.675.173), von ferromagnetischen Teilchen mit Substanzen für eine Bindungsaffinität auf Gewebe (WO 8601112), von Ferritteilchen (JP 47016625, JP 47016624), von ferromagnetischen Teilchen (NL 6805260), von magnetischen Polymerteilchen (WO 7800005, JP 62204501, JP 94016444, WO 870263), von Bariumferritteilchen (WO 8805337), von magnetischen Eisenoxidteilchen (US 4.452.773), von aminosäurepolymerenthaltenden magnetischen Teilchen (US 4.247.406), von komplexierten Doppelmetalloxidteilchen (EP 186616), von magnetischen Teilchen (GB 2237198), von eingekapselten superparamagnetischen Teilchen (WO 891154), von biologisch abbaubaren magnetischen Teilchen (WO 8911873), von magnetischen Teilchen, die kovalent an Proteine gebunden sind, (EP 332022), von magnetischen Teilchen mit einer Kohlenhydratmatrix (WO 8301768), von magnetischen Teilchen mit einer Siliciummatrix (EP 321322), von polymerbeschichteten magnetischen Teilchen (WO 9015666), von einer polymergeschützten kolloidalen Metalldispersion (EP 252254), von biologisch abbaubaren superparamagnetischen Teilchen (WO 8800060), von beschichteten magnetischen Teilchen (WO 9102811), von einem Ferrofluid (DE 41 30 268), von organometallischen beschichteten magnetischen Teilchen (WO 9326019) und von anderen magnetischen Teilchen (EP 125995, EP 284549, US 5.160.726, EP 516252, WO 9212735, WO 9105807, WO 9112025, WO 922586, US 5.262.176, WO 9001295, WO 8504330, WO 9403501, WO 9101147, EP 409351, WO 9001899, EP 600529, WO 9404197).
Das teilchenförmige Kontrastmittel, das gemäß der Erfindung verwendet wird, kann, wie zuvor erwähnt, nicht-photomarkiert oder photomarkiert sein. Im letzteren Fall bedeutet dies, dass das Teilchen entweder ein wirksamer Photoabsorber bei der Wellenlänge des einfallenden Lichts ist (d. h. es trägt ein Chromophor) oder dass es ein fluoreszierendes Material ist, das Licht der einfallenden Wellenlänge absorbiert und Licht bei einer anderen Wellenlänge emittiert (d. h. es trägt ein Fluorophor). Beispiele von geeigneten Fluorophoren schließen Fluorescein und Fluoresceinderivate und -analoga, Indocyaningrün, Rhodamin, Triphenylmethine, Polymethine, Cyanine, Phalocyanine, Naphthocyanine, Merocyanine, Lanthanidkomplexe (z. B. wie in der US-A 4859777) oder Cryptate etc. ein, einschließlich insbesondere Fluorophore mit einem Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge oberhalb von 600 nm (z. B. Fluorophore, wie sie in der WO-A-92/08722 beschrieben sind). Andere Markierungen schließen Fullerene, Oxatellurazole (z. B. wie in der US-A 4599410 beschrieben), LaJolla-Blau, Porphyrine und Porphyrinanaloga (z. B. Verdine, Purpurine, Rhodine, Perphycene, Texaphyrine, Sapphyrine, Rubyrine, Benzophorphyrine, Photofrin, Metalloporphyrine, etc.) und natürliche Chromophore/Fluorophore, wie Chlorophyll, Carotenoide, Flavonoide, Biline, Phytochrom, Phycobilline, Phycoerythrin, Phycocyanine, Retinoinsäure und Analoga, wie Retinoine und Retinate, ein.
Im Allgemeinen sollten Photomarkierungen, die Chromophore enthalten, eine große molare Absorptivität, z. B. > 10&sup5; cm-¹ M-¹, und ein Absorptionsmaximum in dem optischen Fenster zwischen 600 und 1300 nm zeigen. Teilchenförmige Stoffe für die Verwendung als Rausch abweisende Mittel aufgrund ihrer Absorptionseigenschaften sollten in ähnlicher Weise vorzugsweise molare Absorptivitäten oberhalb von 10&sup5; cm-¹ M-¹ und ein Absorptionsmaximum im Bereich zwischen 600 und 1300 nm-¹ aufweisen. Für fluoreszierende Teilchen ist die Quantenausbeute der Fluoreszenz eine der wichtigsten Charakteristiken. Diese sollte so hoch wie möglich sein. Jedoch sollte die molare Absorptivität auch wünschenswerter Weise oberhalb von 10&sup5; cm-¹ M-¹ für das Fluorophor sein und das Absorptionsmaximum sollte wünschenswerter Weise im Bereich zwischen 600 und 1300 nm für Untersuchungen der diffusen Reflexion oder zwischen 400 und 1300 nm für Oberflächenstudien liegen.
Diese photomarkierte Materialien können als solche verwendet werden, wenn sie im Wesentlichen in Wasser unlöslich und physiologisch tolerabel sind, z. B. als feste oder flüssige Teilchen, oder alternativ können sie konjugiert mit oder eingeschlossen in einem teilchenförmigen Träger (z. B. ein anorganisches oder organisches Teilchen oder ein Liposom) sein. Dabei sind insbesondere Konjugate der Formel I
I&sub3;Ph-L-C* (I)
bevorzugt, wobei I&sub3;Ph ein Triiodphenylrest, L ein Linker und C* ein Chromophor oder Fluorophor (z. B. wie zuvor beschrieben) ist. Solche Verbindungen bilden einen weiteren Aspekt der Erfindung.
Der I&sub3;Ph-Rest ist vorzugsweise ein 2,4,6-Triiodrest mit Carboxyl- oder Aminresten (oder solche substituierte Reste, z. B. Alkoxycarbonyl, Aminocarbonyl, Alkylaminocarbonyl, Alkoxycarbonylalkoxycarbonyl oder Alkylcarbonylaminogruppen, bei denen die Alkyl- oder Alkylenreste wahlweise hydroxysubstituiert sind und vorzugsweise bis zu 20, insbesondere 1 bis 6, besonders 1 bis 3, Kohlenstoffatome enthalten) in den 3- und 5-Positionen. Die Verbindungsgruppe L kann jedwede Gruppe sein, die im Stande ist, die Gruppe C* an den I&sub3;Ph-Rest zu binden, z. B. ein Amid, ein Amin, eine NHSO&sub2;- oder eine Carboxylgruppe oder ein Thioanalogon davon; oder eine C&sub1;&submin;&sub2;&sub0;-Alkylenkette, die durch solche Gruppen terminiert ist, und bei der wahlweise eine oder mehrere Methylengruppen durch Thia oder Oxa ersetzt sind und wahlweise durch zum Beispiel Thio-, Oxo-, Hydroxy- oder Alkylreste substituiert sind. Beispiele der Gruppe L schließen -NHSO&sub2;- und -CO&sub2;(CH&sub2;)&sub2;O-CS-NH- ein.
Solche Verbindungen können hergestellt werden, indem ein chromophores oder fluorophores Molekül an eine Triodphenylverbindung des Typs, der von Nycomed, Sterling Winthrop oder Bracco in ihren zahlreichen Patentpublikationen (beispielhaft US-A-5264610, US-A-5328404, US-A-5318767 und US-A-5 145684) vorgeschlagen ist, konjugiert wird.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden nicht photomarkierte Teilchen, z. B. feste Teilchen eines Polymeren oder ein iodiertes Röntgenkontrastmittel, mit einem Überzug oder einer Hülle einer Photomarkierung, z. B. einem fluoreszierenden Mittel, zum Beispiel durch chemisches oder physiochemisches Binden der Photomarkierung an die Teilchen (z. B. durch Verwendung von gegenseitig geladener Photomarkierung und Teilchen) versehen. Die sich ergebenden beschichteten Teilchen, vorzugsweise von einer Nanoteilchengröße (z. B. 5 bis 800 nm, insbesondere 10 bis 500 nm) würden, falls sie mit einem Fluorophor markiert sind, es erlauben, dass durch den Kern eingefangene Lichtenergie an die lumineszierende Oberfläche transferiert wird und so die Lichtemission des Fluorophors steigert. Zusammensetzungen, die solche Teilchen enthalten, bilden einen weiteren Aspekt der Erfindung.
Alternativ kann die Photomarkierung in einer festen Polymermatrix, z. B. durch Coausfällung eines Polymeren und einer Photomarkierung oder durch Ausfällung einer Photomarkierung innerhalb der Poren einer porösen anorganischen oder organischen Matrix, gefangen sein.
Geeignete organische polymere Matrizen zur Verwendung als Träger oder als Kerne für Photomarkierungen sind im Wesentlichen in Wasser unlösliche physiologisch tolerierbare Polymere, z. B. ein Polystyrollatex, ein Polylactidcoglycolid, ein Polyhydroxybutyrat- Covalerat, etc.
Andere physiologisch akzeptable Teilchen können in Kontrastmedien für Bilderzeugungsverfahren auf Basis von Licht im Einklang mit der Erfindung verwendet werden. Bevorzugte Materialgruppen sind z. B. biologisch abbaubare Polymerteilchen, Polymer- oder Copolymerteilchen und Teilchen, die paramagnetische Materialien enthalten. Die Teilchen können zum Beispiel quervernetzte Gelatinteilchen (JP 60222046), Teilchen, die mit hydrophilen Substanzen beschichtet sind, (JP 48019720), bromierte Perfluorkohlenstoffemulsionen (JP 58110522), Perfluorkohlenwasserstoffemulsionen (JP 63060943), Teilchen und Emulsionen für eine orale Verwendung (DE 32 46 386), Polymerteilchen (WO 8601524, DE 34 45 010), Lipidvesikel (EP 28917), Metalloxidteilchen (JP 1274768), Metalltransferrindextranteilchen (US 4735796), monodisperse magnetische Polymerteilchen (WO 8303920), Polymerteilchen (DE 27 51 867), Mikroteilchen, die paramagnetische Metallverbindungen enthalten, (US 4.615.879), poröse Teilchen, die paramagnetische Materialien enthalten, (WO 8911874), hydrophile Polymerteilchen (CA 1109792), in Wasser quellbare Polymerteilchen (DE 25 10 221), Polymerteilchen (WO 8502772), metallbeladene Molekularsiebe (WO 9308846), Bariumsulfatteilchen (SU 227529), Metallteilchen (DE 21 42 442), quervernetzte Polysaccharidteilchen (NL 7506757), biologisch abbaubare Polymerteilchen (BE 869107), Niobteilchen (SU 574205), biologisch abbaubare Polymerteilchen (EP 245820), amphiphile Blockcopolymere (EP 166596), Teilchen von gleichförmiger Größe (PT 80494), gefärbte Teilchen (WO 9108776), Polymerteilchen (US 5.041.310, WO 9403269, WO 9318070, EP 520888, DE 42 32 755), poröse Polymerteilchen (WO 9104732), Polysaccharidteilchen (EP 184899), Lipidemulsionen (SU 1641280), Kohlenhydratteilchen (WO 8400294), Polycyanoacrylatteilchen (EP 64967), paramagnetische Teilchen (EP 275215), Polymernanoteilchen (EP 240424), Nanoteilchen (EP 27596, EP 499299), Nanokapseln (EP 274961), anorganische Teilchen (EP 500023, US 5.147.631, WO 9116079), Polymerteilchen (EP 514790), Apatitteilchen (WO 9307905), teilchenförmige Mikrocluster (EP 546939), Gelteilchen (WO 9310440), hydrophile Kolloide (DE 25 15 426), teilchenförmige Polyelektrolytkomplexe (EP 454044), Copolymerteilchen (EP 552802), paramagnetische Polymerteilchen (WO 9222201), hydrophile Polyglutamatmikrokapseln (WO 9402106) und andere Teilchen (WO 9402122, US 4.997.454, WO 9407417, EP 28552, WO 8603676, WO 8807870, DE 37 38 09, US 5.107.842, EP 502814) sein.
Wenn das teilchenförmige Mittel für eine parenterale Verabreichung (z. B. in die Vaskulatur) vorgesehen ist, kann es im Allgemeinen wünschenswert sein, die Verweildauer im Blut der Teilchen zu verlängern, indem an diese ein die Verweildauer im Blut verlängerndes Polymer angebracht wird, wie es zum Beispiel von Pilgrimm in der US-A-5160725 oder Ilum in der US-A 4904479 beschrieben ist. Auf diese Weise kann die Bilderzeugung des vaskularen Systems gefördert werden, indem die Aufnahme des Teilchens durch das reticuloendotheliale System verzögert wird. Im Falle der liposomalen Teilchen kann das die Verweildauer im Blut verlängernde Polymer an vorgebildete Liposome gebunden sein oder an eine liposomale Membran bildende Moleküle konjugiert sein, es kann als eine amphiphile, eine Membran bildende Komponente verwendet werden, was zu Liposomen führt, die die hydrophile die Verweildauer im Blut beeinflussende Polymerkomponente auf ihren Oberflächen tragen. Alternativ oder zusätzlich können die Teilchen an einen eine biologische Struktur erkennenden Rest (z. B. wie in der WO-A-94/21240 beschrieben) konjugiert sein, um zu bewirken, dass die Teilchen vorzugsweise in einem gewünschten Gewebe oder Organ, z. B. in Tumorgewebe, sich verteilen.
Die Teilchengröße, die gemäß der Erfindung eingesetzt wird, hängt davon ab, ob die Teilchenverabreichung parenteral ist oder in eine externe Entleerungskörperhöhle erfolgt und ob die Teilchen photomarkiert sind. Im Allgemeinen werden die Teilchengrößen im Bereich zwischen 5 und 10000 nm, besonders zwischen 15 und 1500 nm, insbesondere zwischen 50 und 400 nm, liegen und für Teilchen, die aufgrund ihres Streueffekts verwendet werden, liegt die Teilchengröße vorzugsweise im Bereich zwischen 1/15 bis 2 λ oder mehr bevorzugt 1/10 λ bis λ, besonders zwischen λ/4π und λ/π und insbesondere etwa λ/2π (wobei λ die Wellenlänge des einfallenden Lichts der Bilderzeugungstechnik ist). Durch Wahl einer Teilchengröße, die wirksam bei Wellenlängen oberhalb der Absorptionsmaxima von Blut, z. B. im Bereich zwischen 600 und 1000 nm, streut und durch Bestrahlen bei einer Wellenlänge in diesem Bereich kann die Kontrasteffizienz der nicht-photomarkierten Teilchen gesteigert werden.
Für die Verabreichung an Humanpatienten oder an Tiere können die Teilchen bequem zusammen mit herkömmlichen pharmazeutischen oder tierarzneilichen Trägern oder Auszügen formuliert sein. Die gemäß der Erfindung verwendeten Kontrastmedien können zweckmäßiger Weise pharmazeutische oder tierarzneiliche Formulierungshilfen, z. B. Stabilisatoren, Antioxidantien, die Osmolalität regulierende Mittel, Puffer, pH-regulierende Mittel, Färbemittel, Geschmacksstoffe, die Viskosität regulierende Mittel und dergleichen, enthalten. Sie können in Formen vorliegen, die für eine parenterale oder enterale Verabreichung geeignet sind, z. B. als Injektion oder als Infusion oder als eine Verabreichung direkt in eine Körperhöhle mit einem externen Entleerungsgang, zum Beispiel der gastrointestinale Trakt, die Blase und der Uterus. Daher können die Medien der Erfindung in herkömmlichen pharmazeutischen Darreichungsformen, wie Tabletten, überzogenen Tabletten, Kapseln, Pulvern, Lösungen, Suspensionen, Dispersionen, Sirupen, Suppositorien, Emulsionen, Liposomen, etc. vorliegen; Lösungen, Suspensionen und Dispersionen in physiologisch akzeptablen Trägermedien, z. B. Wasser für Injektionen, werden im Allgemeinen jedoch bevorzugt. Bei der Formulierung des Mediums für eine parenterale Verabreichung ist das Trägermedium, das die Teilchen aufnimmt, vorzugsweise isotonisch oder etwas hypertonisch.
Die Kontrastmittel können für die Licht-Bilderzeugung in vivo, insbesondere von Organen oder Gängen mit einer externen Entleerungsmöglichkeit (z. B. GI-Trakt, Uterus, Blase, etc.), von der Vaskulatur, von Phagozytose betreibenden Organen (z. B. der Leber, der Milz den Lymphknoten, etc.) oder von Tumoren verwendet werden. Die Bilderzeugungstechnik kann endoskopische Verfahrensschritte beinhalten, z. B. die Einführung eines Lichtemitters und -detektors in die Abdominalhöhle, den GI-Trakt, etc. und die Detektion von transmittiertem, gestreutem oder reflektiertem Licht, z. B. von einem Organ oder einer Gangoberfläche. Falls es angemessen ist, kann monochromatisches einfallendes Licht verwendet werden, wobei die Detektion der temporal verzögerten Lichtemission (z. B. unter Verwendung von gepulstem Licht und zeitaufgelöster Detektion) oder von Licht, dessen Wellenlängen sich von derjenigen des einfallenden Lichts unterscheidet (z. B. am Emissionsmaximum eines Fluorophors in dem Kontrastmittel), erfolgt. Gleichfalls können Bilder temporale Bilder eines gewählten Ziels sein, was den Aufbau oder den Durchgang des Kontrastmittels an der Zielstelle zeigt. Das verwendete Licht kann monochromatisch oder polychromatisch und kontinuierlich oder gepulst sein; jedoch wird monochromatisches Licht im Allgemeinen bevorzugt, z. B. Laserlicht. Das Laserlicht kann ultraviolett bis nahinfrarot sein, z. B. Wellenlängen zwischen 100 und 1300 nm, jedoch sind Wellenlängen oberhalb von 300 nm und insbesondere 600 bis 1000 nm bevorzugt.
Die Kontrastmedien der Erfindung sollten im Allgemeinen eine Teilchenkonzentration von 1·10-&sup6; g/ml und 50·10-³ g/ml, vorzugsweise zwischen 5·10-&sup6; g/ml bis 10·10-³ g/ml, aufweisen. Die Dosierungen zwischen 1·10-&sup7; g/kg und 5·10-¹ g/kg, vorzugsweise zwischen 1·10-&sup6; g/kg und 5·10-² g/kg, werden im Allgemeinen ausreichend sein, um einen adäquaten Kontrast zur Verfügung zu stellen, obgleich Dosierungen von 1·10-&sup4; g/kg bis 1·10-² g/kg im Allgemeinen bevorzugt sein werden.
Die verschiedenen Publikationen, auf die sich hier bezogen wird, sind hiermit durch den Bezug darauf mitaufgenommen.
Die Erfindung wird weiter durch die folgenden nicht beschränkenden Beispiele erläutert. Soweit nicht anders angegeben, stehen Prozentangaben und Verhältnisse für Gewichtsangaben.

BEISPIEL 1

Iodixanol enthaltende Liposome

Liposome mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 300 bis 600 nm werden durch eine Modifikation des "Thin film hydration"-Verfahren, das von A. D. Bangham et al. in "Methods in Membrane Biology (E. D. Korn, Hrsg.), Plenum Press, NY, S. 1-68 (1974) beschrieben wurde, hergestellt. Die maximale Chargengröße, die durch das Verfahren hergestellt wird, ist 2,0 l. Das hydrierte Phosphatidylcholin (10 g H-PC) und das hydrierte Phosphatidylserin (1 g H-PS) werden in Chloroform/Methanol/Wasser (4 : 1 : 0,025, Volumenverhältnisse) gelöst, indem sie in einem Wasserbad bei 70ºC umgeschwenkt werden. Die Lösungsmittel werden durch Rotationsverdampfung entfernt, bis eine trockene Mischung der PLe erscheint. Die Phospholipidmischung wird zu einer wässrigen isotonischen Lösung aus Iodixanol und einem die Spannkraft reduzierenden Mittel bei einer Temperatur von 60-70ºC gegeben, und die Mischung wird mit einem Homomixer (6000 UpM für 10 Minuten bei einer Temperatur von 65-70ºC) homogenisiert. Die gebildeten Liposome werden einmal durch drei Polycarbonatfilter extrudiert. 5,0 ml der Liposomsuspension werden in 20 ml- Glasflaschen abgefüllt, mit grauen Gummistopfen verschlossen und mit Aluminiumkapseln versiegelt. Die Liposome werden durch Autoklavieren (bei 121ºC für 20 Minuten) sterilisiert.

BEISPIEL 2

Fettemulsion

Eine Öl-in-Wasser-Emulsion wird aus
Soyabohnenöl 10 g
Safloröl 10 g
Eiphosphatiden 1, 2 g
Glycerin 2,5 g
Wasser, Osmolarität 258 mOsm/1 und pH 8,3 bis 9,0, hergestellt.
(Solch eine Emulsion ist im Handel unter dem Handelsnamen Liposyn II von der Abbott Laboratories, Chicago, Ill., USA) erhältlich. Diese kann mit einer physiologischen Salzlösung auf die gewünschte Konzentration verdünnt werden.

BEISPIEL 3

A. Feste Mikroteilchen

Eine gasgefüllte (z. B. luftgefüllte) Mikrobläschensuspension mit einer Teilchengröße zwischen 1 und 12 um kann mit Oleinsäure und humanem Serumalbumin als dem Mikrobläschenhüllenmaterial hergestellt werden.
Eine Probe von 216 ml einer 0,5%igen wässrigen Lösung aus Natriumoleat wurde mit 0,1 N HCl titriert, so dass der endgültige ph in dem Bereich von 3,9-4,0 lag. Die Lösung wurde sehr trübe aufgrund der Bildung einer Oleinsäuresuspension. Die Teilchengröße lag im Bereich von 0,1 Mikrometer, was mittels optischer Mikroskopie bestimmt worden war.
Die Suspension wurde unter Druck gesetzt, um die Löslichkeit des Gases in der Oleinsäuresuspension zu erhöhen. Die Suspension wurde in einen gerührten 500 ml-Autoklaven (Zipperclave, hergestellt von der Autoclave Engineers, Inc.), ausgestattet mit einem 6- blättrigen Rührer vom Turbinentyp (von Dispersimax), platziert. Das Gefäß wurde versiegelt und auf 1000 psig Luft (typische Druckbereiche lagen bei 900 bis 1100 psig) unter Druck gesetzt. Die Suspension wurde bei 1000 UpM gerührt (das Rühren erfolgte zwischen 750- 1500 UpM) für eine Stunde bei Raumtemperatur (23-25ºC). Typischerweise stieg die Temperatur während der Versuchsdurchführung um 2-3ºC an. Das Rühren wurde eingestellt, das Gefäß wurde belüftet und die Suspension wurde für 30 Minuten vor einer Verwendung ruhen gelassen. Die Teilchengröße lag im Bereich von 0,1 Mikrometer, was mittels optischer Mikroskopie bestimmt worden war.
2 g einer 25%igen wässrigen Lösung aus humanem Serumalbumin (HSA) wurden zu 28 g Wasser und 20 g der zuvor beschriebenen Emulsion gegeben. Die trübe Lösung wurde auf 65ºC erhitzt, wobei Sauerstoffgas eingeperlt wurde. Die Lösung wurde dann unter Verwendung eines Omni-Stirrers (Homogenisator) für 5 Minuten auf einer mittleren Einstellung gerührt. Die schaumige Mischung wurde in einen Scheidetrichter gegossen und für 30 Minuten stehen gelassen. Die Flüssigkeit wurde von dem unteren Teil entfernt und 10 ml frische 1%ige HSA-Lösung wurden dann zu dem Schaum zugegeben. Nach 30 Minuten wurde die Flüssigkeit entfernt und 10 ml frische 5%ige HSA-Lösung wurden zugegeben, so dass der Schaum in Lösung resuspendiert wurde. Die Flüssigkeit wurde schnell von dem unteren Teil gesammelt. Die Teilchen (Mikrobläschen) wiesen einen Durchmesserbereich von 1-12 Mikrometer mit einer Wandstärke von 1-2 Mikrometern auf.

B. Gas gefüllte Mikroteilchen

Eingekapselte Gasmikrokügelchen können gemäß der WO-A-95/01 187 hergestellt werden, indem eine wässrige Lösung aus humanem Serumalbumin mit einem in Wasser unlöslichen Gas, wie einem Perfluoralkan (z. B. Dodecafluorpentan), gemischt wird.

BEISPIEL 4

Polymerteilchen

Eine Polymerteilchensuspension kann hergestellt werden, indem das biologisch abbaubare Polymer Polyhydroxybutyrat-Co-Valerat in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie Aceton, Methylenchlorid und dergleichen, gelöst wird, in Wasser ausgefällt wird und das organische Lösungsmittel durch Vakuumdestillation oder Diafiltration entfernt wird. Die Teilchengröße kann innerhalb des Bereichs von 0,05 um bis 10 um durch Wahl der Tensidstabilisatoren, der Rate der Lösungsmittelverdampfung und der Rührgeschwindigkeiten, wie es gut im Stand der Technik bekannt ist, gewählt werden.

BEISPIEL 5

Wahlweise photomarkierte nanoteilchenförmige Suspensionen

Eine Lösung aus WIN 70177 (ein iodiertes Kontrastmittel, das gemäß dem nachfolgenden Beispiel 24 hergestellt wurde) und wahlweise Fluorescein in einem Molvezhältnis von 100 : 1, optimaler Weise 50 : 1, noch optimaler 25 : 1, in DMSO (oder DMF) wird in Wasser ausgefällt. Der resultierende Niederschlag wird wie in der US-A-5145684 zusammen mit einem Tensidstabilisator (z. B. Pluronic F 108 oder Tetronic T-908 oder 1508) auf eine Teilchengröße von 0,2 um gemahlen und in einem wässrigen Medium zu einer Kontrastmittelkonzentration von 0,5 bis 25 Gew.-% und einem Tensidgehalt von 0,1 bis 30 Gew.-% dispergiert. Ein Trübungspunktmodifikator, wie Polyethylenglycol 400 (PEG 400) oder Propylenglycol, wie in der US-A-5352459 offenbart, kann auch mitverwendet werden, um die Stabilität bei einer Autoklavierungsstabilisierung sicherzustellen.

BEISPIEL 6

Photomarkierte nanoteilchenförmige Suspensionen

Phytocrom wird zu einer wässrigen Lösung aus Natriumdodecylsulfat (pH > 10) zugegeben. Die resultierende Lösung wird zu einer gerührten Lösung aus Essigsäure, die ein Tensid (gewählt unter PVP, Pluronics und Tetronics) enthält, zugegeben, und die Mischung wird zur Entfernung von löslichen Salzen, überschüssiger Säure etc. von der Suspension diafiltriert, um eine Dispersion aus 10-100 nm großen Teilchen zu erhalten.

BEISPIEL 7

Photomarkierte Micellen

Indocyaningrün (ICG) (0,1 bis 10%) wird mit 3% Pluronic F108 in einer wässrigen Lösung gemischt, um eine micellare Zusammensetzung zu bilden, die sterilgefiltert wird.
Der angewandte ICG-Gehalt kann hoch (> 0,5%) sein, um gemischte Micellen herzustellen oder gering (< 0,5%), um micellare Lösungen von ICG herzustellen. ICG-Konzentrationen von 0,2 bis 0,5% sind bevorzugt.

BEISPIEL 8

Photomarkierte Liposome

Eine Liposomsuspension wird unter Verwendung einer 0,01 M Lösung aus Indocyaningrün und 5 bis 10% eines Phospholipids (10 : 1-Verhältnis von Lecithin zu Dipalmitoylphosphatidylserin) hergestellt. Die Herstellung wird durch herkömmliche Techniken (z. B. Ultraschall) bewirkt, gefolgt von einer Extrusion durch Filter mit kontrollierter Porengröße und von Diafiltration oder von Mikrofluidisation. Die resultierenden Liposome sind dampfsterilisierbar und sind sterilfilterbar und zeigen eine physikalische Stabilität unter Stickstoff von über sechs Monaten.

BEISPIEL 9

Photomarkierte Emulsionen

Eine Öl-in-Wasser-Emulsion wird aus 10 g Safloröl, 10 g Sesamöl, 1,2 g Eiphosphatid, 2,5 g Glycerin, 0,5 bis 10 g einer Photomarkierung (z. B. Fluorescein oder Indocyaningrün) und Wasser bis zu einer Gesamtmenge von 100 g hergestellt. Die Emulgierung wird durch herkömmliche Mittel erzielt und die resultierende Emulsion wird durch 0,2 um-Sterilfilter sterilfiltriert oder unter Verwendung von herkömmlichen Mitteln dampfsterilisiert.

BEISPIEL 10

Teilchenförmige iodierte Verbindungen

WIN 70146 (ein iodiertes Röntgenkontrastmittel, das gemäß dem nachfolgenden Beispiel 23 hergestellt wurde) wurde jeweils in 3 braune 1,5 Oz-Glasflaschen, die ungefähr 12 ml Zirconiumsilicat und Perlen mit einem Durchmesser von 1,1 mm in einer Menge, die ausreicht, um 15% (Gew./Vol.-%) der endgültigen Suspension zu ergeben, enthielt, zugegeben. Die Flasche A wurde auch mit 3% (Gew./Vol.-%) Pluronic F-68 versehen, wohingegen die Flasche B mit 3% (Gew./Vol.-%) Pluronic F-108 versehen wurde und die Flasche C mit 3% (Gew./Vol.-%) Tetronic T-908 versehen wurde. Die resultierenden Suspensionen wurden bei ungefähr 150 UpM für eine Gesamtzeit von 9 Tagen gemahlen, wobei Schätzungen der Teilchengröße zu verschiedenen Zeitpunkten wie nachfolgend angegeben bestimmt wurden.
* Dioctylsulfosuccinat (DOSS) wurde zu diesem Zeitpunkt in einer 0,2% (Gew./Vol.%) entsprechenden Menge zugegeben, um den Mahlvorgang zu fördern.
&spplus; DOSS wurde zu F108- und T908-Proben vor einer Autoklavierung als ein Trübungspunktmodifikator (bei 0,2%, Gew./Vol.-%) zugegeben.
Diese Daten zeigen die unerwartete Einfachheit der Herstellung von kleinen Teilchen mit diesem Mittel (d. h. WIN 70146) in sowohl F-108 als auch T908 sowie eine ausgezeichnete Hitzestabilität (Autoklavierung) und Lagerzeit.

BEISPIEL 11

Herstellung und Testen auf akute Toxizität der nanoteilchenförmigen Suspensionen aus WIN 70146 in Pluronic F108

WIN 70146 wurde wie in dem Beispiel 10 hergestellt und in die Schwanzvene von Mäusen mit Dosen von 3 ml/kg, 15 ml/kg und 30 ml/kg (d. h. 0,45 g/kg, 2,25 g/kg und 4,5 g/kg) injiziert. Unerwünschte Wirkungen wurden bei keiner der Mäusen bei keiner Dosis über einen Zeitraum von 7 Tagen bemerkt, wonach die Tiere getötet wurden. Eine ganzheitliche Untersuchung dieser Tiere zeigte keine ersichtlichen Läsionen oder Abnormalitäten.
Weitere ausführliche Sicherheitsuntersuchungen bei Ratten erbrachten keine weiteren sicherheitsrelevanten Punkte aufgrund einer Einzeldosis von WIN 70146/F108 bei Spiegeln von bis zu einschließlich 30 ml/kg (4,5 g/kg). Diese Studien schlossen ausführliche Histopathologiestudien, klinisch-chemische Untersuchungen und Beobachtungen am lebenden Objekt ein.

BEISPIEL 12

Herstellung von WIN 70146 in Pluronic F108 (I-404)

WTN 70146 wurde mit Zirconiumsilicatkügelchen mit einem Durchmesser von 1,1 mm für 3 Tage unter aseptischen Bedingungen gemahlen. Die Konzentration dieses Mittels betrug 15% WIN 70146 in Gegenwart von 4% Pluronic F-108. Keine zusätzlichen Salze oder Tenside wurden zugegeben. Die durchschnittliche Teilchengröße der erhaltenen Nanoteilchensuspension, die durch Lichtstreuung bestimmt wurde, betrug 162 nm.

BEISPIEL 13

Herstellung einer autoklavierbaren Formulierung von WIN 70146 unter Verwendung von Pluronic F-108 und PEG 400

WIN 70146 wurde mit Zirconiumsilicatkügelchen mit einem Durchmesser von 1,1 mm in Gegenwart von Pluronic F-108 für 3 Tage gemahlen. Die endgültige Teilchengröße wurde mit 23 5 nm bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt wurde steriles PEG 400 zu der Suspension zugegeben, so dass bei Beendigung der Zugabe die Formulierung 15% (Gew./Vol.-%) WIN 70146, 3% (Gew./Vol.-%) Pluronic F-108 und 10% PEG 400 enthielt. Diese Formulierung wurde dann unter Standardbedingungen (d. h. 121 Grad C für 20 min.) autoklaviert, was zu einer endgültigen Teilchengröße von 248 nm führte.

BEISPIEL 14

Demonstration der Lichtstreuung oberhalb einfallender Wellenlängen von 600 nm durch Nanoteilchensuspensionen aus WIN 70146

Eine Nanoteilchensuspension aus WIN 70146 wurde wie in dem Beispiel 10 unter Verwendung von 4,25% F108/10% PEG 400 hergestellt, welche dann nach einer Autoklavierung Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 228 nm ergab. Diese Suspension wurde dann in Wasser zu verschiedenen Spiegeln, die nachfolgend aufgeführt sind, verdünnt. Der Prozentsatz des einfallenden Lichts, der transmittiert wurde, wurde dann für jede Suspension bei verschiedenen Wellenlängen (siehe nachfolgend) bestimmt. Die Suspensionen wurden dann durch Zugabe von Methanol gelöst und auf den Prozentsatz des transmittierten Lichts zu einer äquivalenten Lösemittelblindprobe untersucht. Die Ergebnisse sind nachfolgend angegeben.
* Diese Proben waren nicht vollständig gelöst und zeigten eine sichtbare Trübung.
Diese Ergebnisse zeigen, dass die Suspensionen effiziente Lichtstreumittel sind, die nicht signifikante Mengen des einfallenden Lichts bei diesen Wellenlängenbereichen absorbieren (d. h. gelöstes WIN 70146 absorbiert nicht Licht oberhalb von 600 nm). Eine zusätzliche Untersuchung der Absorption bezüglich der Wellenlänge für das gelöste Mittel zeigte keinerlei Hinweise auf eine Lichtabsorption zwischen 600 und 800 nm, während das Nanoteilchenmittel eine klassische Absorptionsabnahme aufgrund von Streuung des einfallenden Lichts zeigte.

BEISPIEL 15

Herstellung einer Nanoteilchensuspension aus WIN 70177

Eine Formulierung aus WIN 70177 (ein iodiertes Röntgenkontrastmittel, das gemäß dem Beispiel 24 hergestellt wurde) wurde aus 15 g WIN 70177/100 ml Suspension und 4,25 g Pluronic F108/100 ml Suspension und 10 g PEG 400/100 ml Suspension hergestellt. Die Suspension wurde für 5 Tage gemahlen, wonach die durchschnittliche Teilchengröße aufgrund der Lichtstreuung mit etwa 235 nm bestimmt wurde. Eine Stabilitätsuntersuchung in frischem Rattenplasma und simuliertem Magensaft zeigte keinerlei Aggregation.

BEISPIEL 16

Demonstration der Lichtstreuung oberhalb einfallender Wellenlängen von 600 nm durch Nanoteilchensuspensionen aus WIN 70177

Eine Nanoteilchensuspension aus WIN 70177 wurde wie in dem Beispiel 15 unter Verwendung von 4,25% F108/10% PEG 400 hergestellt, welche dann nach einer Autoklavierung Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 236 nm ergab. Diese Suspension wurde dann in Wasser zu verschiedenen Spiegeln, die nachfolgend aufgeführt sind, verdünnt. Der Prozentsatz des einfallenden Lichts, der transmittiert wurde, wurde dann für jede Suspension bei verschiedenen Wellenlängen (siehe nachfolgend) bestimmt. Die Suspensionen wurden dann durch Zugabe von Methanol gelöst und auf den Prozentsatz des transmittierten Lichts zu einer äquivalenten Lösemittelblindprobe untersucht. Die Ergebnisse sind nachfolgend angegeben.
* Lösten sich nicht vollständig; noch Teilchen vorhanden.
Diese Daten zeigen die Streufähigkeiten der teilchenförmigen Form von WIN 70177, wohingegen das gelöste Material keinerlei Energie oberhalb der Wellenlänge des untersuchten Lichts absorbiert. Weiter zeigt eine Untersuchung der Absorption des teilchenförmigen WIN 70177 und des gelösten WIN 70177, dass das teilchenförmige Material einen exponentiellen Abfall bezüglich der Absorption mit der Wellenlänge zeigt, wie es für eine Streuung von suspendierten Teilchen erwartet werden würde, wohingegen das lösliche Material im wesentlichen keine Absorption bei der 5-fachen Konzentration aufweist.

BEISPIEL 17

Herstellung einer Nanoteilchensuspension aus WIN 67722

Eine Formulierung von WEN 67722 (ein iodiertes Röntgenkontrastmittel, wie in der US-A 5322679 beschrieben) wurde wie in dem Beispiel 1 unter Verwendung von 3% Pluronic F108 und 15% PEG 1450 hergestellt. Die Suspension wurde für 3 Tage gemahlen und erreichte eine Teilchengröße von 213 nm (kleine Fraktion bei 537 nm), was mittels eines Coulter- N4MD-Teilchenvermessers bestimmt wurde.

BEISPIEL 18

Demonstration der Lichtstreuung oberhalb einfallender Wellenlängen von 600 nm durch Nanoteilchensuspensionen aus WIN 67722

Eine Nanoteilchensuspension aus WIN 67722 wurde wie in dem Beispiel 17 unter Verwendung von 3% Pluronic F108 und 15% PEG 1450 hergestellt, welche dann nach einer Autoklavierung Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 214 nm ergab. Diese Suspension wurde dann in Wasser zu verschiedenen Spiegeln, die nachfolgend aufgeführt sind, verdünnt. Der Prozentsatz des einfallenden Lichts, der transmittiert wurde, wurde dann für jede Suspension bei verschiedenen Wellenlängen (siehe nachfolgend) bestimmt. Die Suspensionen wurden dann durch Zugabe von Methanol gelöst und auf den Prozentsatz des transmittierten Lichts zu einer äquivalenten Lösemittelblindprobe untersucht. Die Ergebnisse sind nachfolgend angegeben.
* Lösten sich nicht vollständig; noch Teilchen vorhanden.
Diese Daten zeigen die Streufähigkeiten der teilchenförmigen Form von WIN 67722, wohingegen das gelöste Material keinerlei Energie oberhalb der Wellenlänge des untersuchten Lichts absorbiert. Weiter zeigt eine Untersuchung der Absorption des teilchenförmigen WIN 67722 und des gelösten WIN 67722, dass das teilchenförmige Material einen exponentiellen Abfall bezüglich der Absorption mit der Wellenlänge zeigt, wie es für eine Streuung von suspendierten Teilchen erwartet werden würde, wohingegen das lösliche Material im wesentlichen keine Absorption bei der 5-fachen Konzentration aufweist.

BEISPIEL 19

Herstellung einer Nanoteilchensuspension aus WIN 72115

Nanoteilchen WIN 72115 (ein fluoreszierendes iodiertes Kontrastmittel, das in dem Beispiel 21 nachfolgend beschrieben ist) wurden hergestellt, indem WIN 72115 und Pluronic F108 (BASF, Parsippany, NJ) in einem Glasgefäß bei Konzentrationen von 15 g/100 ml Suspension und 3 g/100 ml Suspension kombiniert wurden. Das Gefäß wurde dann zur Hälfte mit Zirconiumsilicatkügelchen mit einem Durchmesser von 1,0 mm gefüllt und ausreichend Wasser wurde zugegeben, um die benötigten Konzentrationen von Mittel/Tensid, wie zuvor beschrieben, zu erreichen. Alternativ kann das Tensid in Wasser vor der Zugabe in das Glas gelöst werden (mit oder ohne Sterilfiltration durch 0,2 Mikrometer-Filter).
Das Gefäß wurde dann auf seiner Seite für nicht weniger als 24 Stunden oder mehr als 14 Tage bei einer Rotationsgeschwindigkeit gerollt, die ausreicht, um die Perlen innerhalb des Gefäßes zum "kaskadenartigen" Herunterfallen an den Wänden des Gefäßes bei seiner Rotation zu bringen (siehe US-A-5145684). Am Ende des Mahlzyklusses wurde das Material aus dem Gefäß herausgenommen und von den Mahlkügelchen abgetrennt.
Nanoteilchen aus WIN 72115, die auf diese Art und Weise hergestellt sind, weisen eine durchschnittliche Teilchengröße von 225 nm auf, die durch Lichtstreuung bestimmt wurde.
WIN 72115 wurde entwickelt, um mit der einfallenden Strahlung aus einem Argon-Ionenlaser (im Grünen, nahe 514 nm) angeregt zu werden und Licht bei Wellenlängen oberhalb dieses Wertes zu emittieren. Somit würde nach einer Injektion eine Bestrahlung des Patienten mit grünem Licht die Emission von Licht mit einer leicht anderen Wellenlänge stimuliert werden, das für diagnostische Zwecke benutzt werden könnte. Die Hauptmerkmale dieses Mittels bestehen darin, dass es als Nanoteilchen hergestellt werden kann, in der Vaskulatur für mehr als 15 Minuten verbleibt und sowohl Streu- als auch Fluoreszenz-Kontrast zur Licht- Bilderzeugung bereitstellt.
Anstelle von WIN 72115 kann das photomarkierte Mittel des nachfolgenden Beispiels 22 verwendet werden.

BEISPIEL 20

Lichtstreuung von Polymerteilchen - Abhängigkeit von der Teilchengröße und der Konzentration

Drei Proben von Polystyrollatexteilchen wurden im verschiedenen Ausmaß verdünnt und auf ihre Wirkung auf transmittiertes Licht bei verschiedenen Wellenlängen untersucht. Die Ergebnisse bestätigen, dass größere Teilchen und höhere Konzentrationen zu einer besseren Streuung des einfallenden Lichts führen.

BEISPIEL 21

3-(N-Acetyl-N-ethylamino)-5-[(5-dimethylamino-1-naphthylsulfonyl)amino]-2,4,6- triiodbenzoesäureethylester (WIN 72115)

Zu einer gerührten Lösung von Ethyl-3-(N-acetyl-N-ethylamino)-5-amino]-2,4,6-triiodbenzoat (11,6 g, 18,5 mmol) in Pyridin (75 ml), die in einem Eisbad gekühlt ist, wird eine 60%ige NaH/Öl-Dispersion (1,8 g, 46,3 mmol) zugegeben. Nachdem die Reaktion von NaH mit der Aminogruppe vorüber ist, wird Dansylchlorid (5 g, 18,8 mmol) zugegeben. Die resultierende Reaktionsmischung wird im Eisbad für 4 Stunden gerührt und bei Raumtemperatur für 20 Stunden. Nach einem Löschen mit Essigsäure (10 ml) wird die braune Lösung mittels eines Rotationsverdampfers aufkonzentriert. Der braune Rückstand wird zuerst mit Hexanen gewaschen und dann in Wasser (200 ml) aufgeschlämmt. Der resultierende schmutzig gelbe klebrige Feststoff wird gesammelt; mit Wasser gewaschen, getrocknet und aus Ethanol umkristallisiert, um 5,3 g (33%) hellgelbe Kristalle zu ergeben: Smp. 238-240ºC, MS (FAB) 862 (90%, MH). Anal. Ber, für C&sub2;&sub5;H&sub2;&sub6;I&sub3;N&sub3;O&sub5;S: C, 34,86; H, 3,05; N, 4,88; I, 44,20. Gefunden: C, 34,91; H, 3,02; N, 4,74; I, 44,3. ¹H-NMR- und ¹³C- NMR-Spektren sind konsistent mit der Struktur:

BEISPIEL 22

2-(3,5-Bisacetylamino-2.4.6-triiodbenzoyloxy)ethyl-N-fluoresceinylthiocarbamat

Eine Mischung aus 2-Hydroxyethyl-3,5-(bisacetylamino)-2,4,6-triiodbenzoat (0; 658 g, 1 mmol), Fluoresceinisothiocyanat (0,389 g, 1 mmol), einer 60%igen NaH/Öl-Dispersion (0,24g, 6 mmol) und DMF (25 ml) wird bei Umgebungstemperatur für 26 Stunden gerührt und dann mit 6 N HCl (2,5 ml) gelöscht. Die resultierende Mischung wird mittels eines Rotationsverdampfers unter reduziertem Druck aufkonzentriert. Der gelbe feste Rückstand wird mit Wasser gewaschen und aus DMF umkristallisiert, um gelbe Kristalle des Produkts in 65%iger Ausbeute zu ergeben. Die Elementaranalyse und die Spektrendaten sind konsistent mit der Struktur:

BEISPIEL 23

Benzoesäure. 3.5-Bis(acetylaminol-2,4,6-triiod-1-(ethoxycarbonyl)pentylester (WIN 70146)

Zu einer gerührten Lösung aus Natriumdiatrizoat (150 g, 235,2 mmol) in trockenem DMF (1200 ml) wurden bei Raumtemperatur Ethyl-2-bromhexanoat (63,8 g, 285,8 mmol, 1,09 Äq.) zugegeben. Die Lösung wurde über Nacht bei 90ºC erhitzt, dann auf 60ºC gekühlt. Die Reaktionsmischung wurde dann in 201 Wasser unter Rühren gegossen. Der resultierende weiße Niederschlag wurde durch Filtration gesammelt und bei 90ºC im Hochvakuum getrocknet. Das Rohmaterial wurde aus DMF/Wasser umkristallisiert, um nach einer Trocknung ein analytisch reines Produkt zu ergeben; Smp. 263-265ºC. Die MS- und ¹H- NMR-(300 MHz)Spektrendaten stimmten mit der gewünschten Struktur überein.

BEISPIEL 24

Propandicarbonsäure. [[3,5-Bis(acetylaminol-2,4,6-triiodbenzoyl]oxy]methyl-bis(1-methylethyl)ester (WIN 70177)

Zu einer gerührten Lösung aus Natriumdiatrizoat (393 g, 616 mmol) in 500 ml DMSO wurden bei Raumtemperatur 173 g (616 mmol) Diisopropyl-2-brom-2-methylmalonat zugegeben und die Lösung wurde bei 90-100ºC unter einer Argonatmosphäre für 56 Stunden erhitzt. Nach einer Abkühlung wurde die Lösung langsam zu 10 l Wasser, welches mechanisch von oben gerührt wurde, zugegeben. Der ausgefallene Niederschlag wurde für 6 Stunden absinken gelassen und dann durch Filtration gesammelt. Das rohe Produkt wurde gründlich mit Wasser (4l) gewaschen und bei Raumtemperatur über Nacht getrocknet. Der Feststoff wurde mit einer Lösung aus Kaliumbicarbonat (3 g in 700 ml Wasser, welches 15 ml Isopropanol enthielt) und dann mit Wasser aufgearbeitet und dann für 12 Stunden luftgetrocknet. Eine Umkristallisation aus DMF, gefolgt von Waschen mit Wasser und Trocknen im Hochvakuum, ergab 255 g (51%) eines analytisch reinen Produkts; Smp. 258- 260ºC. Die MS- und ¹H-NMR-(300 MHz)Spektrendaten stimmten mit der gewünschten Struktur überein.

BEISPIEL 25

Licht-Bilderzeugungsstudien in vivo

A. Teilchenförmige Streumittel

Eine Suspension aus multilamellaren Liposomen, die in einer Lösung aus 40% (Gew./Vol.-%) Iodixanol gebildet wurden, wurde in weiße Ratten, denen ein Hepatom-9L-Tumor auf ihre rückseitige Flanke implantiert worden war, injiziert. Die Injektion wurde unter Verwendung eines zeitaufgelösten Diodenlasers mit einfallender Strahlung bei 780 nm und einer Detektion der Streukomponente bei 180 Grad zu dem einfallenden Licht unter Verwendung von Fiberoptikkabeln und einer phasensensiblen Detektionsvorrichtung in dem Labor von Dr. Britton Chance an der University of Pennsylvania abgebildet. Die Liposomteilchen steigerten die Streuung in dem Tumor über das Hintergrundsignal um mehr als das 4-fache bei der verabreichten Dosis (d. h. 3 ml/kg). Zwar ist dies nicht optimiert, jedoch zeigen diese Daten die Machbarkeit eines Kontrastes durch Streumittel zur Licht-Bilderzeugung.

B. Fluoreszenzteilchen zur Licht-Bilderzeugung

Eine Suspension aus Liposomen wurde in Gegenwart von 0,7 Mikrogramm/ml Indocyaningrün (ICG) hergestellt und unter Dampf und Druck sterilisiert. Die resultierenden Teilchen wiesen einen durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 120 nm auf, der durch Lichtstreuung unter Verwendung einer Horiba-910-Teilchenvermessungsvorrichtung bestimmt wurde. Bei der Injektion in die Rattenflanke des Tumormodells ergaben diese Liposome eine signifikant längere Verweilzeit des Fluoreszenzmittels (d. h. ICG) in dem Tumor als sie mit einer homogenen Lösung aus ICG alleine beobachtet wurde. Dies ist nützlich bei der Bilderzeugung, da signalnivellierende Techniken angewendet werden können, um die Abbildung zu verbessern und um Stellen einer auslaufenden Vaskulatur zu markieren. Diese Untersuchungen wurden auch an der University of Pennsylvania in dem Labor von Dr. Britton Chance durchgeführt.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung eines Bildes des menschlichen oder nichtmenschlichen tierischen Körpers durch diagnostische in vivo Licht-Bilderzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein solcher ist, an welchen ein physiologisch tolerierbares, teilchenförmiges Kontrastmittel verabreicht worden ist, und daß ein Bild mindestens eines Teils des Körpers erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bild ein räumliches Bild ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bild ein Temporalbild ist.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bild aus Licht erzeugt wird, welches durch mindestens einen Teil des Körpers hindurchgeht.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bild aus Licht erzeugt wird, das von mindestens einem Teil des Körpers reflektiert wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bild aus von dem Mittel emittierter Fluoreszenz erzeugt wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bild aus von dem Mittel emittierter Phosphoreszenz erzeugt wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bild von einem Gefäßsystem in dem Körper ist.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bild von einem phagozytischen Organ in dem Körper ist.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Licht endoskopisch emittiert und detektiert wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Körper mit monochromatischem Licht bestrahlt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Teilchengröße des teilchenförmigen Mittels λ/4Π bis λ/Π beträgt, worin λ die Wellenlänge des monochromatischen Lichts ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Teilchengröße etwa λ/2Π beträgt.

14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 und 8 bis 13, wobei das teilchenförmige Mittel nicht fotomarkiert ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Mittel Gas-Mikrobläschen umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Mittel feste oder flüssige Teilchen umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Mittel Liposome umfaßt.

18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das teilchenförmige Mittel einen Fotomarker mit einem Absorptionsvermögen von mindestens 10&sup5; cm-¹ M-¹ und einem Absorptionsmaximum im Bereich von 300 bis 1.300 nm umfaßt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das teilchenförmige Mittel Liposome umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das teilchenförmige Mittel feste oder flüssige Teilchen umfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das teilchenförmige Mittel mit einem des besagten Fotomarkers beschichtete feste Teilchen umfaßt.

22. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das teilchenförmige Mittel Micellen umfaßt.

23. Verwendung eines physiologisch tolerierbaren, teilchenförmigen Materials zur Herstellung eines teilchenförmigen Kontrastmittels, enthaltend Kontrastmedi um, zur Verwendung in einem diagnostischen Verfahren der diagnostischen in vivo Licht-Bilderzeugung, bei dem das physiologisch tolerierbare, teilchenförmige Kontrastmittel in den Körper verabreicht wird, und ein Bild mindestens eines Teils des Körpers, enthaltend das teilchenförmige Mittel, erzeugt wird.

24. Verwendung nach Anspruch 23 zur Herstellung eines Kontrastmediums zur Verwendung in einer Bilderzeugungsprozedur, umfassend ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22.

25. Diagnostische Bilderzeugungszusammensetzung, umfassend ein physiologisch tolerierbares, teilchenförmiges Mittei, umfassend feste Teilchen, welche beschichtet sind mit einem Fotomarker mit einem molaren Absorptionsvermögen von mindestens 10&sup5; cm-¹ M-¹ und einem Absorptionsmaximum im Bereich von 300 bis 1.300 nm, wobei die festen Teilchen von fluoreszierenden Liposomen verschieden sind.

26. Verwendung eines Mittels wie in mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22 definiert, bei einer in vivo Spektroskopie für die Diagnose erkrankter Zustände.