JP2005533842A - Mri適用のための常磁性錯体による細胞標識の方法 - Google Patents

Mri適用のための常磁性錯体による細胞標識の方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、細胞により内部移行させられる粒子の形態で投与され、細胞におけるその存在をMRI技法で検出することができる、ランタニド類又は遷移金属に基づいた常磁性錯体に関する。

Description

細胞系のMRIによる視覚化には、大量の常磁性錯体単位の内部移行が必要とされる。大量の金属錯体を細胞内に導入する最も効率の良い経路は、微細に分割した粒子の形態でそれらを内部移行させることであることが判っている。従って、細胞の種類の特徴に依存して、a)貪食能又はb)受容体刺激性のエンドサイトーシスを介して内部移行を行ってもよい。後者の場合、細胞表面を対象とすることに関与する単位は、微粒子表面に結合しなければならず、微粒子表面は場合により、MRIの造影剤として一般に採用される酸化鉄に使用される手段に類似するものによって被覆される。いったん内部移行すると、図6に模式的に開示するように、適切な酵素の活性によって、又はいずれにしろ、周囲の微細環境の内部での好適なエフェクタによって徐々に分解され、常磁性錯体の単一単体として放出される。細胞内における微粒子の存在は、T2強調法によるMPI技術によって容易に検出できる一方で、MR画像プローブとも呼ばれる遊離の錯体単位の存在はT1強調法によってさらに容易に明らかにされる。粒子を徐々に分解する酵素は、該当する細胞内に天然に存在してもよいし、既知の分子生物学的手法によって特異的に発現されてもよいし、又は該当する細胞区画に局在する形態で投与されてもよい。
〔発明の背景〕
遷移金属(特にMn(II)及びMn(III))及びランタニド類(Gd(III))の常磁性錯体は、組織プロトンの緩和率を大きく高めるという能力のために磁気共鳴画像における造影剤(CA)として用いられている。ほとんどの場合、それらは細胞外分布を有し、臓器及び組織の潅流を評価する、又は血液脳関門などにおけるいかなる異常も明らかにする上で特に有益であることが証明されている。血管造影の適用では、血清アルブミンとの非共有性の相互作用を介した血管区画におけるCAの分離が調べられる。少ない例では、肝細胞特異的作用剤が、能動輸送に際して肝細胞には入っていくが、この臓器に存在してもよい転移には入らないのと同様に、診断能力は、CAの細胞内分布に関係する。さらなる例は、浸透圧ショックによる赤血球内への常磁性錯体の内部移行である。この手法によって、大量の常磁性錯体を含む赤血球が提供され、それからMRI画像における流量、容積などの重要な情報を得てもよい。
最近、MRI手法において視覚化するために特定の細胞種を標識する可能性について着目されている。現在の診断プロトコールにおける改善に関連した適用の例は、腫瘍細胞に過剰発現される受容体を対象とすることに関係している。これらの場合、細胞標識を、細胞膜の外側表面へのCAの蓄積を介してか、又は好適な再生可能な受容体による内部移行を介してかのいずれかで行うことができる。大きな関心が持たれるその他の適用は、幹細胞の追跡における興味深い展望とともに、細胞のホーミングをモニターする可能性に関する。遺伝子治療における遺伝子移入を立証する細胞標識を用いる可能性も高い革新性がある。治療遺伝子を対象とすることは極めて興味深い可能性であり、関連する研究は、将来大きく発展することが期待されている。広まるであろう遺伝子治療技術(ウイルス又はタンパク質/DNA複合体又はリポソーム/DNA付加体)とは別に、好適な遺伝子移入の指標を開発することが必要であろう。今日まで、「in vitro」の研究は、感染させた細胞におけるβ−ガラクトシダーゼのような酵素又は緑色蛍光タンパク質を発現する遺伝子の使用を含む手法に頼っている。言い換えれば、特定の細胞の感染手法では、利用法は、疾患の治療に特異的な遺伝子だけでなく、投与した遺伝子物質の核への移行に関する情報を提供する指標のための遺伝子も含有する構築物から成る。MRIの高い空間解像能によって、この手法は当然、遺伝子移行過程をモニターするとみなされている。Meadaらは、酵素、β−ガラクトシダーゼによって切断されるガラクトース単位を1つ含有するGd−HPDO3A誘導体を用いた。変換は、MR画像により示すことができる錯体の緩和度の変化を誘導する。実際には、このアプローチは、たとえば、限られた緩和度の向上のような幾つかの因子、さらに当該細胞に錯体を特異的に導入することの困難さ(Meadaらの論文では、錯体は、β−ガラクトシダーゼ遺伝子を形質移入した卵母細胞に直接注射される)によって明らかに限定される。別の著者は、過剰発現したトランスフェリン受容体による遺伝子移入の指標としての磁鉄鉱粒子の使用を提案した。当該タンパク質は、磁性粒子の内部移行に対してキャリアとして働く。このアプローチに対する限界の1つは、これらの粒子が磁性感受性における変化に作用するのと同様に、負ではなく、正のコントラストの増強を観察することが好ましいことである。さらに、大量の鉄の細胞への内部移行はその代謝的な最終結末に重大な懸念を生じる。
従って、当該細胞に向けた特異的向性を付与され、かつ、得られるMRI画像で高いコントラストを達成できる常磁性錯体(正のコントラスト)の放出に基づいた新しい細胞標識戦略の開発に対するニーズがある。
〔発明の説明〕
序論で述べたように、指標酵素をコードする遺伝子は、細胞の標識手法に用いられることが多い。他方で、過剰発現した特定の酵素の検出は、多数の病態で高い診断価値を持つことが多い。MRIによる所見については、特定の酵素の存在が、水プロトンの緩和において意味のある変動を誘導することが必要である。さらに効果的にするには、この過程によって「緩和計測的にサイレント(relaxometrically silent)」な種が「緩和計測的にアクティブ(relaxometrically active)」な種に変換されるべきである。
この目的は、細胞により内部移行され、そこで酵素的に、又はその周囲の環境におけるエフェクタによって分解され、水溶性MR画像プローブを生じる微粒子の形態で投与される、MR画像プローブとしてのランタニド又は遷移金属キレートの常磁性錯体を含む不溶性粒子によって得ることができることが今や判っている。
本発明の粒子は、それらを不溶性にするようにキレートケージの表面に結合した疎水性置換基を持ってもよい。
前記疎水性の置換基は、たとえば、エステル結合又はアミド結合を介して常磁性錯体に共役する脂肪族鎖を含む。
又は、該粒子は、不溶性の高分子成分(たとえば、キトサン又は誘導体)から成り、常磁性錯体がそれに共有結合してもよく、若しくは常磁性錯体が非共有性の相互作用を介して高分子の網目の内部に捕捉されてもよい。
好ましくは、該常磁性錯体は、Gd(III)キレート、Mn(II)又はMn(III)キレートである。
高分子成分との非共有性の相互作用は、負の残留電荷を付与された常磁性錯体、たとえば、負の残留電荷を付与されたGd(III)、Mn(II)又はMn(III)を使用することによって得られてもよい。
又は、Gd錯体粒子は、−酸化鉄に基づいた粒子に用いられる手法と同様に−たとえば、デキストラン又はそのほかの物質のようなポリマー基材によって部分的に又は完全に覆うことができる。粒子表面におけるこの処理はまた、血液循環におけるシステムの滞留時間を制御する機能も有する。微粒子を覆う物質は、標的細胞の表面に存在する特異的単位を分子レベルで認識できる1以上のシントンで機能化することができる。認識した後、好適に機能化された酸化鉄(たとえば、トランスフェリン受容体に結合する場合)で見られるものに類似して内部移行が起きる。
常磁性キレートを含む粒子(「緩和計測的にサイレント」)が好適な酵素によって分解される場合、単一単位の常磁性キレートが放出される。この過程は、常磁性キレートの放出が水プロトンの縦緩和時間の進行性の低下を決定するので、容易にモニターすることができる。この事実は、好ましい化合物の1つについて図7で例示されている。
これらの所見を考慮して、溶解性が、細胞内に天然には存在しないが、分子生物学的技法で特異的に発現される酵素によって促進されるそのほかの粒子を調製することができる。粒子の細胞への導入は、細胞性の形質移入法において遺伝子物質の送達に日常的に用いられているので、従来の技法である。貪食能が不可能な細胞については、細胞表面の受容体の刺激を介して活性化されることが知られている飲作用過程を利用することができる。
後で特異的酵素によって分解を受けてもよい粒子の調製への種々のアプローチは、以下のようであることができる。たとえば、i)当該酵素について特異的な配列を含有するペプチド鎖で架橋することにより、特定の系を不溶性にする、又はii)特異的酵素によって分解を受けるような方法で場合により官能基化された相反する電荷を持つ高分子系(たとえば、ポリリジン/ポリグルタメート)の間で不溶性の付加体を形成することができる、又はiii)酵素作用に感受性のスペーサーによって錯体表面から分離される疎水性置換基を導入することができる。錯体単位は高分子に共有結合することができ、又は高分子自体との特異的な相互作用により粒子の網目に捕捉することができる。
酵素の外にも、粒子を破壊することができるそのほかのエフェクタ、たとえば、粒子周囲の微細環境におけるpH、イオン、ホルモン及び代謝産物を考慮することができる。
細胞への粒子の導入は、大量の常磁性錯体単位を捕捉する最も有効な方法であると思われる。いったん、内部移行させると、粒子は酵素又はそのほかの作用剤によって進行性に破壊されるので、造影剤単位の可溶性プールを形成することができる。このアプローチは、極めて一般的に実用本位であることができる。1つの例は、微粒子を内部移行させた母細胞由来の増殖過程をモニターすることに関する。細胞の分裂過程及び得られる子孫が局在する領域の描写は、幹細胞に関する適用で特に重要である。
適用のそのほかの例は、動脈硬化プラークの形成及びそのほかの病態に大きく関係するマクロファージ活性を持つ細胞の局在に関係してもよい。
例として、Gd(III)錯体に基づく粒子は、2つのカルボキシ基が、系を不溶性にする疎水性の鎖で誘導体化されたGdDTPA誘導体によって表される。
脂肪族長鎖が、エステラーゼにより加水分解されるエステル官能基によってGd(III)キレートの表面に結合し、従って、同封された図7で概略されるように、Gd(III)錯体の可溶性誘導体を放出し、粒子を進行性に破壊する。可溶性錯体の量(水プロトンの緩和速度を高めるのに十分寄与し、T1強調法により得られるMRI画像にコントラストを創る)は、酵素の量に依存するので、方法は、当該細胞における酵素活性のレポーターとして作用する造影剤を提供してもよい。
追加の例として、エステル官能基の代わりにペプチド結合を含有する類似の系が調製され、適切なプロテイナーゼ酵素によるそれらの切断が評価されている
実施例1
脂肪族鎖が分布するDTPA及びそのGd(III)との錯体の合成
2N−CH2−CH2−O−CH2−CH2−OOC−C1735とのDTPA−ビスアンヒドリドの反応によってリガンドを合成した。リガンド(わずかに水溶性)をGdCl3により錯体化し、白色の粉末(錯体Gd−1)として沈殿する不溶性キレートを得た。
Figure 2005533842
実施例2
錯体Gd−1におけるエステラーゼ活性の「in vitro」評価
Gd−1粒子に対する、2種の異なる酵素(ブタ肝臓に由来するエステラーゼ[E.C3.1.1.1]及びクロモバクテリウム・ビスコサム(Chromobacterium viscosum)由来のリパーゼ[EC3.1.1.34])の活性を評価した。酵素の存在下で、50mMのHEPES緩衝液pH=8及び310Kにて、Gd−1の懸濁液は、濁度の進行性の低下を示し、それは可溶性Gd(III)の形成を示唆している。
この挙動は、0.5T及び298Kで作動するNMR分光計(ステラー・スピンマスター(Stelar Spinmaster))での水プロトンの緩和率(R1)の測定により確認された。
図1に示すように、酵素の非存在下では、R1は変化せず、その値は純水のそれ(0.38s−1)と違わず、それは、粒子表面上のGd錯体及び/又は溶解した少量の錯体の限られた寄与を反映した。
エステラーゼ(2mg)の存在下では、R1は迅速に上昇し、2〜3時間後、Gd−1錯体のエステル結合の加水分解から生じる可溶性Gd(III)に対して予想される値に達した。観察された2つの曲線における差異、従って、異なる反応動態は、Gd錯体懸濁液に加えた2つの酵素のmg当たりの異なる活性単位量に起因しうる。
その後、マクロファージのエステラーゼを調べた。この目的で、約4x106個のマクロファージを超音波処理による細胞溶解に付し、約1mgのGd−1を細胞溶解物に加えた。細胞溶解物に存在する酵素が、迅速に疎水性のエステル基を切断するので、可溶性のGd錯体が放出された。可溶性Gd錯体の形成には、水プロトンの緩和率の上昇が上手く続く(図2)。約2時間後、酵素反応は定常状態に達した。
実施例3
U937単球におけるGd−1の貪食的取り込み
前もって、TPAによる3日間の処理で細胞分化を誘導したU937単球で、Gd−1粒子の貪食的取り込みを行った。Gd−1粒子の大きさは電子顕微鏡観察で測定し、測定された直径は、0.5〜10μmの範囲だった。ほとんどの粒子は10μm未満の直径を有しており、それは貪食過程を行わせるのに十分小さかった。取り込みは37℃で行い、異なった2種類の量のGd−1と共に以後の時間(1〜12時間)細胞をインキュベートした。37℃での数時間のインキュベートの後、培地を除き、5mLのPBSにて細胞を3回洗浄した。これらの条件では、培地に懸濁されたGd−1粒子は溶解しなかった;実際、培地の緩和度は、純水のそれ(0.45s-1)に極めて近いままであった。細胞内で検出されるGd(III)の量は、インキュベート時間に直接比例したが、動態曲線の飽和には12時間では達しなかった(図3)。予想どおり、貪食されたGd(III)の量は、時間ゼロでは、培養培地に加えられた錯体の量に比例した。この挙動をサイトゾル抽出物における水プロトンの緩和率と比較することは興味深い。これは、貪食作用の完了後、細胞を−80℃にて3回凍結することにより得られた。サイトゾル抽出物における緩和率はインキュベート時間に比例したが、貪食されたGd(III)の総量の場合に見られたものとは対照的に、頭打ちの傾向があった(図4)。大量に内部移行した錯体はおそらく、加水分解に関与する酵素の作用を阻害する。
細胞に内部移行したGdが培地に溶解したGd−1に由来するかどうかを確かめるために、次いで、マクロファージによるGd可溶性錯体の取り込みから成る対照実験を行った。
この目的で、Gd−1粒子の存在下で使用したものと同じ条件で、異なった量のGd−HPDO3A(市販)を細胞と共にインキュベートした。サイトゾル抽出物で測定した水プロトンの緩和率は細胞内にGd−HPDO3Aが全く存在しないことを示した。この方法で、マクロファージの表面は、Gd−HPDO3Aのような錯体を内部移行させることができる特異的又は非特異的な受容体を欠くことが実証された。
実施例4
Gd−1に対する細胞内エステラーゼ活性の「in vivo」評価
Gd−1粒子をプローブとして用い、未処理細胞内での酵素活性を評価する実験を設定した。この目的で、2x106個の細胞(上述のようにマクロファージに分化するU937単球)を含有する異なったカプセルを、5mLの培地(RPMI)に懸濁した約5mgのGd−1粒子と共に37℃にて4時間インキュベートした。この期間の後、PBSにて細胞を3回洗浄し、さらに5mLのRPMIで覆い、37℃にて様々な時間再びインキュベートした。この方法で、内部移行工程に依存する時間間隔でGd−1粒子のエステラーゼが触媒する加水分解に由来する貢献を分離することができる。連続的な時間間隔(0.5、1、2時間)でプロトンの緩和率を測定した。Gd−1粒子の存在下、4時間のインキュベートの後、細胞は約60nmolの錯体を内部移行させたが、内部移行した粒子のたった50%しかこの時点で加水分解されておらず、緩和度全体にも貢献していなかった。実際、Gd−1を欠く培地で細胞を再懸濁した場合のサイトゾル抽出物の緩和度は2.5であり、酵素的加水分解の続く2時間で3.7に上昇した。従って、内部移行したGd−1粒子の80%が細胞性エステラーゼによって可溶化されたと想定することができる(図5)。
実施例5
超音波処理による微粒子の調製
Gd−1の微粒子を調製するために、粒子懸濁液全体を超音波処理した。音響化学装置はTEKIMPモデル(Castelfranco Veneto TV、イタリア)であった。装置のテフロンチューブで水性のGd−1(50mg/7mL)懸濁液を調製した。超音波処理の条件は以下のとおりであった:周波数:18.2KHz、出力:250W、時間:10分間。冷却システムにより、懸濁液を5℃未満の温度に維持した。次いで、超音波処理した懸濁液をろ過した(カットオフ0.8μM)。ろ液中のGd含量は、出発懸濁液に含有された全Gdの10〜20%に相当した。
実施例6
Gd−1による好中球の標識
標識された細胞についての適用の1つは、原因不明の発熱に冒された患者における感染部位の同定を扱うことである。このことは、患者から採血した検体から常法で得られる好中球を標識することを意味する。標識した後、MRI検査の対象である患者に好中球を再び注射しなければならない。
好中球(約2.5x106)の標識は、実施例5に従って調製した0.4mgのGd−1の粒子を含有する培地中でそれら(5mL)をインキュベートすることによって行った。
37℃にて2.5時間インキュベートした後、細胞を回収し、PBSにて数回洗浄し、次いで解析した。タンパク質mg当たりのGdの量は、8.8x10-8モルであり、すなわち、粒子の細胞内での分解後の量は、MRI技法により標識された細胞の視覚化に十分であった。
実施例7
超音波処理後のGd−1によるマクロファージの標識
マクロファージ活性が付与されたU937細胞による内部移行アッセイにおいて、実施例5で記載した超音波処理で得られた粒子を調べた。インキュベート培地は、0.2mgのGd−1(全部で)を含有した。約4時間のインキュベート後、内部移行したGdの量は、タンパク質mg当たり最大値、2x10-8モルに達した。このことは、約10%が細胞に取り込まれたことを意味する。いったん、酵素的分解が進むと、シグナル強度は進行性に上昇し、定常状態に達し、それは、この種のプロトコールの適用に十分なだけ長く続いた。
実施例8
Gd−2の合成
Figure 2005533842
リンクアミド(Rink Amido)樹脂を用いて固相合成により生成物を調製した。
11−アミノウンデカン酸のアミノ基を前もってFmoc保護し、次いで、固相ペプチド合成のために従来のFmoc−a.aプロトコールにより樹脂に結合させた。
DMA中で膨潤させた樹脂に対して、PyBop、HOBt及びDIPEAの存在下で6回の連続的カップリング(N−Fmoc−11−アミノウンデカン酸、N−Fmocロイシンx4、マレイルアミノ−LISINO−誘導体)を行った。
ピペリジンによりFmocの脱保護を行い、試薬Bにより樹脂の最終切断を行った。DMA、CH2Cl2及びジエチルエーテルにより原料を洗浄し、HPLCにより精製した。
LIS−DTPAのマレオイル誘導体は、既知のLIS−DTPAリガンドのCH2Cl2中での無水マレイン酸との単純な反応により得られた。GdCl3による常法によりGd−錯体を得た。Gd−錯体は、水不溶性の薄黄色の固形物であった。
実施例9
Gd−2粒子に対するプロテイナーゼ活性の「in vitro」評価
Gd−2の水性懸濁液(30mg/mL)に、少量(約1mg)のタンパク質分解酵素、MMP−12を加えた。そのような酵素はペプチド結合を切断すると予想された。常温にて1時間、懸濁液を撹拌した。次いで、上清0.1mLを20MHzで作動するステラー・スピンマスター分光計でT1測定に付した。0.85s−1のRが測定された。長い反応時間(4時間)で同様の実験を行い、Rは1.8s−1であることが判った。この所見は、可溶性Gd−キレートの放出とともに不溶性シントンの切断という点で説明することができる。
実施例10
可溶性Gd−キレートを捕捉する不溶性高分子系により作製される生分解性粒子
可溶性のGdキレートを捕捉する不溶性マトリクスによってナノ粒子を形成することができる。マトリクスは特異的酵素の作用によって生分解可能である。細胞内の分解が進むにつれて、可溶性のGdキレートの放出が生じ、次いで、得られるMR画像におけるシグナルが増加する。
MRI適用のための生分解性粒子のこの部類の例は、キトサンとGd−DTPAとのナノ粒子を形成することによって得られる。ナノ粒子(平均直径が250nm前後)を形成するための続く十分に確立した手順に従って、100mgのキトサン当たり、約6〜9mgのGdを捕捉することが可能であった。
Gd−DIPAを捕捉している5mgのキトサンのナノ粒子を、4x106個のU937細胞を含有するペトリ皿に加えた。37℃で6時間インキュベートした後、細胞を回収し、PBSにて数回洗浄した。次いで、ICPにより内部移行したGdの量を測定した。内部移行した量(9.8x10-8モル/タンパク質mg)はMRIの視覚化に十分であることが判った。
錯体Gd−1における2種の異なるエステラーゼ活性のin vitro評価の結果を示す。 錯体Gd−1におけるマクロファージのエステラーゼ活性のin vitro評価の結果を示す。 U937単球におけるGd−1の貪食的取り込みについての結果を示す。 サイトゾル抽出物における水プロトンの緩和率を示す。 Gd−1に対する細胞内エステラーゼ活性のin vivo評価の結果を示す。 常磁性錯体単位の内部移行の模式図を示す。 常磁性キレートの放出の例を示す。

Claims (13)

  1. 細胞により内部移行され、そこで酵素的に分解され、又はその周囲の環境におけるエフェクタによって分解されて水溶性のMR画像プローブを生じる微粒子の形態で投与される、MR画像プローブとしてのランタニド又は遷移金属キレートの常磁性錯体を含む不溶性粒子。
  2. その不溶性が、キレートケージの表面に結合した疎水性置換基によることを特徴とする請求項1に記載の粒子。
  3. 疎水性置換基が、エステル結合又はアミド結合を介して常磁性錯体に共役する脂肪族鎖である請求項2に記載の粒子。
  4. その不溶性が、粒子自体を形成する高分子成分に起因することを特徴とする請求項1に記載の粒子。
  5. 常磁性錯体が、高分子成分に共有結合することを特徴とする請求項4に記載の粒子。
  6. 常磁性錯体が、Gd(III)キレートである請求項1〜5のいずれか1項に記載の粒子。
  7. 常磁性錯体が、Mn(II)又はMn(III)のキレートである請求項1〜5のいずれか1項に記載の粒子。
  8. 不溶性高分子が、キトサン又はその誘導体である請求項4に記載の粒子。
  9. 常磁性錯体が、非共有結合の相互作用を介して高分子の網目の内部に捕捉される請求項8に記載の粒子。
  10. 常磁性錯体が、負の残留電荷を付与されているGd(III)キレートである請求項9に記載の粒子。
  11. 常磁性錯体が、負の残留電荷を付与されているMn(II)又はMn(III)のキレートである請求項9に記載の粒子。
  12. 安定な懸濁液の形成に有利に働き、かつ、血中での粒子の寿命を延ばすようにデキストランポリマー又はそのほかの好適な物質で覆われる請求項1〜11のいずれか1項に記載の粒子。
  13. それらを対象として、当該細胞の外膜上の特異的認識部位と相互作用するようにできるので、それらの細胞への内部移行を刺激するシントンにより機能化される請求項1〜11のいずれか1項に記載の粒子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009054327A1 (ja) * 2007-10-22 2009-04-30 Osaka Foundation For Trade And Industry Mri用プローブ

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005053618A1 (de) * 2005-11-10 2007-05-16 Merck Patent Gmbh Nanoskalige Partikel als Kontrastmittel für die Kernspintomographie

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63501798A (ja) * 1985-11-18 1988-07-21 アクセス・ファーマシューティカルズ、インコーポレイテッド 画像及びスペクトル向上(およびスペクトルシフト)のためのポリキレ−ト剤
WO1992021017A1 (en) * 1991-05-23 1992-11-26 Unger Evan C Liposoluble compounds for magnetic resonance imaging
WO2000030688A2 (en) * 1998-11-26 2000-06-02 Bracco International B.V. Amphipatic polycarboxylic chelates and complexes with paramagnetic metals as mri contrast agents

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3577185D1 (de) * 1984-11-01 1990-05-23 Nycomed As Paramagnetische kontrastmittel fuer die anwendung in "in vivo" nmr-diagnostischen methoden und die herstellung davon.
US5498421A (en) * 1993-02-22 1996-03-12 Vivorx Pharmaceuticals, Inc. Composition useful for in vivo delivery of biologics and methods employing same
US6120768A (en) * 1993-05-17 2000-09-19 Immunomedics, Inc. Dota-biotin derivatives
US5980862A (en) * 1995-06-02 1999-11-09 Research Corporation Technologies Magnetic resonance imaging agents for the detection of physiological agents
CN1108824C (zh) * 1996-04-01 2003-05-21 Epix医学公司 生物活化的诊断成像造影剂
DE69811931T2 (de) * 1997-10-27 2003-12-18 Res Corp Technologies Inc Mri-mittel für die verabreichung von therapeutischen mitteln
JP2003520255A (ja) * 2000-01-22 2003-07-02 エピックス メディカル, インコーポレイテッド 酵素的な切断によって生理活性化される造影剤プロドラッグを使用した磁気共鳴画像法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63501798A (ja) * 1985-11-18 1988-07-21 アクセス・ファーマシューティカルズ、インコーポレイテッド 画像及びスペクトル向上(およびスペクトルシフト)のためのポリキレ−ト剤
WO1992021017A1 (en) * 1991-05-23 1992-11-26 Unger Evan C Liposoluble compounds for magnetic resonance imaging
WO2000030688A2 (en) * 1998-11-26 2000-06-02 Bracco International B.V. Amphipatic polycarboxylic chelates and complexes with paramagnetic metals as mri contrast agents

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN5005002971, TOKUMITSU H, STP PHARMA SCIENCES, 2000, V10 N1, P39−49, FR *
JPN5005002972, KABALKA G W, MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE, 19880901, V8 N1, P89−95, US, ACADEMIC PRESS *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009054327A1 (ja) * 2007-10-22 2009-04-30 Osaka Foundation For Trade And Industry Mri用プローブ

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