JP3881007B2 - 吸入可能な造影剤 - Google Patents

Description

発明の背景
発明の分野
本発明は、動物身体内部のイメージング（造影法）の分野に関する。
背景技術の記載
患者の内部構造および内部器官のイメージ（影像）は、診断を行い、患者を監視するのに利用できる。このような内部イメージは、例えば、超音波イメージング、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、および光学イメージングにより、得ることができる。
超音波イメージは、検出および視覚ディスプレイに電子的に変換される反射超音波を利用して形成される。
超音波イメージングは、特に、患者の対象となる内部構造が反射超音波のみを利用してイメージできる場合に望ましい。しかしながら、時折、造影剤を患者に導入して超音波イメージのコントラストを増強することが必要である。これまで、このような超音波造影剤は、典型的には、注射により患者に導入されてきた。あいにく、患者への超音波造影剤の注射は、その他超音波イメージングの非侵襲的利点を損なうものである。
その他の型の内部イメージング、例えば、ＭＲＩおよび光学イメージングもまた、イメージを増強するために造影剤の注射が必要であることが多い。
VanderripeのＰＣＴ国際公開番号ＷＯ９３／０６８６９は、超音波コントラストが血液中で過飽和を生じる様々なガスの吸入を提案した。
両肺の気道のコントラスト増強磁気共鳴イメージングは、Radiology, 183：667−672（1992）において、エアゾール化ガドペンテテートジメグルミンを用いて提案されている。しかしながら、肺以外の組織のＭＲＩ増強のために肺循環へと造影剤をデリバリーすることについては何の示唆もない。
該分野では患者の肺以外の組織の内部イメージング中、造影剤を患者に侵襲的に注射する必要なくコントラストを増強する方法および組成物に対する要望が残っている。
発明の概要
本発明によると、哺乳動物の肺以外の部位をイメージングする方法は、粒子を含有するエアゾール造影剤を哺乳動物に、その造影剤の吸入によって該哺乳動物の肺に投与することからなる。造影剤は、肺を経由して哺乳動物の血流に送られ、血流によりイメージングすべき哺乳動物の部位に運ばれる。その後、その哺乳動物をイメージング走査にかけ、この動物の肺以外の内部部位の高度イメージを得る。
本発明は、さらに、哺乳動物の肺へのエアゾールの吸入を通して血流中に移入しえる粒子を含むエアゾールからなる吸入可能な造影剤を包含する。その粒子は血流中で造影媒質を形成し、この媒質は哺乳動物の高度のイメージを可能にすることができる。
好ましい実施態様の詳細な記載
本発明の造影剤は、内部イメージ増強のために該剤を体内へ侵襲的に注射する必要がない。その代わり、本発明のエアゾール造影剤は、哺乳動物の肺または両肺への吸入により哺乳動物に投与する。このような造影剤の移送は、肺の広い表面領域（５０ないし１００ｍ²）、薄い膜厚（約０．２ｍ）、高い血流、および迅速な吸収特性により促進される。
発明的な造影剤の例には、超音波造影剤、ＭＲＩ造影剤、および光学造影剤がある。本発明の吸入された造影剤は、適切に形成すれば、患者の治療的処置を提供することもできる。
本発明の一実施態様の超音波造影剤は、哺乳動物の両肺へエアゾールを吸入した後、哺乳動物の血流に入ることが可能な粒子を含むエアゾールからなる。エアゾールの粒子は、例えば、液体または固体であることができる。本明細書で使用する“固体”という語句は、半固体粒子を含む、液体でないあらゆる粒子を意味することを意図する。
エアゾールは、よく知られている任意の手段、例えば、粒子を適切な噴射剤（propellants）、例えば、フルオロカーボン噴射剤、ハイドロカーボン噴射剤、エーテル噴射剤または圧縮ガスに懸濁することにより製造できる。このような噴射剤は、本発明の超音波造影剤において微細泡（microbubble）を形成するのに利用することもできる。液体粒子を利用する場合は、それらを１またはそれ以上の気体状噴射剤で飽和させてもよい。
適切なフルオロカーボンおよびフルオロハロカーボン噴射剤は、クロロトリフルオロメタン（フレオン１１）、ジクロロジフルオロメタン（フレオン１２）、ジクロロテトラフルオロエタン、ジフルオロエタン、ヘキサフルオロエタン、ヘキサフルオロプロパン、ペンタフルオロプロパン、オクタフルオロプロパン、デカフルオロブタン、トルクロロトリフルオロエタン、トリフルオロエタン、モノクロロジフルオロエタン、モノクロロジフルオロメタン、トリフルオロプロパン、および同種物を含むことができ、これらの混合物も含む。
組合わせでまたは個々に適切なハイドロカーボン噴射剤は、ｎ−ブタン、イソブタン、プロパン、メチルブタン、ペンタン、シクロプロパン、および同種物を含むことができる。
適切なエーテル噴射剤は、ジメチルエーテル、エチルエーテル、エチルメチルエーテル、メチルｔ−ブチルエーテル、および同種物およびこれらの混合物を含むことができる。
噴射剤として、および微細泡を形成するために使用し得る適切な圧縮ガスは、二酸化炭素、酸化窒素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等を含むことができる。
別法として、適切なアトマイザーまたはネブライザーを利用してエアゾールを製造することもできる。
本発明のエアゾールの粒子は、一般に、サイズ約２５ミクロン以下である。好ましい実施態様では、粒子は、両肺へ深く浸透するのに充分小さく、そのためそれらが容易に肺の肺胞膜を経由して肺動脈流へ入る。好ましい粒子は、サイズ約０．１−１０ミクロンのサイズ範囲内であり、より好ましくは、サイズ約４ミクロン以下である。特に好ましい実施態様では、エアゾールは、両肺の肺胞嚢内に移送されるように約０．１−３ミクロンのサイズ範囲内の粒子から構成される。
超音波使用のための本発明の一態様によると、吸入された粒子をガス先駆物質（gas precursors）または微細泡発生物（microbubble progenitors）のコンベヤーとして利用する。ガス先駆物質または微細泡発生物の吸入は、先に引用したVanderripeのＰＣＴ出願において提案されているように、ガス自身の吸入よりも濃度基準において更に効率的である。
好ましい実施態様では、本発明の超音波使用のための粒子は、哺乳動物の両肺から血流に入った後、哺乳動物の血流中で微細泡を形成する。哺乳動物の血流中で形成された微細泡は、哺乳動物の超音波におけるイメージを増強することができる。
適切な微細泡は、それらが形成される哺乳動物において塞栓症を引き起こさないように充分に小さくなければならない。
超音波イメージ増強微細泡は、一般に、サイズ約１５ミクロン以下であり、好ましくは、優位にはサイズ約８ミクロンまたはそれ以下である。サイズ８ミクロン以上の微細泡は、一般に、肺の毛細血管床を通過するには大きすぎる。注射用超音波造影剤における微細泡サイズの影響についての議論は、本明細書に参照して組み込んである、米国出願番号０７／７６１，３１１（１９９１年９月１７日出願）および０７／８９３，６５７（１９９２年６月５日出願）から優先権主張しているSteven C. QuayのＰＣＴ国際公開番号ＷＯ９３／０５８１９に見ることができる。
本発明の特に好ましい実施態様では、哺乳動物の血流中に形成された微細泡は、優位には、約０．５−８ミクロンのサイズ範囲内、最も好ましくは、約１−７ミクロンのサイズ範囲内である。
本発明の一態様によると、粒子は、吸入後哺乳動物の血流に入る際、超音波コントラスト増強微細泡を放出する。一例は、主に、希釈（例えば、約０．１−３重量％）過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）、または過酸化水素発生物（hydrogen peroxide progenitor）からなる粒子である。静脈的に与える場合、Wang, et al.のChin. Med. J. 1979；92, 595-599およびChin. Med. J. 1979；92, 693-702、および後のGaffney, et al.のAm. J. Cardiol, 1983, 52, 607-609が、なんら合併症を伴わずに右心室の濃い混濁化を起こすために血液のオキシダーゼおよびペルオキシダーゼとの接触により酸素ガス微細泡を生成するための希釈過酸化水素（０．１−３％、０．５ないし２．０ml）の使用を示した。肺を経由して肺循環に移送された希釈過酸化水素の粒子は、同様に超音波混濁化を与える。
過酸化水素はまた、哺乳動物の腫瘍を処置するための放射線治療に対する補助剤として提供することもできる。
好ましい一実施態様では、エアゾール粒子は、液体であり、血流の中に形成される微細泡は、ガスからなる。本発明における使用に適した微細泡ガスは、先に引用したＰＣＴ国際公開番号ＷＯ９３／０５８１９に開示されており、デカフルオロブタンおよびペルフルオロペンタンなどのフルオロカーボンを含む。本発明における使用に適し得る有機液体は、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ８９／０６９７８およびヨーロッパ特許出願番号０ ４４１ ４６８ Ａ２に記載されている。
特に好ましい実施態様では、当該液体粒子は、実質的に室温（例えば約２０℃）で泡のない状態であり、哺乳動物が液体粒子を吸入することにより、液体の温度が哺乳動物の体温、例えば、約３７℃に上がると、液体粒子が微細泡を形成する。この実施態様は、液相−気相変化を利用するものであり、ここでは、液体エアゾール粒子は、肺胞膜を経由して主たる血流に入る液体またはガス飽和液体溶液のままであり、その後、血流に入ると体温への液体粒子温度の上昇により十分な容積の微細泡を放出する。
これとは別に、液体エアゾール粒子は、哺乳動物の血流に入ると血流の成分と化学的に反応することにより、微細泡を生成できる。
エアゾール粒子が液体である場合の好ましい実施態様では、液体は、例えば、ソルビトールのような粘性増強剤の１またはそれ以上を含めることにより、粘性溶液であることができる。粘性液体の使用により、微細泡が血流に溶解し、消散する速度を低減できる。エアゾールの液体粒子は、更に、１またはそれ以上の下記成分類を含み得る：ＮaＣlなどの等張性電解質、大豆油などの疎水性キャリアー液体、トゥイーン２０などの界面活性剤、水、およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）または１−ドデシルシルアザシクロヘプタン−２−オン（アゾン）および／またはエタノールなどの浸透増強剤。
別の実施態様では、エアゾールの粒子は固体である。このような固体粒子は、微細泡を含有でき、従って、それ自身が、超音波イメージを増強する哺乳動物の血流中に生じる微細泡を含む。また、固体粒子は、血流に入ると、血流の成分と化学的に反応することにより、微細泡を生成できる。例えば、その構造内に過酸化水素を含有する固体、例えば、無機ホスフェート類、カーボネート類、および同種物、または有機化合物類、例えば、尿素および同種物などを使用できる。
造影剤が血流中で超音波イメージ増強微細泡を生成する場合の好ましい実施態様では、微細泡を含有する哺乳動物の少なくとも一部を超音波走査にかけることにより、イメージング走査を実施し、そうして、哺乳動物の部位の超音波による高度のイメージを得る。
本発明のある実施態様によると、適切な金属キレートなどのＭＲＩ造影剤のエアゾールを提供する。エアゾールの金属キレートは、原子番号５７−７０のランタニド系列元素、および２１−２９、４２および４４からなる群から選択される原子番号を有する遷移金属元素からなる群から選択される金属を含み得る。
一般に、このようなＭＲＩ造影剤は、さらに、医薬的に許容され得るキャリアーを含む。
金属キレートＭＲＩ造影剤の例には、Ｇd（ＤＴＰＡ）^2-：ガドリニウム（III）−ジエチレントリアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ"，Ｎ"−ペンタアセテート；Ｇd（ＤＴＰＡ）−ＢＭＡ：ガドリニウム（III）−ジエチレントリアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ"，Ｎ"−ペンタアセテート−ビス（メチルアミド）；Ｄy（ＤＴＰＡ）^2-：ジスプロシウム（III）−ジエチレントリアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ"，Ｎ"−ペンタアセテート；ＧＤ（ＤＯＴＡ）^-：ガドリニウム（III）−１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−Ｎ，Ｎ'，Ｎ"，Ｎ"−テトラアセテート；Ｍn（ＣＤＴＡ）^2-：マンガン（II）−トランス−１，２−シクロヘキシレンジニトリロテトラアセテート；Ｍn（ＮＯＴＡ）^-：マンガン（II）−１，４，７−トリアザシクロノナン−Ｎ，Ｎ'，Ｎ"−トリアセテート；Ｍn（ＥＤＴＡ）^2-：マンガン（II）−エチレンジアミンテトラアセテート；Ｍn（ＨＥＤＴＡ）^-：マンガン（II）−ヒドロキシルエチルエチレンジアミントリアセテート；Ｆe（ＥＨＰＧ）：鉄（III）−Ｎ，Ｎ'−エチレンビス（２−ヒドロキシフェニルグリシン）エチレンジアミン；Ｆe（ＨＢＥＤ）：鉄（III）−Ｎ，Ｎ'−ビス（２−ヒドロキシベンジル）エチレンジアミンジアセテート、および同種物がある。
好ましいＭＲＩ剤は、ガドリニウム、鉄、またはマンガンのキレートである。
適切なＭＲＩ剤は、ニトロキシドラジカル、その他の安定化ラジカル、または酸素ガスを含むこともある。安定な有機フリーラジカルには、ＤＯＸＹＬ:（４，４−ジメチル−３−オキサゾリジニルオキシ、フリーラジカル）；ＰＲＯＸＹＬ:（２，２，５，５−テトラメチルピロリジン−１−オキシル、フリーラジカル、２，２，５，５−テトラメチルピロリジン−１−オキシル−３−カルボン酸の例として）；ＴＥＭＰＯ:（２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ、フリーラジカル、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジン−１−オキシル−４−カルボン酸の例として）、および同種物がある。
エアゾールの粒子は、Ｆ¹⁹核の磁気共鳴イメージングのために高度にフッ化ハイドロカーボンの溶液または懸濁液を含んでなることもできる。このようなＦ¹⁹ＭＲＩ造影剤は、ペルフルオロオクチルブロミドおよび同種物などのペルフルオロカーボンの生体適合性処方を含み得る。
粒子含有ＭＲＩ造影剤は、更に、ＤＭＳＯ、アゾンおよび／またはエタノールなどの肺組織浸透性増大物質を含み得る。このような浸透性増大物質は、肝臓、脾臓、心臓等の器官のイメージングを増強するのに十分な濃度の造影剤の肺血液へのデリバリーを容易ならしめる。
本発明の造影剤が光学造影剤であるとき、それはポジティブまたはネガティブ光学コントラストのいずれかを提供できる。該造影剤を含有する該哺乳動物の少なくとも一部を電磁放射を利用して光学走査にかけることにより、イメージ走査を行い、そうして、該哺乳動物の部位の高度の光学イメージを得る。本発明の光学造影剤は、適切な光学色素、例えば、ｅｍｒ（電磁放射）−吸収色素および電圧感受性色素を含むこともでき、これらは、インビボ投与に安全である。このような色素は、シアニン類、メロシアニン類、オキソノール類、スチリル色素類、および同種物からなる群から選択され得る。このような色素の一つは、メロシアニンオキサゾロンである。粒子は、光学造影剤の溶液または懸濁液を含んでなることもあり、また、さらに、ジメチルスルホキシド、１−ドデシルシルアザシクロヘプタン−２−オン（アゾン）および／またはエタノールなどの浸透性増大物質を含んでなることもある。
本発明を下記実施例により例示説明するが、限定を意図するものではない。
実施例１
クロロトリフルオロメタン（フレオン−１１）をトゥイーン２０界面活性剤と共にジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解した。こうして生成した溶液は、キャップ付バイアル中、室温で安定な透明液体の状態であった。この溶液は、３７℃の脱イオン水または室温の塩水のいずれかに注ぐと、非常に小さい泡が一瞬見えた。このＤＭＳＯ溶液は水または塩水よりも大きい密度を示し、混合物を含有するバイアルの底に素早く沈んだ。さらに数分後、３７℃の水または塩水のいずれかと合わせ、続いて穏やかに振り混ぜると、さらに気泡が生じたのが見えた。
実施例２
実施例１に記載した超音波造影剤を、エアゾールの形態にし、これを患者が吸引して、両肺を経由して患者の血流へと移送し、そこで、該剤は、超音波イメージ増強微細泡を血流中に形成する。その後、患者を超音波走査にかけて、患者の、主に心臓の超音波による高度のイメージを得る。
実施例３
３％過酸化水素溶液をフルオロカーボン噴射剤スプレー器により内部膜へと吸引した。その膜を３７℃で約１％のヘパリン化イヌ血液を含有する正常塩水溶液に置いた。微細泡が、ほんの一瞬、膜の外部表面に生じたのが見えた。脱イオン水のエアゾールを施用しても、認識できる微細泡はなんら生じなかった。
実施例４
実施例３に概要記載した０．２％過酸化水素のエアゾールを患者が吸引して、患者の両肺を経由して患者の血流へと移送し、そこで、該剤は、超音波イメージ増強酸素微細泡を血流中に形成する。その後、患者を超音波走査にかけて、患者の、主に心臓の超音波による高度のイメージを得る。
実施例５
ジメチルスルホキシドおよび水中、Ｎ，Ｎ"−ビス（Ｎ−（２−メトキシエチル）カルバモイルメチル）ジエチレントリアミン−Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−トリアセテート−ガドリニウム（III）を含有するエアゾールを患者が吸引して、患者の両肺を経由して患者の血流へと移送し、そこで、コントラスト増強剤を血流にデリバーする。その後、患者を磁気共鳴走査にかけて、患者の対象となる特定領域の高度のイメージを得る。
実施例６
メロシアニンオキサゾロンを含有するエアゾールを患者が吸引し、患者の両肺を経由して患者の血流へと移送し、そこで、コントラスト増強剤を血流にデリバーする。その後、患者を光学走査にかけて、患者の対象となる特定領域の高度のイメージを得る。

Claims (15)

1. 哺乳動物の肺以外の部位をイメージングするための経肺投与用超音波造影剤であって、該造影剤は、２５ミクロン以下の粒子サイズのエアゾールを含み、該エアゾールは、気体で飽和された実質的に泡不含の液体粒子を含み、該気体は、二酸化炭素、酸化窒素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンから選択される圧縮ガス、フルオロカーボン類、フルオロハロカーボン類、ハイドロカーボン類、エーテル類、及びそれらの混合物からなる群から選択され、該液体粒子に溶解している該気体が血流中で体温にまで温められることにより気化し微細泡を形成することを特徴とする、造影剤。
2. 哺乳動物の肺以外の部位をイメージングするための経肺投与用超音波造影剤であって、該造影剤は、２５ミクロン以下の粒子サイズのエアゾールを含み、該エアゾールは、無機ホスフェート類、カーボネート類及び有機化合物類からなる群から選択される、分子構造内に過酸化水素を含有する固体粒子を含み、該固体粒子が血流中で血流成分と化学的に反応することにより酸素を含む微細泡を形成することを特徴とする、造影剤。
3. 哺乳動物の肺以外の部位をイメージングするための経肺投与用超音波造影剤であって、該造影剤は、２５ミクロン以下の粒子サイズのエアゾールを含み、該エアゾールは、過酸化水素を溶解した液体粒子を含み、該液体粒子が血流中でオキシダーゼ及びペルオキシダーゼと接触することにより酸素を含む微細泡を形成することを特徴とする、造影剤。
4. 該微細泡が、該哺乳動物の肺以外の部位の超音波により生成したイメージを増強し得るものである、請求項１−３のいずれかに記載の造影剤。
5. 該固体粒子が過酸化水素を含む、請求項２に記載の造影剤。
6. 該微細泡が二酸化炭素、酸化窒素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンから選択される圧縮ガス、フルオロカーボン類、フルオロハロカーボン類、ハイドロカーボン類、エーテル類、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の気体を含む、請求項４に記載の造影剤。
7. 該液体粒子がさらに浸透性増大物質を含む、請求項４に記載の造影剤。
8. 該固体粒子が約０．１−３％（重量）過酸化水素を含む、請求項２記載の造影剤。
9. 該液体が約２０℃の温度で実質的に泡のない状態であり、その液体の温度を約３７℃まで上げた時に微細泡を形成する、請求項１記載の造影剤。
10. 該浸透性増大物質がジメチルスルホキシド、１−ドデシルシルアザシクロヘプタン−２−オン(アゾン)およびエタノールからなる群より選択される、請求項７記載の造影剤。
11. 該固体粒子が二酸化炭素、酸化窒素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンから選択される圧縮ガス、フルオロカーボン類、フルオロハロカーボン類、ハイドロカーボン類、エーテル類、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種のガスをさらに含む、請求項８に記載の造影剤。
12. 該固体粒子が二酸化炭素で飽和されている、請求項８に記載の造影剤。
13. 該フルオロカーボン類及びフルオロハロカーボン類が、クロロトリフルオロメタン（フレオン１１）、ジクロロジフルオロメタン（フレオン１２）、ジクロロテトラフルオロエタン、ジフルオロエタン、ヘキサフルオロエタン、ヘキサフルオロプロパン、ペンタフルオロプロパン、オクタフルオロプロパン、デカフルオロブタン、トリクロロトリフルオロエタン、トリフルオロエタン、モノクロロジフルオロエタン、モノクロロジフルオロメタン、トリフルオロプロパン及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１、６または１１に記載の造影剤。
14. 該ハイドロカーボン類が、ｎ−ブタン、イソブタン、プロパン、メチルブタン、ペンタン、シクロプロパン及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１、６または１１に記載の造影剤。
15. 該エーテル類が、ジメチルエーテル、エチルエーテル、エチルメチルエーテル、メチルｔ−ブチルエーテル及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１、６または１１に記載の造影剤。