KR20010014300A

KR20010014300A - 반사발생도를 증가시키고 미세캡슐화된 기체의 희석을감소시키는 방법

Info

Publication number: KR20010014300A
Application number: KR1019997012433A
Authority: KR
Inventors: 처취찰스씨.; 번스타인하워드; 스트라브쥴리앤; 브러쉬헨리티.
Original assignee: 오베르그 셰리 씨.; 아쿠스피어 인코포레이티드.
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2001-02-26
Also published as: CA2294199C; DK0996470T3; EP0996470B1; IL133595A; IL133595A0; HK1029273A1; MY122120A; NZ501830A; NO996512L; CN1261809A; CN1268397C; DE69836961D1; JP2002507214A; BR9810371A; WO1999000149A1; ATE352322T1; PT996470E; TW360521B; NO316614B1; ES2280094T3

Abstract

보다 가는 벽을 지닌 미세입자와 비교하여 자연의 또는 합성 중합체로 형성된 보다 두꺼운 벽을 지닌 미세입자는 중대히 반사발생도를 증가시키고 희석을 감소시키는 것으로 관찰되어 왔다. 벽두께의 효과는 이론적으로 결정되어 왔고 최적의 벽 두께가 예견되어 왔다. 이러한 두께를 지닌 미세입자가 생산되어졌다. 보다 바람직한 구현에 있어, 중합체는 합성 생물 분해성 중합체이며 벽 두께는 약 30㎚에서 800㎚초과로 사용될 수 있지만 50 내지 660㎚이다. 껍질 두께는 영상화된 표적조직(target tissue)에 의존할 것이며 표적기관(target organ)의 피용적(blood volume)과 조직용적(tissue volume)에 의존할 것이다. 미세입자는 영상화된 표적 조직에 적합한 지름, 예를 들면 위장 계통 또는 다른 관강의 영상을 위해 혈관 투약에는 0.5 내지 8마이크론사이의 지름, 구강투약에는 0.5 내지 5mm 사이의 지름으로 만들어진다.

더 바람직한 중합체는 폴리락틴 산-코-그리콜릭 산(polylactic acid-co-glycolic acid), 폴리락티드 폴리그리콜라이드(polylactide polyglycolide) 또는 폴리락티드 코-그리콜라이드(polylactide co-glycolide) 같은 수산기 산(polyhydroxy acids)이다. 이러한 물질은 망내피계(reticuloendothelial system(RES))에 의한 흡수력을 지닌 폴리에틸린 크리콜(polyethylene glycol) 또는 다른 물질과 공유되어 질 수 있다. 미세구형은 기관과 주변정맥영상(peripheral vein imaging)뿐만 아니라 심장에의 적용, 피 주입적용을 포함하는 초음파 영상 적용의 변화에 사용될 수 있다.

Description

반사발생도를 증가시키고 미세캡슐화된 기체의 희석을 감소시키는 방법{METHOD FOR ENHANCING THE ECHOGENICITY AND DECREASING THE ATTENUATION OF MICROENCAPSULATED GASES}

인간 또는 동물의 내부 기관이나 구조의 모습을 얻기 위해 초음파를 사용할 때, 인간의 귀에 의하여 식별될 수 있는 이상의 주파수에서의 소리에너지 파동인 초음파 파동은 몸을 통과할 때 반사된다.

다른 형태의 신체 조직은 다르게 초음파 파동을 반사하고, 다른 내부 구조를 반사하는 초음파 파동에 의해 생산된 반사는 탐지되어 원자적 시각적 영상으로 변화된다.

몇몇 의학적 조건에서, 흥미로운 기관이나 구조의 유용한 영상을 얻는 것은 특히 어렵다. 왜냐하면, 증가대비시약(contrast-enhancing agent)이 없는 초음파 파동의 반사에 의하여 생산되어지는 초음파 영상에 있어 세부구조는 외부조직으로부터 적절히 식별될 수 없기 때문이다. 어떤 생리학적이며 병리학적 조건에서의 탐지와 관찰은 흥미로운 기관이나 다른 구조에 시약을 주입함으로써 초음파 화상의 대조를 증가시킴으로써, 실제상으로 증가될 수 있다. 다른 경우에 있어 증가대비 시약 자체의 활동 탐지는 특히 중요하다. 예를 들면, 특별한 심장혈관 이상의 결과로부터 알려진 명확한 혈류 패턴은 단지 증가대비시약을 혈류에 주입함으로서 그리고 혈류의 역학을 관찰함으로서 식별될 수 있다.

물질이 신체를 통과하면서 반사되어 의학적 진단을 나타내는 화상을 만들 때, 초음파대비시약(ultrasound contrast agent)으로서 유용한 물질은 초음파 파동에 효과를 지님으로서 작동한다.

다른 형태의 물질은 다른 형태의 초음파 파동에 영향을 주며 정도를 변화시킨다. 더구나, 증가대비시약(contrast-enhancing agent)에 의해 야기된 어떤 효과는 다른 것보다 더 쉽게 측정되며 관찰된다. 증가대비시약(contrast-enhancing agent)의 이상적 구성을 선택하는 데 있어, 신체를 통과할 때 초음파 파동에 가장 극적 효과를 가지는 물질이 바람직할 것이다. 또한 초음파 파동에 대한 효과는 쉽게 측정되어져야 한다. 초음파영상진단에 있어 보여지는 두 가지 효과가 있다. 즉, 후방산란(backscatter)과 빔희석(beam attenuation)이다.

후방산란(backscatter)

신체를 통과하는 초음파 파동이 기관이나 다른 신체 조직과 같은 구조물과 마주칠 때, 구조물은 초음파 파동의 일부를 반사한다. 신체 내부의 다른 구조물은 다른 방법으로 강도를 변화시킴로써 초음파 에너지를 반사한다. 이 반사된 에너지는 탐지되며 초음파 파동이 지나가면서 구조물의 화상을 나타내는데 사용된다. "후방산란(backscatter)"이란 말은 초음파 에너지가 어떤 물리적 특성을 지닌 물질에 의해 근원(source) 뒤쪽으로 흩어지는 현상을 의미한다. 초음파 영상에 있어 관찰되는 차이는 많은 후방산란을 야기하는 것으로 알려진 물질의 존재에 의해서 증가되어지는 것으로 오랫동안 인식되어 왔다. 이런 물질이 뚜렷한 신체의 일부에 적용될 때 이런 신체부분의 초음파 화상과 이 물질을 지니고 있지 않는 외부조직의 차이는 증가된다. 신체의 특징에 기인하여 정도를 변화시키는 데 있어 다른 물질은 후방산란을 초래하는 것으로 이해된다. 따라서 증가대비시약(contrast-enhancing agent)의 탐색은 안정하고 유독하지 않으며 최대의 후방산란을 나타내는 물질에 초점을 맞추어 왔다. 초음파 에너지의 후방산란을 야기하는 물질의 능력은 압축되는 능력과 같은 물질의 특징에 의존한다. 다른 물질을 조사할 때 산란단면(scattering cross-section)으로 알려진 후방산란을 야기하는 물질이 지닌 능력의 한 뚜렷한 측정치를 비교하는 것이 유용하다.

특정물질의 산란단란은 산란기(scatterer)의 반지름에 비례하며 또한 초음파 에너지의 파장에 의존하며 물질의 다른 물리적 성질에 의존한다. J. Ophir와 K. J. Parker가 쓴 '의학과 생물학에서의 초음파(Ultrasound in Medicine ＆ biology)'의 '진단초음파에 있어서의 대비물질(Contrast Agents in Diagnostic Ultrasound), vol. IS, n. 4, p.319,323(1989)에 나타나 있다.

초음파 대비시약(Ultrasound contrast agents)으로서 다른 물질 즉, 기체, 액체 또는 고체의 유용성을 평가하는데 있어, 상기 시약은 더 높은 산란단면을 지니고 그럼으로써 상기 시약이 초음파 영상에 있어 가장 큰 차이를 나타내어질 때 계측되어질 수 있다. 고체입자의 압축성이 외부 매개물의 압축성보다 더 작고 입자 농도는 더 큰 것으로 간주되어질 수 있다. 이런 가정을 이용하여, 고체입자 증가대비시약(contrast -enhancing agents)의 산란단면은 1.75로 계측되어지고 있다.(앞의 Ophir 와 Parker가 쓴 325 (Ophir and Parker, supra, at 325) 참조).

순수 액체 산란기에 있어, 단열적인 압축성과 산란기의 농도 그리고 외부 매개체는 거의 동등하고 액체는 영(zero)의 산란단면을 가진다는 결과를 산출하였다.

그러나, 큰 부피의 액체가 존재한다면 상기 액체는 몇몇의 산란기(scatterer)를 나타낼 것이다. 예를 들면, 액체 시약이 매우 작은 용기(vessel)에서부터 아주 큰 용기로 지나가 액체시약이 실질적으로 모든 용기를 차지한다면 액체는 측정할 수 있는 후방산란을 나타낼 것이다. 그럼에도 불구하고, 기술분야의 숙련된 것들에 의해 순수 액체는 비교적 비효율적인 산란기인 것으로 평가된다.

기체의 산란단면은 실질적으로 다르고 액체나 고체보다 크다. 부분적으로 기체 거품은 액체나 고체보다 더 큰 정도로 압축될 수 있다. 더구나, 액체 속의 자유 기체 거품(free gas bubble)은 진동 운동을 나타내고, 어떤 주파수에 있어 기체 거품은 의학영상에 있어 일반적으로 이용되는 초음파 파동 근처의 주파수에서 공명될 것이다. 이런 결과로 기체 거품의 산란단면은 물리적 크기보다 천 배 이상 증가되어 질 수 있다.

빔 희석(beam attenuation)

어떤 증가대비시약(contrast-enhancing agent)의 존재로부터 관찰되어 질 수 있는 다른 효과는 초음파 파동의 희석이다. 파동이 대비시약(contrast agent)을 갖는 조직이나 피 용적(volume)을 통과할 때 초음파 파동 강도는 감소된다. 파동강도의 감소는 대비시약(contrast agent)과 접촉함에 따라 파동의 흩어짐 뿐만 아니라 시약에 의한 후방 산란된 초음파의 결과이다. 빔이 매우 희석해지면, 말단 부분에서 대비시약까지의 변환기로 반환된 전력(power)은 낮아서 낮은 영상 깊이를 나타낼 것이다.

다른 조직 형태에 있어 차이를 나타내는 빔 희석의 이용은 영상증가방법으로서 시도되어져 왔다. 영상대비(image contrast)는 어떤 조직형태 사이의 국한된 희석 차이에 기인하여 진부한 영상으로 관찰되어 왔다. K. J. Parker과 R. C. Wagg가 쓴 "B-scan 영상으로부터 선택된 영역에서의 초음파 희석의 측정 (Measurement of Ultrasonic Attenuation Within Regions selected from B-Scan Images)" IEEE Trans. Biomed. Enar. BME 30(8), p.431-37(1983); K. J. Parker, R. C. Wagg, 그리고 R. M. Lerner 가 쓴 "초음파 크기의 희석과 조직 특징화에 대한 주파수 의존(Attenuation of Ultrasound Magnitude and Frequency Dependence for Tissue Characterization)" 방사선학(Radiology), 153(3), p.785-88 (1984).

시약 주입 전후의 조직영역에서 얻어진 희석의 측정은 증가된 영상을 나타낼 것으로 가설화 되어져 왔다. 그러나 액체시약의 대비증가를 측정하는 수단으로서 희석에 기초를 둔 기술은 잘 발전되어 있지 않다. 그리고, 충분히 발전했을지라도 이 기술이 이용될 수 있는 내부 기관이나 구조에 따른 한계로 고생할 것이다. 예를 들면, 희석에 대한 차이가 측정되기 전에 주어진 용기에 존재할 필요가 있는 액체대비시약의 높은 용적 때문에 액체대비시약(liquid contrast agents)에 기인한 희석손실은 심장혈관계통의 영상으로 관찰되어 질 것 같지 않다.

요약하면, 진단 초음파는 신체의 내부기관에 대한 정보를 얻는 데 유용한 막강하고, 침입 없는 도구이다. gray scale와 color Dopper imaging의 출현은 기술의 범위와 해답을 크게 발전시켜 왔다. 진료초음파조사(diagnostic ultrasound examinaions)를 수행하는 기술은 심도 있게 발전되어 왔으나, 대비시약을 만들거나 이용할 때 심장 관류(cardiac perfusion)와 심장의 방(cardiac chambers), 고체 기관(solid organs), 신장 관류(renal perfusion), 고체 기관 관류(solid organ perfusion) 그리고 실시간 영상 동안의 혈류속도와 흐름방향의 도플러(Doppler) 신호에 대한 영상 응답을 증가시킬 필요가 여전히 있다. 초음파대비시약(ultrasound contrast agents)의 발전은 자유 기체 거품(free gas bubble)으로나 자연의 또는 합성의 껍질 물질로 캡슐화된 기체로서의 생물학적으로 적합한 기체의 사용에 초점을 맞춰왔다. 자연의 그리고 합성의 중합체의 변화는 영상대비시약으로 사용함에 있어 공기와 같은 기체를 캡슐화하는 데 사용되어 왔다. 쉐나이드(Schneider) 등이 쓴, Invest. Radiol., Vol. 27, 페이지 134-139(1992)는 공기로 채워진 중합체 입자, 3 마이크론을 설명한다. 이런 입자들은 플라즈마 상태와 적용된 압력 하에서 안정하다고 보도되어졌다. 그러나, 2.5 MHz에서 그들의 반사발생도는 낮았다. 다른 형태의 캡슐화된 기체 미세거품 서스펜션(suspension)은 초음파로 처리된 알부민으로 부터 얻어질 수 있다. 페인스타인(Feinstein) 등이 쓴, J. Am. Coll. Cardiol., Vol. 11, 페이지 59-65(1988). 페인스타인(Feinstein)은 시험관 내의 뛰어난 안정성을 지니며 폐를 통과할 정도의 적절한 크기를 가진 미세거품의 제조를 설명한다. 그러나 이러한 미세입자는 생체 내에서 짧은 생명력을 지니며, 몇 초의 생명력을 지닌다.(대략 한 순환을 통과하는 것과 동등한) 왜냐하면, 예를 들어 혈류와 같은 포화되지 않은 액체에 빠르게 흡수되어지기 때문이다. 위블.제이.에이치.(Wible, J.H.) 등이 쓴 J. Am. Soc. Echocardiogr., Vol.9, 페이지 442-451(1996). 코롤(Carrol) 등에 의해 젤라틴-캡슐화된(gelatin-encapsulated) 공기 거품은 묘사되어져 왔으나 (코롤.비.에이(Carrol, B, A.) 등이 쓴 Invest. Radiol., Vol. 15, 페이지 260-266(1980), 그리고 코롤.비.에이(Carrol, B, A.) 등이 쓴 Radiology., Vol. 143, 페이지 747-750(1982)), 큰 크기(12에서 80㎛)때문에 그것들은 폐모세관(pulmonary capillaries)을 통과할 것 같지 않았다. 젤라틴-캡슐화된(gelatin-encapsulated) 미세거품은 또한, Rasor Associates, Inc.에 의한 PCT/US80/00502로 묘사되어져 있다. 이들은 젤라틴을 합착(coalescing)함으로서 생성된다.

갈락토스(galactose)(SHU 454와 SHU 508)의 미세수정체(microcrystals)에의해 안정화된 공기 미세거품은 또한 Fritzsch, T. 등이 쓴 Invest. Radiol., Vol. 23 (Suppl 1), 페이지 302-305 (1988);그리고 Fritzsch, T. 등이 쓴 Invest. Radiol., Vol. 25, 페이지 160-161 (1990)에 의하여 보도되어 지고 있다.

미세 입자는 시험관내에서는 15분 지속되나 생체 조건 내에서는 20초 보다 짧게 지속된다. 로비아.디.(Rovia, D.) 등이 쓴 J. Am. Coll. Cardiol., Vol. 10, 페이지 125-134 (1987); 그리고 Smith, M. 등이 쓴 J. Am. Coll. Cardiol., Vol. 13, 페이지 1622-1628 (1989). 플로린을 지닌 물질의 껍질로 캡슐화된 기체의 미세거품(gas microbubble)은 분자 바이오시스템회사(Molecular Biosystems, Inc.)에 의해 WO 96/04018에 묘사되어진다.

쉐링 악티겐게졀샤프트(Schering Aktiengesellschaft)에 의한 유럽특허출원 제 90901933.5호는 초음파영상을 위한 미세캡슐화 기체와 휘발성 액체의 조제와 용도를 나타낸다. 여기서 미세캡슐은 합성 중합체나 다당류에 의해 형성된다. 신테티카 에이.에스.(Sintetica S.A.,0 458 745 A1)의한 유럽특허출원 제 91810366.4호는 치료와 진단의 목적을 위해, 말에의 주입이나 구강, 직장, 요도 투약을 위한 수성 유도체 속으로 흩어지는 계면상으로 놓여진 중합체 막(polymer membrane)으로 둘러싸인 공기나 액체 미세기구(microballoons)를 공개하고 있다.

델타 생물 공학 유한회사(Delta Biotechnology Limited)에 의한 WO 92/18164는 영상의 이용을 위해, 매우 통제된 조건하에서의 분무건조(spray drying)에 의한 미세입자의 조제, 온도, 분무 속도, 입자 크기, 건조 조건과 같은 기체를 함유한 빈 구형을 형성하는 수용성 단백질 용액의 조제를 묘사한다.

WO 93/25242는 폴리사이크로아크릴에이트(polycyanoacryate) 또는 폴리에스테르(polyester)의 껍질로 된 기체를 포함하는 초음파 영상을 위한 미세입자의 합성을 묘사한다. WO 92/21382는 기체를 포함한 공유적으로 결합된 탄수화물을 포함한 매트릭스를 포함하는 미세입자 대비 시약의 제작을 공개한다. 은글(Unger)의 미국특허 제 5,334,381, 제 5,123,414와 제 5,352,435는 다른 기체나 고체의 대비 증가 시약(contrast enhancing agents)뿐만 아니라 기체, pH로 활성화된 또는 광활성의 기체 선구물질(precursors)과 같은 기체 선구물질(gas precursors)을 포함하는 초음파 대비시약으로서의 용도를 위한 리포솜을 묘사한다. 니콤드(Nycomed)에 의한 WO 95/23615는 예를 들어 과플루오르탄소 (perfluorocarbon)를 포함한 단백질 용액과 같은 용액의 코아세르베이션(coacervation)에 의해 형성된 영상 미세캡슐을 나타낸다. Massachusetts Institute of Technology에 의한 PCT/US94/08416에서는 기체와 과플루오르탄소(perfluorocarbon)와 같은 기체를 포함한 캡슐화된 영상시약을 지닌 폴리에틸린글리콜-폴리(락티드-코-글리코라이드)(polyethyleneglycol-poly (lactid-co-glycoide)) 덩어리중합체(block polymers)로 형성된 미세입자가 나타나있다.

자유 기체 거품이나 캡슐화된 기체 거품과 같은 데이터로 연구된 초음파 대비 시약(ultrasound contrast agent)은 강력한 후반산란기이지만 이러한 시약은 또한 높은 정도의 희석을 지닌다. 높은 희석도는 낮은 영상 깊이와 대비시약에 대한 말단의 조직 영상 손실을 야기한다. 많은 경우에 있어, 영상정보는 예를 들면 좌심실 같은 대비시약의 매우 큰 농도를 지닌 영역을 초과할 때에는 완벽히 손실될 수 있다. 모든 초음파 대비 시약(ultrasound contrast agents)은 일반적인 조사하에 이 문제를 몇몇 범위로 나눈다.

대비시약의 희석과 관련된 문제들을 최소화하기 위해서, 연구자들은 여러 가지 접근에 의존하여 왔다. 가장 빈번히 투여된 대비시약의 양이 감소되어 더 많은 초음파 빔이 대비시약을 관통하도록 한다. 희석이 더 낮더라도, 복용량(dose)의 감소는 많은 진료 지시에 대한 더 적은 최적의 대조를 나타낸다. 대신에 초음파 대비 시약은 계속된 주입에 의해서 통제되어질 수 있다. 이것은 필수 불가결하게 시약의 지엽적 농도를 감소시키고 복용량 감소를 위해 앞에 상술되어진 문제를 가지고 있다. 계속된 주입은 추가적인 시간 경과로 보다 많은 전체 복용량을 요구하는 단점과 진료 세팅(clinical setting)을 수행하는데 쉽지 않다. 더 낮은 복용량을 보상하기 위하여 연구자들은 균형적인 영상을 노이즈(noise) 비율에 대한 신호를 증가시키는 데 이용하여 왔다. 그러나 균형적 영상은 이 점의 표준이 아니다.

중요하게도, 이러한 접근은 초음파 대비 시약이 존재하는 청각적 특징을 지닌 구조적 문제를 개조할 것을 전하지 아니한다. 따라서, 높은 반사발생도를 지니는 초음파대비시약을 위해서, 대비시약을 포함하는 최초 영역 이상의 깊이에 흥미로운 영역으로부터 반환변환기에 있어 높은 총반환전력(total returned power)을 나타내는 변환기를 만드는데 필요하다.

반환전력은 후방산란의 정도와 시약의 희석도에 의해 좌우될 것이다. 따라서 본 발명의 목적은 크게 증가된 반사발생도를 지닌 미세입자를 만드는 것이 목적이다. 발명의 또 다른 목적은 높은 후방산란과 낮은 희석을 지닌 초음파를 만드는 것이다.

본 발명은 일반적으로 진료영상시약(diagnostic imaging agents)분야에 관한 것이며, 특히 중합체 막(polymer membrane) 두께의 함수로서 반사발생도를 증가시키고 희석을 감소시키는 초음파영상대비시약(ultrasound imaging contrast agent)을 미세캡슐화시키는 것에 관한 것이다.

도 1은 희석도 1/1620의 옥타플루오로프로판(octafluoropropane)으로 미세캡슐화된 합성 중합체의 전형적 크기의 분배에 대한 음향적 주파수의 함수로서 단위 부피당 총산란단면(total scattering cross section)에 대한 벽 두께의 효과를 계산한 그래프이다. 110㎚의 벽 두께와 0.0034%의 C₃F₈(총 기체 부피비율), 165㎚의 벽 두께와 0.0032% C₃F₈,220㎚의 벽 두께와 0.0029% C₃F₈,330㎚의 벽 두께와 0.0025% C₃F₈, 440㎚의 벽 두께와 0.0021% C₃F₈,660㎚의 벽 두께와 0.0015% C₃F₈, 880㎚의 벽 두께와 0.0010% C₃F₈,1100㎚의 벽 두께와 0.0007% C₃F₈를 가정한다.

도 2는 희석도 1/1620의 옥타플루오로프로판(octafluoropropane)으로 미세캡슐화된 합성 중합체의 전형적 크기의 분배에 대한 음향적 주파수의 함수로서 음향희석계수 (coustic attenuaion coefficient)에 대한 벽두께의 효과를 계산한 그래프이다.

110㎚의 벽 두께와 0.0034%의 C₃F₈, 165㎚의 벽 두께와 0.0032% C₃F₈,220㎚의 벽 두께와 0.0029% C₃F₈,330㎚의 벽 두께와 0.0025% C₃F₈, 440㎚의 벽 두께와 0.0021% C₃F₈,660㎚의 벽 두께와 0.0015% C₃F₈, 880㎚의 벽 두께와 0.0010% C₃F₈,1100㎚의 벽 두께와 0.0007% C₃F₈를 가정한다.

도 3은 희석도 1/1620의 옥타플루오로프로판(octafluoropropane)으로 미세캡슐화된 합성중합체의 전형적 크기의 분배에 대한 음향적 주파수의 함수로서 반사발생도(단위부피당 총반환전력)에 대한 벽 두께의 효과를 계산한 그래프이다. 110㎚의 벽 두께와 0.0034%의 C₃F₈, 165㎚의 벽 두께와 0.0032% C₃F₈,220㎚의 벽 두께와 0.0029% C₃F₈,440㎚의 벽 두께와 0.0021% C₃F₈,660㎚의 벽 두께와 0.0015% C₃F₈를 가정한다.

도 4는 희석도 1/1620의 공기로 미세캡슐화된 자연 중합체의 전형적 크기의 분배에 대한 음향적 주파수의 함수로서 단위 부피당 총산란단면(total scattering cross section)에 대한 벽 두께의 효과를 계산한 그래프이다. 40㎚의 벽 두께와 0.0021%의 공기(총기체부피비율), 80㎚의 벽 두께와 0.0020% 공기, 150㎚의 벽 두께와 0.0019% 공기,300㎚의 벽 두께와 0.0017% 공기, 600㎚의 벽 두께와 0.0013% 공기,그리고 900㎚의 벽 두께와 0.0010% 공기를 가정한다.

도 5는 희석도 1/1620의 공기로 미세캡슐화된 자연 중합체의 전형적 크기의 분배에 대한 음향적 주파수의 함수로서 음향희석계수(coustic attenuaion coefficient)에 대한 벽두께의 효과를 계산한 그래프이다. 40㎚의 벽 두께와 0.0021%의 공기, 80㎚의 벽 두께와 0.0020% 공기, 150㎚의 벽 두께와 0.0019% 공기,300㎚의 벽 두께와 0.0017% 공기, 600㎚의 벽 두께와 0.0013% 공기,그리고 900㎚의 벽 두께와 0.0010% 공기를 가정한다.

도 6은 희석도 1/1620의 공기로 미세캡슐화된 자연 중합체의 전형적 크기의 분배에 대한 음향적 주파수의 함수로서 반사발생도(단위부피당 총반환전력)에 대한 벽 두께의 효과를 계산한 그래프이다. 40㎚의 벽 두께와 0.0021%의 공기(총기체부피비율), 80㎚의 벽 두께와 0.0020% 공기, 150㎚의 벽 두께와 0.0019% 공기,300㎚의 벽 두께와 0.0017% 공기, 600㎚의 벽 두께와 0.0013% 공기,그리고 900㎚의 벽 두께와 0.0010% 공기를 가정한다.

도 7은 희석도 1/5400의 공기로 미세캡슐화된 자연 중합체의 전형적 크기의 분배에 대한 음향적 주파수의 함수로서 반사발생도에 대한 벽 두께의 효과를 계산한 그래프이다. 15㎚의 벽 두께와 0.0006%의 공기, 40㎚의 벽 두께와 0.0006% 공기, 80㎚의 벽 두께와 0.0006% 공기,150㎚의 벽 두께와 0.0006% 공기, 그리고 300㎚의 벽 두께와 0.0005% 공기를 가정한다.

보다 가는 벽을 지닌 미세입자와 비교하여 자연의 또는 합성 중합체로 형성된 보다 두꺼운 벽을 지닌 미세입자는 중대히 반사발생도를 증가시키고 희석을 감소시키는 것으로 관찰되어 왔다. 벽두께의 효과는 이론적으로 결정되어 왔고 최적의 벽 두께가 예견되어 왔다. 이러한 두께를 지닌 미세입자가 생산되어졌다. 보다 바람직한 구현에 있어, 중합체는 합성 생물 분해성 중합체이며 벽두께는 약 30㎚에서 800㎚초과로 사용될 수 있지만 50 내지 660㎚이다. 껍질 두께는 영상화된 표적조직(target tissue)에 의존할 것이며 표적기관(target organ)의 피용적(blood volume)과 조직용적(tissue volume)에 의존할 것이다. 미세입자는 영상화된 표적 조직에 적합한 지름, 예를 들면 위장 계통 또는 다른 관강의 영상을 위해 혈관 투약에는 0.5 내지 8마이크론사이의 지름, 구강투약에는 0.5 내지 5mm 사이의 지름으로 만들어진다.

더 바람직한 중합체는 폴리락틴 산-코-그리콜릭산(polylactic acid-co-glycolic acid), 폴리락티드 폴리그리콜라이드(polylactide polyglycolide) 또는 폴리락티드 코-그리콜라이드(polylactide co-glycolide) 같은 폴리수산기산(polyhydroxy acids)이다. 이러한 물질은 망내피계(reticuloendothelial system(RES))에 의한 흡수력을 지닌 폴리에틸린 크리콜(polyethylene glycol) 또는 다른 물질과 공유되어 질 수 있다. 미세구형은 기관과 주변정맥영상(peripheral vein imaging)뿐만 아니라 심장에의 적용, 피 주입적용을 포함하는 초음파 영상 적용의 변화에 사용될 수 있다.

자연의 또는 합성중합체 미세입자의 벽 두께의 함수로서 반사발생도를 증가시키는 방법이 묘사되어진다. 미세입자는 진단 초음파 영상적용의 변화 특히, 혈관 영상(blood vessel imaging)과 초음파심장검진(echocardiographt)과 같은 초음파 선구물질에 유용하다. 벽 두께를 심대하게 증가시키는 것은 가는 벽을 지닌 것 같은 자연의 또는 합성중합체 미세입자와 비교할 때 반사발생도를 증가시킨다.

Ⅰ.최적의 중합체 두께의 계산(Calculation of Optimal Thickness)

진단 초음파(diagnostic ultrasound)에 대한 캡슐화된 미세거품의 응답을 더 잘 이해하기 위해서, 수학모델(C. Chrch J. 미국의 음향 과학(Acoustical Soc. Amer.) 97(3): 1510-1521, 1995)은 두께와 캡슐화 껍질의 굳기와 같은 물리적인 파라미터(parameters)의 값에 대한 후방산란(backscatter)과 희석계수(attenuation coefficients)와 같은 중요한 양을 계산하는데 사용되어 왔다. 껍질은 자연물질 또는 합성물질이 될 수 있다. 이 모델은 조합적으로 계속적인, 비압축의, 감쇠된 탄력성을 지닌 고체로서 행동하는 껍질에 의해 캡슐화된 구형의 기체 거품의 경우를 위해(선형의(nonlinear)) 레일레이-플레싯 형(Rayleigh-Plesset-like)의 식으로 구성된다. 최소차수 1차와 2차의 조화로운 혼합을 포함하는 이 공식의 분석적인 해답은 여기서 산란 단면(순간적 음향 빔(beam)의 강도에 대한 캡슐화 된 기체 거품에 의한 살포된 전력의 비)에 대한 껍질 두께의 효과, 캡슐화된 기체 거품의 서스펜션(suspension)의 희석계수(빔(beam)으로부터 음향 에너지를 제거하는 기체 거품의 비율 (rate))를 추측하는데 사용된다. 이런 양을재는기계(quantifiers)는 캡슐화된 기체 거품의 서스펜션에서 순간적인 플러스(pulse)를 내는 초음파 변환기까지의 총반환 전력을 추측하는 데 사용된다. 순간적인 음향 압력파(incident acoustic pressure wave)에 대한 캡슐화된 기체 거품의 반응을 측정하는 레일레이-플레싯 형(Rayleigh-Plesset-like)의 식은 다음과 같다:

R₁U₁[1+{(ρ_L-ρ_S)/ρ_S}(R₁/R₂)]+U₁ ²[3/2+{(ρ_L-ρ_S)/ρ_S}{(4R₂ ³-R₁ ³)/(2R₂ ³)}(R₁/R₂)]

= (1/ρ_S)[P_G.eq(R_o1/R₁)^3K-P(t)-(2σ₁/R₁)-(2σ₂/R₂)-(4U₁/R₁){(V_Sμ_S+R₁ ³μ_L)/(R₂ ³)}-(4V_SG_S/R₂ ³){1-(R_e1/R₁)}]

여기서 R₁은 기체로 채워진 구멍의 반지름, U₁은 내부표면 1의 광선 속도(radial velocity), R₂는 캡슐화 물지의 외부 반지름, ρ_L은 거품을 둘러싸는 액체의 밀도, ρ_s은 캡슐화 껍질의 밀도, P_G.eq은 거품속의 평형 기체압력, R_o1은 기체로 채워진 구멍의 내부반지름, P(t)는 무한대의 압력(음향 구동압력을 포함하는), σ₁과 σ₂는 각각 기체껍질과 액체껍질 내부표면의 내부 표면장력이다. μ_S와μ_L은 각각 껍질과 외부액체의 효과적인 점성도, V_S=R₂ ³-R₁ ³,G_S는 껍질의 굳기 그리고 R_e1은 기체껍질 내부표면의 느슨한(unstrained) 평형 위치이다. 캡슐화된 기체 거품의 산란 단면 σ_S1의 표현은 진동진폭 R₁x(t)는 작다고 추정하고 Chutch(1995)의 등식(1)으로 관련된 표현과 R₁=R₁(1+x)을 대체함으로서 찾아질 수 있다. 결과적인 등식(2)은 다음과 같다:

σ_{S 1}(R_O1) = [(4πR₁ ²ω⁴ρ_L ²)/{ρ_S ²(1+((ρ_L-ρ_S)/(ρ_S))(R₁/R₂))²((ω₀ ²-ω²)²+ δ_d ²ω²)}] (cm²)

여기서 ω는 순간적인 음향파의 (광선(radial))주파수, ω₀는 캡슐화된 기체 거품의 공명주파수, δ_d는 캡슐화된 기체 거품의 습윤상수(damping constant)이고; 단면의 대표적인 단위는 식 뒤의 괄호에 주어진다. 식(2)는 흥미로운 하나의 캡슐화된 기체 거품의 응답의 경우에 적합하다. 진단초음파에 있어, 캡슐화된 수백만 기체 거품의 서스펜션의 응답에 재미를 느끼는 것이 보다 일반적이다. 여러 크기 구간의 캡슐화된 기체 거품의 집합이 있을 때, 단위 부피당 산란단면은 간단히 대표적 부피의 서스펜션의 각 캡슐화된 기체거품의 기여를 합해서 측정될 수 있다:

f(R₁)dR_O1은 R_O1내지 R₁+dR_O1사이의 반지름을 지닌 단위 부피당 캡슐화된 기체 거품의 수이다. 서스펜션의 희석계수는 K.W에 의해 주어진 방법을 사용하여 추측되어질 수 있다. Commander 과 A. Prosperetti의 "거품많은 액체의 선형 압력 파(linear pressure wave): 이론과 실험의 비교," J. 미국의 음향과학(Acoust. Soc. Amer.) 85(2): 732-746 (1989). 평균압력, 밀도, 속도 등에 의해서 거품많은 매개체를 묘사함으로서 이 저자들은 서스펜션의 음향 종합속도 c_m을 유도하였다. 캡슐화된 기체 거품의 경우에 있어,

A = 8.686(ωv/c) (dB/cm)

여기서 8.686인자는 네퍼(neper)에서 dB로 바꾸는데 필요한 것이다. 식(3)과 (4)가 합해져서 반환전력의 다음의 같은 관련을 나타낼 것이다.

P=I_Oσ_S1tot/volGexp(-(4A/8.686)x))= I_Oσ_S1tot/volGexp(-(4ωv/c)x)) (W/cm)

여기서 x는 변환기와 샘플 부피까지의 거리, G인자는 변환기 구경, 변환기와 샘플부피사이의 거리 그리고 변환기에 있어 각 거품으로부터 산란된 구형파에 의해 빼앗긴 고체 각을 포함하는 추가적인 기하학 인자를 나타낸다.

이러한 결과를 이용하기 위해서, 캡슐화된 기체 거품 크기분배를 제공하고 모델(model)로 사용된 물리적인 파라미터(parameter)의 가치를 측정하는 데 필요하다. 두 가지 경우가 고려되어진다. 첫번째는 폴리에스테르(polyesters)로부터 생산되어진 합성 미세입자에 유용하고, 두번째는 알부민(albumin)으로부터 생산되어진 미세입자에 유용하다. 여기서 사용된 합성 미세입자의 크기분배는 분무건조에 의해 생산된 PLGA-PEG 미세입자의 측정, 1996 7월 29일에 파일화된 U.S Serial No. 08/681,710 에 묘사되고 여기서 병합된 기술이다. Couter Multisizer 분석에 의해 결정되어진, 분배를 결정시키는 밀집 계수(population parameter)의 값은: 총 농도: 2.4 x 10⁹particles/mL: 수 평균 지름(number mean diameter): 2.2㎛, 부피평균지름 (volume mean diameter): 4.6㎛이고 6.5%의 기체 부피비율이다.

아래에 주어진 계산값은 1/1620의 희석도를 가정하여 생산되어 졌다. 기체부피비율이 거의 0.01%인 동안 대응하는 농도는 4.4 x 10⁶particles/mL이였다.

모델(model)에 있어 사용된 파라미터의 값은 내부기체: 과플루오르프로판 (perfluropropane)에 적절한 값, 외부액체: 물에 적절한 값, 껍질 농도 1.5 g/cm³, 껍질 점성도: 30 poise, 껍질 굳기: 10 MPa 그리고 껍질 두께: 22, 55, 110, 165, 220, 330, 440, 660, 880 그리고 1100 ㎚이다. 구동주파수(driving frequence)에서 총산란단면을 위한 계산의 결과는 사용된 PEG-PLGA 껍질두께의 구간이 도 1에 도시된다. 가장 낮은 주파수에 있어, Rayleigh, 산란기(scatterer)와 같이 작다고 추정됨에 따라 단면은 대략적으로 주파수의 4번째로서 증가된다.

높은 생의학적 주파수에 있어 총산란은 전력 1.5에 대한 주파수로서 증가한다. 더 높은 주파수에서 산란 강도는 안정수준에 도달하고 감소한다. 껍질 두께를 증가시키는 효과는 대략적으로 동등하거나 어느 정도 두께의 대략적인 변화보다 큰 양에 의해서 총산란단면(total scattering cross section)을 감소하는 것이다. 따라서 총산란단면(total scattering cross section)은 껍질두께를 변화시킴으로서 통제되어지는 캡슐화 기체의 서스펜션에 의해서 나타난다. 다른 껍질 두께에서 구동주파수의 함수로서 희석계수를 위한 계산의 결과는 도 2에 도시된다. 껍질 두께를 증가시키는 효과는 대략적으로 동등하거나 어느 정도 두께의 대략적인 변화보다 적은 양에 의해서 희석계수를 감소시키는 것이다. 그러므로 희석계수는 껍질 두께를 변화시킴으로서 통제되어질 것이다. 총산란단면(total scattering cross section)과 희석계수의 효과는 대략적으로 변화를 나타낼 것 같은 껍질 두께와 캡슐화 된 기체 거품의 서스펜션으로 음향파를 내는 변환기에 후방산란될 것으로 기대되는 총전력에 효과가 없는 껍질 두께의 감소에 비율적으로 증가한다. 그러나, 식 5로부터의 고려에 대해, 보다 두꺼운 벽을 지니는 캡슐화 기체 거품의 서스펜션은 보다 큰 총반환 전력을 지닐 것이 명백하다. 이것은 도 3에 도시된다. 이 이유는 총 후방산란된 전력이 총 산란단면에 선형적으로 비례하는 동안 희석계수의 지수에 비례하기 때문이다. 따라서 껍질 두께가 두 인자에 의해서 감소된다면, 총산란단면에서의 증가의 효과는 대략적으로 두가지에 의해 총 전력을 증가시키는 것인 반면 희석의 효과는 대략적으로 exp(-2)=1/7.4의 인자로서 총전력을 증가시킬 것이다. 대략적으로 단위 73%감소이다. 총반환된 전력은 껍질 두께가 증가함에 따라 증가된다.

유사한 결과는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 알부민으로부터 생산되어진 미세입자로 예견되어진다. 알부민에 사용된 변수는 C. Chrch, J. 미국 음향과학 (Acoustical Soc. Amer.), 97(3): 1510-1521(1995)에 발표되어져 있다.

합성 중합체 미세입자(도 3)와 알부민 미세입자(도 6)의 총 반환전력은 1/1620 의 미세입자 희석인자을 위한 것이다. (캡슐화된 기체 거품의 서스펜션 속으로 2cm의 깊이에 있어 총 반환전력의 최대값을 주는 두께로 정의된) 최적의 껍질 두께는 캡슐화된 기체 거품의 희석(즉 캡슐화된 기체거품의 농도)에 의존되어진다.

도 7에서는 희석도 1/5400의 알부민 미세입자가 도시되어 있다. 서스펜션이 희석화 됨에 따라 보다 가는 껍질을 지닌 미세입자를 이용하는 것이 가능하다. 이것은 보다 가는 껍질은 개개의 거품(per bubble)보다 큰 희석과 보다 큰 산란 강도를 나타내더라도 충분히 보다 큰 반환전력을 나타내는 미세입자의 수에 의해서 가감된다. 3가지 희석도에 대한 최적의 껍질 두께는 알부민과 PEG-PLGA 미세입자에 대해 다음의 표로 요약되어진다.

희 석 도	최적의 껍질 두께 (㎚)
희 석 도	알부민 미세입자	PEG-PLGA 미세입자
1 /540	300 - 600	660
1 / 1620	150 - 300	220
1 / 5400	40 - 80	55 - 110

생체내의 상대적으로 안정한 크기분배의 거품에 있어 최적의 껍질 두께의 선택은 흥미로운 표적기관의 예견된 입자농도에 기초하고 있었다. 껍질 두께가 어떻게 선택되어지는지를 설명하기 위해서, 전에 언급된 합성 미세입자가 고려되어진다. 미세입자가 대략적으로 0.25 mL/kg으로 복용되어 지고 피 부피(blood volume) 50 mL/kg로 가정되어 진다면, 미세입자는 정맥내의 주입 후에 1/200으로 희석될 것이다. 심근에 있어 피는 총 구획부피의 10%를 포함하고 미세입자는 더 나아가 10인자의 의한 구획에서 희석화되어진다. 따라서 최종의 희석도은 대략적으로 1/2000이 될 것이다. 이 희석도에 있어, 최적의 껍질 두께는 표상의 데이터(data)의 외삽법에 의해 추정되어 20㎚이다. 따라서 이러한 형태의 미세입자에 대한 심근 주입 인자로서 사용되는 최적의 두께는 대략적으로 200㎚이다.

이 정보에 기초하여, 보다 두꺼운 껍질은 기체를 캡슐화하고 희석도를 최소화하고 반환 후방산란된 전력을 최대화시키고 최소한의 희석으로 사용되어지는 초음파 대비 인자의 높은 복용량을 허락하는 특정의 미세입자의 설계를 활용하는데 유용하게 되어 져야 한다. 적절한 벽 두께를 지닌 미세입자를 생산하는 방법은 발표되어졌다.

Ⅱ. 다른 껍질 두께를 지닌 미세입자를 만드는 공정과 시약

(Processes and Reagents for Making Microparticles with Different Shell Thicknesses)

여기서 사용된 미세입자란 말은 미세입자뿐 아니라 미세구형과 미세캡슐을 포함한다. 그렇지 않으면 이와 달리 열거된다. 미세입자는 구형의 형태로 되거나 되지 않을 것이다. 미세캡슐은 다른 물질, 이 경우에서는 기체,의 중심을 둘러싼 외부 중합체 껍질을 가진 미세입자로 정의된다. 미세구형은 중합체를 통한 기공에 의해 형성된 벌집모양으로 된 구조, 벌집모양의 조합, 영상목적의 기체로 구성된 미세캡슐 구조를 지닌 미세입자이다. "벽두께"나 "중합체 두께"란 말은 미세입자의 내부에서 외부로의 중합체 지름을 나타낸다. 빈 중심을 가진 미세캡슐의 경우에 있어 벽두께는 중합체 두께와 동일할 것이다. 통로(channels)와 구멍을 가진 다공의 미세입자의 경우에 있어 벽 두께는 미세입자의 지름의 반과 동등하다.

중합체(Polymers)

미생물로 분해되는 매트릭스가 특히 정맥내의 주입 더 나을지라도, 미생물로 분해되지 않거나 미생물로 분해되는 매트릭스는 기체의 미세캡슐화에 이용될 수 있다. 침식되지 않는 중합체는 투여된 초음파 적용에 사용될 수 있다. 합성의 또는 자연 중합체는 미세입자를 제작하는데 사용되어질 수 있다. 합성중합체는 더 재생산적인 합성과 통제된 분해에 기인하여 더 바람직하다. 중합체 생체내의 안정을 요구하는 시간, 다른 말로 영상을 요구하는 위치에 대한 분배를 요구하는 시간, 그리고 영상을 요구하는 시간에 기초를 두고 선택되어진다.

대표적인 합성중합체는 폴리(락틱산)(poly(lactic acid)), 폴리(글리코릭산) (poly(glycolic acid)),그리고 폴리(락틱 산-코-글리코릭 산)(poly(lactic acid-co-glycolic acid)) 같은 폴리(하이드록시 산)(poly(hydroxy acid)), 폴리글리코라이드(polyglycolides), 폴리락티드(polylactides), 폴리락티드 코-글리코라이드 공중합체(polylactid co-glycolide copolymers)와 그의 혼합물, 폴리엔하이드라이드 (polyanhydrides), 폴리올소에스테르(polyorthoesters), 폴리아미드(polyamides), 폴리카본에이드(polycarbonates), 폴리에틸린(polyethylene)과 폴리프로필린 (polypropylene)과 같은 폴리알칼린(polyalkylenes), 폴리(에틸린 글리콜)(poly (ethyene glycol))과 같은 폴리알킨 글리콜(polyalkylene glycols), 폴리(에틸린 옥사이드)(poly(ethylene oxid))와 같은 폴리알킬린(polyalkylene oxides), 폴리(에틸린 테레프틸에이트)(poly(ethylene terephthalate))와 같은 폴리알킨린 테레프틸에이트(polyalkylene terepthalates), 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohols), 폴리비닐 에테르(polyvinyl ethers), 폴리비닐 에스테르(polyvinyl esters), 폴리(비닐 클로라이드)(poly(vinyl chloride))같은 폴리비닐할라이드(polyvinyl halides), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리실록산(polysiloxanes), 폴리(비닐 알콜)(poly(vinyl alcohols)), 폴리(비닐 아세테이트)(poly(vinyl acetate)), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리우레탄(polyurethanes)과 그것의 공중합체(co-polymers), 알킨 셀룰로오스(alkyl cellulose)와 같은 유도된 셀룰로오스(derivatized celluloses), 하이드록시알킨 셀룰로오스(hydroxyalkyl cellulose), 셀룰로오스 에테르(cellulose ethers), 셀룰로오스 에스테르(cellulose esters), 니트로 셀룰로오스(nitro cellulose), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose), 에틸 셀룰로오스 (ethyl cellulose), 하이드록시프로필 셀룰로오스(hydroxypropyl cellulose), 하이드록시-프로필 메틸 셀룰로오스 (hydroxy-propyl methyl cellulose), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 프로핀에이트(cellulose propionate) , 셀룰로오스 아세테이트 부틸에이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프탈에이트(cellulose acetate phthalate), 카르복실에틸 셀룰로오스 (carboxylethyl cellulose), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate),와 ("합성셀룰로오스(synthetic celluloses)"로서 여기서 공동으로 언급진) 셀룰로오스 황산나트륨 염(cellulose sulphate sodium salt), 아크릴산의 중합체(polymers of acrylic acid), 메타아크릴산 (methacrylic acid) 또는 공중합체 또는 에스테르를 포함하는 유도체, 폴리(메틸 메타아크릴에이트)(poly(methyl methacrylate)), 폴리(에틸 메타아크릴에이트)(poly (ethyl methacrylate)), 폴리(부틸메타아크릴에이트)(poly(buthyl methacrylate)), 폴리(이소부틸메타아크릴에이트) (poly(isobuthylmethacrylate)), 폴리(헥실메타아크릴에이트) (poly(hexylmethacrylate)), 폴리(이소디크릴 메타아크릴에이트)(poly(isodecyl methacrylate)), 폴리(라우릴 메타아크릴에이트)(poly(lauryl methacrylate)), 폴리(페닐 메타아크릴에이트)(poly(phenyl methacrylate)), 폴리(메틸아크릴에이트)(poly(methyl acrylate)), 폴리(이소프로필 아크릴에이트)(poly (isopropyl acrylate)), 폴리(이소부틸 아크릴에이트) (poly(isobutyl acrylate)), ("폴리아크릴산(poly acrylic acids)"로서 여기서 공동으로 언급되어진) 폴리(옥타디크릴 아크릴에이트)(poly(octadecyl acrylate), 폴리(낙산)(poly(butyric acid)), 폴리(바닐릭 산)(poly(valeric acid)), 그리고 폴리(락티드-코-카프록톤)(poly (lactide-co-caprolactone)), 공중합체와 그들의 혼합체. 여기서 사용된 유도체는 치환, 화학군의 추가, 예를 들어, 알킬, 알킨, 하이드록시락톤(hydroxylactions), 산화물 (oxidations), 그리고 일상적으로 기술적으로 숙련되게 생성된 다른 변화들을 가진 중합체를 포함한다.

더 바람직한 미생물로 분해되지 않은 중합체의 예들은 에틸렌 비닐 아세테이트 (ethelene vinyl acetate), 폴리(메타)아크릭 산(poly(meth)acrylic acid), 폴리아미드(polyamides), 공중합체(co-polymers) 및 그들의 혼합물을 포함한다.

더 바람직한 미생물로 분해되는 중합체의 예들은 락틱 산(lactic acid)와 글리코릭 산(glycolic acid)와 같은 하이드록시 산(hydroxy acids), 폴리락티드(polylactide), 폴리글리콜라이드(polyglycolide), 폴리락티드-코-글리콜라이드)(polylactide-co-glycolide), PEG를 지닌 공중합체, 폴리안하이드라이드 (polyanhydrides), 폴리(올소)에스테르(poly(ortho)esters), 폴리우레탄 (poly urethanes), 폴리(낙산)(poly(butyric acid)), 폴리(바닐릭 산)(poly(valeric acid)), 그리고 폴리(락티드-코-카프록톤)(poly(lactide-co-caprolactone)), 혼합체와 그들의 공중합체들의 중합체를 포함한다.

더 바람직한 자연 중합체의 예는 알부민(albumin), 헤모글로빈(hemoglobin), 피브리노겐(fibrinogen), 폴리아미노 산(polyamino acids), 겔라틴(gelatin), 락토글로불린(lactoglobulin)과 프롤라민(prolamines), 예를 들면, 제인(zein), 그리고 알긴에이트(alginate)와 같은 폴리사카라이드(polysaccharides), 셀룰로오스와 폴리하이드록시알킨오에이트(polyhydroxyalkanoates), 예를 들면 폴리하이드록시부티라이트(polyhydroxybutyrate)와 같은 단백질을 포함한다. 단백질은 글루타알데하이드 (glutaraldehyde)와 같은 시약으로 크로스링킹(crosslinking) 또는 열변성으로 안정화될 수 있다.

위장계통(gastrointestinal tract)으로서 점막의 영상에 사용되는 특히 흥미로운 생접착성 중합체는 폴리안하이드라이드(polyanhydrides), 폴리아크릭 산 (polyacrylic acid), 폴리(메틸 메타아크릴에이트)(poly(methyl methacrylate)), 폴리(에틸 메타아크릴에이트)(poly(ethyl methacrylate)), 폴리(부틸 메타아크릴에이트)(poly(butylmethacrylate)), 폴리(이소부틸메타아크릴에이트)(poly(isobutyl methacrylate)), 폴리(헥실 메타아크릴에이트)(poly(hexyl methacrylate)), 폴리(이소디크릴 메타아크릴에이트) (poly(isodecyl methacrylate)), 폴리(라우릴 메타아크릴에이트)(poly(lauryl methacrylate)), 폴리(페닐 메타아크릴에이트)(poly(phenyl methacrylate)), 폴리(메틸아크릴에이트)(poly(methyl acrylate)), 폴리(이소프로필 아크릴에이트)(poly(isopropylacrylate)),폴리(이소부틸아크릴에이트)(poly(isobutyl acrylate)), 그리고 폴리(옥타디크릴 아크릴에이트)(poly(octadecyl acrylate) ))를 포함한다.

용매(solvents)

여기서 규정됨에 따라, 중합체 용매는 메틸렌 크로라이드(methylene chloride), 물(water), 에틸에세테이트(ethyl acetate), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), 디메틸폼아미드(DMF)(dimethylformamide), 아세톤(acetone), 아세토니트릴 (acetonitrile), 테트라하이드라푸렌(THF)(tetrahydrofuran), 아세트산(acetic acid), 그리고 디메틸슬폭시드(DMSO)(dimethyl sulfoxide)와 이들의 조합과 같은 휘발성 또는 상대적으로 낮은 끊는점을 지니며 또한 진공하에서 이동될 수 있고 인간투여에 적합하다. 일반적으로 중합체는 부피에 대한 중량비율(w/v)이 0.1 내지 60%의 농도, 더 바람직하게는 0.25 내지 30%의 농도를 지니는 중합체 용액을 형성하는 용매에 녹는다.

기체(Gases)

생물학적으로 적합하거나 약물학적으로 수용 가능한 기체는 합체되어 미세입자가 될 수 있다. 기체란 말은 기체 또는 영상이 형성될 수 있는 온도에서 기체를 형성할 수 있는 혼합물을 의미한다. 기체는 산소, 질소, 크세논, 아르곤, 질소, 플루오르화 된 기체, 공기와 같은 혼합물들의 하나의 혼합물로 구성될 수 있다. 플루오르화된 기체는 더 바람직하다. 플루오르화된 기체의 예들은 CF₄, C₂F₆, C₃F₈, C₄F₈, SF₄, C₂F₄그리고 C₃F₆을 포함한다. 과플루오르프로판(perfluoropropane)은 특히, 더 바람직한데 이것은 약물학적으로 받아들일 수 있기 때문이다. 전형적으로 공기로 채워진 빈 미세입자는 발표된 방법에 의해서 생산될 수 있고 미세입자 속의 공기는 발표된 어떤 생물학적으로 적합한 기체로 바꾸어질 수 있다. 기체는 전형적으로 진공에 미세입자를 채움으로서 그 다음 특정의 온도와 압력에서 생물학적으로 적합한 기체 대기를 적용함으로서 변화될 수 있다. 변화된 기체의 온도와 압력은 미세입자의 성질에 좌우될 것이다.

기공 형성 시약(Pore Forming Agents)

기공형성시약은 내부공간을 수용하도록 미세캡슐화 될 것이다. 기공형성시약은 미세캡슐화되는 동안 제거될 수 있고, 진공건조와 냉동건조의 사용에 의해 형성되는 미세입자화 후에 제거될 수 있는 액체이거나 휘발성 또는 승화될 수 있는 염 (salt)이다. 기공형성시약의 제거 후에 내부공간이 생성되고, 흥미로운 기체로 채워질 수 있다. 더 많은 기공형성시약들이 사용될 수 있다. 기공형성시약 또는 시약들은 기공의 형성을 증가시키기 위해 부피에 대한 중량 비율로 0.01% 내지 90%의 양으로 중합체 용액에 포함될 수 있다. 예를 들면, 분무건조, 용매증발에 있어, 예를 들면 암모늄바이카본에이트(ammonium bicarbonate), 암모늄아세테이트(ammonium acetate)같은 휘발성염 (volatile salt), 암모늄클로라이드(ammonium chloride), 또는 암모늄벤조에이트 (ammonium benzoate) , 다른 냉동 건조 염같은 기공형성시약은 고체입자로서 또는 용액으로서 캡슐화될수 있다. 용액으로서 기공형성시약이 캡슐화된다면, 기공형성시약을 지닌 용액은 중합체 용액으로 유제화되어 중합체로서 기공형성시약의 작은방울을 형성한다. 기공형성시약 입자들을 포함하고 있는 중합체 용액 또는 중합체로서 기공형성시약 용액의 유화는 분무되어 건조되고 용매 증발/제거 과정을 통해서 얻어진다. 중합체가 침전된 후에 굳은 미세입자는 얼려지고 냉동건조되어 나머지 기공형성시약을 제거하거나 굳은 미세입자는 진공으로 건조되어 기공형성시약을 제거한다.

캡슐화된 기체를 안정화시키는 첨가제(Additives to Stabilize Encapsulated Gas)

지질(Lipids)

일반적으로, 소수성을 지니며, 효과적인 양으로, 물의 통과 그리고/또는 흡수를 제한하는 미세입자를 생산하는 동안의 화합물의 혼합은 과플루오르탄소 (perfluorocabons)와 같이 특히 플루오르화된, 캡슐화된 기체를 지니는 중합체 미세입자의 반사발생도를 안정화시키는 데 효과적이다. 중합체 미세입자을 지닌 기체를 안정화시키는데 사용되어져 온 지질은, 제한되지는 않지만, 다음의 지질을 포함한다: 지방산과 유도체, 모노(mono), 디이(di) 그리고 트리글리세라이드 (triglycerides), 인지질(phospholipids), 스핑고지질(sphingolipids), 콜레스테롤 (cholesterol)과 스테로이드 유도체(steroid derivatives), 테르펜(terpenes)과 비타민(vitamins). 지방산과 유도체는, 제한되지는 않지만, 포화 그리고 불포화지방산, 홀수 그리고 짝수 지방산, 시스(cis) 그리고 트랜스(trans) 지방산, 알콜, 에스테를, 안하이드라이드(anhydrides), 하이드록시 지방산(hydroxy fatty acids) 그리고 프로스타글라딘(prostaglandins)을 포함한다.

사용될 수 있는 포화지방산과 불포화지방산은, 제한되지는 않지만, 선형의 또는 가지 형태의 12 내지 22 탄소원자를 지닌 분자를 포함한다. 사용될 수 있는 포화지방산은, 제한되지는 않지만, 라우릭(lauric), 마이리스틱(myristic), 파믹 (palmitic), 그리고 스태릭(stearic) 산을 포함한다. 사용될 수 있는 불포화지방산은, 제한되지는 않지만, 라우릭(lauric), 피세테릭(physeteric), 마이리스톨릭 (myristoleic), 파미톨릭 (palmitoleic), 페트로셀리릭(petroselinic) 그리고 올릭(oleic) 산을 포함한다. 사용될 수 있는 가지를 지닌 지방산, 제한되지는 않지만, 이소라우릭(isolauric), 이소마이리스틱(isomyristic), 이소파미틱 (isopalmit ic), 그리고, 이소스태릭(isostearic) 산과 이소프리노이드(isoprenoids)를 포함한다. 지방산 유도체는 12-(((7'-디에틸아미노콤아린-3릴-카본릴)메틸아미노)-옥타디캔온익산(12(((7'diethylaminocoumarin-3yl)carbonyl)methylamino)-octadecanoic acid); N-(12-(((7'-디에틸아미노콤아린-3릴)카본릴)메틸아미노)-옥타디캔오릴)-2-아미노팜익산(N-(12(((7'diethylaminocoumarin-3yl)carbonyl)methylamino)-octadecanoyl)-2-aminopalmic acid), N-석신릴-다이올릴포스타틸엔탄올 아민(N-succinyl-dioleoylphosphatidylethanol amine)과 팜미톨-호모크리스타렌(palmitoyl -homocysteine); 및/또는 이들의 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 모노(mono), 디(di), 그리고 트리글리세리드(tricerides) 도는 유도체는, 제한되지는 않지만, 지방산 또는 6내지 24탄소 원자를 지닌 지방산의 혼합물의 분자, 디갈락토실디글리세라이드(digalactosyldiglyceride), 1,2-디올릴-선-글리세롤(1,2-dioleoyl-sn-glycerol); 1,2-디팜이톨-선-석신릴글리세롤(1,2-dipalmitoyl-sn-succinylglycerol); 1,3-디팜이톨-2-석신릴글리세롤(1,3-dipalmitoyl-2-succinylglycerol)을 포함한다.

사용될 수 있는 인지질(phospholipids)은, 제한되지는 않지만, 포스파티딘 산 (phosphatidic acids), 포화 그리고 불포화지질을 가진 포스타티딜콜린 (phosphatidyl cholines), 포스타티딜 알콜아민(phosphatidyl ethanolamines), 포스타티딜글리세롤(phosphatidylglycerols), 포스타티딜세린(phosphatidylserines), 포스타티딜리노시톨(phosphatidylinositols), 리소포스타티딜유도체(lysophospha tidyl derivatives), 카디올리핀(cardiolipin), 그리고 베타-아크릴-리-알킬 인지질(β-acyl-y-alkyl phospolipids)을 포함한다. 인지질의 예는, 제한되지 않지만, 디올릴포스타티딜콜린(dioleoylphosphatidylcholine)과 같은 포스타티콜린 (phosphatidylcholine), 디미리스톨포스타티딜콜린(dimyristolphosphatidyl choline), 디펜타디켄올릴포스타티딜콜린(dipentadecanoylphosphatidylcholine) 디라우릴포스타티딜콜린(dilauroyoylphosphatidyl choline), 디팜이톨포스타티딜콜린 (dipalmitoylphosphatidylcholine)(DPPC), 디스테롤리포스타티딜콜린(distearoyl phosphatidylcholine)(DSPC), 디아라키도릴포스타티딜콜린(diarachidoylpho sphatidylcholine)(DAPC), 디벤오릴포스타티딜콜린(dibehenoylphosphatidyl choline)(DBPC),디트리코산오일포스타티딜콜린(ditricosanoylphosphatidylcholine)(DTPC), 딜리고노세롤포스타티딜콜린(dilignoceroylphosphatidylcholine)(DLPC); 디올릴포스타티딜에탄올아민(dioleoylphosphatidylethanolamine) 또는 1-헥사디크릴 -2-팜이톨글리세로포스포에탄올아민(1-hexadecyl-2-palmitoylglycerophosphoethanolamine)과 같은 포스타티딜에탄올아민 (phosphatidylethanolamines)을 포함한다.

비대칭 아크릴 고리(예를 들면, 6개의 탄소로 된 하나의 아크릴고리와 12의 탄소로 된 다른 아크릴고리)를 가진 인지질은 또한 사용될 수 있다.

사용될 수 있는 스핑고지질(sphingolipids)은 세라미드(ceramides), 스핑고밀린(sphingomyelins), 세레브로시드(cerebrosides), 겡글리오시드 (gangliosides), 슬퍼티드(sulfatides) 그리고 리소슬퍼티드(lysosulfatides)을 포함한다. 스핑고지질의 예는, 제한되지는 않지만, 겡글리오시드(gangliosides) GM1과 GM2를 포함한다.

사용되어질 수 있는 스테로이드는 , 제한되지는 않지만, 콜레스테롤 (cholesterol), 콜레스테롤황산염(cholesterol sulfate), 콜레스테롤헤미석신에이트 (cholesterolhemisuccinate),6-(5-콜레스테롤-3베타-록시)헥실-6-아미노-6-디옥시-1-디오-알파-디-갈락토피로노시드(6-(5-cholesterol-3-yloxy)hexyl-6-amino-6-deoxy-l-thio-α-D-galactopyranoside,6-(5-콜레스틴-3베타-톨록시)헥실-6-아미노-6-디옥실-1-디오-알파-디-마노피로노사이드와 콜로스톨릴)4'-트리메틸 35 암모니오)부탄에이트(6-(5-cholesten-3β-tloxy)hexyl-6-amino-6-deoxyl-l-thio-α-D mannopyranoside and cholesteryl)4'-trimethyl 35 ammonio)butanoate)을 포함한다. 사용되어지는 추가적인 지질은 토코페롤(tocopherol)과 유도체, 오일(oils)과 스테릴리아민(stearlyamine)과 같이 유도된 오일(oils)을 포함한다.

DOTMA, N-(1-(2,3-디올릴옥시)프로필-N,N,N-트리메틸암모늄 클로라이드(N-(1-(2,3-dioleoyloxy)propyl-N,N,N-trimethylammonium chloride);DOTAP, 1,2-디올릴옥시-3-(트리메틸암모니오)프로판(1,2-dioleoyloxy-3-(trimethylammonio)propane); 그리고 DOTB, 1,2-디올릴-3-(4'-트리메틸-암모니오)부탄올리-선 글리세롤(1,2-dioleoyl-3-(4'-trimethyl-ammonio)butanoyl-sn glycerol)이 사용될 것이다.

가장 바람직한 지질은 인지질(phospholipids), 바람직하게는 DPPC, DAPC, DSPC, DTPC, DBPC, DLPC, 그리고 가장 바람직하게는 DPPC, DAPC, 그리고 DBPC이다.

지질은 1 내지 30(w lipid/w polymer)의 구간을 포함한다; 가장 바람직하게는 1 내지 12(w lipid/w polymer)이다. 지질은 미세입자의 생성이전에 중합체 용액에 가해질 것이다.

다른 소수성 화합물(Other Hydrophobic Compounds)

다른 더 나은 소수성 화합물은 트리토판(tryptophane)과 같은 아미노산 (amino acids), 티로신(tyrosine), 이소루신(isoleucine), 루신(leusine),그리고 발린(valine), 알킨파라벤(alkyl paraben), 예를 들면 메틸파라벤(methyl paraben)과 같은 방향성 화합물, 벤조산(benzoic acid)를 포함한다.

미세입자와 그 제조방법(Microparticles and Methods for Manufacture Thereof)

가장 바람직하게 구체화함에 있어, 미세입자는 분무건조에 의해서 생산되어진다. 중합체와 기공형성인자는 노즐(nozzle)을 통해서 원자화되어지고, 중합체 용매는 열건조기체에 의해서 증발된다. 용매 추출, 열 녹임 캡슐화(heat melt encapsulation), 용매 증발과 같은 다른 기술이 사용되어 적절한 지름의 벽 두께를 지닌 미세입자를 생산하고 반사발생도를 낙관시킨다. 기공형성인자는 미세캡슐화되어지고 냉동건조나 진공건조에 의해 미세입자화 된 후에 제거된다. 용매 증발은 E.Mathiowiz 등에 의한, J. 마이크로스코피 조사(Scanning Microscopy), 4, 329 (1990), L.R. Beck 등에 의한 Fertil. Steril., 31, 545 (1979); 그리고 S. Benita 등에 의한, J. Pharm. Sci., 73, 1721 (1984)에 묘사되어 있다. 고온-용융 미세입자캡슐화(Hot-melt microencapsulation)는 E. Mathiowitz 등에 의한 반응성 중합체(Reactive Polymer)., 6, 275 (1987)에 묘사되어 있다.

계면활성제의 변화는 미세입자의 합성 중에 가해질 것이다. 전형적으로(중량비율로 0.1-5%) 사용되어지는 모범적인 유화제와 계면활성제는 가장 생리학적으로 수용가능한 유화제를 포함한다. 예들은 담즙염(bile salts) 또는 담즙산(bile acids), 아미노산(amino acids)로 공유되고 타우로디옥시클로에이트 (taurodeoxycholate)와 같은 공유되지 않은, 그리고 클로릭 산(cholic acid)의 자연의 그리고 합성 형성을 포함한다.

미세입자크기(Micropaticle Size)

폐 모세 베드(pulmonary capillary bed)을 통해서 관통할 수 있는 주입가능한 미세입자 조제의 바람직한 구체화에 있어, 미세입자는 적절히 1 내지 10 마이크론 사이의 지름을 지녀야 한다. 보다 큰 미세입자는 폐베드(pulmonary bed)을 막고 보다 작은 미세입자는 충분한 반사발생도를 주지 못할 것이다. 보다 큰 미세입자는 주입과 다른 통로에 의한 투여, 예를 들면 구강(위장계통(gastrointestinal tract)의 평가를 위해), 다른 점액성 표면(직장의(rectal), 질의(vaginal), 구강의(oral), 코의(nasal)), 흡입에 의한 투여에 유용하다. 구강투여에 대한 바람직한 입자 크기는 약 0.5 마이크론 과 5㎜ 사이이다. 미세입자크기의 분석은 콜트 카운터(Coulter counter), 빛 마이크로스코피(light microscopy), 원자 마이크로스코피의 조사(scanning electron microscopy), 또는 원자 마이크로스코피 투과도(transmittance electron microscopy)로 수행된다.

벽 두께의 제어(Control of Wall Thickness)

더 나은 벽 두께는 20㎚보다 크다. 더 바람직하게는 160 내지 220㎚사이에서 700㎚까지의 범위이고, 이 점에서 벽 두께를 증가시킴으로서 유도된 장점은 줄기 시작한다. 이전에 기술된 미세캡슐화 기술의 각각에 대해, 중합체 미세입자의 최종 껍질 두께이 통제될 수 있는 여러 방법이 있다.

중합체 농도(Polymer Concentration)

중합체 껍질은 최종 두께는 캡슐 과정동안 중합체 형태의 농도를 증가시킴으로서 증가될 수 있다. 이 것은 단백질(proteins) 또는 폴리사카라이드(poly saccharides)와 같은 합성중합체 또는 자연중합체에 적용될 수 있다. 주어진 작은방울크기의 중합체에 있어, 더 농축된 중합체 용액을 사용함은 작은방울의 단위 부피당 더 많은 중합체 따라서 더 두꺼운 껍질을 나타낸 것이다. 주어진 껍질 두께를 얻기 위한 중합체의 농도는 주로 중합체 형태, 중합체 용매, 용매 시스템의 중합체 용해도, 그리고 캡슐화가 수행되는 동안의 온도에 의존한다. 0.1 내지 60% 구간의 중합체 농도가 사용될 수 있다. 바람직한 중합체 농도는 0.5 내지 30%의 구간이다. 앞에 언급된 것에 따라, 휘발성 또는 승화성 염(salts)과 같은 기공형성인자가 사용되어 내부 기공을 가진 미세입자를 만들 수 있다. 기공형성인자는 고체나 수용성용액으로서 캡슐화되어 지고 중합체 용액에 함께 녹을 수 있다. 고체 기공형성인자의 경우에, 고체입자의 크기와 캡슐화된 고체입자의 양은 최종의 중합체 껍질 두께를 결정할 것이다. 보다 가는 미세입자 껍질은 중합체 작은방울형태와 관련하여 고체 기공형성입자의 지름이 증가함에 따른, 또는 중합체 작은방울형태와 관련하여 고체기공형성입자의 중량이 증가함에 따른 결과이다. 고체 기공형성 미세입자의 지름은 중합체 작은방울형태 지름의 1 내지 95%이다. 고체 기공형성인자의 지름은 제트 제분(jet milling)과 같은 전형적인 기술을 사용하여 적절한 지름에 맞추어 질 수 있다. 캡슐화된 고체 기공형성인자의 중량은 1 내지 50%(w/w polymer)사이이다. 중합체 용매 속에 녹는 기공형성인자의 경우에 있어, 껍질 농도는 캡슐화된 기공형성인자의 양에 의해서 통제된다. 기공형성인자의 전체 양이 증가함에 따라, 최종의 껍질 두께는 감소할 것이다. 수용성 용액으로서 캡슐화된 기공형성인자에 있어, 최종의 중합체 껍질 두께는 중합체 형태와 관련하여 캡슐화된 기공형성 용액의 부피, 미세 캡슐화된 기공형성인자의 중량, 중합체 작은방울크기에 관련하여 기공형성인자 용액의 작은방울크기에 의해서 통제될 것이다. 최종의 중합체 껍질 두께는 기공형성용액의 부피비율이 중합체 형태와 관련하여 증가함에 따라 감소할 것이다. 중합체 형태와 관련한 기공형성용액의 부피비율은 0.002 내지 0.5 사이 더 바람직한 비율은 0.01 내지 0.1 구간이다. 주어진 기공형성인자의 부피비율에 있어, 중합체 껍질 두께는 캡슐화된 기공형성용액의 기공형성인자의 농도가 증가됨에 따라 감소할 것이다. 캡슐화된 기공형성인자의 중량은 1 내지 50%(w/w polymer) 사이이다. 중합체 용액과 관련하여 캡슐화된 기공형성용액의 작은방울크기가 증가함에 따라, 최종의 미세입자의 껍질 두께는 증가할 것이다. 기공형성용액의 작은방울크기는 작은방울을 만드는 데 사용되어 온 과정에 의해서 통제될 수 있다. 기공형성용액의 작은방울 지름은 중합체 작은방울 지름의 1 내지 95%사이의 구간이다.

균질화(homogenization)가 기공형성작은방울을 만드는 데 사용되어 왔다면,균질화의 속도(500-20,000 rpm), 균질화의 시간(0.1-10분), 균질화의 온도(4-50℃)그리고 사용되어진 잎의 형태(type of blade)(예를 들면, 가늘한 구멍을 낸 머리(slotted head), 정사각형 머리(square head), 원형의 머리(circular head))는 최종의 기공형성용액의 작은방울 크기를 통제할 것이다. 균질화 조건은 흥미로운 작은방울크기를 만들도록 맞추어진다. 초음파음에 의한 분해가 사용되어 중합체 작은 방울에 있어 액체 기공형성용액의 작은 방울을 만든다면, 초음파음에 의한 분해 탐지 형태(sonication probe type), 초음파음에 의한 분해 시간(1-10 분), 초음파음에 의한 분해 온도(4-40℃), 탐지 주파수와 초음파에 의한 분해 전력은 작은 방울크기를 변경하는 데 사용되어질 수 있을 것이다.

Ⅲ. 진단에의 응용(Diagnostic Applications)

미세입자는 전형적으로 약물학적 함염물으로 완충된 인산염(phospste buffered saline), 함염물(saline), 마니톨(mannitol)과 같은 약물학적으로 수용가능한 매개체(carrier)로 결합되어 진다. 그 다음에 탐지를 위해 효과적인 양이 혈관(blood vessel)(i.v.)이나 구강으로의 주입에 의한 적절한 통로를 통해 환자에 투여된다. 캡슐화된 영상인자를 지니는 미세입자는 간장(liver)이나 신장병(renal diseses)의 탐지의 응용에, 심장병학의 응용에, 종양 덩어리(tumor masses)와 조직 (tissues)의 탐지와 특성화하는 데, 주변의 혈류속도 뿐만 아니라 관영상(vascular imaging)에 사용되어 질 수 있다. 미세입자는 또한 조직접착(tissue adhesion)을 최소화하고, 위에서 언급한대로 생체내 신체의 특징적 구역에의 미세입자를 표적으로 삼는 리간드(ligands)와 연결되어 질 수 있다. 위에서 언급된 방법과 조성은 더 나아가 따라오는 제한되지 않은 예의 참조로서 이해되어 질 수 있다.

실시예 1: 반사발생도를 증가시키는 중합체 미세입자의 생산

(Prodution of polymeric microparticles having enhanced echogenicity) PEG-PLGA(75:25)(IV=0.75 dL/g)의 3.2그램, PLGA(50:50)(IV=0.4 dL/g)의 6.4그램, 디이라치돌포스타딜콜로린(diarachidoylphosphatidycholine)의 384g은 메틸린 콜로라이드(methylene chloride) 480ml에 융해되었다. 중합체 용액과 중합체/염 혼합물에 가해진 0.18 g/ml의 암모늄 바이카본에이트(Ammonium Bicarbonate) 20ml는 버트리스 균질화 기계(Virtis homogenizer)를 사용하여 2분 동안 10,000 RPM의 속도로 균질화 되었다. 용액은 20ml/mim의 유속으로 펌프질 되고, 뷰치 랩 분무건조기(Buchi Lab spray dryer)를 사용하여 분무되고 건조되었다. 입구온도는 40℃이고 외부온도는 20 내지 22℃이다. 입자의 지름은 콜드 카운트(coulter counter)에 의해서 측정될 때 평균 2.0 마이크론을 가진 1-10 마이크론으로 정렬되었다. 원자 마이크로스코피의 조사는 입자가 일반적으로 부드로운 표면과 이따금 표면 그래률에이션(surface crenulations)을 지닌 구형을 나타내었다. 미세구형은 UV 빛(UV light)하의 중합화(polymerization)에 의한 LR 흰 수지(LR white resin)에 묻힘으로서 원자검사의 통과를 위해 준비되어 졌다. 가는 구간은 글래스 칼(glass knife)을 사용하는 LKB 울트라마이크로톰(LKB ultramicrotome)에 의해서 절단되어 졌고, 60 kv에서 Zeiss EM-10 TEM에 의해서 보여졌다. 미세입자의 껍질 두께는 200 내지 240 ㎚사이의 구간이다.

Claims

캡슐화된 기체와 미세입자를 형성하는 물질의 함수로서 가장 큰 양의 총후방산란전력을 나타내도록 미세입자 벽 두께의 범위를 정하는 단계 및 상기 가장 큰 정도의 총후방산란전력을 나타내도록 하는 범위의 벽 두께를 가지는 미세입자를 생산하는 단계를 포함하여 구성된 초음파 영상을 이용한 기체를 캡슐화하여 미세입자의 반사발생도를 증가시키는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 미세입자는 합성 중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2항에 있어서, 상기 미세입자의 두께는 50 내지 660㎚사이인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 미세입자는 자연 중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4항에 있어서, 상기 미세입자의 두께는 20 에서 600㎚사이고, 자연 중합체는 단백질인 것을 특징으로 하는 방법.
기체를 캡슐화하여 영상화된 중합체 미세입자가 되도록 하는 원인을 부여하는 단계로서, 상기 미세입자는 같은 조성과 크기의 미세입자에 대해 최고 수준의 총후방산란전력을 나타내도록 하는 범위의 중합체 벽 두께를 단계를 포함하여 이루어지는 초음파 영상 방법.
제 6항에 있어서, 상기 미세입자는 합성 중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7항에 있어서, 상기 미세입자의 두께는 50 내지 660㎚이고 미세입자는 합성 중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6항에 있어서, 상기 미세입자는 자연 중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9항에 있어서, 상기 미세입자의 두께는 20 내지 600㎚이고 자연 중합체는 단백질인 것을 특징으로 하는 방법.
제 6항에 있어서, 상기 기체는 플루오르화된(fluorinated) 기체를 특징으로 하는 방법.
생물학적으로 적합한 기체의 반사발생량을 캡슐화하는 중합체 미세입자로서,상기 미세입자는 최대의 반사발생도와 최소의 희석도를 가지는 미세입자의 중합체 벽 두께에 기초한 일단의 미세입자로부터 선택되어지는 중합체 미세입자를 포함하여 이루어지는 초음파 조성물.
제 12항에 있어서, 상기 중합체는 폴리에틸린글리콜(polyethyleneglycol)과 폴리(락티디-코-글리콜라이드)(poly(lactide-co-glycolide))의 공중합체 덩어리 (block copolymer)가 아닌 합성 중합체인 것을 특징으로 하는 초음파 조성물.
중합체 벽 두께가 20㎚보다 크고, 자연 중합체로 형성된 미세입자를 포함하여 구성된 초음파 조성물.
제 14항에 있어서, 상기 중합체는 알부민으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조성물.