KR20070082163A - 미세기포 ｐｅｓｄａ 조영제, 그 제조방법, 및 그 보관방법 - Google Patents

미세기포 ｐｅｓｄａ 조영제, 그 제조방법, 및 그 보관방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세기포 PESDA 조영제, 그 제조방법, 및 그 보관방법에 관한 것이다. 특히, 알부민, 퍼플루오로카본 가스 및 덱스트로스를 포함하며, 그 혼합비율이 1:1:1의 부피비로 조성된 미세기포 PESDA 조영제, 그 얻어지는 미세기포의 양을 증가시킬 수 있는 제조방법, 및 그 적절한 보관방법에 대한 것이다.
본 발명에 따른 미세기포 PESDA 조영제는 종래 미세기포 조영제보다도 작고 안정적이며, 유동특성이 우수하여 각종 진단적 이미지 향상 및 치료적 이용에 보다 효과적으로 사용될 수 있다.
조영 심초음파, 미세기포, 심근, 미세혈류

Description

미세기포 ＰＥＳＤＡ 조영제, 그 제조방법, 및 그 보관방법{Microbubble-based Ultrasound PESDA Contrast Agents, Preparation Method Thereof, and Custodying Method Thereof}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 PESDA 조영제를 만드는 개략적인 구성도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 PESDA 조영제의 주사전자현미경 사진;
도 3은 본 발명의 일 실시예 및 비교 실시예에 따른 초음파 조사 시간에 따른 미세기포 PESDA 조영제의 농도 변화 그래프;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 PESDA 조영제의 보관상태에 따른 크기 및 농도 변화 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 알부민 2 : 퍼플루오로카본 가스
3 : 덱스트로스 4 : 초음파 발생기
5 : 미세기포 PESDA 조영제
본 발명은 미세기포 PESDA(perfluorocarbon-exposed sonicated dextrose albumin) 조영제, 그 제조방법, 및 그 보관방법에 관한 것이다. 특히, 종래 미세기포 조영제보다도 작고 안정적이며, 유동특성이 우수하여 각종 진단적 이미지 향상 및 치료적 이용에 보다 유의적인 PESDA 조영제, 그 제조방법, 및 그 보관방법에 대한 것이다.
조영 심초음파 검사는 Gramiak과 Shah 등이 혈관 내에 미세기포(microbubble)를 주입한 후 초음파 신호가 증강되는 것을 발견한 것을 모태로 하여 1968년 처음 도입한 이래 심장 구조물의 확인이나 좌우단락의 진단 등에 쓰여왔다. 그러나, 이러한 시도는 심장 내 도관을 삽입하는 침습적 검사로만 가능하였는데, 이는 심초음파 조영제가 정맥주사의 경우에 페 모세혈관을 통과하지 못하기 때문이었다. 따라서, 정맥주사를 통해 폐 모세혈관을 통과할 수 있고 좌심실 조영이 가능한 심초음파 조영제의 개발이 활발히 연구되고 있는 실정이다.
현재는, 초음파의 반사를 증강시킬 수 있는 미세기포를 투여하여 간접적으로 심근의 초음파 반사강도를 측정함으로써 심근의 관류를 평가하고 있다. 즉, 조영제를 투여한 다음 초음파를 가하면, 상기 초음파가 조영제 내의 미세기포에 의해 반사되어 심근의 영상을 더욱 뚜렷하게 나타내는 것이다.
한편, 심초음파 분야에서 보다 높은 진단적 성과를 얻기 위해서 조영 심초음파(Contrast echocardiography)가 발전되었다. 조영 심초음파는 심장 내 단락의 진단, 혈관 및 심장의 구조물에 대한 진단, 도플러 속도(Doppler velocity) 신호의 강화, 심근 관류의 진단 등에 사용되고 있고, 최근에 더 나아가 혈전용해의 증강, 약물 및 유전자의 전달에도 사용되고 있다.
이런 조영 심초음파의 발달에는 심초음파 기계적 발전뿐만 아니라 조영제의 발전도 큰 영향을 미쳤다. 조영 심초음파의 조영제로 많이 사용되는 PESDA(Perfluorocarbon Exposed Sonicated Dextrose Albumin)는 90년대 중반에 Tom Porter(University of Nebraska)에 의해 처음 만들어졌고, 현재까지 그 당시의 방법대로 제조되어 사용되고 있다. 그러나, 10년 전부터 사용되어 온 이런 PESDA 조영제의 제조 및 보관방법의 적절성에 대해서는 현재까지 검증된 문헌을 찾을 수 없었다.
조영 심초음파 영역에서 이미 공인되어 사용 중인 미세기포 조영제는 쉐링(Shering)사의 레보비스트(Levovist)와 말린크로드트(Mallinckrodt)사의 알부넥스(Albunex), 옵티슨(Optison) 등이 있다. 이들의 평균 미세기포 크기는 2~3.8 ㎛로 알려져 있다. 그러나, 실험실에서 제작이 가능한 기존의 PESDA는 미세기포의 크기가 4.7±0.2 ㎛이고, 미세기포의 농도는 mL 당 1.3×109 개이다.
일반적으로, 조영 심초음파 영역에서 사용되는 이상적인 조영제란 체내에서 쉽게 파괴되지 않고 안정적이어야 하며, 폐순환을 통과하여 좌심실에 도달해야 하 고, 크기도 모세혈관을 통과할 수 있을 정도로 작아야 한다.
따라서, 본 발명은 간단한 공정에 의하여 종래 미세기포 조영제보다도 작은 크기로 제조될 수 있고, 체내에서 쉽게 파괴되지 않고 안정적이며, 유동특성이 우수하여 각종 진단적 이미지 향상 및 치료적 이용에 보다 유의적인 미세기포 PESDA 조영제, 그 얻어지는 미세기포의 양을 증가시킬 수 있는 제조방법, 및 그 적절한 보관방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 알부민, 퍼플루오로카본 가스, 및 덱스트로스를 포함하며, 그 혼합비율이 1:1:1의 부피비로 조성된 미세기포 PESDA 조영제를 제공한다.
또한, 본 발명은 알부민, 퍼플루오로카본 가스, 및 덱스트로스를 1:1:1의 부피비로 혼합하는 단계; 및 상기 혼합액을 초음파 분쇄하는 단계를 포함하는 PESDA 조영제의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 PESDA 조영제를 4±2 ℃에서 48±2시간 동안 냉장저장함을 특징으로 하는 PESDA 조영제의 보관방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 PESDA(perfluorocarbon-exposed sonicated dextrose albumin)는 포도당 용액 내에서, 용해가 어려운 플루오로카본 가스를 알부민 쉘의 내부에 넣은 미세기포로 이루어진 심초음파 조영제이다. 여기서, 미세기포 심초음파 조영제란 일반적으로 직경 5 ㎛ 정도 이하의 작은 쉘 형태의 공기방울을 의미하며, 심초음파 영상의 해상도를 개선하고 심장 근육의 혈류 측정을 가능하게 하는 물질을 일컫는다.
본 발명을 보다 상세히 살펴보면, 상기 미세기포의 심초음파 조영제는 알부민(Albumin); 옥타플루오로카본 가스 등을 비롯한 탄소원자수 1 내지 12 개의 퍼플루오로카본(Perfluorocarbon, PFC) 가스; 및 포도당 용액, 예컨데 덱스트로스 용액(Dextrose solution)을 각각 1:1:1의 부피비로 혼합한 후, 초음파 분쇄(sonication)함으로써 조영증강에 유의적인 양으로 얻을 수 있다. 상기 초음파는 바람직하게는 124 ±5 W에서 80 ~ 100 초간 발사되나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 미세기포 조영제는 상기 포도당 용액 내에 상기 알부민이 상기 퍼플루오로카본 가스를 얇은 막으로 둘러싼 코어-쉘 형태의 미세기포로 얻어지며, 바람직하게는 그 직경이 1 ㎛ 내지 1.5 ㎛의 범위로 조절된 것이다. 이때, 상기 미세기포 PESDA 조영제의 미세기포 95% 이상이 적혈구뿐만 아니라 폐 모세혈관의 직경보다 작은 1 ㎛ 내지 1.5 ㎛ 직경의 미세기포를 포함한다.
상기한 범위의 직경을 갖는 미세기포 PESDA 조영제는 대략 7 ㎛의 직경을 갖는 폐 모세혈관보다 그 크기가 작으며, 종래 미세기포 PESDA 조영제의 4.7±0.2 ㎛ 보다 그 직경이 1/4 정도 크기로 작아서 초음파에 의한 미세기포의 파괴가 보다 잘 일어날 수 있으며, 조영증강에 유의적이어서 각종 진단적 이미지 향상 및 치료적 이용에 더욱 효과가 크다.
반면, 미세기포의 크기가 폐 모세혈관보다 크면 정맥주사 시 폐순환을 통과하지 못한다. 그러므로, 상기와 같이 미세기포의 평균직경이 유의하게 작으면 효과적으로 폐순환이 가능하며 폐 모세혈관 내를 통과할 수 있을 만큼 우수한 유동특성을 갖는다. 그러나, 미세기포의 크기가 너무 작을 경우 원하는 조영효과를 나타내지 못하므로 전술한 바와 같은 범위로의 평균직경의 크기 조절이 매우 중요하다. 이것이 알부민 및 퍼플루오로카본 가스와 덱스트로스 용액을 1:1:1의 부피비로 조절하는 이유이다. 미세기포의 크기가 유의하게 작다는 것은 기존의 진단적 조영 심초음파 영역에서의 향상된 진단적 가치를 제공할 뿐만 아니라 치료용 초음파(Therapeutic echocardiography) 영역에서 혈전용해의 증강, 약물 및 유전자의 전달 등에 있어서 미세기포가 초음파에 의해 잘 깨질 수 있어 그 효과를 증대시킬 수 있다는 것을 의미한다.
상기한 범위의 직경을 갖는 미세기포 PESDA 조영제는 포도당 용액 내에서 mL 당 7 ×108 내지 12 ×108 개의 미세기포를 포함함이 바람직한 바, 이는 미세기포의 직경이 작아짐에 따른 농도 증가를 야기하여 보다 향상된 진단 이미지를 얻을 수 있게 된다.
이상과 같이 제조된 본 발명의 조영제는 동물 또는 사람에게 0.01 mL 이상 투여하여 1분 이상 조영할 수 있다. 본 발명의 조영제는 정맥에 투여하였을 때 심 장의 우측에서 뿐만 아니라 폐의 모세혈관 층을 통과하여 동맥혈이 공급되는 신체, 예컨데 간, 신장 등의 유동 특징을 초음파에 의해 비침습적으로 조영할 수 있다.
이상과 같이 피검사체에 투여된 미세기포는 초음파를 주사하였을 때 진동 또는 파괴되면서 후방산란(backscatter)을 만들어 내므로 초음파 기기에 영상으로 표현되게 된다. 즉, 진단용 심초음파 기계에서 발사되는 예컨데, 200kPa 이상의 초음파에 의해 미세기포의 알부민 막이 파괴되고, 그 내부에 있던 퍼플루오로카본 가스는 방출되어 자유기포(free gas bubble)로 작용하게 되며, 초음파가 상기 퍼플루오로카본 자유기포에 부딪히게 된다. 이때, 초음파의 후방산란이 발생되면서 조영증강이 이루어진다. 이러한 조영증강은 쉘(shell)이 있는 미세기포보다 더 높은 산란을 만들어낸다. 이러한 과정을 통하여 미세기포를 파괴시키고 미세기포의 신호를 영상화함으로써 검사자는 더 명확한 심초음파 영상을 얻을 수 있게 된다. 부수적으로는, 기포 파괴를 이용하여 혈류의 측정이나 약물의 국소적 투여 등도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 미세기포 PESDA 조영제는 4±2 ℃의 온도에서 차광시킨 밀봉용기에 담아 48시간 동안 냉장보관함이 바람직한 바, 이는 상기 조건을 벗어나는 경우에 미세기포의 농도가 감소하고, 그 크기가 증가하기 때문이다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 미세기포 PESDA 조영제는 진단제로서 심초음파 검사실에서 심장 내 단락의 진단, 혈관 및 심장의 구조물에 대한 진단, 도플러 속도(Doppler velocity) 신호의 강화, 심근 관류의 진단 등에 용이하게 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 미세기포 PESDA 조영제, 그 제조방법, 및 그 보관방법을 하기의 바람직한 실시예에 의하여 보다 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 범위가 하기 실시예만으로 한정되지 않음은 물론이다.
< 실시예 1> 미세기포 PESDA 조영제의 제조
도 1에 도시한 바와 같이, 35cc의 주사기, 5%의 알부민, 퍼플루오로카본 가스, 5%의 포도당 용액(5%의 Dextrose 용액), 초음파 발생기 등을 준비하였다.
먼저, 35cc 주사기에 상기 준비된 5%의 알부민:퍼플루오로카본 가스:5%의 덱스트로스 용액을 1:1:1의 부피비로 혼합하였다. 이 혼합액에 초음파 발생기를 사용하여 124W(최대전력의 25%)에서 90초, 120초, 180초간 초음파를 발생시켜 초음파 분쇄를 실시하였다. 이러한 전 과정은 멸균된 상태로 이루어지며, 이는 이하의 모든 실시예 및 비교 실시예에서 동일하게 적용하였다.
상기 초음파 분쇄 결과, 포도당 용액 내에 퍼플루오로카본 가스를 알부민 막으로 둘러싼 코어-쉘 형태의 미세기포가 얻어졌다. 상기 얻어진 미세기포의 크기 및 농도를 코울터 계수기(Coulter Counter) 및 헤마토사이토미터(hematocytometer)(배율:400배)로 측정하였다. 측정 결과, 미세기포의 직경은 약 1.2 ㎛이었고, 농도는 mL 당 9.5 ×108이었다.
<비교 실시예 1~3> 미세기포 PESDA 조영제의 제조
35cc 주사기에 5%의 알부민:퍼플루오로카본 가스:5%의 덱스트로스 용액을 각 각 1:2:3, 1:4:3, 및 4:2:1의 부피비로 혼합하였다. 그 외 실시조건은 실시예 1과 동일하다.
< 실험예 1> 미세기포 PESDA 조영제의 크기 및 농도
실험예 1 및 비교 실시예 1~3에 따른 미세기포 PESDA 조영제의 크기 및 농도를 하기 표 1에 정리하였고, 그 현미경(×400배) 사진을 도 2에 나타내었다.
구분 (혼합 부피비)* 미세기포의 평균직경 (㎛) 미세기포의 농도 (bubbles/mL)
실시예 1 (1:1:1) 1.22±0.31 9.47±0.70×108
비교 실시예 1 (1:2:3) 1.66±0.32 8.34±0.87×108
비교 실시예 2 (1:4:3) 1.94±0.22 5.98±0.64×108
비교 실시예 3 (4:2:1) 1.94±0.11 5.17±0.61×108
(*은 알부민:옥타플루오로카본:덱스트로스의 혼합비율을 나타낸다)
표 1 및 도 2로부터, 미세기포의 농도는 실시예 1과 비교 실시예 1이 유사하나, 평균직경은 실시예 1의 미세기포가 비교 실시예 1~3의 미세기포보다 그 크기가 월등히 작음을 알 수 있다.
< 실험예 2> 초음파 분쇄시간에 따른 미세기포 PESDA 조영제의 농도 변화
실시예 1 및 비교 실시예 1에 따라 90초, 120초, 180초간 초음파 분쇄를 실시하고, 그 농도 변화를 관찰하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3의 그래프로부터, 90초간 초음파 분쇄를 실시하였을 때가 가장 높은 미세기포 농도를 나타냄을 알 수 있다.
< 실험예 3> 미세기포 PESDA 조영제의 보관상태 시험
실시예 1에서 제조된 미세기포 조영제를 각각 4℃, -20℃하에 48시간 동안 차광시킨 밀폐용기에 저장한 후, 미세기포의 크기 및 농도 변화를 관찰하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4로부터, 미세기포의 농도는 4℃, -20℃하에서 각각 34±3%, 및 55±0.2% 감소하였고, 미세기포의 크기는 4℃, -20℃하에서 각각 77±25%, 및 108±41% 증가하였음을 알 수 있다. 이에 따라, 4℃의 온도에서 48시간 냉장저장 보관함이 보다 더 바람직함을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 미세기포 PESDA 조영제는 유동특성이 우수하여 진단적 조영 심초음파 영역에서의 향상된 진단적 가치를 제공할 뿐만 아니라, 치료용 초음파(Therapeutic echocardiography) 영역에서 혈전용해의 증강, 약물 및 유전자의 전달 등에 있어서 미세기포가 초음파에 잘 깨질 수 있으므로 그 조영증강에 유의적인 이점을 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 알부민, 퍼플루오로카본 가스 및 덱스트로스를 포함하며, 그 혼합비율이 1:1:1의 부피비로 조성된 미세기포 PESDA 조영제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 PESDA 조영제의 미세기포 95% 이상이 1 ㎛ 내지 1.5 ㎛ 직경의 미세기포를 포함하는 미세기포 PESDA 조영제.
  3. 제1항에 있어서, 상기 PESDA 조영제가 mL 당 7 ×108 내지 12 ×108 개의 미세기포를 포함하는 미세기포 PESDA 조영제.
  4. 알부민, 퍼플루오로카본 가스, 및 덱스트로스를 1:1:1의 부피비로 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합액을 초음파 분쇄하는 단계
    를 포함하는 미세기포 PESDA 조영제의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 혼합액은 124 ±5 W에서 80 ~ 100 초간 발사되는 초음파에 의해 분쇄되는 것인 미세기포 PESDA 조영제의 제조방법.
  6. 제1항에 따른 미세기포 PESDA 조영제 또는 제5항의 방법에 따라 제조된 미세기포 PESDA 조영제를 4±2 ℃의 온도에서 차광시킨 밀봉용기에 담아 냉장저장함을 특징으로 하는 미세기포 PESDA 조영제의 보관방법.
  7. 제1항에 따른 미세기포 PESDA 조영제를 포함함을 특징으로 하는 진단제.
KR1020060014622A 2006-02-15 2006-02-15 미세기포 ｐｅｓｄａ 조영제, 그 제조방법, 및 그 보관방법 KR100762314B1 (ko)

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