NO318377B1 - Kontrastmidler for magnetresonanstomografi og fremgangsmate for fremstilling av disse - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår formålene kjennetegnet i patent-kravene, det vil si fremgangsmåte for fremstilling av kontrastmidler for magnetresonanstomografi, kjennetegnet ved at en partikkelsuspensjon basert på para-, superpara-, ferro-eller ferrimagnetiske partikler filtreres ved hjelp av et magnetisk filter og kontrastmidler som fremstilles ved hjelp av denne fremgangsmåten. I farmasøytiske preparater kan det under fremstillingsprosesser med metallverktøy eller i metall-beholdere eller ved sprøyting oppstå fremmedpartikler i form av metalliske partikulære forurensninger. Legemiddelbøker foreskriver for å beskytte pasientene ved parenteralappliserte farmasøytiske preparater, i særdeleshet ved infusjon, viktige øvre grenser for antall fremmedpartikler i forhold til par-tikkelstørrelsen. Ofte handler det om fremmedpartikler av ferro-, ferri-, superpara- eller paramagnetiske forbindelser.

Naturlig forekommende ferromagnetiske forurensninger fra et utgangsmateriale kan atskilles etter en fremgangsmåte som beskrives i US patentskrift 4 119 700. Her skilles de ferromagnetiske forurensningene ved hjelp av et magnetfelt. Fra WO 90/07380 og WO 83/02405 er fremgangsmåter for magnetisk separasjon av biologisk materiale kjent. WO 90/07380 beskriver en innretning der det er et separasjonsrom omgitt av en permanent magnet og som har et inn- og utløp. Det europeiske patentskrift EP 670 185 beskriver en lignende anordning som anvendes til å separere magnetisk merkede celler.

Antall fremmedpartikler i farmasøytiske preparater har til nå såfremt det er mulig, blitt redusert ved hjelp av adsorpssjonsfiltrering eller membranfiltrering. I særdeleshet ved forurensninger som oppstår under manipulasjon av bruks-gjenstanden, som f.eks. innsprøytning av farmaka i infusjons-beholdere, er det vanskelig å gjennomføre en reduksjon av antall fremmedpartikler. Da kan passende småporede membran-filtre ofte med tilleggsvis mekanisk trykk benyttes. Filter-innsatser i infusjonsanordninger fremviser dessuten for det meste porestørrelser fra noen mikrometer, som imidlertid bare medfører utilfredsstillende grad av tilbakeholdelse av fremmedpartikler. Ved partikulære farmasøytiske preparater som f.eks. parenterale fettemulsjoner eller krysstallsuspensjoner som depotlegemidler er en separering av fremmedpartikler ved membran- eller adsorpsjonsfiltrering som regel over hodet ikke mulig.

I US patentskrift 3 817 389 beskrives et filter som kan integreres i et sprøytesystem. Filteret er ikke magnetisk og inneholder heller ingen magnetiske partikler.

Det ble utviklet en fremgangsmåte for fremstilling av kontrastmidler for magnetresonanstomografi der partikkelsuspensjonen på basis av para-, superpara-, ferro- eller ferrimagnetiske partikler filtreres ved hjelp av et magnetisk filter.

Det magnetiske filter gjør det mulig å atskille alle forbindelser som er ferro-, ferri-, superpara- eller paramagnetiske.

Gradientfeltet som anvendes ved separasjonen må være betydelig større enn gradienten til jordfeltet. Utvelgelsen av det egnede gradientfelt avhenger av det magnetiske moment til substansen som skal atskilles. For separasjon av paramagnetiske forbindelser fra diamagnetiske farmasøytiske preparater kreves høygradientfelt.

For å atskille de uønskede magnetiske forbindelser blir de farmasøytiske preparater eller deres utgangs- eller mellomprodukter ledet gjennom innretningen og dermed gjennom det magnetiske gradientfelt. Jo høyere gradienten til det magnetiske gradientfelt er, desto sterkere er kraften som virker på de para-, ferro-, superpara- eller ferromagnetiske forurensningene. Legemidler og farmasøytiske hjelpestoffer (som f.eks. vann) er som regel diamagnetiske og utsettes dessuten for svært liten kraft sammenlignet med de para-, ferri-, superpara- eller ferromagnetiske forurensninger, som de forøvrig ikke lar vandre i retning av gradienten, snarere heller frastøtes. For separasjon av magnetiske forurensninger fra diamagnetiske preparater blir dessuten som regel separasjonen i magnetisk gradientfelt ifølge oppfinnelsen i motsetning til filtrering gjennom småporete filter (f.eks. 0,22 um-membranfilter) utført uten bruk av et spesielt trykk, vanligvis benyttes gravitasjonskraften eller det hydrostatiske trykk.

Separasjon av uønskede magnetiske partikler utføres ved anordningen beskrevet i forbindelse med oppfinnelsen ved hjelp av en gjennornstrømsfremgangsmåte. Ved gjennomstrømsfrem-gangsmåten må, i motsetning til statisk fremgangsmåte, gjen-nomstrømshastigheten avstemmes med det magnetiske moment til de separerende ferro-, ferri- eller superparamagnetiske substanser og den anlagte feltgradient.

Utførelsen av anordningen kan skje på forskjellige måter. Det magnetiske gradientfelt i separasjonsrommet kan f.eks. frembringes gjennom en permanent magnet eller en elektromagnet, som anbringes utenfor separasjonsrommet. For å øke den lokalt virkende gradient til det magnetiske felt kan det i dette tilfelle være stor nytte at separasjonsrommet består av paramagnetiske eller svakt magnetiske materialer og/eller inneholder paramagnetiske eller fortrinnsvis svake magnetiske materialer.

Den kan også frembringe det magnetiske gradientfelt i separasjonsrommet ved et permanent magnetisk materiale som danner separasjonsrommet eller befinner seg i separasjonsrommet .

Videre kan det magnetiske gradientfelt i separasjonsrommet frembringes gjennom en strømførende leder, som enten befinner seg i separasjonsrommet eller omgir separasjonsrommet. I begge de nevnte tilfeller kan det videre være av stor nytte at separasjonsrommet består av paramagnetiske eller svake magnetiske materialer og/eller inneholder paramagnetiske eller fortrinnsvis svake magnetiske materialer.

Blant svakt magnetiske substanser foretrekkes svakt magnetisk jern eller stål, i særdeleshet i form av fint haggel (f.eks. kuler med få millimeter i diameter) eller fritte eller i form av tråd (som f.eks. stålull, nett eller sil).

Veggene i separasjonsrommet, liksom de svake magnetiske eller paramagnetiske materialer og de strømførende ledere som befinner seg innenfor separasjonsrommet, kan som beskyttelse mot uønskede kjemiske reaksjoner som f.eks. korrosjon ytterligere utstyres med egnet beskyttelseslag. Slike beskyttelseslag kan på bakgrunn av råstoffkunnskap være kjente materialer. Egnet er f.eks. forkromming, beskyttelseslag av stabile oksider (som aluminiumoksid), plastbelegg (f.eks. PVC, polystyrol, polyetylen). Ved anvendelse av strøm-førende leder innenfor separasjonskammeret for å frembringe det magnetiske gradientfelt er en isolering med kjente isola-sjonsmaterialer (som f.eks. plaststoffer i form av lakkbelegg) likevel nødvendig.

Eksempler på mulige utførelsesformer av anordningen som frontfilter vises i figur 1. Innretningen kan også integreres i injeksjons- eller infusjonssystemet. Eksempler på integrerte innretninger for magnetisk separasjon i infusjonssystem vises i figur 2 og 3. Et ytterligere utførelseseksempel for en integrert anordning i et injeksjonssystem vises i figur 4. De ulike utførelsesformer skissert i figur 1, som f.eks. anvendelse av permanentmagnetiske kuler eller strømførende leder, er anvendbare i alle integrerte anordninger ifølge oppfinnelsen i infusjons- eller injeksjonssystem for magnetisk separasjon.

En ytterligere spesiell utførelsesform vises i figur 5. Her inneholder separasjonsrommet en svakt magnetisk skive som magnetiseres under filtrering som inneholder hull, der det som separeres til væsken f.eks. suspensjonen eller solen ledes. Gjennom et stort antall hull med liten diameter kan en svært høy magnetisk kontaktflate for den separerende væske oppnås. Slike skiver eller sylindere foretrekkes å bli utført av høykvalitetsstål som anvendes i farmasøytiske fremstillingsprosesser. De kan integreres i ledningssystemer eller adapteres på slike, tilpasset de særlige renhetskrav i en farmasøytisk fremstillingsprosess. Egnede høykvalitetsstål-skiver er korrosjonsbestandige overfor aggressive legemiddel-bestanddeler innenfor et stort pH-område. Videre er de lette å rengjøre, blant annet også ved anvendelse av vanlige varmeste-riliseringsmetoder. Magnetiseringen av svakt magnetiske skiver skjer gjennom en ringmagnet eller en strømførende spole, som befinner seg utenfor separasjonsrommet og dermed ikke trenger å rengjøres.

Gjennom stålskivens diameter, antall og lengde av hullene, høyden av skiven f.eks. motsvarende sylinder, kan strømningshastigheten til væsken som skal separeres og dens oppholdstid f.eks. forholdet mellom væsken som skal separeres og den magnetiserte nettverksoverflaten i hullene innstilles slik at en optimal separeringsgrad inntreffer. Videre kan strømningshastigheten i stålskiven f.eks. i sylinderen redu-seres når flere stålskiver eller sylindere anvendes etter hverandre ved separering, og hullene i skiven eller sylinderen anordnes til hverandre.

En ytterligere spesiell utførelsesform oppnår man når stålskivene i øvre del av separasjonsrommet ikke er magnetiserbare f.eks. består av ikke magnetisert materiale og skiven i nedre del av separasjonsrommet magnetiseres gjennom den øvre ringmagnet f.eks. ved en strømførende spole. Gjennom dette oppnås det at magnetiske partikler utelukkende holdes tilbake i nedre del av separasjonsrommet.

En særdeles fordel ved anordningen for magnetisk separasjon av farmasøytiske preparater er at disse lar seg sterilisere med enkle midler ved f.eks. varmebehandling, auto-klavering med vanndamp under trykk og gassing med etylenoksid. Videre er den mer stabil enn vanlige membran- og porefiltere. Anordningen kan være til særlig nytte som forfilter ved reduksjon av partikkelantallet ved vanlige filtreringsfremgangs-måter som f.eks. sterilfiltrering.

Et ytterligere aspekt ifølge oppfinnelsen angår fremstilling av kontrastmidler, som frembringes ved hjelp av anordningen. Anordningen egner seg til å utvelge bestemte partikler fra farmasøytiske preparater på basis av para-, superpara-, ferro- eller ferrimagnetiske partikler.

Dette kan skje ved å variere feltstyrken. Slik kan partikler som fremviser et særdeles høyt magnetisk moment atskilles fra en farmasøytisk formulering som inneholder en blanding av ulike magnetiske partikler (som f.eks. en magne-tittholdig suspensjon som anvendes innen magnetresonanstomografi).

Midler som inneholder magnetiske partikler anvendes f.eks. som kontrastmidler innen kjernespinntomografi. Der anvendes blant annet suspensjoner basert på superparamagnetisk magnetitt. Overraskende er det her mulig å separere en partik-kelblanding avhengig av blant annet gradientfeltstyrken til dens magnetiske moment, dvs. her kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen reguleres slik at en ikke fullstendig atskillelse av magnetiske partikler, snarere enn selektiv atskillelse, inntreffer, hvormed i særdeleshet de partikler med høyt magnetisk moment holdes tilbake.

Middelet som dermed fremskaffes viser overraskende betydelig forbedrede egenskaper ved sine anvendelsesformål innen diagnostikk enn de tidligere partikkelsuspensjoner. Dermed fremskaffes midler for spesielt nye anvendelsesområder, som f.eks. anvendelse som kontrastmidler i magnetresonans-angiografi eller magnetresonanslymfografi.

Ved hjelp av anordningen kan det oppnås innflytelse på relaksasjonsforholdene i det dannede middel og dermed innvirke på kontrastforsterkningen ved MRT-fremgangsmåten. Ved bestemte medisinske diagnoseverktøy f.eks. diagnostiske prob-lemstillinger foretrekkes en Ti-relaksivitetsendring, i andre tilfeller T2-relaksivitetsendring (eller en egnet kombinasjon av begge) til hydrogenatomene til den appliserte superparamag-etiske partikkel nær fysiologiske molekyler for å stille en diagnose f.eks. fremkalling av diagnostiske bilder. Den magnetiske separasjon kan påvirkes ved disse parametere, som også vises i de etterfølgende eksempler.

Ved hjelp av denne anordningen er dermed frem-stillingen av et legemiddel med endrede magnetiske egenskaper fra et eksisterende legemiddel mulig. Siden bildet fremkommet etter parenteral administrering av partikler til mennesker eller dyr i det retikuloendoteliale system (RES) som blant annet avhenger av størrelsen, tillater den magnetiske separa-jon også et bilde påvirket av de in vivo farmakokinetiske egenskaper av farmasøytiske preparater. De hittil kjente fremgangsmåter for kontrollering av størrelsesfordelingen er utilfredsstillende. Dette baserer seg på kostbare, mindre kontrollerbare fellingsfremgangsmåter for fremstilling av legemiddelsubstans eller på filtreringsprosesser. De sist-nevnte er som nettopp anført forbundet med iboende ulemper.

Også en atskillelse av uønskede, forholdsvis større superparamagnetiske partikler fra kolloidale legemiddel-preparater ved hjelp av sentrifugerings- eller sedimenterings-prosesser er fremgangsmåteteknisk ytterst kostbart eller kommer ikke i betraktning av andre grunner f.eks. manglende stabilitet av legemiddelet eller formuleringen.

Det magnetiske filter beskrevet i forbindelse med oppfinnelsen blir videre anvendt til å separere ferro- eller ferrimagnetiske partikulære forurensninger fra paramagnetiske farmasøytiske preparater, som f.eks. løsninger av jernsalter eller kolloidalt jerndextran (f.eks. iron dextran injectidn, USP XXV) som anvendes ved behandling ved jernmangelanemi.

De etterfølgende eksempler tjener til nærmere beskrivelse av oppfinnelsen uten å innskrenke den.

Eksempel 1

I 10 ml av en vandig løsning inneholdende 4,69 g gadpentetsyre, dimegluminsalt ble ca. 100 mg jernfilspon suspendert. Et magnetisk filter som skissert i figur le ble bygget opp av en ringmangnet (RL 19, IBS Magnet Berlin, ytre diameter 19 mm, indre diameter 6,5 mm, høyde 10 mm) og et separasjonsrom anordnet i det indre volum av ringmagneten. Separasjonsrommet bestod av en vegg av plastmateriale, og ble fylt med stålull. Suspensjonen ble ført igjennom det magnetiske filter ved hjelp av hydrostatisk trykk uten ytterligere kraftpåvirkning. Etter den magnetiske filtrering kan det vises ved mikroskopisk undersøkelse at jernfilsponet ved filteret atskilles fra kontrastmiddelløsningen.

Eksempel 2

Et magnetisk filter som skissert i figur la ble bygget opp av en ringmagnet (NE 1556, IBS Magnet Berlin, ytre diameter 15 mm, indre diameter 5 mm, høyde 6 mm) og et indre volum av ringmagneten anordnet som separasjonsrom. Separasjonsrommet består av en vegg av plastmateriale og ble fylt med jernhaggelkuler (diameter ca. 0,3 mm). Gjennom det magnetiske filter ble 0,8 ml av en super paramagnetisk kolloidal løsning av jernoksidnanopartikler (fremstilt etter US 4 101 435; eksempel 7) med et jerninnhold på 500 mmol/1 og en T2-relaksivitet (r2) på ca. 160 1/(mmol s) filtrert ved hjelp av hydrostatisk trykk. T2-relaksiviteten (r2) til filtratet utgjorde ca. 60 1/{mmol s).

Relaksivitetsforholdet r2/rx ble for den ubehandlede løsning bestemt til en verdi på 7,4, mens det for filtratet ble målt en verdi på 3,2.

Alle MR-angiogram (figur 6-8) ble tatt ved hjelp av A 3 D FLASH-teknikk (10/2,6/4 0 °) på en eksperimentell MRT(SISC0 SIS 85, 2,0 tesla).

Som forsøksdyr ble anesteserte rotter "Rompun"/"Keta-vet" blandingsforhold 1:1) (hann-wistar kroppsvekt 200 g).

Såvel med den "ufiltrerte" utgangssubstans som med det filtrerte preparat ifølge oppfinnelsen ble det først tatt et prekontrastbilde, som bilde 1, deretter et bilde henholds-vis 15 og 30 minutter etter intravenøs administrering av kontrastmiddelet. Til dette ble det anvendt en dose på ca. 100 hyaluronidasemol jern per kg kroppsvekt. Figur 6 viser MR-angiogrammet av den ufiltrerte magnetittsuspensjonen. Kontrasteffekter oppnådd etter hen-holdsvis 1 og 15 minutter er av liten diagnostisk verdi. Figur 7 viser MR-diagrammet av den filtrerte magnetitt suspens jon [(a) prekontrast, (b) 1 minutt p.i.), (c) 30 minutter p.i.]. Her er allerede etter 1 minutt et stort antall av karene entydig påvisbare, effekten forsterker seg dog dramatisk 30 minutter etter applisering av kontrastmiddel. Kontrastmiddelpreparasjonen opparbeidet ifølge oppfinnelsen er sammenlignet med ubehandlet substans fremragende for magnet-resonansangiografi.

Eksempel 3

Et magnetisk filter som skissert i figur la ble bygget opp av en ringmagnet (NE 2016, IBS magnetberlin, ytre diameter 20 mm, indre diameter 10 mm, høyde 6 mm) og det indre volum av ringmagneten anordnet som separasjonsrom. Separasjonsrommet bestod av en vegg av plastmateriale og ble fylt med jernhaggelkuler (diameter ca. 0,3 mm). Gjennom det magnetiske filter ble 0,8 ml av en superparamagnetisk kolloidal løsning av jernoksidnanopartikler (fremstilt ifølge US 4 101 435, eksempel 7) med et jerninnhold på 500 mmol og en T2-relaksivitet (r2) på ca. 160 1/(mmol s) filtrert ved hjelp av hydrostatisk trykk. Forholdet mellom relaksivitet r2 og ri utgjorde i filtratet r2/ri=2,l.

Angiogrammene frembrakt med disse preparater vises i figur 8, der blodkarene allerede kan gjenkjennes etter ett minutt, mens preparatene fremstilt ifølge eksempel 2 først oppnår differensiering av blodkar på et betydelig senere tidspunkt.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av kontrastmidler for magnetresonanstomografi, karakterisert ved at en partikkelsuspensjon basert på para-, superpara-, ferro- eller ferrimagnetiske partikler filtreres ved hjelp av et magnetisk filter.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at partikkelsuspensjonen er en suspensjon basert på superparamagnetisk magnetitt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det magnetiske filter inneholder et separasjonsrom som har et inn- og utløp, og der det finnes et magnetisk gradientfelt.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 3, karakterisert ved at det magnetiske filter er integrert i et injeksjons- eller infusjonssystemer.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det magnetiske gradientfelt i separasjonsrommet frembringes gjennom en permanent magnet eller en elektromagnet, som anbringes på yttersiden av separasjonsrommet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 5, karakterisert ved at separasjonsrommet består av paramagnetisk eller svakt magnetisk materiale og/eller inneholder paramagnetisk eller svakt magnetisk materiale.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at gradientfeltet i separasjonsrommet frembringes ved permanentmagnetisk materiale som danner separasjonsrommet eller befinner seg i separasj onsrommet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det magnetiske gradientfelt i separasjonsrommet frembringes gjennom en strømførende leder som enten befinner seg i separasjonsrommet eller omgir separasjonsrommet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at separasjonsrommet ytterligere inneholder paramagnetisk eller svakt magnetisk materiale.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det magnetiske filter er sterilt.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at separasjonsrommet inneholder en eller flere svakt magnetiske skiver som magnetiseres under separasjonen, som er utstyrt med hull der væsken som skal filtreres ledes igjennom.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at det i separasjonsrommet befinner seg flere skiver etter hverandre der hullene er anordnet ved siden av hverandre.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at skivene i øvre del av separasjonsrommet ikke er magnetiserbare f.eks. består av ikke magnetiserbart materiale, og skivene i nedre del av separasjonsrommet magnetiseres ved en ytre ringmagnet eller en strømførende spole.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11 til 13, karakterisert ved at de svake magnetiske skiver utformes av høykvalitetsstål.

15. Kontrastmiddel for magnetresonanstomografi, karakterisert ved at de fremstilles etter fremgangsmåten ifølge ett av kravene 1 til 14.