PL185883B1 - Środek diagnostyczny w formie emulsji gazu do wzmaŚrodek diagnostyczny w formie emulsji gazu do wzmacniania kontrastu ultradźwięków, sposób wytwarzanicniania kontrastu ultradźwięków, sposób wytwarzania środka diagnostycznego, kompozycja prekursorów ma środka diagnostycznego, kompozycja prekursorów mikrobanieczek oraz kompozycja mikrobanieczkowaikrobanieczek oraz kompozycja mikrobanieczkowa - Google Patents

Abstract

1. Srodek diagnostyczny w formie emulsji gazu do wzmacniania kontrastu ultradzwieków, znamienny tym, ze zawiera wielka ilosc banieczek gazu w cieklym osrodku, a ba- nieczki gazu zawieraja fluoroeter. 16. Sposób wytwarzania srodka diagnostycznego w formie emulsji gazu, znamienny tym, z e do porowatego materialu, srodka powierzchniowo czynnego i gazu lub mieszaniny gazu obejmujacego fluoroetery zdyspergowane w porach, dodaje sie zawierajaca wode ciecz i miesza sie material porowaty, srodek powierzchniowo czynny i ciecz zawierajaca wode z wytworzeniem w ten sposób emulsji gazu, gdzie emulsja gazu zawiera banieczki gazu lub mieszaniny gazów otoczone warstwa srodka powierzchniowo czynnego, przy czym czynnosci tych dokonuje sie w pojemniku. 27. Kompozycja prekursorów mikrobanieczek, do wy- twarzania srodka do diagnostycznego obrazowania ultradzwie- kowego, znamienna tym, ze zawiera: material porowaty, gaz lub mieszanine gazów obejmujace fluoroeter zdy- spergowany w tych porach i srodek powierzchniowo czynny, gdzie material, gaz lub mieszanina gazów, i srodek powierzchniowo czynny sa lacznie przygotowane do tworzenia mikrobanieczek po dodaniu cieczy. 36. Kompozycja mikrobanieczkowa do stosowania w diagnostycznym obrazowaniu ultradzwiekowym zawierajaca wielka ilosc mikrobanieczek w biokompatybilnym cieklym medium, znam ienna tym, ze mikrobanieczki zawieraja co naj- mniej jeden fluoroeterowy gazowy czynnik osmotyczny i co najmniej jeden gaz modyfikujacy. Fig. 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest środek diagnostyczny w formie emulsji gazu do wzmacniania kontrastu ultradźwięków, charakteryzujący się tym, że zawiera wielką ilość banieczek gazu Iw ciekłym ośrodku, a banieczki gazu zawierają fluoroeter.

Korzystnie, banieczki gazu zawierają perfluoroeter i fluoroeter wybrany jest z grupy obejmującej:

CH₃CH₂OCF2CHF₂, ch₃ch₂ocf₂cf₃, chf₂ch₂ocf₂chf₂, cf₃ch₂ocf₂ch₂f, cf₃. ch₂och₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂chf₂, chf₂ch₂ocf₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂cf₃, ch₃och₂. cf₂chf₂, ch₃och₂cf₂cf₃, ch₃ocf₂cf₂chf₂, ch₃ocf₂chfcf₃, ch₃ocf₂cf₂cf₃, chf₂. OCH₂CF₂CHF₂, CHF₂OCH₂CF₂CF₃, CF₃OCH₂CF₂CHF₂, CF₃OCH₂CF₂CF₃, CH₃OCH(CF₃)₂, CH₃OCF(CF₃)₂, CHF₂OCH(CF₃)₂, ch₃och₂chf₂, ch₃ocf₂ch₂f, ch₃och₂cf₃, ch₃. ocf₂chf₂, chf₂och₂chf₂, chf₂ocf₂ch₂f, chf₂och₂cf₃, chf₂ochfcf₃, cf₃och₂. chf₂, ch₃ocf₂cf₃, cf₃och₂cf₃, cf₃ochfcf₃, CF₃OCF₂OCF₃, CF₃(OCF₂)₂OCF₃, cf₃. (OCF₂)₃OCF₃, CF₃(OCF₂)₄OCF₃ i ich mieszanin.

185 883

Korzystnie fluoroeter wybrany jest z grupy obejmującej perfluorodietyloetery, perfluorodimetyloetery, perfluorodiglimy, perfluorometyloetyloetery i perfluoromonoglimy, banieczki gazu dodatkowo zawierają powietrze lub azot i otoczone są warstwą środka powierzchniowo czynnego, przy czym warstwa środka powierzchniowo czynnego zawiera środek powierzchniowo czynny wybrany z grupy obejmującej niejonowe środki powierzchniowo czynne, obojętne środki powierzchniowo czynne, anionowe środki powierzchniowo czynne, obojętne fluorowane środki powierzchniowo czynne, anionowe fluorowane środki powierzchniowo czynne i ich kombinacje.

Korzystnie, warstwa środka powierzchniowo czynnego zawiera nie-Newtonowski środek powierzchniowo czynny.

Warstwa środka powierzchniowo czynnego obejmuje związek z grupy obejmującej fosfolipidy, kwasy tłuszczowe, kopolimer}' blokowe i estry cukrowe.

Warstwa środka powierzchniowo czynnego zawiera co najmniej pierwszy i drugi środek powierzchniowo czynny, przy czym pierwszy środek powierzchniowo czynny składa się głównie z fosfolipidu lub mieszaniny fosfolipidów zawierających co najmniej jeden łańcuch acylowy, który zawiera co najmniej 10 atomów węgla i stanowi co najmniej 5% wag. wszystkich środków powierzchniowo czynnych, podczas gdy drugi środek powierzchniowo czynny jest lepiej rozpuszczalny w wodzie niż pierwszy środek powierzchniowo czynny, drugi środek powierzchniowo czynny wybrany jest z grupy obejmującej kwasy tłuszczowe, sole kwasów tłuszczowych, estry cukrów z kwasami tłuszczowymi, kopolimery polioksypropylenopolioksyetylenowe, niejonowe alkiloglukozydy, polisorbinian i ich kombinacje.

Banieczki gazu są wolnymi banieczkami gazu oraz banieczki gazu zawierają dodatkowo mikrosfery, a mikrosfery zawierają proteiny.

Banieczki gazu zawierają dodatkowo liposomy.

Dalszym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania środka diagnostycznego w formie emulsji gazu, polegający na tym, że do porowatego materiału, środka powierzchniowo czynnego i gazu lub mieszaniny gazu obejmującego fluoroeteiy zdyspergowane w porach, dodaje się zawierającą wodę ciecz i miesza się materiał porowaty, środek powierzchniowo czynny i ciecz zawierającą wodę z wytworzeniem w ten sposób emulsji gazu, gdzie emulsja gazu zawiera banieczki gazu lub mieszaniny gazów otoczone warstwą środka powierzchniowo czynnego, przy czym czynności tych dokonuje się w pojemniku, przy czym materiał porowaty jest zasadniczo rozpuszczalny w wodzie, a fluoroeter wybrany jest z grupy obejmującej:

CH₃CH₂OCF₂CHF2, CH3CH2OCF2CF3, CHF2CH2OCF2CHF2, CF3CH2OCF7CH2F, CF₃. CH2OCH2CF3, CF3CH2OCF2CHF2, CHF2CH2OCF2CF3, CF3CH2OCF2CF3, CH3OCH2CF2CHF2, CH₃OCH₂CF₂CF3, CH3OCF2CF2CHF2, CH3OCF2CHFCF3, CH3OCF2CF2CF3, CHF2OCH2. CF₂CHF₂, CHF₂OCH₂CF₂CF3, CF3OCH2CF2CHF2, CF3OCH2CF2CF3, CH₃OCH(CF₃)₂, ch₃. OCF(CF₃)₂, CHF₂OCH(CF₃)2, CH₃OCH₂CHF2, ch₃ocf₂ch₂f, ch₃och₂cf₃, ch₃ocf₂. CHF₂, CHF₂OCH₂CHF₂, CHF2OCF2CH2F, CHF₂OCH₂CF₃, CHF2OCHFCF3, CF3OCH2CHF2, CH₃OCF₂CF₃, CF₃OCH₂CF₃, CF₃OCHFCF₃, CF3OCF2OCF3, CF₃(OCF₂)2OCF₃, CF₃(OCF₂)₃. OCF3, CF₃(OCF₂)₄OCF₃ i ich mieszanin.

Fluoroeter wybrany jest z grupy obejmującej eter perfluorodietylowy, eter perfluorodimetylowy, eter perfluorometylowoetylowy, perfluoromonoglim i perfluorodiglim.

Materiał porowaty zawiera środek powierzchniowo czynny, przy czym środek powierzchniowo czynny wybrany jest z grupy obejmującej fosfolipidy, fosfocholiny, lizofosfolipidy, niejonowe środki powierzchniowo czynne, obojętne środki powierzchniowo czynne, anionowe środki powierzchniowo czynne, obojętne fluorowane środki powierzchniowo czynne, anionowe fluorowane środki powierzchniowo czynne i ich kombinacje.

Materiał porowaty wybrany jest z grupy obejmującej struktury zawierające pory i rozpuszczalne struktury tworzące pory; materiał porowaty wybrany jest z grupy obejmującej cukry, suszone rozpyłowo mikrosfery, liofilizowane proszki, liofilizowane bryłki, sproszkowane i granulowane cukry mikrosfery z protein i suszony porowaty kwas hialuronowy.

185 883

Mikrobanieczki są tworzone poprzez solubilizację materiału porowatego; mikrobanieczki wytworzone są poprzez zmianę ciśnienia emulsyfikowanej cieczy zawierającej fazę wodną i fluoroeterowy gazowy czynnik osmotyczny; mikrobanieczki tworzone są poprzez sonikację.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest kompozycja prekursorów mikrobameczek, do wytwarzania środka do diagnostycznego obrazowania ultradźwiękowego, która zawiera:

materiał porowaty, gaz lub mieszaninę gazów obejmujące fluoroeter zdyspergowany w tych porach i środek powierzchniowo czynny, gdzie materiał, gaz lub mieszanina gazów i środek powierzchniowo czynny są łącznie przygotowane do tworzenia mikrobanieczek po dodaniu cieczy, przy czym materiał porowaty jest w zasadzie rozpuszczalny w wodzie.

Fluoroeter stosowany w kompozycji wybrany jest z grupy obejmującej

CH₃CH₂OCF₂CHF₂, CH₃CH₂OCF₂CF₃, CHF₂CH₂OCF₂CHF₂, CF₃CH₂OCF₂CH₂F, cf₃. ch₂och₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂chf₂, chf₂ch₂ocf₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂cf₃, ch₃och₂cf₂chf₂, ch₃och₂cf₂cf₃, ch₃ocf₂cf₂chf₂, ce₃ocf₂chfcf₃, ch₃ocf₂cf₂cf₃, chf₂och₂. CF₂CHF₂, CHF₂OCH₂CF₂CF₃, CF₃OCH₂CF₂CHF₂, CF₃OCH₂CF₂CF₃, CH₃OCH(CF₃)₂, CH₃OCF(CF₃)₂, CHF₂OCH(CF₃)₂, ch₃och₂chf₂, ch₃ocf₂ch₂f, ch₃och₂cf₃, ch₃. ocf₂chf₂, chf₂och₂chf₂, chf₂ocf₂ch₂f, chf₂och₂cf₃, chf₂ochfcf₃, cf₃. och₂chf₂, ch₃ocf₂cf₃, cf₃oh₂cf, cf₃ochfcf₃, CF₃OCF₂OCF₃, CF₃(OCF₂)₂OCF₃, CF₃(OCF₂)₃OCF₃, CF₃(OCF₂)₄OCF₃ i ich mieszanin;

fluoroeter wybrany jest z grupy obejmującej eter perfluorodietylowy, eter perfluorodimetylowy, eter perfluorometylowoetylowy, perfluoromonoglim, i perfluorodiglim.

Materiał porowaty stosowany w kompozycji zawiera środek powierzchniowo czynny, a środek powierzchniowo czynny wybrany jest z grupy obejmującej fosfolipidy, fosfocholiny, lizofosfolipidy, niejonowe środki powierzchniowo czynne, obojętne środki powierzchniowo czynne, anionowe środki powierzchniowo czynne, obojętne fluorowane środki powierzchniowo czynne, anionowe fluorowane środki powierzchniowo czynne i ich kombinacje;

materiał porowaty wybrany jest z grupy obejmującej struktury zawierające pory rozpuszczalne w wodzie i struktury tworzące pory;

materiał porowaty wybrany jest z grupy obejmującej mikrosfery suszone rozpyłowo, granulowane i sproszkowane cukiy, liofilizowane proszki, liofilizowane bryłki, mikrosfery proteinowe i suszony porowaty kwas hialuronowy, przy czym materiał porowaty obejmuje suszone rozpyłowo mikrosfery, a suszone rozpyłowo mikrosfery zawierają związek wybrany z grupy obejmującej skrobię, pochodne skrobi i estry cukrów.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest kompozycja mikrobanieczkowa do stosowania w diagnostycznym obrazowaniu ultradźwiękowym zawierająca wielką ilość mikrobanieczek w biokompatybilnym ciekłym medium, w której mikrobanieczki zawierają co najmniej jeden fluoroeterowy gazowy czynnik osmotyczny i co najmniej jeden gaz modyfikujący, przy czym fluoroeterowy gazowy czynnik osmotyczny obejmuje perfluoroeter;

fluoroeterowy gazowy czynnik osmotyczny wybrany jest z grupy obejmującej

CH₃CH₂OCF₂CHF₂, ch₃ch₂ocf₂cf₃, chf₂ch₂ocf₂chf₂, cf₃ch₂ocf₂ch₂f, cf₃. ch₂och₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂chf₂, chf₂ch₂ocf₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂cf₃, ch₃och₂cf₂. chf₂, ch₃och₂cf₂cf₃, ch₃ocf₂cf₂chf₂, ch₃ocf₂chfcf₃, ch₃ocf₂cf₂cf₃, chf₂. OCH₂CF₂CHF₂, CHF₂OCH₂CF₂CF₃, CF₃OCH₂CF₂CHF₂, CF₃OCH₂CF₂CF₃, CH₃OCH(CF₃)₂, CH₃OCF(CF₃)₂, CHF₂OCH(CF₃)₂, ch₃och₂chf₂, ch₃ocf₂ch₂f, ch₃och₂cf₃, ch₃. ocf₂chf₂, chf₂och₂chf₂, chf₂ocf₂ch₂f, chf₂och₂cf₃, chf₂ochfcf₃, cf₃. och₂chf₂, ch₃ocf₂cf₃, cf₃och₂cf₃, cf₃ochfcf₃, CF₃OCF₂OCF₃, CF₃(OCF₂)₂OCF₃, CF₃(OCF₂)₃OCF₃, CF₃(OCF₂)₄OCF₃ i ich mieszanin.

Mikrobanieczki zawierają dodatkowo mikrosferę, a mikrosfera obejmuje proteinę.

mikrobanieczki zawierają dodatkowo liposomy, mikrobanieczki zawierają dodatkowo warstwę środka powierzchniowo czynnego, przy czym warstwa środka powierzchniowo czynnego, wybrana jest spośród niejonowych środków powierzchniowo czynnych, obojętnych środków powierzchniowo czynnych, anionowych

185 883 środków powierzchniowo czynnych, fluorowanych środków powierzchniowo czynnych, anionowych fluorowanych środków powierzchniowo czynnych i ich kombinacji, warstwa środka powierzchniowo czynnego obejmuje nie-Newtonowski środek powierzchniowo czynny;

warstwa środka powierzchniowo czynnego obejmuje związek wybrany z grupy składającej się z fosfolipidów, kwasów tłuszczowych, kopolimerów blokowych i estrów cukrowych.

W kompozycji mikrobanieczkowej według wynalazku gaz modyfikujący zawiera tlen; gaz modyfikujący zawiera azot.

Wynalazek wykorzystuje związki fluoroeterowe o niskich wartościach współczynnika Ostwalda do uzyskiwania długotrwałych emulsji gazów stanowiących preparaty mikro-banieczek do podwyższania kontrastu obrazów ultradźwiękowych i rezonansu magnetycznego. Kiedy wytwarza się preparaty mikrobanieczek używając związków według wynalazku, to można uzyskać trwalsze obrazy serca i innych organów wewnętrznych niż było to dotąd możliwe. W tym wynalazku zastrzega się emulsje gazów obejmujące nie stosowaną uprzednio grupę związków, które łączą obniżoną rozpuszczalność w wodzie z nieznacznym obniżeniem prężności pary nasyconej (i w ten sposób niespodziewanie niskie współczynniki Ostwalda). Wysoka prężność par dodatkowo pomaga obniżyć zanikanie kontrastu powodowane kondensacją gazu wypełniającego banieczki w ciecz. Związki te są fluorowanymi mono- i polieterami. Gdy porównuje się peifluoropolietery z ich analogami perfluoropochodnymi węglowodorów o tej samej ilości atomów węgla, to dodanie tlenu eterowego nie wpływa znacznie na prężność pary, natomiast rozpuszczalność w wodzie obniża się około 2-3 razy. Jest to nieoczekiwane i zadziwiające, gdyż zwykle zamianie węglowodorów na etery towarzyszy znaczny wzrost rozpuszczalności w wodzie.

Tak więc ujawnia się emulsję gazu do wzmacniania kontrastu ultradźwięków obejmującą mnogość banieczek gazu w ciekłym ośrodku, z gazem stanowiącym fluoromono- i fluoropolieter, lub ich mieszaninę. W pewnych odmianach gaz otrzymuje się ze związków o współczynniku Ostwalda niższym niż około 100 χ 10'⁶ w 37°C, co prowadzi do szczególnie trwałego podwyższenia kontrastu w ustroju żywym. Stwierdzono, że szczególnie korzystne są pary eteru perfluorodietylowego, eteru perfluorodimetylowego, eteru perfluorometyloetylowego, perfluoromonoglimu, perfluorodiglimu, C4F10O3, C5F12CO4, C6F14O5.

Banieczki gazowe według wynalazku mogą być otoczone przez warstwę środków powierzchniowo czynnych złożoną korzystnie z pierwszego i drugiego środka powierzchniowo czynnego, z których pierwszy środek powierzchniowo czynny zawiera głównie fosfolipid łub mieszaninę fosfolipidów zawierających co najmniej jeden łańcuch acylowy zawierający co najmniej 10 atomów węgla i stanowi co najmniej około 5% wag. całkowitej masy środków powierzchniowo czynnych, a drugi środek powierzchniowo czynny jest lepiej rozpuszczalny w wodzie od pierwszego środka powierzchniowo czynnego. Najkorzystniej, gdy pierwszy środek powierzchniowo czynny jest fosfatydylocholiną z jednym lub więcej łańcuchami acylowymi, a co najmniej jeden z łańcuchów zawiera 12 do 18 atomów węgla, zaś drugi środek powierzchniowo czynny jest fosfatydylocholiną z jednym lub więcej łańcuchów acylowych, z których co najmniej jeden łańcuch składa się z 6 do 12 atomów węgla.

Ponadto, w szerokim znaczeniu przedmiotem niniejszego wynalazku sąprekursory mikrobanieczek i sposoby wytwarzania emulsji gazów. Specjaliści uznają że preparaty mikrobanieczek można wytworzyć na liczne różnorodne sposoby. Na przykład, mikrobanieczki można otrzymać stosując ujawnione związki fluoroeterowe w połączeniu z proszkami, mikrosferami protein, mikrosferami suszonymi metodą rozpylenia, cząsteczkami o pustym wnętrzu, pyłami, liposomami, nasyconymi roztworami cukru, itp. Każdy z takich strukturalnych materiałów może być następnie użyty do wytwarzania suchych prekursorów mikrobanieczek, gdy zostanie w nim zdyspergowany fluoroeter. Po dodaniu ośrodka ciekłego, korzystnie wody, można wytworzyć emulsje gazów.

W korzystnej odmianie mikrobanieczki wytwarza się przez suszenie rozpylonych ciekłych preparatów zawierających biologicznie zgodne składniki wytwarzające membranę, aby wytworzyć proszek mikrosfer, połączenie tych mikrosfer z ujawnionymi związkami fluoroeterowymi o niskim współczynniku Ostwalda i zmieszaniu tego proszku z fazą wodną. Mikrosfe

185 883 ry proszku rozpuszczają się w fazie wodnej tworząc mikrobanieczki. Korzystnie mikrobanieczki okryte są mono warstwą środka powierzchniowo czynnego.

Ujawnione emulsje wykorzystuje się do wytwarzania obrazów, włącznie z harmonicznym wytwarzaniem obrazów ultradźwiękowych.

Inne cele, właściwości i zalety tego wynalazku staną się widoczne dla specjalistów po rozważeniu następującego szczegółowego opisu przykładowych korzystnych odmian, wraz z figurami, które będą zwięźle opisane na początku.

Krótki opis figur

Figura 1 przedstawia wykres intensywności impulsowego sygnału Dopplera w ustroju żywym w funkcji czasu dla dwóch fluoroeterowych emulsji gazów według wynalazku w stosunku do powietrza.

Figury 2a, 2b i 2c są graficznymi przedstawieniami zaniku sygnału ultradźwiękowego w czasie liczonym od iniekcji kontrastującej emulsji gazów królikowi. Każdy z wykresów został przedstawiony tak, że układ mikrobanieczek zawierających fluoroetery porównuje się z preparatem zawierającym odpowiednią fluoropochodną węglowodoru, znanym dotychczas w technologii.

Każda z fig. 3a, 3b i 3c pokazuje dwa ultradźwiękowe obrazy serca świni przed iniekcją środka z kontrastem banieczkowym (fig. 3a), po 1 minucie (3b) i po 6 minutach (3c) od iniekcji. Na tych figurach górny obraz (inny od obrazu porównawczego) wytworzony został przy użyciu preparatu mikrobanieczek zawierającego perfluoropolieter, C5F12O4, zaś dolny obraz uzyskany był przy użyciu preparatu mikrobanieczek zawierającego perfluoroheksan, CćH^.

Szczegółowy opis wynalazku

I. Opis ogólny

Przyjęto tu, że za mikrobanieczki uważa się banieczki gazowe w środowisku wodnym o średnicy pomiędzy 0,5 a 300 pm, a korzystnie mające średnicę nie większą od około 200, 100 lub 50 pm. Mikrobanieczki mogą ale nie muszą posiadać warstewkę lub osłonę na powierzchni gazu z cieczą. Jeśli ją mają to osłona może mieć grubość jednej lub wielu drobin. Ponadto mikrobanieczki mogą być pułapkowane przez osłonną warstwę dwudrobinową (jak w przypadku jednowarstwowych liposomów), lub złożoną z kilku zestawów dwuwarstwowych (pęcherzyki warstwowe). Mikrobanieczki według wynalazku mogą być także otaczane przez bardziej trwałe układy powłok takich jak denaturowane proteiny.

Emulsje są to ogólnie biorąc dyspersje dwu lub więcej nie mieszających się płynów utrwalone na powierzchni środkiem powierzchniowo czynnym, a odmiany zawierające środki powierzchniowo czynne według wynalazku stanowią właściwie emulsje gażów, w których nieciągła faza emulsji jest gazowa, a nie ciekła. Zatem określenie „emulsja gazu” używane jest tu w znaczeniu dyspersji wielkiej ilości mikrobanieczek gazowych w środowisku wodnym z lub bez środków powierzchniowo czynnych na granicy faz. To znaczy, że emulsjami gazów według wynalazku są po prostu preparaty mikrobanieczek zawierających fluoroeter.

Do zastosowania wewnątrznaczyniowego, optymalny rozmiar banieczek jest określany przez dwa konkurujące czynniki. Mniejsze banieczki łatwiej przepływają przez cienkie naczynia krwionośne i włoskowate, ale powstawanie echa ultradźwiękowego zależy silnie od rozmiarów banieczek. Mikrobanieczki przydatne do podwyższania kontrastu ultradźwięków stosowane do badań naczyniowych mają korzystnie średnice około 1 do 10 pm z tym, że szczególnie korzystne są średnice 3-5 pm.

II. Dobór gazów i połączeń gazów na mikrobanieczki

Krótka żywotność większości układów zawierających mikrobanieczki jest częściowo powodowane podwyższonym ciśnieniem gazu wewnątrz banieczki, co wynika z działania sił napięcia powierzchniowego na banieczki. To podwyższone ciśnienie wewnętrzne rośnie w miarę zmniejszania się wielkości banieczki. Podwyższone ciśnienie wewnętrzne wymusza rozpuszczanie się gazu i powoduje zapadanie się banieczki, kiedy gaz przenika do roztworu. Równanie Laplace'a, ΔΡ = 2 σ/r (w którym ΔΡ oznacza przyrost ciśnienia gazu wewnątrz banieczki s oznacza napięcie powierzchniowe na powierzchni banieczki, a r oznacza promień banieczki) opisuje ciśnienie wywierane na banieczkę gazową przez otaczającą powierzchnię lub błonę. Ciśnienie Laplace’a jest odwrotnie proporcjonalne do promienia banieczki; dlatego

185 883 gdy banieczka się kurczy to ciśnienie Laplace'a rośnie, powodując wzrost szybkości dyfuzji gazu z banieczki i szybkości kurczenia się banieczki.

Wzór Quay'a na czas trwania banieczki (równanie 1) ignoruje ten czynnik. Powstają różne wnioski co do przydatności gazu gdy uwzględni się wpływ ciśnienia Laplace'a na banieczkę w połączeniu z faktem, że krew normalnie zawiera takie gazy jak azot pod ciśnieniem bliskim atmosfeiycznemu. Dokładniej biorąc prowadzi to do wniosku, że mieszanina gazowa „pierwotnego gazu modyfikującego”, takiego jak azot albo powietrze lub inny gaz obecny we krwi w połączeniu z „gazowym czynnikiem osmotycznym” o małej rozpuszczalności w wodzie i równocześnie wysokiej prężności pary daje w wyniku optymalną żywotność banieczek. Niektóre odmiany takich mieszanek gazowych zostały opisane we wspólnie opisanych zgłoszeniach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 08/099951; 08/284083; i 08/395680 włączonych niniejszym jako odnośniki.

Stabilizujący wpływ właściwie dobranych mieszanek gazowych można łatwiej zrozumieć przez rozważenie zachowania pewnych hipotetycznych banieczek w roztworze wodnym. Można przyjąć, że banieczki te otoczone są warstewką środka powierzchniowo czynnego obniżającego napięcie powierzchniowe. Należy jednakże uwzględnić oddziaływanie gazu lub mieszaniny gazów o różnych rozpuszczalnościach, przepuszczalności warstwy membrany środka powierzchniowo czynnego i stężenia zewnętrzne.

Oddziaływanie fizyczne pierwotnego gazu modyfikującego, drugiego czynnika osmotycznego i środowiska można włączyć do ogólnej teorii zachowania się banieczek. W roztworach zawierających stosunkowo wysokie stężenie pierwotnego gazu modyfikującego (w porównaniu ze stężeniem w roztworze gazu czynnika osmotycznego), trwałość banieczek może być teoretycznie określona jako funkcja pewnych fizycznych właściwości wtórnego gazowego czynnika osmotycznego.

Przyjmijmy, że mikrobanieczka o promieniu r zawiera dwa gazy doskonałe: powietrze (azot) (n_a moli) i czynnik osmotyczny (np moli). Mikrobanieczka znajduje się w nieograniczonym środowisku wodnym, które nie zawiera czynnika osmotycznego, ale jest wysycone nieograniczonym dopływem powietrza. Powietrze jest znacznie lepiej rozpuszczalne w wodzie i szybko wydyfundowuje z mikrobanieczki. Jeśli jednak banieczkę będzie się traktować analogicznie do membrany półprzepuszczalnej, to możemy zauważyć, że potencjał chemiczny powietrza w jest taki sam jak w otoczeniu podczas gdy potencjał chemiczny fluoropochodnej węglowodoru jest w mikrobanieczce wyższy niż poza nią. Mechaniczne wyrównywanie ciśnień poprzez powierzchnię rozdzielającą jest z założenia szybkie. Zatem żywotność mikrobanieczki określona jest przez dyfuzję czynnika osmotycznego z mikrobanieczki. Ciśnienie wewnątrz mikrobanieczki jest sumą ciśnień cząstkowych powietrza i związku fluoro węglowego:

„b_2Tb ।

P ^— P F + ρ a (3)

Ponieważ powietrze jest dobrze rozpuszczalne w środowisku wodnym i szybko dyfunduje zarówno do banieczki jak i na zewnątrz przepływ masy powietrza jest sumarycznie nieznaczny, a ciśnienie cząstkowe powietrza wewnątrz mikrobanieczki jest w przybliżeniu równe ciśnieniu atmosferycznemu nad wodą. Oznacza to, że nadmiarowe ciśnienie Laplace'a jest związane wyłącznie z czynnikiem osmotycznym

2σ n_F p_F ^b = ---- = ------RT (4) r 1 π _r ³

Następnie ustabilizowany dyfuzyjny przepływ masy J (mol/s) czynnika osmotycznego z kulistej cząstki do ośrodka o zerowym stężeniu w nim wyniesie:

podpow.

J = 4 π r² D-------^r (5)

Tu D oznacza współczynnik dyfuzji czynnika osmotycznego w wodzie, a cf,podpow. jest równowagowym stężeniem podpowierzchniowym czynnika osmotycznego w wodzie. Przyj

185 883 mijmy że stężenie podpowierzchniowego czynnika osmotycznego w wodzie jest w równowadze z fluoropochodną węglowodoru w mikrobanieczce. Ponieważ para nie jest nasycona, podpowierzchniowe stężenie czynnika osmotycznego w mikrobanieczce jest niższe od stężenia odpowiadającego parze nasyconej i w stosunku do wewnętrznego ciśnienia czynnika osmotycznego wynosi: 2 σ

Cp, podpow Ce, nas ( T) ' Cp, nas (T) ( 6 )

Pf, nas (T) Pe, nas (T) r

Z równań 4, 5, i 6 wynika, że:

d nas

---r² = 3 DRT------- (7) d t PF,nas

Cf, nas

Zauważmy, że wyrażenie RT-------jest bezwymiarowe i zawiera stosunek prężności

Pf, nas pary nasyconej czynnika osmotycznego do odpowiedniej równowagowej rozpuszczalności tegoż czynnika osmotycznego w wodzie. Stosunek ten jest znany jako współczynnik Ostwalda (często oznaczany „L”). Kwadrat promienia banieczki maleje z czasem z szybkością proporcjonalną do współczynnika Ostwalda dla gazowego czynnika osmotycznego. Co za tym idzie czynniki osmotyczne o niskich współczynnikach Ostwalda dają podwyższoną żywotność banieczek. Współczynnik Ostwalda dla gazowych czynników osmotycznych jest korzystnie niższy niż około 500 χ 10'⁶, 100 x 1 O*⁶, lub 50 x 10‘⁶, a najkorzystniej niższy niż około 40 χ 10’⁶, 30 χ 10’⁶, 20 x W⁶, 10 χ 1 O*⁶, 5 χ 10’⁶ lub 1 χ 10’⁶.

Tabela 1. Współczynniki Ostwalda i prężność pary w 25°C

Gaz wypełnienia	t. wrzenia, °C*	PF>nas, atm**.	Lx 106***
o2	-183		31110
n2	-196		15880
sf6	-68	23,5	5950
cf4	-128	159	5172
c2f6	-78	26,2	1273
cf3ocf3	-59	10,9	932
n-C3F8	-37	6,8	583
cf3oc2f5	-21,5	3,9	316
n-C4Fio	-2	2,2	212
C2F5OC2F5	1	1,9	73
CF3OC2F4OCF3 (perfluoromonoglim)	17	1,16	36
n-C5F12	29	0,84	66
CF3OC2F4OC2F5	38,5	0,55	9,0
n-C6F |4	57	0,27	24
C3F7OC3F7	56	0,30	6,7
CF3O(CF2CF2O)2CF3 (perfluorodiglim)	64	0,20	0,9

* T. M Reed, III, w: Fiuorine Chemistry, red. J H. Simons, tom 5, Academic Press Nowy Jork i Londyn, 1964 str. 133; A. A. Woolf, J. Fiuorine Chem., 63 (1993) 19; V. V. Berenblit, Yu. P. Dolnakov, V. P. Sass, L. N. Senyushov, i S. V. Sokolov, Zh Org. Khim., 10 (1974) 2031, i pomiary doświadczalne ** Gdy brak w odsyłaczach 1, obliczone z modelu D. D Lawson, J. Moacanin, K. V. Scherer, jr, T. F Terranova, i J. D Ingham, J. Fiuorine Chem., 12 (1978) 221.

**♦ Pierwsze cztery wartości według E. Wilhelm, R. Battino, i R. J. Wilcock, Chem Rev„ 77 (1977) 219. Pozostałe oszacowano w sposób opisany w: A. S. Kabalnov, K. N Makarov i E. V. Shcherbakova, J Fiuorine Chem., 50 (1990) 271.

185 883

Tabela 1 przedstawia rozpuszczalności, prężności par i współczynniki Ostwalda dla niektórych związków, obejmując niektóre biologicznie zgodne fluoropochodne węglowodorów. Z tabeli 1 widać, że perfluorobutan i perfluoropentan, które są gazami w temperaturze ciała pod ciśnieniem atmosferycznym i które były zalecane jako gazy banieczkowe przez Quay'a i Schneidera, wykazują niskie współczynniki Ostwalda i dlatego mogą być użyteczne jako gazowe czynniki osmotyczne wraz z pierwotnymi gazami modyfikującymi. Jednakże możliwość rozważenia także potencjalnie korzystnych związków, które są cieczami w temperaturze ciała pod ciśnieniem atmosferycznym, pozwala na wybór substancji o optymalnie niskich współczynnikach Ostwalda, których uprzednio nie uważano za użyteczne do preparatów mikrobanieczkowych.

Należy pamiętać, że równanie 7 obowiązuje także dla banieczek zawierających mieszaniny gazów, w których jeden z gazów jest już obecny w strumieniu krwi i w których gaz ten (pierwotny gaz modyfikujący) może dyfundować przez powierzchnię styku gazu z cieczą znacznie szybciej niż drugi gaz („gazowy czynnik osmotyczny”) tej mieszaniny. Tylko wtedy ciśnienie cząstkowe gazowego czynnika osmotycznego w banieczce jest równe ciśnieniu Laplace'a, a nie całkowitemu ciśnieniu wewnątrz banieczki. Ponieważ ciśnienie Laplace'a może być niższe od 1 atmosfery (co najmniej dla znacznego procentu czasu trwania banieczek) można użyć gazowych czynników osmotycznych, które są cieczami w temperaturze ciała przy ciśnieniu atmosferycznym. Takie związki nie są zdolne do samodzielnego wytwarzania banieczek bez dodatkowej obecności pierwszego gazu modyfikującego.

Z drugiej strony, chociaż gazowy czynnik osmotyczny może być cieczą w temperaturze ciała, to prężność jego pary nasyconej musi być dostatecznie duża, aby ciśnienie Laplace'a nie mogło natychmiast zmusić gazowego czynnika osmotycznego w banieczce do kondensacji w ciecz. Prężność pary nasyconej gazowego czynnika osmotycznego powinna być wyższa niż około 100 torów. Perfluorowane węglowodory zalecane uprzednio jako gazy do wypełniania mikrobanieczek wykazują typową współzależność rozpuszczalności w wodzie z prężnością pary nasyconej. To znaczy, że wybierając związek fluorowęglowy o obniżonej rozpuszczalności w wodzie wybiera się tym samym związek fluorowęglowy o obniżonej prężności pary nasyconej.

W niniejszym wynalazku ujawniamy nie rozważaną dotąd grupę związków, które wykazują obniżoną rozpuszczalność w wodzie bez znacznego obniżenia prężności pary nasyconej i dlatego związki te wykazują niespodziewanie niskie współczynniki Ostwalda. Związki te są fluorowanymi mono- i polieterami. Fluorowane mono- i polietery znane są jako bezpieczne i nietoksyczne. Specjaliści wiedzą także (D. D. Lawson i in., J. Fluorine Chem. 12 (1978) str. 221), że związki te wykazują bardzo wysoką prężność par i niskie temperatury wrzenia. I tak temperatura wrzenia i prężność pary nasyconej fluorowanych polieterów są niemal takie same jak analogicznych fluoropochodnych węglowodorów o tej samej ilości atomów C.

Jednakże rozpuszczalność w wodzie, a tym samym współczynnik Ostwalda, są dla fluoroeterów niższe niż dla ich fluoropochodnych węglowodorowych analogów - wartości te obniżają się 2-3 razy z każdym dodanym atomem tlenu. Zwykle można spodziewać się tego, że wbudowanie atomu tlenu zdolnego do wiązań wodorowych powinno prowadzić do wzrostu rozpuszczalności. Doświadczalnie stwierdzono, że szczególnie trwałe emulsje gazów do podwyższania kontrastu można wytworzyć, kiedy banieczki gazu zawierają powietrze lub azot zmieszane z fluoromonolub polieterem. Zgodnie z tym, perfluorodiglim, CF₃(OCF₂CF₂)OCF3, perfluoromonoglim, CF3OCF₂CF₂OCF3, eter perfluorodietylowy, C₂F5OC₂F5, eter perfluoroetylowometylowy, CF₃OC₂F₅, eter perfluorodimetylowy, CF₃OCF₃ i perfluoropolietery takie jak CF₃OCF₂OCF₃, CF₃(OCF₂)₂OCF3, CF₃(OCF₂)₃CF₃, i CF3(OCF₂)4OCF3 są szczególnie przydatne jako gazowe czynniki osmotyczne.

Bardzo różnorodne fluorowane etery wykazują opisane wyżej właściwości, które są szczególnie korzystne dla gazowych czynników do utrwalania emulsji gazów. W zależności od ilości atomów węgla, fluorowane etery mogą być albo gazami albo cieczami w temperaturze ciała pod ciśnieniem atmosferycznym. Te z fluorowanych eterów, które są gazami w temperaturze ciała pod ciśnieniem atmosferycznym są także użyteczne jako jedyne składniki gazowe przy otrzymywaniu emulsji gazów. Pierwotny gaz modyfikujący, który poprawia sku

185 883 teczność emulsji gazów wykonanych ze wszystkich gazowych czynników osmotycznych nie jest konieczny, jeśli użyty fluorowany eter jest gazem w temperaturze ciała pod ciśnieniem atmosferycznym. Co więcej użyteczne fluoroeterowe czynniki osmotyczne mogą być fluorowane całkowicie lub tylko częściowo. Niektóre częściowo uwodornione, fluorowane etery użyteczne jako gazowe czynniki osmotyczne według wynalazku są następujące:

CH₃CH₂OCF₂CHF2, ch₃ch₂ocf₂cf₃, chf₂ch₂ocf₂chf₂, cf₃ch₂ocf₂ch₂f, cf₃. ch₂och₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂chf₂, chf₂ch₂ocf₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂cf₃, ch₃och₂cf₂chf₂, ch₃och₂cf₂cf₃, ch₃ocf₂cf₂chf₂, ch₃ocf₂chfcf₃, ch₃ocf₂cf₂cf₃, chf₂och₂. CF₂CHF₂, CHF₂OCH₂CF₂CF₃, CF₃OCH₂CF₂CHF₂, CF₃OCH₂CF₂CF₃, CH₃OCH(CF₃)₂, ch₃. OCFCCF^, CHF₂OCH(CF₃)₂, ch₃och₂chf₂, ch₃ocf₂ch₂f, ch₃och₂cf₃, ch₃ocf₂chf₂, chf₂och₂chf₂, chf₂ocf₂ch₂f, chf₂och₂cf₃, chf₂ochfcf₃, cf₃och₂chf₂, ch₃ocf₂cf₃, cf₃och₂cf₃ i CF₃OCHFCF₃.

Jednym z dobranych gazów o odpowiednim niskim współczynniku Ostwalda jest korzystnie fluorowany eter, wtedy mikrobanieczki zawierające gaz mogą być wytwarzane różnymi sposobami zarówno z, jak i bez sztywnej osłony lub ze środka powierzchniowo czynnego na granicy faz, co szczegółowo opisano poniżej.

ΠΙ. Wytwarzanie i osłanianie mikrobanieczek

Sposoby wytwarzania mikrobanieczek obejmują wytwarzanie drobnych mikrosfer przez ultradźwiękową obróbkę albuminy lub innej proteiny, jak to opisano w europejskich zgłoszeniach patentowych nr 0359246 i 0633030 dla Molecular Biosystems Inc; zastosowanie środków powierzchniowo czynnych i związków podwyższających lepkość jak to opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4446442; okrywane lipidami, nieliposomowe mikrobanieczki, jak opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4684479; liposomy zawierające pułapkowany gaz, jak opisano w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5088499 i nr 5123414; zastosowanie związków amlifatycznych, jak opisano w opisie patentowym Stanów Zjednocznych Ameryki nr 5445813; zastosowanie zawiesin lipidów, jak opisano w opublikowanym w PCT zgłoszeniu WO 96/08234; zastosowanie warstwowych środków powierzchniowo czynnych, jak opisano w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5271928 i 5380519; zastosowanie mikrodrobin, jak opisano w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4442843, 5141738 i 4657756; i zastosowanie mikrosfer z drobin albuminy jak opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4718433. Ujawnienie każdego z powyższych patentów m dołącza się jako odnośniki.

Specjaliści w dziedzinie emulsji gazów uznają że emulsje gazów według wynalazku obejmują także układy wolnych mikrobanieczek gazu zawierających fluoroetery. Oznacza to, że w wybranych odmianach emulsje gazów według wynalazku można wytwarzać bez użycia środków powierzchniowo czynnych, jak opisano w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5393524 i 5049688, które m włącza się jako odnośniki.

W korzystnych odmianach preparaty mikrobanieczek można wytworzyć przy użyciu ultradźwięków. Nadźwiękowienia można dokonać różnymi sposobami. Na przykład fiolkę zawierającą roztwór środka powierzchniowo czynnego i gaz w górnej części fiolki można nadźwiękowić poprzez cienką membranę. Korzystnym jest aby membrana miała grubość poniżej 0,5 lub 0,4 mm, a korzystnie mniej niż 0,3, a nawet 0,2 mm, to jest, aby była cieńsza od długości fali ultradźwiękowej w materiale, aby zapewnić wysoką przepuszczalność i zminimalizować ogrzewanie membrany. Membrana może być wykonana z takich materiałów jak guma, Teflon, my lar, uretany, folia aluminiowana lub dowolna inna przepuszczalna dla ultradźwięków syntetyczna lub naturalna błona polimerowa lub materiał błonotwórczy. Nadźwiękowienia można dokonać metodą kontaktu lub nawet dociśnięcia membrany do sondy ultradźwiękowej, albo ze zogniskowanym strumieniem ultradźwięków. Można użyć jednorazowej sondy ultradźwiękowej. W innym przypadku sonda może być wstawiona poprzez membranę do cieczy. Po ukończeniu nadźwiękowienia roztwór mikrobanieczek można wylać z fiolki i dostarczyć go do pacjenta.

Nadźwiękowienia można także dokonać w strzykawce z założonym wibracyjnym urządzeniem ultradźwiękowym małej mocy, podobnie jak w drukarce atramentowej.

185 883

Możliwe jest także mechaniczne wytwarzanie mikrobanieczek. Na przykład mikrobanieczki można wytworzyć przy użyciu mechanicznej szybko zamykanej zastawki (lub strzykawki z dwudrożną igłą) i dwoma strzykawkami, lub dostawieniem strzykawki do aspiratora. Może być także stosowane zwykłe wstrząsanie. Opisane niżej techniki zapadania się banieczek są szczególnie korzystne dla banieczek wytwarzanych mechanicznie przy użyciu niższego wkładu energii niż przy nadźwiękowianiu. Banieczki takie mają zwykle rozmiary znacznie większe od optymalnych potrzebnych dla biozgodnego czynnika obrazującego, ale można je doprowadzić do zapadnięcia się do właściwych rozmiarów według wynalazku.

W innej metodzie mikrobanieczki wytwarza się przy użyciu ciekłego emulsyfikującego czynnika osmotycznego przesyconego gazem modyfikującym pod zwiększonym ciśnieniem przez wprowadzenie go do roztworu środka powierzchniowo czynnego. Metoda ta działa podobnie do otwierania syfonu z wodą sodową w której gaz pieni się po obniżeniu ciśnienia tworząc banieczki.

W innej metodzie banieczki mogą być otrzymywane w sposób podobny do spieniania kremu do golenia przy użyciu perfluorobutanu, freonu, lub innych podobnych substancji, które zaczynają wrzeć po obniżeniu ciśnienia. Jednakże w tej metodzie jest wskazane, aby emulsyfikująca ciecz wrzała dostatecznie wolno, lub zawierała znaczną ilość miejsc zarodkowania banieczek, aby zapobiec przegrzaniu i przesyceniu fazy wodnej. Takie przesycenie mogłoby spowodować wytworzenie mniejszej ilości dużych banieczek na ograniczonej ilości miejsc zarodkowania zamiast pożądanej dużej ilości małych banieczek (po jednej z każdej kropelki).

W innej metodzie liofilizowane bryłki składające się ze środka powierzchniowo czynnego i znacznej ilości czynników spęczniających o drobnych porach lub substancji zawierającej puste miejsca, można wprowadzić do fiolki zawierającej sterylny roztwór i mieszaninę gazów osmotycznych nad nim. Roztwór szybko się zamraża w celu wytworzenia struktury drobnokrystalicznego lodu, a następnie po liofilizacji powstają drobne pory (puste miejsca, z których usunięto kryształki lodu).

Alternatywnie można użyć każdego materiału o strukturze zawierającej wnęki lub substancję rozpuszczającą się lub topiącą z wytworzeniem wolnych miejsc, takich jak sproszkowane lub granulowane cukry. Nie jest konieczne, aby takie strukturalne materiały wykazywały liczne wnęki przed dodaniem do ciekłego środowiska. A dalej, chociaż jest korzystne, aby wytwarzające wolne miejsca struktury zawierały środek powierzchniowo czynny, to nie jest to konieczne przy postępowaniu według wynalazku. W tej odmianie, gdzie materiał tworzący puste miejsca nie jest wykonany z, lub nie zawiera środków powierzchniowo czynnych, zarówno ciecz jak i środek powierzchniowo czynny dodaje się do naczynia zawierającego materiały strukturalne i właściwy gaz lub gazy. Podczas łączenia opróżnione miejsca zapełniają się gazem osmotycznym, a wraz z rozpuszczaniem stałych bryłek lub proszku tworzą się mikrobanieczki zawierające gaz lub gazy.

W jeszcze innej metodzie suche cząsteczki zawierające puste miejsca lub inne kształty (takie jak puste kulki czy plastry miodu), które szybko się rozpuszczają lub uwadniają korzystnie w środowisku wodnym, jak na przykład albumina, mikrokrystaliczny cukier lub cukier puder, sole, puste sfery środków powierzchniowo czynnych, suche porowate kuleczki polimerów, suchy porowaty kwas hialuronowy, lub kulki z pochodnych kwasu hialuronowego, a nawet dostępne handlowo suche mikrosfery z laktozy można stabilizować z czynnikiem gazu osmotycznego. Co więcej chociaż denaturowane mikrosfery protein nie są szczególnie dobrze rozpuszczalne, są one zgodne z wynalazkiem i mogą być stosowane jako materiały strukturalne zawierające wnęki zgodnie z ustalonymi wymogami.

Odpowiednio w szerokim rozumieniu przedmiotem niniejszego wynalazku są kompozycje prekursorów mikrobanieczek zawierające:

materiały o strukturze przestrzennej z licznymi wnękami;

gaz lub mieszaninę gazów obejmujących fluoroetery zdyspergowane w tych wnękach; i środek powierzchniowo czynny, gdzie materiał strukturalny, gaz i środek powierzchniowo czynny są razem przygotowane do tworzenia mikrobanieczek po dodaniu cieczy do pojemnika.

Należy przyjąć, że używane tu wyrażenie „materiał strukturalny” oznacza dowolny materiał zawierający liczne wnęki, które promują wytwarzanie banieczek po zalaniu cieczą. Ta

185 883 kie materiały strukturalne, które zawierają zarówno wnęki jak i struktury tworzące wnęki mogą być rozpuszczalne lub nierozpuszczalne w środowisku wodnym. Przykładowo materiały strukturalne według wynalazku zawierają ale nie są ograniczone do proszków suszonych przez rozpylanie, sproszkowanych lub granulowanych cukrów, mikrosfer protein wraz z denaturowanymi mikrosferami protein, liofilizowanymi bryłkami, liofilizowanymi proszkami, solami, pustymi sferycznymi materiałami powierzchniowo czynnymi, suchymi porowatymi sferami polimerów i suchym porowatym kwasem hialuronowym. W szczególnie korzystnych odmianach materiały strukturalne zawierają środek powierzchniowo czynny.

Korzystnie, kompozycje emulsji gazów zawierające gazy o niskim współczynniku Ostwalda wytwarza się przez suszenie rozpylonej wodnej dyspersji, która zawiera hydrofilowy monomer lub polimer, lub ich połączenia. Postępowanie to jest także opisane szczegółowo w równoczesnym zgłoszeniu patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 08/405477. W tym przypadku kompozycja do wytwarzania banieczek otrzymywana jest przez suszenie rozpylanej wodnej dyspersji składnika hydrofilowego takiego jak skrobia, korzystnie zawierającej także środek powierzchniowo czynny, aby utworzyć materiał strukturalny. Bardziej szczegółowo, powstaje proszek złożony z suchych, pustych, w przybliżeniu mikrosferycznych porowatych osłonek o średnicach w przybliżeniu 1 do 10 pm, przy grubości osłonek około 0,2 pm. Dostępne handlowo suszarki rozpyłowe są dobrze znane specjalistom, a użyteczne nastawienia dla dowolnych konkretnych dyspersji skrobi i środków powierzchniowo czynnych można łatwo określić testami doświadczalnymi, z odpowiednim odniesieniem do następujących dalej przykładów. Po ich wytworzeniu pożądanym gazem nasyca się materiał strukturalny, lub suche mikrosfery, umieszczając te mikrosfery w fiolce, odpompowując powietrze i zastępując je wybranym gazem lub mieszaniną gazów.

Składnik hydrofilowy roztworu wysuszonego przez rozpylanie może się składać na przykład z węglowodanu takiego jak glukoza, laktoza lub skrobia. Można także rozważyć zastosowanie polimerów takich jak PVA czy PVP. Szczególnie korzystne są jak stwierdzono różne skrobie i ich pochodne. Szczególnie korzystne skrobie do stosowania przy wytwarzaniu mikrobanieczek obejmują te, które mają masę cząsteczkową większą niż około 500000 daltonów lub wartość równoważnika glukozy (DE) poniżej około 12. Wartość DE jest ilościową miarą stopnia hydrolizy polimeru skrobiowego. Jest to miara właściwości redukujących w porównaniu z wartością 100 przyjętą dla wzorcowej glukozy. Im wyższa jest wartość DE, tym dalej posunięta jest hydroliza skrobi. Takie korzystne skrobie obejmują roślinne skrobie spożywcze typu dostępnego handlowo w przemyśle spożywczym, włączając sprzedawane pod znakami towarowymi N-LOK i CAPSULE przez National Starch and Chemical Co., (Bridgewater, NJ); pochodne skrobi takie jak hydroksyetyloskrobia (dostępna pod znakiem towarowym HETASTARCH i HESPAN z du Pont Pharmaceuticals, i M-Hydroxyethylstarch z Ajinimoto, Tokio, Japonia). Jednakże ze względu na szczególne właściwości stabilizacyjne zalecane są skrobie o masie cząsteczkowej 500000 lub większej (zauważmy, że krótkołańcuchowe skrobie są łatwo osuszane przez rozpylanie i mogą być użyte do wytwarzania mikrobanieczek zgodnie z wynalazkiem). Hydrofilowy monomer lub polimer jest obecny w tej odmianie roztworu prekursora w ilości około 0,1% do 10% wag./obj. roztworu, przy czym szczególnie korzystne są ilości od około 1% do 5% wag./obj.

Korzystnie dyspersja wodna zawiera także dowolny środek powierzchniowo czynny lub mieszaninę środków powierzchniowo czynnych wprowadzanych w ilości od około 0,01% do 20% wag./obj. roztworu. Znanych jest wiele środków powierzchniowo czynnych i ich mieszanin, które mogą być użyte. Środki powierzchniowo czynne można wybrać z grupy składającej się z fosfolipidów, fbsfocholin, lizofosfolipidów, środków powierzchniowo czynnych niejonowych, obojętnych lub anionowych, fluorowanych środków powierzchniowo czynnych, które mogą być obojętne lub anionowe, i mieszanin takich czynników emulsyfikujących lub spieniających. Inne specjalne przykłady środków powierzchniowo czynnych obejmują kopolimery blokowe polioksypropylenu i polioksyetylenu (przykładem tej klasy związków jest Pluronic, taki jak Plutonie F-68), estry cukrów, alkohole tłuszczowe, tlenki amin alifatycznych, estry alifatyczne kwasu hialuronowego, sole estrów alifatycznych kwasu hialuronowego, dodecylopoli(etylenoksy)etanol, nonylofenoksypoli(etylenoksy)etanol, pochodne skrobi,

185 883 estry kwasów tłuszczowych z hydroksyetyloskrobią, sole kwasów tłuszczowych, handlowe spożywcze skrobie roślinne, estry dekstranu z kwasami tłuszczowymi, estry sorbitu z kwasami tłuszczowymi, żelatynę, albuminy z osocza i ich połączenia. Brane są także pod uwagę estry polioksyetylenowe kwasów tłuszczowych, takie jak stearyniany polioksyetylenu, estry polioksyetylenowe alkoholi tłuszczowych, polioksyetylenowane estry sorbitanu z kwasami tłuszczowymi, oksystearynian glicerynopolietylenoglikolu, rycynoołeinian glicerynopolietylenoglikolu, etoksylowane sterole soi, etoksyłowany olej rycynowy i ich uwodornione pochodne. Dodatkowo niejonowe alkiloglikozydy takie jak Tween®, Span® i Brij® są także w zakresie niniejszego wynalazku. Szereg Span obejmuje tetraoleinian sorbitanu, tetrastearynian sorbitanu, tristearynian sorbitanu, tripałmitynian sorbitanu, trioleinian sorbitanu i distearynian sorbitanu. Szereg Tween obejmuje polioksyetylenotristearynian sorbitanu, polioksyetylenotripalmitynian sorbitanu i polioksyetylenotrioleinian sorbitanu. Szereg Brij to inna użyteczna kategoria materiałów, obejmująca eter 10-stearylowopoliksyetylenowy. Można także użyć anionowych środków powierzchniowo czynnych, szczególnie kwasów tłuszczowych (lub ich soli) zawierających 6 do 24 atomów węgla. Przykładem użytecznego anionowego środka powierzchniowo czynnego jest kwas oleinowy, lub jego sól, oleinian sodowy. Podobnie użyteczne mogą być kationowe środki powierzchniowo czynne i ich sole takie jak chlorek dodecylotrimetyloamoniowy.

Z tego co już powiedziano, można wnioskować, że można użyć bardzo wielu środków powierzchniowo czynnych. I rzeczywiście, niemal każdy środek powierzchniowo czynny (włącznie z tymi, które dopiero powstaną) lub mieszaniny środków powierzchniowo czynnych mogą być użyte według tego wynalazku. Optymalny środek powierzchniowo czynny do określonego zastosowania dobiera się metodami empirycznymi, które nie wymagają przesadnego eksperymentowania. Zatem ktoś realizujący wynalazek może dobrać środek powierzchniowo czynny na podstawie właściwości takich jak zgodność biologiczna.

Okazało się, że jest szczególnie korzystne, aby roztwór zawierał mieszaninę środków powierzchniowo czynnych składającą się z hydrofobowego fosfolipidu jako pierwszego środka powierzchniowo czynnego i co najmniej jednego dodatkowego bardziej hydrofitowego środka powierzchniowo czynnego. Korzystnym jest, aby hydrofobowy fosfolipid zawierał co najmniej jeden łańcuch acylowy zawierający łącznie co najmniej około 10 atomów węgla (np. dodekanoilofosfolipid). W pewnych odmianach fosfolipid stanowiący pierwszy środek powierzchniowo czynny będzie mieć łańcuch acylowy złożony z około 10 lub 14 do około 20 do 24 atomów węgla. Na przykład można użyć dipalmitynoilofosfatydylocholiny (zawiera dwa łańcuchy acylowe, z których każdy zawiera po 16 węgli). Łańcuch acylowy może być uwodorniony lub fluorowany. Można także stosować fosfolipidy z innych grup. Na przykład fosfatydyloseryny, fosfatydylogliceryny, lub fosfatydyloetanoloaminy także mają właściwości odpowiednie dla niniejszego wynalazku. Mieszaniny takich fosfolipidów mogą także zawierać „pierwszy środek powierzchniowo czynny” i mogą być wydzielane z takich fosfolipidowych produktów pochodzenia naturalnego jak lecytyna z jajek lub soi, lub środki powierzchniowo czynne płuc. Dodatkowo, pierwszy środek powierzchniowo czynny fosfolipidowy może być uzupełniony innymi wysoce nierozpuszczalnymi w wodzie związkami powierzchniowo czynnymi takimi jak di-, tri-, i tetraestry sacharozy. Także cholesterol może być zastosowany jako uzupełnienie pierwszego środka powierzchniowo czynnego, i jak stwierdzono poprawia stabilność, jeśli zostanie użyty w zakresie od około 0,01 do 0,5 części wagowych cholesterolu do fosfolipidu. Korzystnym jest, aby acylowe łańcuchy fosfolipidu były nasycone, jednakże w zakresie wynalazku leżą także nienasycone grupy acylowe. Pierwszy środek powierzchniowo czynny korzystnie daje się w zakresie od około 0,005% do 20% wag./obj. roztworu, a najkorzystniej w zakresie od 0,02% do 10% wag./obj.

Stwierdzono, że korzystnym jest stosowanie mieszaniny fosfolipidów złożonej z względnie hydrofobowego fosfolipidu zawierającego długi łańcuch acylowy w połączeniu z fosfolipidem o krótszym łańcuchu, który jest bardziej hydrofitowy od pierwszego fosfolipidu. Na przykład, pierwszy fosfolipid zawierający acylowy łańcuch o 12 do 14 atomach węgla można zastosować z drugim fosfolipidem jako współdziałającym środkiem powierzchniowo czynnym zawierającym łańcuch acylowy o ośmiu do dziesięciu atomach węgla.

185 883

Stwierdzono, że szczególnie korzystne jest użycie fosfolipidu zawierającego 12 atomów węgla w łańcuchu acylowym zarówno jako pierwszego jak i drugiego środka powierzchniowo czynnego. Na przykład fosfolipid o 12 atomach węgla w łańcuchu acylowym może być pierwszym środkiem powierzchniowo czynnym, a ester cukru lub mieszanka Pluronic drugim. Alternatywnie, fosfolipid o 16 atomach węgla w łańcuchu acylowym może być pierwszym środkiem powierzchniowo czynnym, a fosfolipid o 12 atomach węgla w łańcuchu acylowym może stanowić drugi środek powierzchniowo czynny.

Suszony w stanie rozpylenia produkt jaki w końcu powstaje jest bardziej skutecznym promotorem wytwarzania banieczek, jeśli czynnik rozpychający, korzystnie związek fluorowęgłowy taki jak Freon 113, jest zdyspergowany w roztworze skrobi i związku powierzchniowo czynnego opisanego wyżej. Czynnikiem rozpychającym może być dowolna substancją która przechodzi w stan gazowy podczas suszenia w rozpyleniu. Czynnik rozpychający zostaje zdyspergowany w roztworze zawierającym środki powierzchniowo czynne przy użyciu na przykład dostępnego w handlu mikrofluidyzera pod ciśnieniem od około 5000 do 15000 psi. W procesie tym tworzy się typowa emulsja złożona z submikronowych kropelek nie mieszającego się z wodą freonu (lub innego czynnika rozpychającego) okrytego monocząsteczkową warstewką środka powierzchniowo czynnego. Dyspergowanie tą lub innymi technikami jest dobrze znane specjalistom.

Wprowadzanie czynnika rozpychającego do roztworu, który ma być suszony w stanie rozpylenia wywołuje podwyższenie sygnału ultradźwiękowego na gram wysuszonego rozpyłowo proszku przez wytworzenie większej ilości pustych mikrosfer. Czynnik rozpychający zarodkuje tworzenie się banieczek par wewnątrz rozpylanych kropelek roztworu wprowadzanego do suszarki, gdy są one mieszane z gorącym strumieniem powietrza wewnątrz suszarki. Korzystnymi substancjami rozpychającymi są takie, które przesycają roztwór wewnątrz rozpylonych kropelek gazem lub parami w podwyższonej temperaturze suszenia kropelek (około 100°Ć). Korzystne czynniki obejmują:

1. Ciekłe niskowrzące (poniżej 100°C) rozpuszczalniki o ograniczonej mieszalności z roztworami wodnymi, takie jak chlorek metylenu, aceton i disiarczek węgla używane do nasycenia roztworu w temperaturze pokojowej.

2. Gaz, na przykład CO₂ lub Ń₂, używany do nasycania roztworu w temperaturze pokojowej przy podwyższonym ciśnieniu (np. 3 bar). Kropelki stają się później przesycone gazem przy 1 atmosferze i w 100°C.

3. Emulsje nie mieszających się z wodą niskowrzących (poniżej 100°C) cieczy takich jak Freon 113, perfluoropentan, perfluoroheksan, perfluorobutan, FC-11, FC-11B1, FC-11B2, FC12B2, FC-21, FC-21B1, FC-21B2, FC-31B1, FC-113A, FC-122, FC-123, FC-132, FC-133, FC-141, FC-141B, FC-142, FC-151, FC-152, FC-1112, FC-1121, i FC-1131.

Czynniki rozpychające dodawane są do roztworu skrobi i środków powierzchniowo czynnych w ilościach od około 0,5% do 10% obj. roztworu. W przybliżeniu 3% obj. czynnika rozpychającego pozwala na wytworzenie suszonego w stanie rozpylenia proszku, który daje właściwe mikrobanieczki. Czynnik rozpychający zostaje zasadniczo odparowany podczas procesu suszenia w rozpyleniu i dlatego nie występuje w otrzymanym przez suszenie w rozpyleniu proszku w ilościach większych od śladowych.

Innymi potencjalnymi składnikami tego roztworu są różne sole lub inne czynniki w fazie wodnej. Czynniki te mogą korzystnie obejmować typowe modyfikatory lepkości, bufory takie jak bufory fosforanowe lub inne typowe biozgodne bufory, lub środki do ustalania pH takie jak kwasy lub zasady, czynniki osmotyczne (do uzyskania izotoniczności, podwyższenia lub obniżenia ciśnienia osmotycznego). Korzystnie roztwory wykazują pH około 7 i sąizotoniczne. Te dodatkowe składniki typowo stanowią mniej niż 5% wag./obj. roztworu. Przykładami przydatnych soli są fosforany sodu (zarówno jednozasadowy i dwuzasadowy), chlorek sodu, fosforan wapnia i inne fizjologicznie dopuszczalne sole.

Po wysuszeniu w rozpyleniu, różne składniki indywidualne mikrosfer korzystnie stanowią następujące proporcje w suchym produkcie w % wag.:

Hydrofilowy materiał strukturalny 1% do 100%

Środek powierzchniowo czynny 0% do 90%

185 883

Sole, bufory i inne 0% do 90%

W szczególnie korzystnych odmianach, skład ma następujące proporcje w % wag.: Hydrofitowy materiał strukturalny 10% do 60%

Środek powierzchniowo czynny 0,1% do 10%

Sole, bufory i inne 10% do 60%

Jak to powiedziano wcześniej, wybranym gazem nasyca się suche mikrosfery przez umieszczenie mikrosfer w fiolce, którą umieszcza się w komorze próżniowej w celu usunięcia powietrza. Powietrze zastępuje się następnie pożądanym gazem lub mieszaniną gazów. Gaz dyfunduj e wówczas do pustych miejsc w sferach. Dyfuzję tę można wspomagać stosując przemienne cykle ciśnieniowe i próżniowe. Fiolkę zamyka się i korzystnie sterylizuje przy użyciu promieni gamma, lub przez ogrzewanie. Korzystnym jest aby pierwotny gaz modyfikujący (którym może być powietrze lub dowolny jego składnik np. azot) i drugi gaz stabilizujący osmotycznie (korzystnie wykazujący niski współczynnik Ostwalda) były odpowiednio obecne w stosunkach molowych od około 1:100, 1:75, 1:50, 1:30, 1:20, lub 1:10 do około 1000:1, 500:1, 250:1, 100:1, 75:1, lub 50:1. W szczególnie korzystnych odmianach, gazem jest azot, który nasyca się perfluorodiglimem w 20°C.

IV. Pakowanie i stosowanie

Jest zrozumiałe, że można wykonywać zestawy potrzebne do wytwarzania preparatów mikrobanieczkowych według wynalazku. Zestawy te mogą zawierać pojemnik zawierający gaz lub gazy opisane wyżej do wytwarzania mikrobanieczek, ciecz i środek powierzchniowo czynny. Pojemnik może zawierać wszystkie sterylne, suche składniki i gaz w jednej komorze, i sterylny roztwór wodny w drugiej komorze tego samego pojemnika. Alternatywnie, środek powierzchniowo czynny może być rozpuszczony w cieczy.

Stosownie do tego, w szerokim sensie przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania emulsji gazów obejmujący:

dostarczenie pojemnika zawierającego materiał strukturalny zawierający mnogość pustych wnęk, środek powierzchniowo czynny i gaz lub mieszaninę gazów, stanowiący fluoroeter zdyspergowany w tych wnękach, dodanie roztworu wodnego do pojemnika; i rozmieszanie materiału strukturalnego, środka powierzchniowo czynnego i roztworu wodnego z wytworzeniem emulsji gazów w pojemniku, emulsja gazów zawiera banieczki gazu lub mieszaniny gazów otoczone przez warstewkę środka powierzchniowo czynnego.

Potrzebne dwukomorowe pojemniki są dostępne na przykład pod znakami towarowymi WHEATON RS177FLW lub S-1702FL z firmy Wheaton Glass Co., (Millville, NJ). Inny przykład to wstępnie napełniony układ strzykawki B-D HYPAK Liquid/Dry 5+5 ml Dual Chamber (Benton Dickinson, Franklin Lakes, NJ; opisany w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4613326). Zaletami tego rozwiązania są:

1. Łatwość stosowania;

2. Nierozpuszczalny w wodzie gazowy czynnik osmotyczny jest zamknięty w pojemniku z roztworem wodnym z jednej strony i ekstremalnie małą powierzchnią elastomeru uszczelniającego igłę z drugiej strony; i

3. Igła filtracyjna taka jak Monóject#305 (Sherwood Medical, St. Louis, MO), którą można dołączyć do strzykawki w czasie wytwarzania, aby zapewnić, żeby żadne nierozpuszczone ciała stałe nie były wstrzykiwane.

Sposób używania dwukomorowych strzykawek do wytwarzania mikrobanieczek opisano w przykładzie VIII.

Specjaliści uznają że także inne dwukomorowe układy do odtwarzania składu umożliwiające połączenie proszków suszonych przez rozpylanie z roztworem wodnym w warunkach sterylnych leżą w zakresie wynalazku. W takich układach jest szczególnie korzystne, jeśli fazę wodną można umieścić pomiędzy nierozpuszczalnym w wodzie gazem osmotycznym i otoczeniem w celu wydłużenia dopuszczalnego czasu przechowywania produktu. Gdy materiał niezbędny do wytwarzania mikrobanieczek nie został uprzednio umieszczony w pojemniku, można go zapakować z innymi składnikami zestawu, korzystnie w postaci pojemnika przystosowanego do ułatwienia połączenia z innymi składnikami zestawu.

185 883

Przykłady szczególnych zastosowań mikrobanieczek według wynalazku obejmują perfuzyjne obrazy serca, tkanki mięśnia sercowego i określanie charakterystyki perfuzyjnej serca i jego tkanek podczas stresu lub testów sprawnościowych, lub uszkodzeń perfuzyjnych i zmian powodowanych zawałem mięśnia sercowego. Podobnie tkankę mięśnia sercowego można obserwować przy doustnym lub dożylnym podaniu leków przeznaczonych do podwyższenia przepływu krwi do tkanek. Również wizualizację zmian tkanki mięśnia sercowego wywołanych przez lub podczas różnych zabiegów takich jak przeszczep tkanek żyły wieńcowej, plastyka naczyń wieńcowych, lub użycie środków rozpuszczających skrzepy (TPA lub streptokinaza). Skoro te czynniki kontrastujące będą podawane dogodnie poprzez żyły obwodowe w celu poprawienia wizualizacji całego układu krążenia, to mogą także pomóc w diagnozowaniu ogólnych patologii układu naczyniowego i dają możliwość monitorowania ultradźwiękowego zdolności do życia tkanek łożyskowych.

W szczególnie korzystnej odmianie przedmiotem wynalazku jest sposób harmonicznej wizualizacji ultradźwiękowej przy użyciu ujawnionych emulsji gazów jako czynników kontrastujących. Banieczki według niniejszego wynalazku są szczególnie użyteczne w metodach obrazowania harmonicznego takich jakie opisano w równoczesnym zgłoszeniu patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 08/314074. Przy optymalizacji zdolności ujawnionych mikrobanieczek do zmiany częstotliwości promieniowania ultradźwiękowego, które się na nim rozprasza (podstawowe) obraz się wzmacnia. Tak więc przedmiotem wynalazku jest zastosowanie mikrobanieczek zdolnych do generowania częstości harmonicznych dla użytecznych w medycynie amplitud wzbudzenia ultradźwięków.

Należy także podkreślić, że wynalazek ten ma także inne zastosowania poza obrazowaniem ultradźwiękowym. I rzeczywiście wynalazek jest dostatecznie szeroki, aby objąć stosowanie emulsji gazów zawierających fosfolipidy w każdym układzie, w tym także zastosowania niebiologiczne.

Jest także zrozumiałe, że do układów mikrobanieczkowych według wynalazku można wprowadzać inne składniki. Na przykład, czynniki osmotyczne, stabilizatory, związki chelatujące, bufory, regulatory lepkości, modyfikatory rozpuszczalności powietrza, sole i cukry, które mogą być dodawane w celu modyfikacji zawiesin mikrobanieczek, aby miały maksymalną trwałość i skuteczność podwyższania kontrastowości. Stosowaniem typowych dodatków kompozycji do iniekcji rządzą takie cechy jak sterylność, izotoniczność i biozgodność. Użycie takich składników jest zrozumiałe dla specjalistów, a właściwe udziały ilościowe, dawki i rodzaje czynników mogą być oznaczane doświadczalnie, bez nadmiernego eksperymentowania.

Każdy z preparatów mikrobanieczek według wynalazku może być podawany kręgowcom, takim jak ptaki czy ssaki, jako czynnik kontrastujący ultradźwiękowe obrazy narządów kręgowców. Korzystnie kręgowcem jest człowiek, a oglądana część jest wewnętrznym układem komórkowo-naczyniowym kręgowca. Przy takim zastosowaniu wprowadzana do naczyń jest mała ilość emulsji mikrobanieczek (np. 0,1 ml/kg [2 mg/kg proszku suszonego rozpyłowo] w stosunku do masy ciała kręgowca). Można także stosować inne ilości mikrobanieczek takie jak około 0,005 ml/kg do około 1,0 ml/kg. Stosując taką technikę można przy użyciu ultradźwięków uzyskiwać obrazy serca, arterii, żył i silnie ukrwionych organów takich jak wątroba i nerki.

V. Przykłady

Dotychczasowy opis stanie się lepiej zrozumiałym przez odniesienie go do następujących przykładów. Przykłady te sąjednakże tylko przedstawieniami korzystnych metod postępowania według wynalazku, i nie ograniczają zakresu wynalazku ani dołączonych zastrzeżeń patentowych.

Przykład I. Otrzymywanie mikrobanieczek za pomocą ultradźwięków

Mikrobanieczki o przeciętnej średnicy 5 mikronów były otrzymywane przez napromieniowanie ultradźwiękami izotonicznej fazy wodnej zawierającej 2% Pluronic F-68 i 1% stearynianu sacharozy jako środki powierzchniowo czynne, powietrze jako gaz modyfikujący i perfluoroheksan jako gazowy czynnik osmotyczny.

185 883

W tym doświadczeniu 1,3 ml sterylnego roztworu wodnego zawierającego 0,9% NaCl, 2% Pluronic F-68 i 1% stearynianu sacharozy umieszczono w fiolce o objętości 2,0 ml. Fiolka miała u. góry pozostałą przestrzeń o objętości 0,7 ml zawierającą początkowo powietrze. Do przepłukania tej części użyto powietrza nasyconego parami perfluoroheksanu (220 torów perfluoroheksanu i 540 torów powietrza) w 25°C. Fiolkę uszczelniono przy użyciu septum z politetrafluoroetylenu (PTFE) o grubości 0,22 mm. Fiolkę obrócono do pozycji poziomej i do septum dociśnięto łagodnie sondę ultradźwiękową 1/8 (3 mm) 50-watowego sonikatora model VC50, z firmy Sonics & Materials. W tej pozycji septum oddziela urządzenie od roztworu. Następnie włączano zasilanie sondy i roztwór nadźwiękowiano przez 15 sekund, co powodowało powstanie białego roztworu granicznie rozdrobnionych mikrobanieczek, o przeciętnej średnicy 5 mikronów, co określono za pomocą laserowego analizatora Horiba LA-700 działającego na zasadzie pomiarów światła rozproszonego.

Przykład II. Suszenie rozpylonego roztworu zawierającego fosfolipidy

Przygotowano jeden litr następującego roztworu w wodzie do iniekcji: 2% wag./obj. maltodekstryny Maltrin M-100 (Grain Processing Corp. Muscatine, IA), 0,95% wag./obj. chlorku sodu (Mallinckrodt, St. Louis, MO), 1,0% Superonic F-68 (Serva, Heidelberg, Niemcy), 1,0% wag./obj. stearynianu sacharozy S-1670 Ryoto (Mitsubishi-Kasei Food Corp., Tokio, Japonia), i 0,5% uwodornionego fosfolipidu Lipoid E-100-3 (Ludwigshafen, Niemcy).

Roztwór ten był następnie suszony przez rozpylanie w przenośnej rozpyłowej suszarce atomizującej Niro z dwoma fluidalnymi atomizerami (Niro Atomizer, Kopenhaga, Dania) w następujących warunkach:

przepływ gorącego powietrza temperatura wprowadzanego powietrza temperatura powietrza wylotowego przepływ powietrza przez atomizer ilość zasilającej cieczy

1,12 m³ (39, 5 stóp³)/minutę

245°C

100°C

350 litrów/minutę litr/godzinę

Suchy sferyczny produkt z wnękami ma wymiary od około 1 pm do 15 pm i jest zbierany w cyklonowym separatorze, co jest typowe dla tej suszarki. Porcyjki proszku (250 mg) były odważane do fiolek 10 ml, odpompowywane, przepłukiwane azotem nasyconym perfluoroheksanem w 13°C i zamykane. Azot był nasycany perfluoroheksanem w wyniku przepuszczenia go poprzez trzy napełnione perfluoroheksanem płuczki zanurzone w łaźni wodnej o temperaturze 13°C.

Po odtworzeniu składu z 5 ml wody do iniekcji obserwowano pod mikroskopem optycznym liczne banieczki o rozmiarach od 1 do 20 mikronów. Fakt, że wiele banieczek o rozmiarach około 1 mikrona można obserwować przez długi czas, wskazuje na trwałość uzyskaną przez wprowadzenie do układu fosfolipidu jako dodatkowego lepkosprężystego nienewtonowskiego środka powierzchniowo czynnego.

Przykład III. Emulsje gazów z perfluorodiglimem i estrem sacharozy i poloksamerowym środkiem powierzchniowo czynnym

Przygotowano po jednym litrze każdego z dwu następujących roztworów zawierających składniki do iniekcji:

Roztwór 1:

3,90% wag./obj. hydroksyetyloskrobii m-HES (Ajinimoto, Tokio, Japonia)

3,25% wag./obj. chlorku sodu (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

2,83% wag./obj. fosforanu sodu dwuzasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

0,42% wag./obj. fosforanu sodu jednozasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

Roztwór 2:

2,11% wag./obj. Poloxameru 188 (BASF, Parsipany, NJ)

0,32% wag./obj. stearynianu sacharozy Ryoto S-1670 (Mitsubishi-Kasei Food Corp., Tokio, Japonia)

0,16% wag./obj. stearynianu sacharozy Ryoto S-570 (Mitsubishi-Kasei Food Corp., Tokio, Japonia)

185 883

Roztwór 2 wlewano do silnie ścinającego miksera i chłodzono w łaźni z lodem. Sporządzono surową zawiesinę z 30 ml 1,1,2-trichlorotrifluoroetanu (Freon 113; EM Science, Gibb stown, NJ) w 1 litrze roztworu 2. Zawiesinę tę emulsyfikowano przy użyciu mikrofluidyzera (Microfluids Corporation, Newton, MA; model M-110F) pod ciśnieniem 10000 funtów/cal² w 5°C w 5 cyklach. Powstałą emulsję dodawano do roztworu 1. Otrzymaną mieszaninę su szono rozpyłowo w suszarce atomizującej Niro wyposażonej w dwa fluidalne atomizery (Niro

Atomizer, Kopenhaga, Dania) przy następujących przepływ gorącego powietrza temperatura doprowadzanego powietrza temperatura powietrza wylotowego przepływ powietrza przez atomizer ilość zasilającej emulsji nastawieniach:

0,88 m³ (31 stóp³)/minutę

370°C

120°C

290 litrów/minutę

1,5 litra/godz.

Suchy sferyczny porowaty proszek ma wymiary pomiędzy około 1 pm i około 15 pm i jest zbierany w cyklonowym separatorze, co jest typowe dla tej suszarki. Porcyjki proszku (200 mg) odważano do fiolek 10 ml, przepłukiwano azotem nasyconym w 20°C perfluorodiglimem i zamykano. Azot nasycano perfluorodiglimem przepuszczając go przez trzy płuczki napełnione perfluorodiglimem zanurzone w łaźni wodnej o temperaturze 20°C. Ilość par wprowadzonego perfluorodiglimu wynosiła 12 do 14 mg na fiolkę.

Fiolki były napełniane 5 ml wody do iniekcji po uprzednim wprowadzeniu igły (rozmiar 18) jako wentyla do odpuszczania ciśnienia przy wprowadzaniu wody, tworząc około 6 χ 10⁸ banieczek na mililitr, które są trwałe w szkle przez kilka dni.

Jeden mililitr powstałej zawiesiny mikrobanieczek został dożylnie wstrzyknięty królikowi o wadze około 3 kg dostawionego tętnicą szyjną do monitora ultradźwiękowego sygnału Dopplera z kołnierzem przepływowym 10 MHz (Triton Technology Inc., San Diego, CA; model ES-10-20) podłączony do modułu przepływowego Dopplera System 6 (Triton Technology Inc.) podającego sygnał Dopplera o częstotliwości radiowej do oscyloskopu LeCroy 9410 (LeCroy, Chestnut Ridge, NJ). Napięcie skuteczne sygnału (RMS) zliczanego przez oscyloskop było przenoszone do komputera, a powstałą krzywą dopasowano w celu oznaczenia intensywności szczytowego sygnału echa i okresu półtrwania mikrobanieczek we krwi. Sygnały przed wprowadzeniem kontrastu wynosiły poniżej 0,1 wolta napięcia skutecznego.

Po 60 sekundach od iniekcji intensywność sygnału wynosiła 1,1 wolta napięcia skutecznego ze stałą zaniku około 0,00859 s'¹.

Przykład IV. Emulsja gazu perfluorodiglimu z fosfolipidowym/poloksamerowym środkiem powierzchniowo czynnym

Sporządzono dwa roztwory w ilościach po jednym litrze każdy z następującymi składnikami do iniekcji:

Roztwór 1:

g hydroksyetyloskrobii m-HES (Ajinimoto, Tokio, Japonia) g chlorku sodu (Mallinckrodt, St. Louis, MO) g fosforanu sodu dwuzasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

3,9 g fosforanu sodu, jednozasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO) Roztwór 2:

4,5 g poloxameru 188 (BASF, Parsipany, NJ)

4,5 g dipalmitynoilofosfatydylocholiny (Avanti Polar Lipids, Alabaster, AL)

Roztwór 2 dodano do silnie ścinającego miksera i chłodzono w łaźni z lodem. Sporządzono surową zawiesinę z 30 ml 1,1,2-trichlorotrifluoroetanu (Freon 113; EM Science, Gibbstown, NJ) dodanych do 1 litra roztworu 2. Zawiesinę tę emulsyfikowano przy użyciu mikrofluidyzera (Microfluidics Corporation, Newton, MA; model M-110F) przy ciśnieniu 10000 funtów/cal² w 5°C dla 5 cykli. Powstałą emulsję dodawano do roztworu 1. Otrzymaną mieszaninę suszono rozpyłowo w suszarce atomizującej Niro wyposażonej w dwa fluidalne atomizery (Niro Atomizer, Kopenhaga, Dania) przy następujących nastawieniach:

przepływ gorącego powietrza 0,88 m³ (31 stóp³)/minutę temperatura doprowadzanego powietrza 325°C temperatura powietrza wylotowego 120°C

185 883 przepływ powietrza przez atomizer 290 litrów/minutę ilość zasilającej emulsji 1,5 litra/godz.

Suchy sferyczny porowaty proszek ma wymiary pomiędzy około 1 pm i około 15 pm i jest zbierany w cyklonowym separatorze co jest typowe dla tej suszarki. Porcyjki proszku odważano do fiolek 10 ml, przepłukiwano azotem nasyconym w 20°C perfluorodiglimem i zamykano. Azot nasycano perfluorodiglimem przez przepuszczenie go przez trzy płuczki napełnione perfluorodiglimem i zanurzone w łaźni wodnej o temperaturze 20°C. Ilość perfluorodiglimu wynosiła 12 do 14 mg na fiolkę.

Fiolki napełniane były 5 ml wody do iniekcji po uprzednim wprowadzeniu igły (rozmiar 18) jako wentyla do odpuszczania ciśnienia gdy wprowadza się wodę, tworząc około 3 x Kr banieczek na mililitr, które były trwałe w szkle przez kilka dni.

Jeden mililitr powstałej zawiesiny mikrobanieczek został wstrzyknięty dożylnie królikowi o wadze około 3 kg dostawionego tętnicą szyjną do monitora ultradźwiękowego sygnału Dopplera z kołnierzem przepływowym 10 MHz (Triton Technology Inc., San Diego, CA; model ES-10-20) podłączonego do modułu przepływowego Dopplera System 6 (Triton Technology Inc.) podającego sygnał Dopplera o częstotliwości radiowej do oscyloskopu LeCroy 9410 (LeCroy, Chestnut Ridge, NJ). Napięcie skuteczne sygnału (RMS) zliczanego przez oscyloskop jest przenoszone do komputera, a dopasowana krzywa pozwala na oznaczenie intensywności szczytowego sygnału echa i okresu półtrwania mikrobanieczek we krwi. Sygnały przed wprowadzeniem kontrastu wynosiły poniżej 0,1 wolta napięcia skutecznego.

Po 60 sekundach od iniekcji intensywność sygnału wynosiła 0,4 V napięcia skutecznego, ze stałą zaniku około 0,01835 s'¹.

Przykład V. Perfluorodiglimowa emulsja gazu z powierzchniowo czynną mieszaniną fosfolipidów

Sporządzono dwa roztwory w ilościach po jednym litrze każdego z następującymi składnikami do iniekcji:

Roztwór 1:

g hydroksyetyloskrobii m-HES (Ajinimoto, Tokio, Japonia) g chlorku sodu (Mallinckrodt, St. Louis, MO) g fosforanu sodu dwuzasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

3,9 g fosforanu sodu jednozasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO) Roztwór 2:

4,8 g

3,4 g dipalmitynoilofosfatydylocholiny (Avanti Polar Lipids, Alabaster, AL) dioktanoilofosfatydylocholiny (Avanti Polar Lipids, Alabaster, AL)

Roztwór 2 dodano do silnie ścinającego miksera i chłodzono w łaźni z lodem. Sporządzano surową zawiesinę z 30 ml 1,1,2-trichlorotrifluoroetanu (Freon 113; EM Science, Gibbstown, NJ) dodanych do litra roztworu 2. Zawiesinę tę emułsyfikowano przy użyciu mikrofluidyzera (Microfluidics Corporation, Newton, MA; model M-110F) przy ciśnieniu 10000 fimtów/cal² w 5°C dla 5 cykli. Powstałą emulsję dodawano do roztworu 1. Otrzymaną mieszaninę suszono rozpyłowo w suszarce atomizującej Niro wyposażonej w dwa fluidalne atomizery (Niro Atomizer, Kopenhaga, Dania) przy następujących nastawieniach:

przepływ gorącego powietrza 0,88 n? (31 stóp³)/minutę temperatura doprowadzanego powietrza temperatura powietrza wylotowego przepływ powietrza przez atomizer ilość zasilającej emulsji

325°C

120°C

290 litrów/minutę

1,5 litra/godz.

Suchy sferyczny porowaty proszek ma wymiary pomiędzy około 1 pm i około 15 pm i jest zbierany w cyklonowym separatorze co jest typowe dla tej suszarki. Porcyjki proszku odważano do fiolek 10 ml, przepłukiwano azotem nasyconym w 13°C perfluorodiglimem i zamykano. Azot nasycano, perfluorodiglimem przez przepuszczenie go przez trzy płuczki napełnione perfluorodiglimem i zanurzone w łaźni wodnej o temperaturze 13°C. Ilość perfluorodiglimu wynosiła 12 do 14 mg na fiolkę.

185 883

Fiolki napełniane były 5 ml wody do iniekcji po uprzednim wprowadzeniu igły (rozmiar 18) jako wentyla do odpuszczania ciśnienia, gdy wprowadza się wodę, tworząc około 2 χ 10⁸ banieczek na mililitr, które były trwałe w szkle przez kilka dni.

Jeden mililitr powstałej zawiesiny mikrobanieczek został wstrzyknięty dożylnie królikowi o wadze około 3 kg dostawionego tętnicą szyjną do monitora ultradźwiękowego sygnału Dopplera z kołnierzem przepływowym 10 MHz (Triton Technology Inc., San Diego, CA; model ES-10-20) podłączonym do modułu przepływowego Dopplera System 6 (Triton Technology Inc.) podającego sygnał Dopplera o częstotliwości radiowej do oscyloskopu LeCroy 9410 (LeCroy, Chestnut Ridge, NJ). Napięcie skuteczne sygnału (RMS) zliczanego przez oscyloskop jest przenoszone do komputera, a powstała krzywa pozwala na oznaczenie intensywności szczytowego sygnału echa i okresu półtrwania mikrobanieczek we krwi. Sygnały przed wprowadzeniem kontrastu wynosiły poniżej 0,1 wolta napięcia skutecznego.

Po 60 sekundach od iniekcji intensywność sygnału wynosiła 0,2 V napięcia skutecznego, ze stałą zaniku około 0,00387 s'¹.

Przykład VI. Zgodność biologiczna emulsji gazów otrzymanych z mieszaniny fosfolipidów długo- i krótkołańcuchowych

Przygotowano jeden litr emulsji o podanym niżej składzie do suszenia rozpylającego w sposób opisany w przykładzie Π:

3,6% wag./obj. hydroksyetyloskrobii m-HES (Ajinimoto, Tokio, Japonia)

3,0% wag./obj. chlorku sodu (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

2,6% wag./obj. fosforanu sodu dwuzasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO) 0,39% wag./obj. fosforanu sodu jednozasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO) 0,22% wag./obj. dipalmitynoilofosfatydylocholiny (Syngena Ltd., Cambridge, MA) 0,31% wag./obj. dioktanoilofosfatydylocholiny (Avanti Polar Lipids Inc., Alabaster, AL) 3,0% obj. 1,1,2-trichlorotrifluoroetanu (Freon 113; EM Science, Gibbstown, NJ)

W tych stosunkach dipalmitynoilofosfatydylocholiny do dioktanoilofosfatydylocholiny dają tylko mieszane micele. Po odtworzeniu składu z 5 ml wody zaobserwowano około 51 milionów banieczek o rozmiarach od 1 do 20 mikronów. Stała pierwszego rzędu zanikania sygnału echa od emulsji gazów u królika przy dozie 5 mg/kg wynosiła 0,0029 s . Odpowiada to wewnątrznaczyniowemu okresowi półtrwania równemu 4 minuty.

Emulsje gazów testowano w szkle na aktywację dopełniacza przy użyciu zestawu urządzeń diagnostycznych C3a dostarczonych przez Quidel Corp. (San Diego, CA). Nie zaobserwowano różnic pomiędzy emulsją gazów i sprawdzianem ujemnym (solanką), co wskazuje na to, że emulsja gazowa nie daje aktywacji dopełniacza. Wiadomo jest, że nagie mikrobanieczki aktywują dopełniacz.

Próbka badana [C3a](ng/ml)

Zymosan (sprawdzian dodatni)43403

Solanka (sprawdzian ujemny)604 emulsja gazów412

Emulsja gazów była także badana na zmiany dynamiki krążenia u znieczulonych psów w ilości 20 mg/kg. Nie zaobserwowano żadnych zmian ciśnienia w głównych arteriach, ani w arteriach płucnych. Oznacza to, że nie obserwuje się zmian dynamiki krążenia nawet przy użyciu emulsji gazów w ilości 10-100 razy wyższej od ilości odpowiedniej dla klinicystyki.

Czas (minuty)	Arterie główne	Arterie płucne
Ciśnienie (mm Hg)	Ciśnienie (mm Hg)
0	109,4	13,3
1	109,2	14,2
2	110,4	14,1
5	115,0	14,3
10	117,9	15,7
60	111,0	13,2
90	120,9	13,6

185 883

Tak więc uzyskano znakomitą skuteczność i biozgodność dla tego samego preparatu emulsji gazów.

Przykład VII. Wytwarzanie mikrobanieczek przy użyciu fiolek dwukomorowych

800 mg proszku wysuszonego w stanie rozpylenia odważono do dolnej komory fiolki dwukomorowej 20 ml Wheaton RS-177FLW. Fiolkę przedmuchano za pomocą azotu nasyconego perfluoroheksanem w 13°C przed włożeniem przegrody pomiędzy komorami. Górną komorę napełniono 10 ml sterylnej wody do iniekcji. Górną komorę zakorkowano w taki sposób, aby usunąć z niej wszystkie pęcherzyki powietrza. Przez wciśnięcie górnego korka przegroda między komorami zostaje wciśnięta do dolnej komory pozwalając wodzie spłynąć do dolnej komory i odtworzyć skład z proszkiem. Tworzą się liczne trwałe mikrobanieczki obserwowane w mikroskopie optycznym. Taki sposób postępowania pokazuje wygodę opakowań tego typu i eliminuje konieczność stosowania otworu do wyrównywania ciśnień podczas dodawania fazy wodnej do proszku.

Przykład VIII. Wytwarzanie mikrobanieczek przy użyciu strzykawki dwukomorowej

100 mg proszku wysuszonego w stanie rozpylenia odważa się do dwukomorowej strzykawki cieczowo-proszkowej o pojemności 5 ml + 5 ml HYPAK (Becton, Dickinson, Franklin Lakes, NJ) i strząsa do komory na proszek (od końca igły). Przegrodę międzykomorową ustawia się bezpośrednio powyżej połączenia bocznego. Do strzykawki dołącza się igłę z filtrem 5 μΜ. Komorę zawierającą proszek wypełnia się następnie gazowym czynnikiem osmotycznym przez umieszczenie zestawu w komorze próżniowej i kolejne opróżnianie i napełnianie komory gazowym czynnikiem osmotycznym, azotem nasyconym perfluoroheksanem w 13°C. Igła filtracyjna umożliwia opróżnianie i napełnianie gazami komory zawierającej proszek. Następnie nakłada się na igłę zatyczkę uszczelniającą. Komorę cieczową napełnia się kolejno 4 ml wody do iniekcji, a tłoczek ustawia się przy pomocy chwilowego wentyla (drucik umieszczony pomiędzy szkłem strzykawki, a tłoczkiem) tak, aby usunąć całe powietrze.

W celu odtworzenia składu usuwa się zatyczkowe zamknięcie igły w celu wyrównania przyrostu ciśnienia w komorze proszkowej. Następnie wciska się tłoczek przepychając przegrodę między komorami w położenie otwierające połączenie boczne co umożliwia przepływ wody obok przegrody międzykomorowej do komory proszkowej. Przesuwanie tłoczka zatrzymuje się po przeciśnięciu całej wody do komory proszkowej. Strzykawkę wstrząsa się, aby rozpuścić proszek. Nadmiarowy gaz i wszelkie duże bańki usuwa się metodą podniesienia strzykawki igłą do góry i dalszym wciskaniem tłoczka. Roztwór zawierający liczne stabilizowane mikrobanieczki (przy obserwacji pod mikroskopem optycznym) wyciska się następnie ze strzykawki dociskając tłoczek do końca.

Przykład IX. Skuteczność w ustroju żywym emulsji gazów zawierających fluoroeter w porównaniu do emulsji gazów zawierających powietrze i fluoroalkan

Jeden litr dyspersji A otrzymano i wysuszono rozpyłowo w sposób opisany w przykładzie III, a jeden litr dyspersji B i C otrzymano i wysuszono rozpyłowo w sposób opisany w przykładzie V.

A. Preparat mikrobanieczkowy z estrami sacharozy („AF0145” w tabeli) g hydroksyetyloskrobii m-HES (Ajinimoto, Tokio, Japonia) g chlorku sodu (Mallinckrodt, St. Louis, MO) g fosforanu sodu dwuzasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

3,9 g fosforanu sodu jednozasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

4,5 g estru sacharozy 11025003 (Alliance Pharmaceutical Corp., San Diego, CA)

19,5 g Poloxameru 188 (BASF, Parsipany, NJ) ml 1,1,2-trichlorotrifluoroetanu (Freon 113; EM Science, Gibbstown, NJ) woda: do iniekcji: 490 ml

B. Preparat mikrobanieczkowy z mieszaniny fosfolipidów („24b” w tabeli) g hydroksyetyloskrobii m-HES (Ajinimoto, Tokio, Japonia) g chlorku sodu (Mallinckrodt, St. Louis, MO) g fosforanu sodu dwuzasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

3,9 g fosforanu sodu jednozasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

4,5 g dimirystoilofosfatydylocholiny (Avanti Polar Lipids, Alabaster, Alabama)

185 883

4,5 g dioktanoilofosfatydylocholiny (Avanti Polar Lipids, Alabaster, Alabama)

5,8% obj. perfluoroheksanu (3M) woda: do iniekcji: 490 ml

C. Preparat mikrobanieczkowy mieszanych fosfolipidów („24f ’ w tabeli) g hydroksyetyloskrobii m-HES (Ajinimoto, Tokio, Japonia) g chlorku sodu (Mallinckrodt, St. Louis, MO) g fosforanu sodu dwuzasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

3,9 g fosforanu sodu jednozasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

3,4 g dimirystoilofosfatydynocholiny (Avanti Polar Lipids, Alabaster, Alabama)

4,8 g dioktanoilofosfatydylocholiny (Avanti Polar Lipids, Alabaster, Alabama)

5,8% obj. perfluoroheksanu (3M) woda: do iniekcji: 490 ml

100 mg próbki wysuszonego rozpyłowo proszku umieszczano w fiolce 10 ml i nasycano mieszaniną powietrza i perfluorowanego eteru w powtarzanych cyklach opróżniania i nagazowania przy pomocy igły do strzykawek połączonej z kranem trójdrożnym. Jako gazy do nasycania stosowano eter perfluorodimetylowy (85%, Exfluor Research, Texas, Austin), eter perfluorometyloetylowy (80% Exfluor Research, Texas, Austin), eter perfluorodietylowy (90% Strem Chemicals, Newburyport, MA), n-perfluoropropan i n-perfluorobutan (97%, PGR Incorporated). Ilości par perfluoroeterów i związków fluoroweglowych w fiolkach podano w tabeli. Po odtworzeniu składu z 5 ml wody powstawały banieczki, które w szkle utrzymywały się przez kilka dni. Ich właściwości echotwórcze w ustroju żywym oznaczano na modelu królika wzmocnienia impulsowego sygnału Dopplera, jak opisano w przykładzie III. Właściwości zdyspergowanych banieczek zebrano w poniższej tabeli

Numer próbki	Proszek	Gaz wypełniający	Ilość osmotycznego gazu wypełniającego na fiolkę, mg/atm	Sygnał Dopplera V, 100 s po iniekcji	Sygnał Dopplera, V, 300 s po iniekcji
1	24f	CF3OCF3	16,5 mg/0,26 atm	0,3	0,1
2	24f	cf3oc2f5	38 mg/0,46 atm	0,8	0,2
3	24f	n-C3F8	49,7 mg/0,65 atm	0,6	0
4	24f	Powietrze	-	0	0
5	24b	c2f5oc2f5	48,2 mg/0,46 atm	1,25	0,6
6	24b	n-C4F 1(3	50 mg/0,51 atm	L0	0,5
7	AF0145	CF3OC2F5	41,7 mg/0,50 atm	0,75	0,1
8	AF0145	Powietrze	-	0	0

Wszystkie próbki z perfluoroeterami dawały silny sygnał ultradźwiękowy, aż do 300 s po iniekcji do krwioobiegu. Te same preparaty zawierające powietrze nie wykazywały wytwarzania echa już po 5 sekundach. Ponadto próbki wypełnione perfluoroeterami wykazywały o 20-30% wyższą wydajność od próbek wypełnionych ich fluorowęglowymi odpowiednikami zawierającymi tę samą ilość atomów węgla, nawet gdy były użyte w mniejszych ilościach. Fig. 1 przedstawia impulsowy sygnał Dopplera w woltach, w zależności od czasu trwania doświadczeń dla próbek 1 i 2 z podanej wyżej tabeli.

Przykład X. Wzbudzanie echa serca i wątroby w ustroju żywym po zastosowaniu emulsji gazów fluoroeterowych w porównaniu do emulsji gazów zawierających fluoroalkany

Próbki 2 i 3 z tabeli w przykładzie IX wstrzyknięto do żyły ucha królika, po czym mierzono rozpraszany sygnał ultradźwiękowy przy pomocy urządzenia ACUSON 128ΧΡ z przetwornikiem 7 MHz. Bezpośrednio po iniekcji oba preparaty powodowały znaczne skontrastowanie naczyń krwionośnych i serca. Kontrast ten stopniowo (w czasie kilku minut) zanikał i został zastąpiony przez narastające kontrastowanie wątroby, które trwało około 10 minut przy użyciu perfluorobutanu (próbka 3) i około 15 minut przy użyciu eteru perfluoro(metyloetylowego) (próbka 2).

Wynalazek pozwala na uzyskiwanie trwałej dyspersji gazu lub emulsji, która nadaje się do stosowania jako czynniki wzmacniające kontrast w metodach ultradźwiękowego i magne

185 883 tycznego rezonansowego wytwarzania obrazów (MRI), przy czym banieczki mają wydłużoną żywotność w ustroju żywym. Typowe czynniki wzmacniania kontrastu ultradźwięków wykazują możliwość wzmocnienia kontrastu w przybliżeniu na okres jednego obiegu w układzie krwionośnym, lub od kilku sekund do około minuty. Zatem czynniki takie ogólnie nie są obecne w obiegu za aortą pacjenta po zastrzyku dożylnym. Dla porównania trwałe emulsje kontrastujące według niniejszego wynalazku utrzymują trwanie wzmocnionego kontrastu przez wiele obiegów w całym układzie krążenia pacjenta po iniekcji dożylnej. W ustroju żywym banieczki o żywotności kilku minut są łatwe do wytworzenia. Takie wydłużenie utrzymywania się zdolności wzmocnienia kontrastu ultradźwiękowego jest bardzo korzystne. Co więcej czynniki wzmacniania kontrastu według wynalazku pozwalają na uzyskanie lepszych obrazów. Na przykład uzyskuje się czyste, żywe i wyraźne obrazy krwi płynącej przez serce, wątrobę i nerki. Tak więc małe, nietoksyczne dawki preparatów według tego wynalazku mogą być wprowadzane do żył obwodowych i używane do wzmacniania obrazów całego ciała.

Przykład XI. Skuteczność emulsji gazów zawierających perfluoroetery w ustroju żywym w porównaniu do emulsji gazów zawierających perfluoroalkany: model królika

Jeden litr dyspersji D .przygotowano i wysuszono rozpyłowo w sposób opisany w przykładzie V:

Skład dyspersji D:

43,20 g hydroksyetyloskrobii (Ajinimoto, Tokio, Japonia)

31,32 g fosforanu sodu dwuzasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

4,68 g fosforanu sodu jednozasadowego (Mallinckrodt, St. Louis, MO)

1,20 g poloxameru 188 (BASF, Parsipany, NJ)

6,00 g dimirystoilofosfatydylocholiny (Avanti Polar Lipids, Alabaster, Alabama)

61,20 g perfluoroheksanu (3M)

44,40 g chlorku sodu (Mallinckrodt, St. Louis, MO) woda: do iniekcji: 945 g

200 mg próbki wysuszonego rozpyłowo proszku umieszczano w fiolkach 20 ml i nasycano gazową mieszaniną czynnika osmotycznego i azotu uprzednio przygotowaną w jednolitrowej torbie. Fiolki z proszkiem były powtarzalnie opróżniane i napełniane mieszaniną czynnika osmotycznego i azotu pod ciśnieniem całkowitym 1 atm; ciśnienie cząstkowe czynnika osmotycznego wynosiło 0,13±0,03 atm. Badane czynniki osmotyczne zestawiono w tabeli III poniżej.

Tabela III Czynniki osmotyczne używane w mieszaninach z azotem z proszkiem D

Związek (Nazwa)	Źródło	Temperatura wrzenia, °C	Czas zaniku sygnału Dopplera do linii podstawowej, s, przypF = 0,13±0,03 atm
n-C4Fl0 (perfluorobutan)	97%, PCR Incorporated	-2	300
CF3OCF2CF2OCF3 (perfluoromonoglim)	99%, Exfluor Research Austin, TX	17	400
n‘C5Fi2 (perfluoropentan)	97%, PCR Incorporated	29	400
CF3(OCF2)3OCF3 (C5FI2O4)	95%, synteza specjalna	59	1200
n-C6F14 (perfluoroheksan)	98%, 3M	57	600
CF3(OCF2CF2)2OCF3 (perfluorodiglim)	99%, Exfluor Research Austin, TX	64	>800

Po rozmieszaniu proszków z 10 ml wody tworzyły się banieczki. Ich echotwórcze właściwości w ustroju żywym oceniane były na modelu królika wzmocnienia impulsowego sygnału Dopplera w sposób opisany w przykładzie ΠΙ, z tą różnicą, że ilość wstrzyknięta została

185 883 obniżona do 0,2 ml (około 1 mg suchego proszku na kilogram masy królika). Fig. 2a, 2b, i 2c porównują zanik sygnału ultradźwiękowego w czasie dla różnych gazów wypełnienia o bliskich ciśnieniach cząstkowych. Wyniki połączono parami tak, aby preparaty mikrobanieczek zawierających perfluoroetery (grube linie) były zestawione bezpośrednio z ich perfluorowęglowymi analogami (cienkie linie). Z wykresów widać, że banieczki wypełnione perfluoroeterarni wykazują wyższą trwałość w krwioobiegu niż ich odpowiedniki perfluorowęglowe.

Przykład XII. Skuteczność emulsji gazów zawierających perfluoroetery w ustroju żywym w porównaniu do emulsji gazów zawierających perfluoroalkany: model świni

Proszek D otrzymano w sposób opisany w przykładzie XI po czym nasycano go mieszaniną perfluoroheksanu z azotem (28 mg czynnika osmotycznego na fiolkę, ciśnienie cząstkowe 0,16 atm) i mieszaniną C5F12O4, z azotem (22 mg czynnika osmotycznego na fiolkę, ciśnienie cząstkowe 0,12 atm). Po zmieszaniu proszku z 10 ml wody wytwarzały się banieczki.

Znieczulone świnie (14-16 kg) podłączano do cewnika umieszczanego pomiędzy tętnicą udową i żyłą udową i żyłą szyjną w celu kontroli dynamiki krążenia i podania czynnika kontrastującego. Otrzymywano przymostkowe krótkoosiowe obrazy serca na poziomie mięśni brodawkowych przy użyciu aparatu HP Sonos 2500 Ultrasound. Obrazy były zbierane w trybie drugiej harmonicznej za pomocą szerokopasmowej linearnej fazowanej sondy emitującej przy 2 MHz, a odbierającego przy 4 MHz. Obrazowanie było nieciągłe (przełączane), wyzwalane przy końcowym rozkurczu cyklu pracy serca. 0,5 ml odtworzonego czynnika kontrastującego rozcieńczano 0,5 ml sterylnej solanki i wprowadzano w ciągu 1 minuty poprzez żyłę szyjną.

Figury 3a, 3b i 3c przedstawiają obraz serca przed wprowadzeniem czynnika kontrastującego (3a), jedną minutę (3b) i 6 minut (3c) po iniekcji.

Znaczny wzrost kontrastu serca jest oczywisty (fig. 3b) dla obu wypełniających gazów w jedną minutę po iniekcji. Jednakże po 6 minutach nadał utrzymuje się znaczna kontrastowość tylko dla obrazu uzyskanego przy użyciu mikrobanieczek wypełnionych perfluoroeterem (fig. 3c), natomiast kontrastowość obrazu uzyskanego przy użyciu preparatu mikrobanieczek zawierających perfluoroheksan uległa znacznemu obniżeniu. Wykazuje to, że mikrobanieczki zawierające perfluoropolietery wyraźnie dają użyteczne klinicznie kontrastowe obrazy przez dłuższy czas.

Przedstawiony opis wyszczególnia pewne korzystne odmiany niniejszego wynalazku i opisuje najlepszy rozważany tryb. Należy jednakże przyjąć, że niezależnie od opisanych szczegółowo postępowań podanych w tekście, wynalazek może być stosowany na wiele sposobów i, że wynalazek powinien być interpretowany zgodnie z załączonymi zastrzeżeniami i ich wszelkimi równoważnikami.

185 883

czas, s.

185 883 ^C6 ^F14 c₅ η 2 o₄

F/g.JB

185 883

185 883 ^C6 ^F14 c₅ 52 o₄

F/g.5S

185 883 pulsujący sygnał Dopplera,

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 6,00 zł.

Claims (47)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Środek diagnostyczny w formie emulsji gazu do wzmacniania kontrastu ultradźwięków, znamienny tym, że zawiera wielką ilość banieczek gazu w ciekłym ośrodku, a banieczki gazu zawierają fluoroeter.
2. 2. Środek diagnostyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że banieczki gazu zawieraj ą perfluoroeter.
3. 3. Środek diagnostyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że fluoroeter wybrany jest z grupy obejmującej

   CH₃CH₂OCF₂CHF₂, CH₃CH₂OCF₂CF₃, CHF₂CH₂OCF₂CHF₂, CF₃CH₂OCF₂CH₂F, cf₃. ch₂och₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂chf₂, chf₂ch₂ocf₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂cf₃, ch₃och₂cf₂chf₂, ch₃och₂cf₂cf₃, ch₃ocf₂cf₂chf₂, ch₃ocf₂chfcf₃, ch₃ocf₂cf₂cf₃, chf₂och₂. CF₂CHF₂, CHF₂OCH₂CF₂CF₃, CF₃OCH₂CF₂CHF₂, CF₃OCH₂CF₂CF₃, CH₃OCH(CF₃)₂, ch₃. OCF(CF₃)2, CHF₂OCH(CF₃)2, ch₃och₂chf₂, ch₃ocf₂ch₂f, ch₃och₂cf₃, ch₃ocf₂chf₂, chf₂och₂chf₂, chf₂ocf₂ch₂f, chf₂och₂cf₃, chf₂ochfcf₃, cf₃och₂chf₂, ch₃. ocf₂cf₃, cf₃och₂cf₃, cf₃ochfcf₃, CF₃OCF₂OCF₃, CF₃(OCF₂) ₂OCF₃, CF₃(OCF₂)₃OCF₃, CF₃(OCF₂)₄OCF₃ i ich mieszanin.
4. 4. Środek diagnostyczny według zastrz. 1 znamienny tym, że fluoroeter wybrany jest z grupy obejmującej perfluorodietyloetery, perfluorodimetyloetery, perfluorodiglimy, perfluorometyloętyloetery i perfluoromonoglimy.
5. 5. Środek diagnostyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że banieczki gazu dodatkowo zawierają powietrze lub azot.
6. 6. Środek diagnostyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że banieczki gazu otoczone są warstwą środka powierzchniowo czynnego.
7. 7. Środek diagnostyczny według zastrz. 6, znamienny tym, że warstwa środka powierzchniowo czynnego zawiera środek powierzchniowo czynny wybrany z grupy obejmującej niejonowe środki powierzchniowo czynne, obojętne środki powierzchniowoczynne, anionowe środki powierzchniowo czynne, obojętne fluorowane środki powierzchniowo czynne, anionowe fluorowane środki powierzchniowo czynne i ich kombinacje.
8. 8. Środek diagnostyczny według zastrz. 6, znamienny tym, że warstwa środka powierzchniowo czynnego zawiera nie-Newtonowski środek powierzchniowo czynny.
9. 9. Środek diagnostyczny według zastrz. 6, znamienny tym, że warstwa środka powierzchniowo czynnego obejmuje związek z grupy obejmującej fosfolipidy, kwasy tłuszczowe, kopolimery blokowe i estry cukrowe.
10. 10. Środek diagnostyczny według zastrz. 6, znamienny tym, że warstwa środka powierzchniowo czynnego zawiera co najmniej pierwszy i drugi środek powierzchniowo czynny, przy czym pierwszy środek powierzchniowo czynny składa się głównie z fosfolipidu lub mieszaniny fosfolipidów zawierających co najmniej jeden łańcuch acylowy, który zawiera co najmniej 10 atomów węgla i stanowi co najmniej 5% wag. wszystkich środków powierzchniowo czynnych, podczas gdy drugi środek powierzchniowo czynny jest lepiej rozpuszczalny w wodzie niż pierwszy środek powierzchniowo czynny.
11. 11. Środek diagnostyczny według zastrz. 10, znamienny tym, że drugi środek powierzchniowo czynny wybrany jest z grupy obejmującej kwasy tłuszczowe, sole kwasów tłuszczowych, estry cukrów z kwasami tłuszczowymi, kopolimery polioksypropylenopolioksyetylenowe, niejonowe alkiloglukozydy, polisorbinian i ich kombinacje.
12. 12. Środek diagnostyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że banieczki gazu są wolnymi banieczkami gazu.

    185 883
13. 13. Środek diagnostyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że banieczki gazu zawierają dodatkowo mikrosfery.
14. 14. Środek diagnostyczny według zastrz. 13, znamienny tym, że mikrosfery zawierają proteiny. ,
15. 15. Środek diagnostyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że banieczki gazu zawierają dodatkowo liposomy.
16. 16. Sposób wytwarzania środka diagnostycznego w formie emulsji gazu, znamienny tym, że do porowatego materiału, środka powierzchniowo czynnego i gazu lub mieszaniny gazu obejmującego fluoroetery zdyspergowane w porach, dodaje się zawierającą wodę ciecz i miesza się materiał porowaty, środek powierzchniowo czynny i ciecz zawierającą wodę z wytworzeniem w ten sposób emulsji gazu, gdzie emulsja gazu zawiera banieczki gazu lub mieszaniny gazów otoczone warstwą środka powierzchniowo czynnego, przy czym czynności tych dokonuje się w pojemniku.
17. 17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że materiał porowaty jest zasadniczo rozpuszczalny w wodzie.
18. 18. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że fluoroeter wybrany jest z grupy obejmującej

    CH3CH2OCF2CHF2, CH3CH2OCF2CF3, CHF₂CH₂OCF2CHF₂, cf₃ch₂ocf₂ch₂f, cf₃. ch₂och₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂chf₂, chf₂ch₂ocf₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂cf₃, ch₃och₂cf₂chf₂, ch₃och₂cf₂cf₃, ch₃ocf₂cf₂chf₂, ch₃ocf₂chfcf₃, ch₃ocf₂cf₂cf₃, chf₂och₂. CF₂CHF₂, CHF₂OCH₂CF₂CF₃, CF₃OCH₂CF₂CHF₂, CF₃OCH₂CF₂CF₃, CH₃OCH(CF₃)₂, ch₃. OCF(CF₃)2, CHF₂OCH(CF₃)₂, ch₃och₂chf₂, ch₃ocf₂ch₂f, ch₃och₂cf₃, ch₃ocf₂chf₂, chf₂och₂chf₂, chf₂ocf₂ch₂f, chf₂och₂cf₃, chf₂ochfcf₃, cf₃och₂chf₂, ch₃_ OCF₂CF₃, CF₃OCH₂CF₃, CF3OCHFCF3, CF₃OCF₂OCF₃, CF₃(OCF₂)2OCF3, CF₃(OCF₂)₃OCF₃, CF₃(OCF₂)₄OCF₃ i ich mieszanin.
19. 19. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że fluoroeter wybrany jest z grupy obejmującej eter perfluorodietylowy, eter perfluorodimetylowy, eter perfluorometylowoetylowy, perfluoromonoglim i perfluorodiglim.
20. 20. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że materiał porowaty zawiera środek powierzchniowo czynny.
21. 21. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że środek powierzchniowo czynny wybrany jest z grupy obejmującej fosfolipidy, fosfocholiny, lizofosfolipidy, niejonowe środki powierzchniowo czynne, obojętne środki powierzchniowo czynne, anionowe środki powierzchniowo czynne, obojętne fluorowane środki powierzchniowo czynne, anionowe fluorowane środki powierzchniowo czynne i ich kombinacje.
22. 22. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że materiał porowaty wybrany jest z grupy obejmującej struktury zawierające pory i rozpuszczalne struktury tworzące pory.
23. 23. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że materiał porowaty wybrany jest z grupy obejmującej cukry, suszone rozpyłowo mikrosfery, liofilizowane proszki, liofilizowane bryłki, sproszkowane i granulowane cukry, mikrosfery z protein i suszony porowaty kwas hialuronowy.
24. 24. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że mikrobanieczki są tworzone poprzez solubilizację materiału porowatego.
25. 25. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że mikrobanieczki wytworzone są poprzez zmianę ciśnienia emulsyfikowanej cieczy zawierającej fazę wodną i fluoroeterowy gazowy czynnik osmotyczny.
26. 26. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że mikrobanieczki tworzone są poprzez sonikację.
27. 27. Kompozycja prekursorów mikrobanieczek, do wytwarzania środka do diagnostycznego obrazowania ultradźwiękowego, znamienna tym, że zawiera:

    materiał porowaty, gaz lub mieszaninę gazów obejmujące fluoroeter zdyspergowany w tych porach i środek powierzchniowo czynny, gdzie materiał, gaz lub mieszanina gazów

    185 883 i środek powierzchniowo czynny są łącznie przygotowane do tworzenia mikrobanieczek po dodaniu cieczy.
28. 28. Kompozycja według zastrz. 27, znamienna tym, że materiał porowaty jest w zasadzie rozpuszczalny w wodzie.
29. 29. Kompozycja według zastrz. 27, znamienna tym, że fluoroeter jest wybrany z grupy obejmującej

    CH₃CH₂OCF2CHF₂, ch₃ch₂ocf₂cf₃, chf₂ch₂ocf₂chf₂, cf₃ch₂ocf₂ch₂f, cf₃. ch₂och₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂chf₂, chf₂ch₂ocf₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂cf₃, ch₃och₂cf₂chf₂, ch₃och₂cf₂cf₃, ch₃ocf₂cf₂chf₂, ch₃ocf₂chfcf₃, ch₃ocf₂cf₂cf₃, chf₂och₂. cf₂chf₂, chf₂och₂cf₂cf₃, cf₃och₂cf₂chf₂, CF₃OCH₂CF₂CF₃, CH₃OCH(CF₃)₂, ch₃. OCF(CF₃)₂, CHF₂OCH(CF₃)₂, ch₃och₂chf₂, ch₃ocf₂ch₂f, ch₃och₂cf₃, ch₃ocf₂chf₂, chf₂och₂chf₂, chf₂ocf₂ch₂f, chf₂och₂cf₃, chf₂ochfcf₃, cf₃och₂chf₂, ch₃. ocf₂cf₃, cf₃och₂cf₃, CF₃OCHFCF₃, CF₃OCF₂OCF₃, CF₃(OCF₂)₂OCF₃, CF₃(OCF₂)₃OCF_3j CF₃(OCF₂)₄OCF₃ i ich mieszanin.
30. 30. Kompozycja według zastrz. 27, znamienna tym, że fluoroeter wybrany jest z grupy obejmującej eter perfluorodietylowy, eter perfluorodimetylowy, eter perfluorometylowoetylowy, perfluoromonoglim i perfluorodiglim.
31. 31. Kompozycja według zastrz. 27, znamienna tym, że materiał porowaty zawiera środek powierzchniowo czynny.
32. 32. Kompozycja według zastrz. 27, znamienna tym, że środek powierzchniowo czynny wybrany jest z grupy obejmującej fosfolipidy, fosfocholiny, lizofosfolipidy, niejonowe środki powierzchniowo czynne, obojętne środki powierzchniowo czynne, anionowe środki powierzchniowo czynne, obojętne fluorowane środki powierzchniowo czynne, anionowe fluorowane środki powierzchniowo czynne i ich kombinacje.
33. 33. Kompozycja według zastrz. 27, znamienna tym, że materiał porowaty wybrany jest z grupy obejmującej struktury zawierające pory rozpuszczalne w wodzie i struktury tworzące pory.
34. 34. Kompozycja według zastrz. 27, znamienna tym, że materiał porowaty wybrany jest z grupy obejmującej mikrosfery suszone rozpyłowo, granulowane i sproszkowane cukry, liofilizowane proszki, liofilizowane bryłki, mikrosfery proteinowe i suszony porowaty kwas hialuronowy.
35. 35. Kompozycja według zastrz. 34, znamienna tym, że materiał porowaty obejmuje suszone rozpyłowo mikrosfery, suszone rozpyłowo mikrosfery zawierają związek wybrany z grupy obejmującej skrobię, pochodne skrobi i estry cukrów.
36. 36. Kompozycja mikrobanieczkowa do stosowania w diagnostycznym obrazowaniu ultradźwiękowym zawierająca wielką ilość mikrobanieczek w biokompatybilnym ciekłym medium, znamienna tym, że mikrobanieczki zawierają co najmniej jeden fluoroeterowy gazowy czynnik osmotyczny i co najmniej jeden gaz modyfikujący.
37. 37. Kompozycja mikrobanieczkowa według zastrz. 36, znamienna tym, że fluoroeterowy gazowy czynnik osmotyczny obejmuje perfluoroeter.
38. 38. Kompozycja mikrobanieczkowa według zastrz. 36, znamienna tym, że fluoroeterowy gazowy czynnik osmotyczny wybrany jest z grupy obejmującej

    CH₃CH₂OCF₂CHF₂, ch₃ch₂ocf₂cf₃, chf₂ch₂ocf₂chf₂, cf₃ch₂ocf₂ch₂f, cf₃. ch₂och₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂chf₂, chf₂ch₂ocf₂cf₃, cf₃ch₂ocf₂cf₃, ch₃och₂. cf₂chf₂, ch₃och₂cf,cf₃, ch₃ocf₂cf₂chf₂, ch₃ocf₂chfcf₃, ch₃ocf₂cf₂cf₃, chf₂. OCH₂CF₂CHF₂, CHF₂OCH₂CF₂CF₃, CF₃OCH₂CF₂CHF₂, CF₃OCH₂CF₂CF₃, CH₃OCH(CF₃)₂, CH₃OCF (CF₃)₂, CHF₂OCH (CF₃)₂, ch₃och₂chf₂, ch₃ocf₂ch₂f, ch₃och₂cf₃, ch₃ocf₂chf₂, chf₂och₂chf₂, chf₂ocf₂ch₂f, chf₂och₂cf₃, chf₂ochfcf₃, cf₃. och₂chf₂, ch₃ocf₂cf₃, cf₃och₂cf₃, cf₃ochfcf₃, cf₃ocf₂ocf₃, CF₃ (OCF₂) ₂ocf₃, CF₃(OCF₂)₃OCF₃, CF₃(OCF₂)₄OCF₃ i ich mieszanin.
39. 39. Kompozycja mikrobanieczkowa według zastrz. 36, znamienna tym, że mikrobanieczki zawierają dodatkowo mikrosferę.

    185 883
40. 40. Kompozycja mirkobanieczkowa według zastrz. 39, znamienna tym, że mikrosfera obejmuje proteinę.
41. 41. Kompozycja mikrobanieczkowa według zastrz. 36, znamienna tym, że mikrobanieczki zawierają dodatkowo liposomy.
42. 42. Kompozycja mikrobanieczkowa według zastrz. 36, znamienna tym, że mikrobanieczki zawierają dodatkowo warstwę środka powierzchniowo czynnego.
43. 43. Kompozycja mikrobanieczkowa według zastrz. 42, znamienna tym, że warstwa środka powierzchniowo czynnego, wybrana jest spośród niejonowych środków powierzchniowo czynnych, obojętnych środków powierzchniowo czynnych, anionowych środków powierzchniowo czynnych, fluorowanych środków powierzchniowo czynnych, anionowych fluorowanych środków powierzchniowo czynnych i ich kombinacji.
44. 44. Kompozycja mikrobanieczkowa według zastrz. 42, znamienna tym, że warstwa środka powierzchniowo czynnego obejmuje nie-Newtonowski środek powierzchniowo czynny.
45. 45. Kompozycja mikrobanieczkowa według zastrz. 42, znamienna tym, że warstwa środka powierzchniowo czynnego obejmuje związek wybrany z grupy składającej się z fosfolipidów, kwasów tłuszczowych, kopolimerów blokowych i estrów cukrowych.
46. 46. Kompozycja mikrobanieczkowa według zastrz. 36, znamienna tym, że gaz modyfikujący zawiera tlen.
47. 47. Kompozycja mikrobanieczkowa według zastrz. 36, znamienna tym, że gaz modyfikujący zawiera azot.

    * * *

    Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób otrzywywania stabilnych, długo utrzymujących się emulsji gazów stosowanych do wzmocnienia kontrastu dla ultradźwięków i do innych zastosowań, oraz kompozycje tak wytworzonych emulsji gazów. Dodatkowo przedmiotem wynalazku sąprekursory do wytwarzania takich emulsji.

    Technika ultradźwiękowa stanowi ważną i bardziej ekonomiczną alternatywę wobec innych technik uzyskiwania obrazów używających promieniowania jonizującego. Chociaż dostępnych jest wiele konwencjonalnych technik uzyskiwania obrazów jak na przykład obrazowanie przy użyciu rezonansu magnetycznego (MRI), tomografia komputerowa (CT), i tomografia emisji pozytronów (PET), to każda z nich stosuje niezwykle drogą aparaturę. Co więcej, CT i PET używają promieniowania jonizującego. W odróżnieniu od tych technik urządzenia do ultradźwiękowego otrzymywania obrazów są względnie tanie. Co więcej do uzyskiwania obrazów przy użyciu ultradźwięków nie stosuje się promieniowania jonizującego.

    Podczas wytwarzania obrazów ultradźwiękowych wykorzystuje się różnice gęstości i składu tkanek, które wpływają na odbijanie fal ultradźwiękowych przez te tkanki. Obrazy są szczególnie ostre, gdy występują wyraźne zmiany gęstości tkanki lub jej ściśliwości, takie jakie powstają na wewnętrznych powierzchniach tkanek. Powierzchnie styku pomiędzy tkankami stałymi, układem kostnym i różnymi organami i/lub nowotworami są łatwe do zobrazowania za pomocą ultradźwięków.

    A więc dla wielu zastosowań obrazy ultradźwiękowe mogą być otrzymywane bez użycia czynników podwyższających kontrastowość; jednakże do innych zastosowań, takich jak wizualizacja przepływu kiwi potrzebny był znaczny wysiłek, aby opracować czynniki wzmacniające kontrastowość. Szczególnie ważnym zastosowaniem dla takich czynników kontrastujących jest stosowanie ich do uwidocznienia perfuzji. Takie czynniki kontrastujące do ultradźwięków mogą poprawić obraz krwi płynącej w mięśniu sercowym, nerkach, wątrobie i innych tkankach. To z kolei może ułatwić badania, diagnozowanie, chirurgię i terapię odpowiednich oglądanych tkanek. Czynnik kontrastujący całość krwi umożliwia także badania na podstawie zawartości krwi (np. nowotworów lub stanów zapalnych tkanek) i ułatwia uwidocznianie łożyska i płodu przez uwydatnienie jedynie cyrkulacji krwi matki.

    Proponowanych było wiele czynników podwyższających kontrastowość ultradźwięków. Najlepsze z nich składały się ze zdyspergowanych małych banieczek gazu, które można

    185 883 wstrzyknąć dożylnie. Banieczki wstrzykiwane są do strumienia krwi płynącej w żywym ciele do zobrazowania, dając emulsję gazu w płynącej krwi o innej gęstości i znacznie wyższej ściśliwości w stosunku do otaczającego płynu tkankowego i krwi. W wyniku takie banieczki są łatwe do uwidocznienia przy użyciu ultradźwięków.

    Niestety wytwarzanie banieczek powodujących silne rozpraszanie ultradźwięków w ustroju żywym jest trudne. Jest kilka oczywistych wyjaśnień. Po pierwsze, takie banieczki wykazują skłonność do szybkiego zanikania ze względu na dyfuzję uwięzionego w nich gazu do otaczającej cieczy. Jest to szczególnie istotne dla banieczek zawierających powietrze lub jego składniki (jak np. azot), które są w znacznym stopniu rozpuszczalne w wodzie. Można by oczekiwać, że okres trwania banieczek dało by się wydłużyć przez powiększenie rozmiarów banieczek, aby było więcej gazu do usunięcia przed zanikiem banieczek. Takie podejście okazało się jednak niezadowalające, gdyż banieczki o średnicy powyżej około 10 mm są w płucach usuwane ze strumienia krwi, co zapobiega dalszemu ich krążeniu. Ponadto większe banieczki nie są zdolne do krążenia poprzez cienkie naczynia krwionośne i włoskowate.

    Mikrobanieczki działające zadowalająco w ustroju żywym powinny mieć korzystne właściwości biologiczne. Po pierwsze związki tworzące gaz wewnątrz mikrobanieczek powinny być nieszkodliwe dla organizmu. Ostatecznie mikrobanieczki zawierające fazę gazową powinny zanikać, a gaz z banieczek powinien przechodzić do krwi, albo jako rozpuszczony gaz albo submikronowe kropelki skondensowanej cieczy. A zatem gazy będą usuwane z organizmu głównie przez oddychanie płucami albo przez połączenie oddychania z innymi drogami metabolizmu w układzie siateczkowo-śródbłonkowym. Nawet gdy trwałość banieczek jest wystarczająca do kilkukrotnego obiegu układu krążenia zwierzęcia lub człowieka, to wychwyt mikrobanieczek w fagocytowych komórkach siateczkowo-śródbłonkowych wątroby może ograniczać skuteczność czynnika kontrastującego. Niekorzystne reakcje układu immunologicznego mogą także ograniczać trwałość banieczek w ustroju żywym, czego należy unikać. Na przykład „nagie” mikrobanieczki jak to wykazano powodują przeciwdziałanie takie jak aktywacja uzupełniająca (patrz np. K. A. Shastri i in. (1991), Undersea Biomed. Res. 18, 157). Jednakże, jak wiadomo z praktyki, takie niekorzystne objawy mogą być zmniejszane przez użycie odpowiednich czynników osłonowych.

    Stosownie do tego wysiłki zmierzające do poprawienia trwałości w ustroju żywym mikrobanieczek objęły zastosowania materiałów utrwalających, a więc także substancji osłonowych. Wytwarzano na przykład mikrosfery żelatynowe lub albuminowe w ciekłej zawiesinie, które podczas krzepnięcia pułapkowały gaz. Badano także użycie środków powierzchniowo czynnych jako substancji stabilizujących dyspersję banieczek gazowych jak w opisach, patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4466442 dla Hilmanna i in., i nr 5352436 dla Wheatleya i in. Niektóre czynniki podwyższające kontrastowość zawierające środki powierzchniowo czynne pułapkowały banieczki gazu w wodnej otoczce liposomowej jak w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5334381 dla Ungera i nr 4900540 dla Ryana i in.

    Ostatnio podwyższeniu czasu trwania pułapkowanych banieczek gazowych poświęcono szczególną uwagę. Obok powietrza i jego składników używano różnych gazów, takich jak krypton czy argon. Obecnie skupiono uwagę na biologicznie zgodnych gazach, które mają słabą rozpuszczalność w wodzie. Mała rozpuszczalność, jak wykazano teoretycznie, jest ważnym czynnikiem sprzyjającym trwałości banieczek gazowych. W pracy Epsteina i Plesseta, „On the stability of gaś bubbles in liquid-gas Solutions”, (1950) J Chem. Phys. 18 (11), 1505-1509, szybkość zapadania się banieczek przedstawiono jako funkcję gęstości gazu, rozpuszczalności i dyfuzyjności w otoczeniu. Także trwałość emulsji cieczy w cieczy powiększa się ze zmniejszaniem rozpuszczalności fazy rozproszonej (Kabalnov i Shchukin, Ostwald Ripening Theory: Applications to Fluorocarbon Emulsion Stability, Advances in Colloid andInterface Science, 38:69-97,1992).

    Przy pewnych upraszczających założeniach wzór Epsteina i Plesseta prowadzi do zależności czasu trwania banieczki (t) podanej przez Quaya w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5393424:

    ταρ/DC (1) w którym p jest gęstością pułapkowanego gazu, D jest dyfuzyjnością gazu w otaczającym go ośrodku i C jest rozpuszczalnością gazu w otaczającym środowisku. W oparciu o ten

    185 883 wzór Quay wytwarzał banieczki przy użyciu związków, które są gazami w temperaturze ciała (37°C) pod ciśnieniem atmosferycznym i które wykazują niską rozpuszczalność w wodzie, podwyższoną gęstość i obniżoną dyfuzyjność w roztworze w porównaniu z powietrzem. W tym samym duchu Schneider i in. w europejskim opisie patentowym nr 0554213A1 ujawniają gazy wybrane na podstawie niskiej rozpuszczalności w wodzie i wysokiego ciężaru cząsteczkowego. W szczególności ujawnione gazy obejmują SFe i SeFg, a także różne perfluorowane węglowodory.

    Chociaż słaba rozpuszczalność w wodzie i dyfuzyjność mogą wpływać na szybkość ulatniania gazu z banieczki (jak to pierwotnie przewidzieli Epstein i Plesset), kryteria Quaya i Schneidera doboru gazów są niedokładne, gdyż w ich wyniku za korzystne uznaj e się szereg nie przydatnych gazów, a wyłącza pewne optymalnie użyteczne gazy. Na przykład w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5393524 Quay zaleca dobieranie gazów na mikrobanieczki na podstawie wartości Q dla proponowanego gazu, gdzie:

    Q = 4xl0⁷xp/DC (2) w którym p oznacza gęstość gazu (kg/m³), C oznacza rozpuszczalność gazu w wodzie (M), a D dyfuzyjność (cm²/s). Quay podaje, że wartość Q powinna wynosić co najmniej 30, aby gaz nadawał się do podwyższania kontrastu ultradźwięków. Proste oszacowanie przy użyciu danych literaturowych dotyczących rozpuszczalności w wodzie (E. Wilhelm, R. Battino, i R. J. Wilcock, Chemical Reviews, 1977, t. 77, str. 219) pokazują, że wartości Q dla niemal wszystkich znanych gazów (z wyjątkiem wodoru i helu) zbliżają się lub przekraczają tą wartość. Na przykład w 25°C tlen wykazuje Q 20, a azot Q 35. Z tego powodu ujawnienie Quay'a jest słabą wskazówką doboru skutecznego gazu na mikrobanieczki.

    Co więcej, Quay'owskie kryterium współczynnika Q podobnie jak ujawnienie Schneidera w europejskim opisie patentowym nr 0554213A1 nie uwzględniają pewnych istotnych przyczyn kurczenia się banieczek, to jest wpływu napięcia powierzchniowego na granicy banieczek, wpływu środków powierzchniowo czynnych i osmozy gazu oraz ciśnienia wywołującego kondensację gazu wypełniającego z wytworzeniem cieczy. Mianowicie ciśnienie cząstkowe gazu wypełniającego musi być na tyle duże, aby utrzymać Laplaceowskie nadciśnienie wewnątrz banieczki. Jeśli prężność pary nasyconej jest niska, to wypełniający ją gaz może skondensować w ciecz i zanika zdolność do kontrastowania. W praktycznych zastosowaniach istnieje zapotrzebowanie na możliwie trwałe czynniki podwyższania kontrastu, które są biologicznie zgodne, łatwe do otrzymania i prowadzą do wysokiego podwyższania kontrastu w ustroju żywym przy wytwarzaniu obrazów ultradźwiękowych. Istnieje więc potrzeba wytwarzania prekursorów mikrobanieczek i sposobów otrzymywania i stosowania takich czynników podwyższania kontrastu.

    W opisie WO 94/21301 ujawniono ulepszone środki kontrastujące typu emulsji olej w wodzie, w której faza olejowa zawiera skondensowany lub rozpuszczony rozpuszczalny w oleju gaz/płyn lub prekursor gazu użyteczne jako ultradźwiękowe środki kontrastujące. Produkty takie zawierają nieznaczne ilości banieczek wolnego gazu lub mikrobanieczki w ich formie do przechowywania i wykazujące dobrą trwałość podczas przechowywania, ale mogące wspomagać szybkie tworzenie banieczek natychmiast przed lub po zastosowaniu.