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法律状态
2015-05-27
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):A61K9/14 授权公告日:20051005 终止日期:20140409 申请日:19990409
专利权的终止
2007-04-18
专利权人的姓名或者名称、地址的变更 变更前: 变更后: 申请日:19990409
专利权人的姓名或者名称、地址的变更
2005-10-05
授权
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2001-07-18
实质审查请求的生效
实质审查请求的生效
2001-07-11
公开
公开
本发明涉及微粒造影剂在为研究被检测客体的生理参数的诊断成像方法中的应用。
在诊断成像方法如X-射线、MRI、超声、光成像和核成像中，人们早已懂得使用造影剂以利于观测特定器官或组织或者确定疾病或病变区域，即产生形态学影像。
本发明是关于非肠胃道给药的微粒造影剂在定量或定性研究人或非人动物(如，哺乳动物、禽或爬行动物，但是优选哺乳动物)机体的生理参数中的应用。
这些参数包括例如pH、体温、压力、氧张力、二氧化碳张力、离子张力/浓度、其它机体代谢产物或酶的含量或浓度，以及细胞表面特性如各种细胞表面受体的存在与否。这些参数可以指明整个机体或者机体某特定局部区域的功能是否正常，例如，一个器官是否发生肿瘤、感染或其它机能障碍。同样地，这些参数可以针对药物或施于机体的其它治疗(如，高热(hyperthermic)治疗)而发生变化。因此，这些参数的定量、半定量或者甚至定性测定可以用于估计是否需要某种特定治疗或者用于监测某特定治疗是否成功。
pH和体温是异常或机能障碍的特别重要的指标。
有数种体内研究方法，无论成像技术还是非成像技术，均可用于研究生理参数，例如，为了诊断疾病。代表性的非成像技术包括简单的测量血压、分别用以检测心肌电流和脑电流的心电图或脑电图，和在医生诊室或医院进行的其它简单测试。现今，也使用各种成像技术。最常用的方法包括各种基于X-射线的技术、MRI、超声和基于放射性物质(如，闪烁扫描术、PET和SPECT)的诊断方法。其它诊断成像方法包括光成像式、Overhauser MR(OMRI)、基于OMRI的氧成像(OXI)、磁源成像(magnetic source imaging)(MSI)、应用电压体层照相术(APT)和基于微波的成像方法。
由X-射线技术获得的影像反映患者体内结构/器官/组织之间的密度差异。现今使用造影剂是为了改善软组织检测中的影像反差。此类造影剂的实例包括气体(相对于组织呈负反差效果)；硫酸钡悬浮液；和碘化剂，包括离子单体剂、非离子单体剂、离子二聚体和非离子二聚体。市售X-射线造影剂的代表性实例是Omnipaque和Visipaque。
MRI通常是基于在磁场中射线波(radiowave)与机体组织水质子间相互作用的成像方法。反差参数或信号强度取决于数种因素，包括质子密度、水质子的自旋点阵(T1)和自旋(T)弛豫时间。代表性的市售MRI造影剂包括Omniscan、Magnevist和ProHance。
超声是另一有价值的诊断成像模式，因为它不涉及使用电离辐射。在超声检查中，通常使患者暴露于频率为1-10MHz的声波中。这些声波(或超声波)穿透组织或由组织反射回来。发射或反射的声波被“麦克风”探测到并成为超声成像的基础。在孕期检查和避孕监测以及心血管和肝脏疾病诊断中，常常选用超声成像方法。
尽管已有获得批准的超声造影剂，但是这些造影剂并未被广泛应用。其主要原因是“第一代造影剂”的效果很差。目前正在开发的超声造影剂是基于包封的气体，因为液-气界面对波的反射极为有效。
代表性的超声造影剂是包封在糖基质中、包封在变性白蛋白/或部分变性白蛋白的壳中、包封在聚合物中、包封在表面活性剂(包括磷脂)中的气体。具有高效反差的代表性超声造影剂，由以单层或多层磷脂膜包封的氟化气泡(例如，SF6或全氟烃如全氟丙烷或全氟丁烷)组成。微粒大小通常在直径4微米左右，只有极少数微粒直径大于10微米。此类代表性产品将来的主要适应征是用于心脏成像(心脏灌注检测)和肝脏成像。
核医学成像模式，是基于施用放射性同位素后对同位素进行探测，例如，使用γ照相或正电子发射体层摄影术(PET)。最常用的检测是γ照相探测螯合物形式的99-锝，例如，用于骨闪烁扫描的磷酸锝螯合物。
光成像法使用能够吸收和/或发射光(一般为近红外线)的造影剂来进行。
MSI法可以不使用造影剂而完成；但是，基于磁性物质的造影剂大大地改善此项技术。
基于APT的方法也可以不使用造影剂而完成(例如，铊扫描)；然而，基于生理可接受离子或其它物质的造影剂影响传导性而提高APT的诊断效果。
关于建立在形态学/解剖学基础上的诊断而言，所有这些不同的模式间彼此互补。
然而，仍存在着对各种生理参数测定和量化的极大兴趣。(参见例如磁共振成象杂志(J.Magn.Reson.Imaging)1997,7,82-90对反差增强的MR成像进行生理测量的综述)。
在下列科学文献中描述了生理参数的各种测量方法：使用近红外线反射光谱测量组织pH(临床监护杂志(J.Clin.Monit.)1996,12,387-95)；使用19F磁共振光谱测定了肿瘤内pH(放射研究(Invest.Radiol.)1996,31,680-9)；6-氟吡哆醛聚合物偶联物已被建议作为磁共振光谱的19F pH指示剂(生物偶联物化学(Bioconjug.Chem).1996,7,536-40)；使用光谱成像显微镜同时测量胰岛素分泌细胞的细胞内pH和Ca2+(美国生理学杂志(Am.J.Physiol.)1996,270,1438-46)；荧光比值成像用于测量实体瘤的间质pH (英国肿瘤杂志(Br.J.Cancer)1996,74,1206-15)；使用19F磁共振光谱的氟化pH探针，对小鼠肿瘤高热治疗后进行了体内pH测定(放射学学报(Acta Radiol.)1996,3,5363-4)；P-NMR用于分析红细胞的细胞内游离锰和pH(L.Soc.Gynecol.Investig.1996,3,66-70)；使用计算机成像技术估测发育期啮齿动物胚胎的细胞内pH(畸形学(Teratology)1995,52,160-8)；对于二羧乙基羧基荧光素作为体内荧光pH指示剂作了评价(光化学和光生物学杂志(J.Photochem.Photobiol.B.)1995,227,302-8)；使用31P磁共振光谱仪研究了血流改变对小鼠肿瘤细胞细胞内、外pH值的影响(英国肿瘤杂志(Br.J.Cancer),1995,72,905-11)；使用数字化荧光成像方法研究了兔角膜组织培养物的细胞内Ca2+、pH和线粒体功能(动物体外细胞生物学(In Vitro Cell Biol.Anim)1995,31,499-507)；双重-发射荧光团用于评价体内pH的荧光光谱(J.Photochem.Photobiol.B.1995,28,19-23)；用核磁共振谱研究了大鼠皮质缺氧期间的乳酸盐流出物和细胞内pH(神经科学通讯(Neurosci.Lett),1994,178,1114)；31p NMR谱用于研究运动后人腓肠肌磷酸能状态(phosphoenergetic state)和细胞内pH (磁共振成像(Magn.Reson.Imaging)1994,.12,1121-6)；多核NMR谱研究了神经瘤和胶质瘤细胞的胞内pH(NMR生物医学(NMR Biomed.)1994,2,157-166),5,6-羧基荧光素被用作体内pH测定的pH敏感探针(光化学和光生物学(Photochem.Photobiol),1994,60,274-9)；荧光化的pH探针用于无创伤性体内pH测定(放射生物学研究(Invest.Radiol.)1994,29,220-2)；荧光素比值成像显微镜用于正常和肿瘤组织间质pH曲线的无创伤性测定(肿瘤研究(Cancer Res.)1994,54,5670-4)；6-氟吡哆醇用作FNMR谱的细胞pH探针(FEBS Lett.1994,349,234-8)；使用体内质子和磷磁共振化学位移成像对大鼠腓肠肌缺血/再灌注期间的乳酸盐和pH进行了测绘(map)(放射研究(Invest.Radiol.)1994,29,217-23)；核磁共振成像用于体内、离体pH测定(欧洲实验医学杂志(Eur.J.Lab.Med.)1996,4,143-156)；使用同时双重-发射成像激光扫描共焦显微镜，检测了作为测定细胞内pH荧光素探针的半萘并荧光素-钙黄绿素(细胞生理学杂志(J.Cell Phvsiol.)1995,164,9-16)；已经提出在电聚焦pH光谱测定中使用两性染料(色谱分析杂志(J.Chromatogr.A.)1995,695,113-122)；EPR光谱用于不透明油包水系统中的直接和连续pH值测定(欧洲药物科学杂志(Eur.J.Pharm.Sci.)1995,3,21-6)；已经将肾小球上皮细胞内Ca2+和pH同时成像(美国生理学和细胞生理学杂志(Am.J.Physiol.Cell Physiol.)1993,46,216-230)；使用磁共振谱对于氟化大分子探针作为无创伤性pH测定的探针进行了研究(Bioorg.Med.Chem.Lett.1993,2,187-192)；使用体内31P NMR化学位移成像，进行了活组织中的pH测绘(map)(磁共振医学(Magn.Res.Med.)1993,22,249-251)；使用荧光素光谱测定了pH-敏感性磷脂酰乙醇胺油酸胆固醇脂质体的温度依赖性聚集(分析生物化学(Anal.Biochem.)1992,207,109-113)；13C NMR谱用于测定细胞内pH(美国生理学和细胞生理学杂志(Am,J.Physiol.Cell.Physiol.)1993,264,C755-C760)；31P NMR化学位移成像用于活组织pH测绘(磁共振医学(Magn.Reson.Med.)；1993,29,249-251)；对于荧光素探针和31P NMR谱测定疮疱丙酸杆菌细胞内pH进行了比较(加拿大微生物学杂志(Can.J.Microbiol.)1993,39,180-6)；青霉素和环戊四唑诱发癫痫状态期间进行脑pH和CBF扫调成像(panoramic imaging)(癫痫研究(EpilepsyRes.)1992,13,49-58)；核磁共振谱用于研究转基因小鼠脑的能量代谢、细胞内pH和游离Mg浓度(神经化学杂志(J.Neurochem.)1992,58,831-6)；使用体内31P和19F核磁谱观测了5-氟尿嘧啶摄取的pH依赖性(癌症研究(Cancer Res.)1991,51.,5770-3)；31P磁共振谱用于研究非-何杰金氏(non-Hodlin’s)淋巴瘤中肿瘤pH和对化疗的反应(英国放射学杂志(Br.J.Radiol.) 1991,64,923-8)；使用31P磁共振谱和微电极评价肿瘤pH和能量代谢的剂量依赖性热反应(放射研究(Radiat.Res.)1991,127,177-183)；使用16F NMR谱对肝细胞内pH进行了体内研究(磁共振医学(Magn.Reson.Med.)1991,19,386-392)；研究了背痛患者椎骨内压、pH、pO2、pCO2和磁成像信号不均匀性之间的关系(脊柱(Spine)1991,16,239-242)；使用31p NMR谱研究了缺氧对胎大鼠脑的磷代谢和细胞内pH的影响(生理学杂志(J.Physiol.)1990,430,98P)；使用图像-引导的31p磁共振谱研究了头部受伤时的脑pH(Ann.Neurol.1990,28,661-7)；制备了硒-标记的季铵盐并进行了其作为脑pH成像剂的研究(Nucl.Med.Biol.Int.J.Radiat.Appl.Instrum.Part B 1990,17,601-7)；1H、31p和13C核磁共振谱研究了体外豚鼠大脑皮质严重缺氧期间能量代谢和细胞内pH以及其恢复(J.Radiat.Appl.Instrum.Part B 1990,26,356-369)；报道了用于H NMR成像的pH-敏感性造影剂的开发(磁共振医学(Magn.Reson.Med.)1987,5,302-5)；还有其它文献涉及31P NMR研究pH，参见例如(生物医学研究(Biomed.Res.)(日本)1989,10,增刊3,587-597，脑血流代谢杂志(J.Cereb.Blood Flow Metab.)1990,10,221-6，英国放射学杂志(Br.J.Radiol.)1990,63,120-4，儿科学研究(Pediatr.Res.)1989,25,440-4,放射学(Radiology)1989,170,873-8，脑血流代谢杂志(Cereb.Blood F1ow Metab.) 1988,8,816-821，神经化学杂志(J Neuro.Chem.)1988,U51U,1501-9，和美国心脏杂志(Am.Heart J.)1988,116,701-8。Nihon Schering在WO98/41241中讨论了使用聚合物的MRI技术来监测pH。
具有极大医学价值的一个重要的生理学参数是温度；已经使用电子顺磁共振谱对温度进行了测定(J.Biomech.Eng.1996,118,193-200)，镱螯合物已被用作MR谱温度敏感性探针(磁共振医学(Magn.Res.Med.) 1996,35,648-651)，已评价了用于温度成像的MRI快速成像技术(磁共振杂志B(J.Magn.Reson.B),1996,112,86-90),31p和1H磁共振谱用于体内研究脑温度和能量利用速度之间的关系(儿科学研究(Pediatr.Res.)1995,38,925),1H NMR谱体内研究局部脑温度(神经化学杂志(J.Neurochem.)1995,38,1995,1224-30),磁共振用于跟踪间质微波加热期间的温度变化(理疗方法(Med.Phys.)1997,24,269-277)，使用磁共振回波平面成像在体研究了犬脑组织弥散系数的温度依赖性(国际高热杂志(Int.J.Hyperthermia)1995,11,73-86)，在兔实验性肿瘤中完成了温度依赖性超声彩色流(colour flow)的多普勒成像(超声医学生物学(Ultrasound Med.Biol.)1993,19,221-9),电阻抗X-射线体断层照相术用于温度测定(Trans ASME J.Biochem.Eng.1996,118,193-200)，使用温度敏感性镧系螯合物和1H磁共振谱进行了温度的在体测定(磁共振医学(Magn.Res.Med.)1996,35,364-9，已经进行了使用阻抗CT的体温成像(医学成像技术(Med.Imag.Tech.)(日本)1995,13,696-702)，使用微波完成了机体内部的温度成像(医学成像技术(Med.Imag.Techn.)(日本)1995,13,691-5),使用氟化烃的16F NMR谱对体内氧张力和温度进行了自动测定(磁共振医学(Mag.Res.Med.)1993,29,296-302)，使用局部光谱以荧光素为标志物完成了正常和肿瘤组织的在体pH测定(光工程学(Optical Eng.)1993,32,239-43)，已经提出了微波温度成像(IEEE Trans, Med.Imag.(USA)1992,4,457-69)，利用分子弥散的MR成像完成了高热期间的无创伤性温度测定(Proceedings of the Annual International Conferenceof the IEEE 1988,342-343)。还有其它有关使用MRI、正电子发射X-断层照相术、EEG成像、MEG成像、SPECT，电阻抗X-断层照相术(APT)、ECG成像、光弥散X-断层照相术的无创伤性和极小创伤性方法早期检测疾病状态的报道，参见例如，Proceedings of the SPIE-The International Society for Optical Engineering(USA)1887(1993)。
下列文献也报道了主要基于MRI技术来测定温度和温度变化；医用物理学(Med.Phys.)1997,24(2),269-277，国际高热杂志(Int.J.Hyperthermia)1995,11(5),409-424，国际高热杂志(Int.J.Hyperthermia)1992,8(2),253-262,国际高热杂志(Int.J.Hyperthermia)(1994),10(3),389-394,放射学(Radiologe)1998,38,200-209,医用物理学(Med.Phys.)1997,24(12),1899-1906,JMRI 1998,8,128-135,JMRI,1998,8,160-164,JMRI；1998,8,165-174,MRM 1995,34,359-367,MBI 1995,33,729-731,MRM 1995,33,74-81,放射学(Radiology)1998,208,789-794,JMRI 1996,7,226-229,JMRI1997,8,188-196,JMRI 1998,8,197-202,JMRI 1998,8,31-39,JMRI 1998,8,121-127,JMRI 1998,8,493-502,Int,J.RadiationOncologv Biol.Phvs.1998,40(4),815-822,国际高热杂志(Int.J.Hyperthermia)1998,14(5),479-493,放射学(Rgdiology)1995,196,725-733,放射治疗学进展(Advances in Radiation Therapy)1998Mittal,Purdy和Ang编著，Kluver学术出版社出版，第10章，第213-245页。
已经公开了数个涉及生理成像的专利和专利申请：使用减少背景信号的光谱方法以大环金属螯合物作为温度探针来测定体温(WO94/27977)；新的含氟的由四氮杂十二烷(tetraazadodecane)衍生的大环金属螯合物适用于从NMR化学位移值来测定组织温度，并适于作为X-射线或NMR诊断造影剂(WO94/27978)；为了测定机体各个位点的绝对温度和温差，利用NMR获得的弥散系数进行人机体温度变化的测定和成像(WO90/02321)；在ESR增强的磁共振设备中使用温度依赖性顺磁物质的热敏成像(WO90/02343)；适于在体内NMR诊断(例如，组织特定pH、温度、氧化还原电势的测定等)中用作造影剂的氟取代的苯衍生物(EP-A-368429)；使用聚焦的超声设备的脉冲加热用于选择性地加热个体某区域以摧毁肿瘤组织的磁共振脉冲加热系统，和使用弥散敏感脉冲序列提供快速扫描成像以监控组织温度的MRI(US-A-5247935)；在温度敏感磁共振成像的指导和监视下，使用局部性加热组织法选择性地加热组织一进行手术的磁共振脉冲加热系统，使用具有有磁成像线圈和加热成像射频源的源和探针的磁共振成像系统加热机体组织(US-A-5323778)；高热和MRI探针联合以便同时加热恶变区域并监控温度的高热治疗肿瘤的设备，所述设备具有滤波器以分离信号(WO91/07132)；以及使用磁共振成像的X-断层扫描技术的测温方法，从明显变化的磁共振信号来间接测定区域的温度(US-A-5207222)。
然而，本发明是基于这样的认识：可以制备这样的微粒造影剂，其中用于微粒的基质或膜物质对特定生理参数有响应，导致可与生理参数相关的造影剂反差效果发生改变。
因此，本发明一个方面是提供有生命的人或非-人动物机体成像的方法，该方法包括：将含有基质或膜物质和至少一种反差产生物质的微粒物质经非肠胃道途径施用于所述机体，所述基质或膜物质对预定的生理参数有响应，由此，响应所述参数值的变化而改变所述反差产生物质的反差效果；在含有所述反差产生物质的所述机体的至少一部分产生图像数据；并生成指示机体所述部分所述参数的值或其变化的信号。
本发明的另一方面是提供生理参数成像用的非肠胃道施用的造影介质，所述介质包括微粒物质，其中微粒物质的颗粒含有基质或膜物质和至少一种反差产生物质，所述基质或膜物质对所述生理参数有响应，从而使得所述反差产生物质的反差效果根据所述参数的变化而变化。在一特别优选的实施方案中，基质或膜物质包括Tc值为3S～80℃，优选为37～45℃，更优选38～43℃(Tc定义为由凝胶转化为液晶相的温度)的类脂或类脂混合物。在另一优选的实施方案中，基质或膜物质包括肽或一种或多种聚合物。
本发明的再一方面，是提供反差产生物质在制备用于能够生成指示所述生理参数值信号的诊断方法的微粒造影介质中的应用，所述造影介质的微粒含有基质或膜物质和至少一种反差产生物质，所述基质或膜物质对所述生理参数有响应，从而使得所述反差产生物质的反差效果依所述生理参数变化而异。
在本发明方法中，如果需要，生成的图像数据可以是二维或多维空间图像，也可以是二维或多维的时间图像。然而，在极端情况下，数据只是提供一种或多种图像值(如，数值)，该图像值直接或间接地提供用于指示所研究参数值的定量或定性信息(信号)。如果需要，图像数据可以呈可视形式，但是，更可以仅仅是采集的用于生成信号的一组数据点，而事实上并没有生成可视图像。指示被研究参数值的信号可类似地以可视图像形式生成，例如，机体内参数值的测绘图(map)或显示参数值随时间变化的图，或者仅仅是计算出来的参数数值或者表明参数在一特定阈值上下的标识。然而，理想的情况是，信号提供参数的定量或至少半定量值，例如，无论是机体的一个相关区域还是多个相关区域，例如提供机体至少某一部分内的参数的空间和/或时间测绘图。
有关生理参数的数据也可以不必包含涉及动物机体解剖学的信息，因而，本发明的另一方面涉及将传统解剖学影像与生理参数结合起来而得到两个影像，一个含有有关生理参数的信息，另一个含有解剖学信息。这两个影像结合而产生一个既含有解剖学信息又含有生理学信息的图像。
因此，本发明再一方面是提供有生命人或非-人动物机体的成像方法，该方法包括：将至少一种反差产生物质以非肠胃道途径施用于所述机体，所述反差产生物质的反差效果响应于预定的生理参数值的变化；在含有所述反差产生物质的所述机体的至少一部分生成图像数据；和生成可以指示机体所述部分中所述参数值或其变化的信号，并且也生成动物机体相同部分的解剖学影像。
解剖学信息的附加利用有助于解释生理学数据。生成的相应于生理参数的影像--“生理学影像”，可以使用任何成像方法或者使用本文描述的造影剂来形成。该生理学影像可以与惯常使用或不使用造影剂得到的影像相结合。适宜与传统解剖学成像一起应用的造影剂，是本领域众所周知的各种类型成像技术(MRI、X-射线、超声、光和核成像等)中使用的造影剂，和本文讨论的许多适宜于解剖学成像的造影剂。
用于获得生理数据的成像技术与用于获得解剖学图像的成像技术可以相同，也可以不同。在一优选的实施方案中，成像技术相同，特别适宜的是MRI。
可以使用两种独立的造影剂，一种用于生理学成像，另一种用于传统成像。将这两种造影剂顺次注射，用适宜的成像技术顺次扫描机体，并任选地将生成的两种图像结合。在另一实施方案中，使用能够同时提供生理信息和解剖信息的单个多功能造影剂。可以使用多功能MRI造影剂，其功能之一是反映生理参数，而第二功能是提供解剖学信息。尽管使用单个造影剂，但是要扫描机体两次，将得到的两个图像结合。
在另一实施方案中，可使用多功能造影剂，其中造影剂的组分起到不同成像技术造影剂的作用。因而，该造影剂可以含有提供超声成像中的反差和MRI顺磁复合物的微泡，其中组分之一对生理参数有响应。于是，可以将按照两种成像技术扫描得到的图像结合起来。
作为另一实施例，使用超极化物质的MRI将很好地提供有关例如pH、温度或压力的生理学信息，而很少或不提供解剖学信息。因此，超极化的MR图像与解剖学图像结合(如图像叠加)将产生积极的效果。两种图像可以独立生成，或者同时生成。
生理和解剖学影像结合可用于研究人或非-人动物机体的任何部分以及本文所讨论的任何生理参数，特别是pH和温度。当生理参数是温度时，参数值的变化，即温度变化，可以由内部或外部的原因引起。内部原因包括癌症、心血管疾病和炎症，而外部原因包括高热(hyperthermia)(外部加热)治疗。因此，生理性造影剂可以是用于高热(hyperthermia)的造影剂。
本发明方法所用的成像技术可以是能够与造影剂联合使用的任何技术，例如X-射线(如CT扫描)、MRI、MRS、MR显微镜、ESR成像、ESR光谱、Mssbauer成像、超声、光成像、核成像(例如，闪烁扫描术、PET或SPECT)、MSI、APT等。在磁共振技术中，代表性地研究了信号增强或化学位移或者信号增强和化学位移均存在的情况。优选地，使用的技术是X-射线、MRI、超声、光成像或核成像技术(如，闪烁扫描术)，特别是MRI或超声技术。在选用的特定成像模式中，使用的微粒造影剂具有反差或者信号生成效果，或者含有能够具有反差或信号生成效果的物质，例如，气体或气体前体、顺磁性、磁铁、亚铁磁或超顺磁物质或它们的前体、超极化nmr活跃(即，非零核自旋)核(例如，惰性气体或13C核)、放射性核素、生色团(其术语中通常包括荧光和发磷光物质以及光吸收剂)或者其前体、离子种，等等。
使用本发明方法研究的生理参数可以是能够影响造影剂基质或膜物质的任何生理参数，例如压力、温度、pH、氧张力、二氧化碳张力、酶活性、代谢物浓度、组织电活动、组织弥散、离子浓度，特别是Mg2+、Ca2+和Zn2+等。然而，参数优选地选自血液参数，例如压力、温度和pH，尤其是脉管系统而不是心脏的房室。当测定温度时，变化可以由内部因素(如疾病)或由外部因素(即加热)引起。本发明不涉及那些对膜物质或基质没有影响的参数，例如流速或灌注密度。
本发明关键部分是造影剂微粒应当包括对被测生理参数有响应的膜或基质物质，以便于改变造影剂的反差效果。膜或基质物质的反应方式将取决于以下因素的综合作用：所选择的成像模式、生理参数和反差生成物质。然而，代表性的反应将会涉及膜或基质对一种或多种物种(species)(例如，水或气体)通透性的改变、膜或基质物质的化学或物理分解、反差生成物质的生成、反差生成物质官能团的断裂由此改变反差生成能力，改变反差生成物质的氧化状态从而改变反差生成能力等。因此，此反应包括例如从微粒造影剂释放出能够被摄取进入脉管系统外之细胞外液的水溶性反差生成基团。生理参数敏感性微粒造影剂的特别实例将在下面作更加详细的描述。
本发明一个实施方案涉及用于人体温度MRI-测绘的热敏顺磁微粒组合物。本发明另一实施方案涉及热敏微粒气体组合物作为体内基于超声的温度计的应用。
本发明还有一实施方案涉及用于人体温度测绘的放射活性组合物。本发明另一实施方案涉及用于人体温度测绘的含有水溶性X-射线造影剂的热敏微粒组合物。
本发明还有一方面是涉及用于以光成像为基础的机体温度测绘的含有近红外染料的微粒组合物。
本发明另一方面是一种或多种热敏微粒组合物在图像指导的高热治疗的温度测绘中的应用。
本发明还有一方面，涉及用于测定机体pH的pH敏感微粒组合物。活性造影剂(或者指示剂或探针)的实例可以是可被MRI探测到的顺磁性、磁性或氟化化合物。活性造影剂(或者指示剂或探针)可以是被超声探测的气体或产气物质，可以是被闪烁扫描术、SPECT或PET探测的放射活性物质，或者，可以是荧光染料、近红外染料、UV染料或者在体内光成像或光探测方法中能被探测的其它染料。
本发明再一方面，涉及在使用诸如超声、MRI、Overhauser MRI和ESR等方式检测组织氧浓度/张力中作为造影剂或者作为体内指示剂或探针的微粒组合物。
本发明另一实施方案涉及在检测压力、湍流、粘度、酶活性、离子浓度、代谢物扩散系数、弹性和柔韧性中作为造影剂或者作为体内指示剂或探针的微粒组合物。
本发明还有一方面，涉及作为造影剂(或者体内指示剂或探针)与靶配体结合而用于检测与诊断疾病有关的生理参数变化和/或生理参数定量/半定量的微粒组合物，其中所述配体靶细胞或受体选自心肌细胞、内皮细胞、上皮细胞、肿瘤细胞、脑细胞、和糖蛋白GPⅡb/Ⅲa受体。
可以使用的靶配体的其它实例是：
ⅰ)抗体，可以用作极广范围的靶的载体，而且还具有诸如极高特异性、高亲和力(如果需要的话)、根据需要调整亲和力等优点。抗体是否具有生物活性将取决于特定载体/靶的组合。传统抗体和基因工程抗体均可使用，后者使得能够建构针对特定需要比如亲和力和特异性的抗体。人抗体的使用应当优选，以避免针对载体分子的可能的免疫反应。
另一类适用的抗体包括所谓的双特异抗体，即同一个抗体分子对两种不同的靶分子具有特异性。此类抗体，例如有利于促进气泡串形成，而且也适用于各种治疗目的，比如将毒性基团携带至靶上。下列文献对双特异抗体的各个方面进行了描述：McGuinness,B.T.等Nat.Biotechnol.(1996)14,1149-1154；George,A.J.等，免疫学杂志(J.Immunol.)(1994)152,1802-1811；Bonardi等，癌症研究(Cancer Res.)(1993)53,3015-3021；和French,R.R.等，癌症研究(Cancer Res.)(1991)5l,2353-2361。
ⅱ)细胞粘附分子、细胞粘附分子的受体、细胞因子、生长因子、肽激素和其片段。该载体/靶配体依赖与靶分子受体之间的正常生物性蛋白-蛋白相互作用，因而，在许多情况下与靶结合产生生物效应并因此具有生物活性；当载体的靶是蛋白多糖时，这可能相对不那么明显。
ⅲ)细胞粘附分子、细胞因子、生长因子和肽激素受体的非-肽激动剂/拮抗剂或非-生物活性结合剂。此类可包括那些既不是激动剂也不是拮抗剂然而却显示出相当的靶向能力的非生物活性载体。
ⅳ)通过Watson-Crick或其它类型碱基配对而与DNA或RNA结合的寡核苷酸和修饰寡核苷酸。DNA通常仅作为细胞破坏的后果而出现在细胞外，因此，此类寡核苷酸(通常是非-生物活性的)可能适宜于例如坏死区域的靶定向，所述坏死区域与许多不同的病理状况有关。寡核苷酸也被设计成与特异DNA-或RNA-结合蛋白结合，比如转录因子，所述转录因子在肿瘤细胞中经常高度过度表达或激活，或者在免疫或内皮细胞内激活。组合文库可用于筛选特异结合于可能的靶分子的寡核苷酸(从蛋白质到咖啡因)，因而寡核苷酸可用作靶向载体。
ⅴ) DNA-结合药物的作用与靶向寡核苷酸的作用相似，但是一旦被细胞摄取则会显示出生物活性和/或毒性作用。
ⅵ)各种小分子，包括已知与各种生物受体结合的生物活性化合物。这类载体或其靶可用于产生结合于相同靶的非生物活性化合物。
ⅶ)通过功能性地选择(体外、离体或体内)结合于成像(imaged)区域/结构的分子，可以从组合文库中选择靶配体而不必知道确切的靶分子。
ⅸ)结合于葡糖胺-聚糖侧链如硫酸肝素的蛋白或肽，包括大分子的葡糖胺聚糖结合蛋白，因为结合于此葡糖胺聚糖侧链不会导致生物反应。红细胞上未发现有蛋白聚糖，所以，排除了不希望的对红细胞的吸附。
因此，特定造影剂可用于与诊断疾病有关的生理参数的定量/半定量。该特定造影剂可以被靶参数本身(例如，局部温度、pH或压力或通过结合到特定的相关细胞表面受体上)或者靶参数的化学或生物反应(例如，由于细胞反应而导致酶的释放或局部pH或温度的变化)触发而产生可测量的信号差异。因此，微粒造影剂可以对细菌、病毒、抗体、酶、药物、毒素等进行响应、鉴定和/或定量或半定量测定。
本发明另一方面，涉及作为造影剂(或体内指示剂或探针)的具有长血管半衰期(减少肝脏摄取)的静脉内微粒组合物，用于检测与诊断疾病有关的生理参数的变化和/或生理参数的定量/半定量。
本发明使用的微粒造影剂可以是固体材料、多孔材料、液晶材料、凝胶、塑料、具有单层或多层壁或膜的材料或者液体微粒，例如乳液滴或气基微粒，如微泡。微粒也可是热动力稳定性材料，例如微乳滴或表面活性剂胶束。微粒物质的化学成分可以是一种简单的化合物或者是两种或多种化合物的混合物。一般包括两种或多种不同的化合物，其中至少一种是基质或膜形成物质和至少另外一种物质是反差产生物质。化学成分可以只由固体材料(一种或多种)构成，也可以是不同固体/液体/气体的混合物。微粒一般平均粒径(例如，使用颗粒尺寸分析仪如激光扫描设备或库尔特粒度仪)为0.001～20μm，更优选0.01～10μm，特别是0.05～7μm。此类微粒在文献中常被描述为颗粒、胶体、乳液、小滴、微晶、毫微晶、微粒、毫微粒、囊泡、脂质体、泡、微泡、包衣微粒、微气球等等。
本文使用的术语“聚合物”，是指任何超过10个重复单元的化合物。聚合物可以是天然的、合成的或半合成的。半合成聚合物是指那些对天然聚合物进行合成修饰的聚合物。具有2～10个重复单元的化合物在本文一般称之为“低聚物”，同样地，低聚物可以是天然的、合成的或半合成的。
本文中使用的“表面活性化合物”或“表面活性剂”是指具有至少一种亲水性官能团及至少一种疏水性(亲脂性)基团的任何一种化学化合物。在多相体系中，表面活性化合物一般聚集在界面处。
本文使用的术语“类脂”，是指表面活性化合物并且其结构类似于脂肪酸、蜡、单、二、三甘油酯、糖脂、磷脂、高(C10或更大)脂肪醇、萜和甾醇类，类脂可以是天然化合物、合成化合物和半合成化合物。
术语“气体”是指37℃时至少部分呈气相的具有足够高蒸汽压的任何化合物或化合物混合物。
当本发明成像模式是超声时，造影剂中的反差产生物质优选由一种或多种包封的气体和/或一种或多种包封的气体前体组成。此反差产生物质能够与环境相互作用，以便于造影剂给出有关一个或多个生理参数的信息，所述信息通常是环境与包封物质之间相互作用的结果，如果需要，可以是气体/气体前体变化后的结果。然而，气体反差产生物质可用于其它成像模式，例如MRI和X-射线。
随着周围组织生理参数变化而使反差特性改变的气体类的代表性实例包括：由于例如pH、温度或压力变化、化学反应、气体沸点或溶解性变化而由气体前体生成的气体；与血液气体竞争在基质或膜物质内的吸收或吸附位点的气体；与体液或体液成分(包括溶解成分)接触而改变特性(如，失去超极化或其它磁性改变)的气体；对pH敏感的气体分子；特性/体积随着温度变化而变化的气体；随环境气体变化(例如氧张力)而体积变化的气体；等。
优选的气体包括氢气、氧气、氮气、惰性气体(包括超极化气体)、二氧化碳、氟化气体(例如，六氟化硫、氟代烃、全氟化烃和其它气态的氟化卤代有机化合物)，和低分子量烃。优选的气体也包括任何可药用气体混合物，如空气和空气/全氟化烃混合物。优选地，全氟烃选自全氟甲烷、全氟乙烷、全氟丙烷和全氟丁烷。任何生理可接受的气体前体均可使用。适宜的气体前体是那些通过化学反应而生成气体的化合物(例如，对pH敏感的化合物如碳酸、氨基丙二酸，或者其它可接受的pH敏感性产气物质)。其它适宜的气体前体是由于机体组织(无论是正常还是疾病状态)其它生理条件(例如，温度、氧、酶)或其它生理参数/化合物变化而形成气体的化合物，或者是作为与外界刺激(例如，光活化、声活化等)相互作用的结果而形成气体状态的化合物。
包封物质可以是任何诸如类脂、磷脂、表面活性剂、蛋白质、低聚物和聚合物类物质。选用的此类物质可应答生理参数而溶解、熔化、破损(collapse)、变稀薄、增加孔隙度，或者分解、相改变或尺寸改变(如，由于表面电荷变化而聚集，比如应答局部Ca2+和/或Mg2+浓度)，例如使得反差产生物质释放到环境液中，或者使得体液或其成分能够与反差产生物质接触，或者使得反差产生物质的局部浓度高于检测限，等等。以这种方式使反差产生物质的反差生成效果得以传播(如进入细胞外液空间)、触发或提高(例如，通过生成反差产生物质比如气体或通过增加水接触(对于正性(T1效应)MR造影剂如钆螯合物))，或者使反差生成效果被掩闭或减弱(例如，通过破坏负性(T2效应)MR造影剂如镝螯合物所需的区室化(compartmentalization)，或者通过自由基(radical)的淬灭，或超极化核的去极化，或者可溶于血液的气体的溶解)。另外，可以用反差产生物质浸渗(impregnated)在多孔固体基质例如沸石的孔中，然后用一种物质将基质孔部分或全部封闭，所述封闭孔的物质在当环境体液中的相关生理参数(例如，pH、温度、酶浓度)高于或低于预定值时即发生分解、熔化或溶解。
本发明使用的微粒造影剂可以以数种不同的方式对生理参数应答。一方面，微粒造影剂对生理参数应答可以表现为：在满足特定生理参数值的区域聚集，而不满足特定生理参数值的区域则无聚集。另一方面，微粒造影剂应答表现为在不满足特定生理参数值的区域聚集。还有一方面，微粒造影剂对指定生理参数的应答表现为分解，所述分解是指溶解或化学分解。对生理参数应答特别有意义的是微粒内/外的渗漏或其它转运方式。相对的情况也属优选，即：相对于指定参数阈值未能满足区域的微粒而言，通过增加稳定性/减少膜转运来防止溶解/渗漏的生理参数的应答。该类应答是有益的，因为随着时间进程在不满足参数阈值的区域由于器官对微粒的清除而可能导致反差降低，而在目标区域则保持反差存在。
当微粒组合物通过分解或转运来应答时，通过暴露其它看不见的/遮蔽的造影剂，改变造影剂的分布来达到反差效果变化的目的，或者，当造影剂是微粒本身时(比如在超声造影剂中)，则通过破坏反差产生特性来达到目的。通过与环境相互作用来获得反差效果的微粒组合物具有突出的优点。这种情况下，为了检测生理参数，可能既利用造影剂的转运也利用实际环境成分的转运。MRI造影剂的一种例子是，造影剂中水进入/转运程度的增加导致测得的反差增强。此时，对生理参数的应答即是微粒内/外的水转运速度提高。
微粒内/外溶质的渗漏或转运速度的提高，可以由各种方式来实现。所有相转变均可用于诱导渗漏/转运。例如，固体微粒/膜在熔化后变成渗漏性的，此过程对温度敏感。涉及气相的相转变可以是对作为生理参数的压力的应答。本发明特别涉及含有液晶物质如脂质体、niosomes或其它囊泡的微粒。液晶物质可以发生数种不同的相转变，从而可以导致溶质的渗漏和/或转运速度增加或者甚至使微粒崩解。举例来说，加热使磷脂由凝胶向液晶相转变，可以增加脂质体的通透性和增加转运速度或导致溶质渗漏，因此，是温度敏感性的。层状向反六角(reversed hexagonal)相转变也会诱导渗漏，因为脂质体需要类脂呈层状、凝胶和其它层状相结构。pH、电解质和化学环境变化如靶、酶、抗体等可以诱导层状向反六角相转变。通过选择膜组成分和加工过程可以使应答的适宜参数协调一致。其它相转变如层状到立方相、层状向微乳相或者层状向正六角相转变也可用于诱导渗漏。
凝胶基微粒或包凝胶微粒(例如，凝聚制得的微粒)可以通过例如降低凝胶的粘度来对生理参数应答。通过例如温度、pH或电解质如Ca2+或Mg2+可以使粘度降低，因此，微粒对这些参数敏感。这些参数也可以诱导凝胶微粒中的相分离，导致液体渗漏和含有凝胶的聚合物相分离。这些机制可以反过来影响参数如水渗漏和例如顺磁螯合物暴露于水从而导致MRI反差的变化。
固态聚合物构成的微粒或膜也对生理参数有响应。例如，温度可以改变聚合物的玻璃转化温度，由此而诱导聚合物膜的相转变，后者反过来可以影响造影剂的反差效果。
至少部分由水溶性聚合物如肽组成或由其稳定的微粒，可以通过改变肽构象而对生理参数应答。例如，肽可以发生从α-螺旋到β-片层的转变或相反方向的转变，由此影响参数，进而影响反差效果。由无规卷曲转化为α-螺旋或β-片层，或者由α-螺旋或β-片层转为无规卷曲，也影响诸如膜通透性、微粒对抗聚集/絮凝甚至融合的稳定性，或者微粒溶解或沉淀等参数，进而影响造影剂的反差效果。
当成像模式为超声时，也可作为造影剂的是温度和压力敏感的乳液和流体。
也可以通过形成穿经微粒膜的通道或其它转运途径来控制渗漏。这些通道可以控制微粒内/外分子的转运，而且是相当选择性转运，比如对离子选择。例如，在缺Ca2+时形成微管的微管蛋白质在Ca2+存在下可以诱导较Ca2+不存在时更高的渗漏，因此是Ca2+敏感性的。可以控制囊泡内/外物质转运的其它蛋白质/酶包括红细胞阴离子转运蛋白、红细胞葡萄糖转运蛋白、Na+-K+ATP酶(Na+-K+泵)、Ca2+-ATP酶(Ca2+-泵)和细菌视紫红质(H+-泵)。生物表面活性剂如伊枯草菌素(iturins)、望菌素(esperine)、芽孢菌霉素、抗霉枯草菌素、枯草菌表面活性剂和类似物质可以用作膜成分，通过对外部参数应答而诱导/防止渗漏，因为这些分子可以通过第二、第三级结构以及自装配特性变化来对外部参数的影响进行应答。
本发明使用的MRI造影剂中的反差产生物质，通常是顺磁性、超顺磁性、铁磁或亚铁磁化合物和/或含有除氢之外的其它非零自旋核(例如，19F、13C、15N、29Si、31P)的化合物，以及某些惰性气体如129Xe、3He。
优选的顺磁性化合物是稳定的自由基和过渡金属元素或镧系元素的化合物(尤其是螯合物)，例如锰化合物、钆螯合物、镱螯合物和镝螯合物。优选的磁性(如超顺磁)化合物是γ-FeO、FeO和其它具有高磁化性的铁/金属氧化物。优选的氟化化合物是具有相对短的FT-弛豫时间的化合物。本发明其它优选的氟化化合物是氟化的pH-探针，如Schering A.G.在EP-0447013和ZK-150471及Y.Aoki在放射学研究(Invest.Radiol.)1996,34,680-689中描述的那些化合物。从专利文献中人们熟知了MR反差有效物质的实例，参见例如下列公司的专利公开文本：Nycomed,Salutar,Sterling,Winthrop,Schering,Squibb,Mallinckrodt,Guerbet和Bracco。
一般来讲，有两种反差产生物质适用于本发明所用的MR造影剂：周围组织生理参数变化而可引起反差特性变化的反差产生物质；对生理环境迟钝但是可由于包囊材料/包封材料和生理环境之间相互作用而引起反差特性改变的反差产生物质。典型的实例是在热敏感脂质体或pH-敏感囊泡中的GdDTPA、GdDTPA-BMA、GdDOTA、GdHPDO3A、PrDO3A-衍生物和Tm螯合物。
随着周围组织生理参数变化而改变反差特性的反差产生物质的代表性实例包括：随着温度变化而改变弛豫特性和/或改变化学位移的顺磁性螯合物，随pH变化而改变配位数进而改变弛豫特性和/或位移特性的顺磁性螯合物，例如随着周围组织中氧张力/浓度或氧化还原电位变化而改变弛豫特性和/或位移特性的锰化合物(Mn(2+)/Mn(3+))、铕化合物(Eu(2+)，Eu(3+))和自由基(自由基，无自由基)，随着酶活性变化(例如，顺磁螯合物从所偶联的高分子上酶解下来，引起相关时间和/或水配位的改变)而改变弛豫特性和/或位移特性的顺磁或磁性化合物，以及随着组织中离子浓度变化(例如由于水配位改变)而改变特性的顺磁化合物。
本发明顺磁性化合物，要么具有弛豫时间(T1或T2)作用，要么具有化学位移作用。改变弛豫时间的典型化合物是钆螯合物、锰螯合物，另一方面，是众所周知的化学位移化合物。对化学位移的作用与温度有关。基于此，已有人提出用大环顺磁螯合物如2-甲氧基取代的PrDO3A和1,4,7,10-四氮杂十二烷-1,4,7,10-四kis(亚甲基膦酸铥络合物)作为温度探针(见WO94/27977(Platzek,Schering)和C.S.Zuo等在磁共振杂志(J.Magn.Res.)133 53-60(1998))。所有这些顺磁化合物均可用于本发明。
本发明X-射线造影剂中所用的反差产生物质，通常是气体或气体产生物或者含有重原子(例如，原子数37或更大)的水溶性化合物，例如，金属螯合物、金属簇、金属簇螯合物和碘化化合物。优选的反差产生物质包括离子和非离子碘化有机芳香化合物，特别是三碘苯基化合物。最优选的是基于碘的造影剂如盐，例如碘酰胺(iodamide)的钠盐或葡甲胺盐、碘酞钠、泛影葡胺、碘克沙钠和甲泛影钠，和非离子型如甲泛影胺(见DE-2031724)、碘帕醇(见BE-A-836355)、碘海醇(见GB-A-1548594)、碘曲仑(见EP-A-33426)、碘西醇(见EP-A-49745)、碘克沙醇(见EP-A-108638)、碘葡醇(见US-A-4314055)、碘葡胺(见BE-A-846657)、碘葡苯妥(见DE-A-2456685)、iogulamide(见BE-A-882309)、碘普罗胺(见DE-A-2909439)、碘沙考(见DE-A-3407473)、碘西胺(见DE-A-3301292)、碘酞硫(见EP-A-22056)、碘佛醇(见EP-A-83964)和ioxilan(见WO87/00757)。
此类反差产生物质可掺入到对一种或多种生理参数敏感的基质或包衣中。
本发明核医学造影剂中使用的反差产生物质，可以是核医学诊断中使用的任何类型的放射性化合物，例如闪烁照相术、SPECT和PET等中使用的已知化合物。代表性化合物包括放射性碘化合物、111铟标记的物质和99mTc标记化合物(例如，99mTcDTPA,99MTcHIDA和99mTc标记的缩聚磷酸盐)以及51CrEDTA。
此类反差产生物质可以掺入到对一种或多种生理参数敏感的基质或包衣中。
通过将各自成像模式所用的反差产生物质包封在生理性敏感的基质或包衣中，可以制备其它成像模式用的造影剂，所述其它成像模式例如是光成像、Overhauser MRI、氧成像、磁源成像和实用电压X-断层扫描成像术，所述反差产生物质例如是生色团、荧光团(优选具有最大吸收或发射波长范围为600～1300nm，尤其是700～1200nm)、稳定自由基、超顺磁微粒或离子(优选多离子)反差产生物质。
由于温度是与数种指征(包括癌症、心血管疾病和炎症)有关的重要生理参数，因此，对体内温度测定具有浓厚的兴趣。在高热治疗期间，温度的局部控制也具有重大价值。
反差产生物质可以随着温度增加而从基质/包封物质中释放出来，进而改变其反差特性或分布到微粒产品之外的其它组织中。或者，对于MR活性的温度敏感试剂而言，反差效果变化是由于基质/包封物质通透性增加进而增加水穿越基质/包封物质的转运速度而引起的，甚至即使温度敏感试剂本身并不离开基质/包封物质。
温度敏感微粒物质的代表性实例是温度敏感性脂质体，它们特别适用于MRI。这些脂质体具有这样一些优点：在膜类脂的凝胶相-向-液晶相转变温度(Tc)时，膜通透性大大增加。而且，取决于膜特性和MR活性试剂的性质，发生活性试剂渗漏是可能的。由特定磷脂或特定磷脂混合物制备的脂质体，可以在高达37℃时仍是稳定的，并且当脂质体穿经由于疾病或外部加热而使体温升高的区域(如达40～45℃)时，显示出水通透性或/和渗漏增加。下表1列出各种饱和磷脂酰胆碱的相转变温度。 表1
下表2显示各种不饱和磷脂酰胆碱的相转变温度。 表2
表3显示各种不对称磷脂酰胆碱的相转变温度。 表3
表4显示各种饱和的对称性磷脂酰甘油在其钠盐形式时的相转变温度。 表4
表1-4是根据美国Avanti Polar类脂公司的产品目录的信息制作的。
因此，可以选择磷脂或磷脂混合物以制备具有诊断用热敏脂质体所需Tc的产品。用于制备诊断用热敏性脂质体的代表性混合物是二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)和二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)以及二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)的混合物。
通过使用构象温度敏感性特定聚合物系统来使得微粒造影剂对温度敏感。一个例子是聚(N-异丙基丙烯酰胺)，它在37℃发生相分离。因此，含有造影剂的微粒根据温度变化而变得渗漏。(参见Hoffmann等，Macromol.Symp.118:553-563(1997))。
其它温度敏感性基质/包衣的实例是，含有反差产生物质的类脂悬浮液/乳液，或者其它随温度变化而释放反差产生物质或改变特性的微粒或微粒样制剂。
如果被测参数是能够控制的话，例如药物治疗、外部加热等，则参数可用于研究治疗的效果，或者将治疗限制在局部用来引起反差效果，然后利用反差效果的改变来测定参数比如器官灌注。举例来说，在感兴趣器官的外部、附近或者上游进行加热，可用于引起微粒造影剂的释放，微粒弥散进入器官，从而探测器官中的血液灌注(或缺乏灌注)。在本文中，给个体施用热敏感性微粒剂，联合外部加热使得热传递到部分机体。体内热传递与血流直接相关，其生物热方程式是(应用生理学杂志，(J.Appl.Physiol.),1,1948,92-122)：
一般将热敏性MR-脂质体的温度反应分为三种不同的区域：
a)“低弛豫”区域；r1=r1low；T＜Ta；其中r1low是温度(T)的常数；
b)“温度活跃”区域，r1(T)=f(T),Ta＜T＜Tb,和
c)“高弛豫”区域；r1=r1high；T＞Tb；其中r1high是T的常数(理想地，r1high＞＞r1low)。
只要满足以下三个条件，对脂质体温度活跃区域的局部温度进行定量测定是可能的：1．脂质体弛豫和温度之间有围绕T的明确定义的相关性；即r1(T)=f(T)；Ta＜T＜Tb；其中Ta；Tb是临床相关温度范围。r1理想地应当是T对Ta；Tb范围的线性函数。2．温度活跃区域涵盖了足够大的温度范围。3．组织中的Gd浓度[Gd]是已知的。
由于不同[Gd]的区域将有不同的增强程度，即使温度相同，如果不知道[Gd]，那么甚至连提供温度变化的定性评定也有困难。另外，由于所述区域局部温度低或者缺少脂质体，就不可能说加热后是否缺乏增强效果。
然而，使用下述方法，根据“低弛豫”状态脂质体的弛豫效应，可以估测体内的局部[Gd]：1．在造影剂给药前和给药后但在高热治疗开始之前，获取定量的R1和/或R2/R2*图像(R1,2=1/T1,2)。R1和R2/R2*图像，可以在临床MR系统最常用的工艺状况下按照常规方式获取。2．测定R1和/或R2/R2*的分段(fractional)变化，在相关区域ΔR1=R1post-R1pre。3．然后，根据[Gd]=ΔR1/r1，计算出局部Gd浓度。4．如果r1是未知的，那么根据[Gd1]/[Gd2]=R1/ΔR1，计算出两区域间Gd浓度的比值。或者，利用R2或R2*图像得到同一Gd比值。
所以，通常不能测定出[Gd1]的绝对值，除非组织中脂质体的弛豫性是已知的。但是，这将相当接近r弛豫性，而不是r*弛豫性，因为取决于组织的几何形状。不仅如此，按照上面描述的方法，可以估测出一个区域相对于另一区域的[Gd]。相对[Gd]是用于调节图像信号增强以便于反映真实温度变化的极具价值的信息。为了实现这种可能，需要假定存在一个温度超过T的“核心区域”。这好比在临床情况中存在着一个加热最有效的核心区域，而所述核心区域被加热不怎么有效而且温度分布不怎么确定的“半阴影”区域包围着。现在，通过知道核心区域相对于半阴影区域的相对[Gd]，可以对图像强度加以调整以补偿两区域中[Gd]的任何差异。
使用强的T1-权重序列估测[Gd1]/[Gd2]是可能的，在所述T1-权重序列中，信号强度的变化几乎与R1的变化进而与[Gd]变化呈线性相关。这需要靶组织的TR＜＜T1。类似地，强的T2或T2*-权重序列可用于估测[Gd1]/[Gd2]。
因此，当Gd化合物包封在脂质体中时，由于限制水进入顺磁中心，因而产生的弛豫(r1,r2)是小的。但是，如果使用非常T1-敏感序列，由于加热前脂质体的存在(即，温度远远低于Tc)，仍有可能检测到T1的变化。由此，通过获取(高热治疗之前)造影剂注射前和注射后相关区域的定量R1或T1-测绘，R1或T1的变化使得能够测定[Gd]。加热后，即可计算出[Gd]的区域间差异；因而就能将缘于温度差异所致的反差增强和缘于浓度差异所致的反差增强差异区别开来。
用下式可以计算出施用造影剂后的纵向弛豫速度R：
R=R+[Gd]*r；
其中R是施用造影剂前的弛豫速度。因此，由造影剂引起的R1的变化是：
ΔR=R1-R=[Gd]*r1；
高热治疗后，产生新的R1测绘图或T1测绘图。
因此，总起来讲，如果在低于Tc时脂质体T1的效果是可测得的话，那么就可能勾画出局部Gd浓度，从而补偿加热后由于Gd浓度的局部差异所造成的反差增强的差异。脂质体R2或R2*的效果也可用于此目的。
对于体内pH测定有着浓厚的兴趣，因为pH是与数种严重疾病相关的重要生理参数。在癌症、心血管疾病如休克、骨质疏松症、炎症和自身免疫性疾病中，pH值通常是降低的。
诊断试剂所用的一类pH敏感性包封涉及pH敏感性脂质体的使用。总的策略是在脂质体膜中使用pH-敏感基团。此类代表性基团的pKa值在4和5.5之间。适用于制备pH-敏感性诊断试剂的磷脂包括各种混合比例的二-十七酰磷脂酰胆碱(DHPC)与DPPC和N-棕榈酰高半胱氨酸(PHC)的混合物(参见Eur.J.Pharm.Biopharm.1993,39,97-101对温度和pH敏感脂质体所作的全面综述)。
反差产生物质的另一类pH-敏感包封涉及pH敏感性表面活性剂的使用，如pKa为6.8的N-十二烷基-2-咪唑丙酸酯(DIP)(参见例如药物研究(Pharm.Res.)1993,13,404)。这就意味着DIP在pH7.3-7.4(生理状况pH)时是非离子化的(非/低表面活性)形式(80％)，而在例如溶酶体pH(5.2)时超过97％的将是带电荷形式的。
反差产生物质的另一类pH敏感性包封涉及pKa值在4.5-7.0的基质物质和/或包衣物质的使用，以便于所述物质以荷电形式溶解或部分溶解，和在非荷电形式不溶解或部分不能溶解。此类化合物可以是生理可接受的低分子量化合物或生理可接受的聚合物。
还有一类pH敏感性包封涉及使用由pH引起化学裂解的化合物，例如聚邻酯或聚缩醛/聚缩酮在酸性条件下裂解。
含有磷脂酰乙醇胺(PE)作为中央组分的脂质体是另一种脂质体的例子，其可在pH降低时经历相转变和出现渗漏。也可用脂肪酸掺入磷脂膜获得pH敏感性脂质体。
原则上，只要电荷是pH依赖性的并且影响膜物质的包封，那么任何荷电微粒系统均可使用。
氧的进入对各类细胞而言均是至关重要的，测定组织氧浓度/张力的诊断试剂对于诊断诸如癌症、心血管疾病、自身免疫性疾病和中枢神经系统数种疾病将具有很重要的意义。
一类氧或氧化还原敏感性包封/包衣物质，是依氧水平或氧化还原状态的不同而具有不同溶解性/弥散特性的物质；例如含硝基化合物，硝基在体内还原为氨基，由此改善物质在还原性/低氧环境的溶解性。
测定组织中生理性重要离子的浓度对于数种疾病来说是很重要的。
可用于本发明的离子浓度敏感性包封材料的类型包括磷脂、表面活性剂和其它离子螯合物质。负电荷脂质体将例如与Ca2+结合，膜的弥散特性由此而变得更加坚硬。
Ca2+/Mg2+敏感性微粒组合物的实例是富含二聚磷脂心磷脂的脂质体。加入二价阳离子可以使含有心磷脂的膜由层状转变为反六角相，因为这些离子与心磷脂二磷脂酰基结合。
使用电荷稳定的微粒可以获得Ca2+或Mg2+敏感性，所述电荷稳定微粒是例如固体微粒、液体微粒比如乳滴、气体微粒比如微泡分散体或脂质体。这样，Ca2+或Mg2+可引起微粒之间凝聚或絮凝，从而改变反差效果。Ca2+或Mg2+敏感性也可通过使用受Ca2+或Mg2+化学或物理地影响的微粒的稳定部分来获得，举例来说，使用那些当暴露于Ca2+或Mg2+时即变为水不溶性类物而沉淀的表面活性剂。
一些微粒或围绕微粒的稳定膜在暴露于Ca2+或Mg2+时也可发生相转变。一个例子是，加入Ca2+或Mg2+后液晶基微粒如脂质体可以由层状变为反六角相。Ca2+或Mg2+显著降低凝胶粘性，因而凝胶也很容易对Ca2+或Mg2+敏感，或者在暴露于Ca2+或Mg2+时甚至作为凝胶形成基础的聚合物会发生相分离。粘性下降或相分离可以导致反差效果的变化。
酶敏感性包封物质的类型包括被酶降解的基质或包衣，例如低分子量化合物的单纯酯或聚酯如聚乙酸酯等。
各种代谢物也可改变包衣物质的性质。
可以制备对例如抗体敏感的微粒，这是基于这样的机制：通过膜分子和抗体之间的化学结合来诱导相转变，从而增加渗漏。举例来说，含N-(二硝基苯胺-ε-己酰基)-磷脂酰乙醇胺(DNP-帽-PE)脂质体与抗-DNP结合后，由层状转变为反六角相而变得渗漏。另一实例涉及含有人血型糖蛋白A的二油酰基磷脂酰乙醇胺膜的脂质体。当加入固定化抗体时，这些脂质体变得渗漏。
本发明还有一方面，是使用上述微粒诊断试剂之一与另一种具有改变目标生理参数潜力的化合物一起，或者与使用一种外源性能源一起来改变目标生理参数。
一个实例是热敏感性诊断试剂给药与外源性加热联合，以跟踪机体部分加热的效果。
另一实例是，改变pH值的化合物与pH-敏感性微粒诊断试剂联合给药来跟踪感兴趣区域的pH变化曲线。
还有一个实例是，在氧敏感性诊断试剂给药后，使受测试者吸入氧，来跟踪组织的氧摄取情况。
早期诊断对于获得良好治疗效果是非常重要的。在大多数疾病进程中，生理参数变化发生在形态学变化之前。现有的所有造影剂均是用于形态学诊断的。本发明新型造影剂在疾病进程的很早阶段即能探测疾病，因而能够提高患者的治疗效果。
当微粒诊断试剂或其组分携带总电荷时，则通常使用这些微粒诊断试剂或组分与生理可接受的反荷离子所形成的盐的形式，例如铵、取代的铵、碱金属或碱土金属阳离子或者衍生自无机酸或有机酸的阴离子。在这方面，特别优选葡甲胺盐。
本发明诊断剂也可制备成常规药物剂型或者兽用非肠胃道给药剂型，例如悬浮液、分散剂等，比如在含水载体如注射用水中。
组合物可以进一步含有可药用的稀释剂和赋形剂以及制剂助剂，例如稳定剂、抗氧剂、等渗摩尔浓度调节剂、缓冲剂、pH调节剂等。
当试剂是制备成随时使用的非肠胃道给药剂型时，载体介质优选是等渗的或是少许高渗的。
当微粒试剂含有螯合物或者有毒金属的盐时，如重金属离子，理想的情况是制剂中含有稍微过量一些的螯合剂，例如Schering在DE-A-3640708中讨论的那些螯合剂，或者更优选稍微过量一些的螯合剂的钙盐。
本发明诊断试剂的剂量取决于成像模式、反差产生物质和使反差增强出现的手段(如，随着反差弥散到血管外等手段而使得反差出现与或消失)。
一般来讲，诊断试剂的剂量是同一成像模式中所选用的反差产生物质或类似物的剂量的1/10～10倍。甚至也使用更低剂量。
尽管本发明特别适用于微粒物质的有关非肠胃道给药方法，例如进入脉管系统或直接进入器官或组织，尤其优选静脉内给药，但是，也用于不通过非肠胃道途径的给药，例如皮下、鼻内、舌下给药，或者进入与外界相通的机体空腔中，如胃肠道、膀胱、子宫或阴道。本发明注定包括这些途径的给药。
本文中提到的所有文献所公开的内容均引为参考。
现在通过参考下面非限定性实施例进一步描述本发明。实施例1制备温度敏感性顺磁脂质体
使用薄膜水合方法制备含有GdHPDO3A(ProHance,BraccoSpa，意大利，米兰)和GdDTPA-BMA(Omniscan,Nycomed AmershamImging AS,Oslo，挪威)的脂质体。使用两种不同的饱和磷脂的混合物；一种由氢化磷脂酰胆碱(HPC)(Lipoid GmbH,Ludwigshafen,德国)和氢化磷脂酰丝氨酸钠(HPS)(NOF公司，Amagasaki，日本)组成；另一种由DPPC和DPPG-钠(Sygena有限公司，Liestal，瑞士)组成。磷脂混合物含有5％或10％(w/w)荷负电的HPS和DPPG组分。磷脂混合物溶在氯仿/甲醇混合物中，减压蒸发掉有机溶液进行干燥。用预热(55℃)的250mM GdDTPA-BMA或250nM GdHPDO3A含水溶液(pH 7.4)将类脂膜水合而形成DPPC/DPPG脂质体。使用类似的方法但是类脂水合温度改为70℃来制备HPC/HPS脂质体。DPPC/DPPG和HPC/HPS脂质体分别在55℃和70℃膨胀2小时。总类脂浓度为50mg/ml。在液氮下，脂质体经过3个冻-融循环。通过顺序挤出(LipexExtruder,Lipex Biomembranes Inc.,Vancouver,加拿大)通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜制得不同尺寸的脂质体。DPPC/DPPG脂质体的挤出温度分别为55℃和70℃。经凝胶过滤或者用等渗和等质子性(isoprotic)葡萄糖溶液透析来除去未被包封的金属螯合物。物理化学特性
使用光子相关光谱仪(ZetaSizer IV,Malvern Instruments Ltd.,Malvern，英国)测得脂质体的平均流体动力学直径范围为103nm～276nm；用激光多普勒速度测量仪(ZetaSizer Iv,Malvern InstrumentsLtd.,Malvern，英国)在25℃测得的ζ电势为-25mV。使用差示扫描量热计(DSC4,Perkin Elmer Inc.,Norwalk,CT)测定，HPC/HPS和DPPC/DPPG制剂由凝胶向液晶相转变的平均转变温度(Tc)分别是50和42℃。体外MR反差效果的温度反应
附图1和下表5显示脂质体包封的GdDTPA-BMA和GdHPDO3A各自在体外T1弛豫(r1)(0.47T)的温度敏感性。附图2显示脂质体包封的GdDTPA-BMA体外MR信号强度的温度反应。
附图3显示含有脂质体包封的GdDTPA-BMA插入物的凝胶虚拟物在加热前和加热后的系列T1-WGRE图像。 表5
使用薄膜水合方法制备DSPC/DPPC/DPPG(重量比；28.5/66.5/5)脂质体。磷脂(500mg)溶在氯仿/甲醇混合物中，减压蒸发掉有机溶液进行干燥。用预热(57℃)的250mM GdDTPA-BMA含水溶液(pH约为7)(10ml)将类脂膜水合而形成脂质体。脂质体经过3个冻-融循环，并于65℃膨胀1.5小时。脂质体分散体于65℃挤出通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜。挤出后的脂质体尺寸(z-平均值)为167nm。用等渗和等质子性(isoprotic)葡萄糖溶液透析来除去未被包封的GdDTPA-BMA。
表6显示包封GdDTPA-BMA的脂质体在5％葡萄糖溶液中体外r1(0.235T)的温度敏感性。 表6
使用薄膜水合方法制备DPPC/DPPG/DPPE-PEG-2000(重量比；90/5/5)脂质体。磷脂(500mg)溶在氯仿/甲醇混合物中，减压蒸发掉有机溶液进行干燥。用预热(57℃)的250mM GdDTPA-BMA含水溶液(pH约为7)(10ml)将类脂膜水合而形成脂质体。脂质体经过3个冻-融循环，并于65℃膨胀1.5小时。脂质体分散体于65℃挤出通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜。挤出后的脂质体尺寸(z-平均值)为132nm。用等渗和等质子性葡萄糖溶液透析来除去未被包封的GdDTPA-BMA。
表7显示脂质体包封的GdDTPA-BMA在5％葡萄糖溶液中体外r1(0.235T)的温度敏感性。 表7
使用薄膜水合法制备DSPC/DPPC/DPPG(重量比；43/52/5)脂质体。磷脂(500mg)溶在氯仿/甲醇混合物中，减压蒸发掉有机溶液进行干燥。用预热(63℃)的250mM GdDTPA-BMA含水溶液(pH约为7)(10ml)将类脂膜水合而形成脂质体。脂质体经过3个冻-融循环，并于64℃膨胀1.5小时。脂质体分散体于65℃挤出通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜。挤出后的脂质体尺寸(z-平均值)为145nm。用等渗和等质子性葡萄糖溶液透析来除去未被包封的金属螯合物。
表8显示包封GdDTPA-BMA的脂质体在5％葡萄糖溶液和人血清中体外r1(0.235T)的温度敏感性。 表8
使用薄膜水合法制备DPPC/DPPG(重量比；95/5)脂质体。磷脂(500mg)溶在氯仿/甲醇混合物中，减压蒸发掉有机溶液进行干燥。用预热(52℃)的250mM GdDTPA-BMA含水溶液(pH约为7)(10ml)将类脂膜水合而形成脂质体。脂质体经过3个冻-融循环，并于55℃膨胀1.5小时。脂质体分散体于62℃挤出通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜。挤出后的脂质体尺寸(z-平均值)为148nm。用等渗和等质子性葡萄糖溶液透析来除去未被包封的GdDTPA-BMA。
表9显示脂质体包封的GdDTPA-BMA在5％葡萄糖溶液和人血清中体外r1(0.235T)的温度敏感性。 表9
实施例4的脂质体1.5ml与按照实施例5制备的DPPC/DPPG脂质体1.5ml混合。用5％葡萄糖溶液稀释混合物至40ml。
表10显示脂质体混合物在5％葡萄糖溶液中体外R1(0.235T)的温度敏感性。 表10
使用薄膜水合法制备DSPC/DPPC/DPPG(重量比；28.5/66.5/5)全氟烃气泡。磷脂(500mg)溶在氯仿/甲醇混合物中，减压蒸发掉有机溶液进行干燥。向水中加入100ml 1.5％聚乙二醇后，在60℃将类脂膜水合而1小时。最终分散液含5mg类脂/ml。
取5支2ml试管，各加入1ml分散液。在试管顶部空间充入全氟烃气体。将试管在CapMixer上摇荡45秒，留置在滚子台上过夜。收集5支试管的内容物，2000rpm离心5分钟。取出infranatant，代之以相同体积的水。将顶部空间充入全氟烃气体后，用手轻轻摇动重建微泡。洗涤过程重复3遍。
使用配有50μm孔径的Coulter Multisizer Ⅱ和测量声波衰减的Nycomed房内(in-house)设备来评价全氟烃气泡样本的特性。分散体的体积中间粒径的颗粒分布约3μm。气泡在3.5-8.0MHz范围显示出良好的衰减谱，而且使用声波技术检测了气泡于22-47℃温度范围内在压力超过150mmHg时的压力稳定性，声波测量显示，气泡在过压150mmHg时破坏，气泡在40℃保持稳定。这表明气体微泡可用于测绘体内生理压力的超声成像。实施例8包封GdDTPA-BMA的DPPC/DPPG的脂质体在大鼠的成像研究a)在左侧大腿肌内注射
将脂质体以0.02mmol/kg的剂量给大鼠肌内注射。用聚焦超声加热左侧大腿肌肉，而右侧大腿肌肉作为对照。
图4-5分别显示大腿在脂质体注射前和注射后轴T1-W的SE成像。图6-8分别是加热2、5和9分钟后的T1-W SE成像。
在所述时间点终止加热，从MRI扫描仪中移出大鼠，测得肌肉的温度达47℃。图9代表终止加热后15分钟的最后成像。为了比较的目的，也包括含有脂质体分散液(与注射的相同)的注射器。
结果表明，与右侧大腿肌肉和注射器比较，加热后左侧大腿肌肉的信号强度大大增加。b)静脉内注射
将脂质体以0.10mmol/kg的剂量给大鼠(高位)静脉内注射。低位大鼠作为对照(例如，既不注射也不加热)。
图10是注射脂质体后7分钟肝脏的轴T1-W SE成像。注射后15分钟，用聚焦超声加热肝脏(图11)。图12-13分别是开始加热后16和21分钟的T1-W SE成像。终止加热后，测得的肝脏温度为51℃。
结果表明，与对照肝脏相比，加热后肝脏信号强度大大增加。实施例9制备pH-敏感性顺磁脂质体
用薄膜水合法制备含GdDTPA-BMA的DPPE/PA(4∶1mol/mol)脂质体。总类脂浓度为25mg/ml。简要讲，类脂的氯仿/甲醇(10∶1)溶液旋转蒸发干燥，形成的膜进一步真空干燥过夜。于75℃类脂与0.05M Tris-HCl缓冲液(pH=8.4)中的250mM GdDTPA-BMA进行水合。脂质体在MeOH/CO2(s)中经受3个冻-融循环。经顺次挤出通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜(Lipex Extruder,Lipex Biomembranes Inc.,Vancouver，加拿大)来制得由大到小排列的脂质体。用等渗葡萄糖溶液(pH=8.4)透析来除去未被包封的金属螯合物。物理化学特性
用光子使用光子相关光谱仪(ZetaSizer Ⅳ,Malvern InstrumentsLtd.,Malvern,英国)测得脂质体平均流体动力学直径为165nm。在不同等渗缓冲溶液(0.05 M柠檬酸-磷酸缓冲液和0.05M Tris-HCl缓冲液)中测定了顺磁性脂质体的体外T1-弛豫时间(0.235T,MinispecPC-110b,Bruker GmbH,Rheinstetten,德国)。研究的pH为4-8.5。缓冲的脂质体分散液在37℃保温15分钟。表11显示包封GdDTPA-BMA的脂质体体外r1-弛豫的pH敏感性。 表11 GdDTPA-BMA脂质体r(37℃,0.235 T)的pH依赖性
使用薄膜水合法制备DPPC/DPPG(重量比；95/5)脂质体。磷脂(500mg)溶在氯仿/甲醇混合物中，减压蒸发掉有机溶液进行干燥。在50℃用250mM DyDTPA-BMA(sprodiamide,Btcomed Imaging AS,Oslo,挪威)含水溶液(pH约为7)(10ml)将类脂膜水合而形成脂质体。脂质体经过3个冻-融循环，并于59℃膨胀1小时。脂质体分散体于65℃挤出通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜。挤出后的脂质体尺寸(z-平均值)为153nm。用等渗和等质子性葡萄糖溶液透析来除去未被包封的DyDTPA-BMA。研究了MR反差效果的温度敏感性。实施例11用DPPC/DPPG脂质体包封GdDTPA-葡聚糖
使用薄膜水合法制备DPPC/DPPG(重量比；95/5)脂质体。磷脂(500mg)溶在氯仿/甲醇混合物中，减压蒸发掉有机溶液进行干燥。在48℃用50mM GdDTPA-葡聚糖(MW 156 kD)含水溶液将类脂膜水合而形成脂质体，所述GdDTPA-葡聚糖的合成在P Rongved等人碳水化合物研究(Carbohydr.Res.)287(1996)77-89中作了描述。使用近距离声波定位器尖端(sonicator tip)于46℃声处理脂质体分散体。声处理后脂质体的尺寸(z-平均值)为70nm。用凝胶过滤或用等渗和等质子性葡萄糖溶液透析来除去未被包封的GdDTPA-葡聚糖。研究了MR反差效果的温度敏感性。实施例12用二-二十二酰-PC脂质体包封GdDTPA-BMA
使用薄膜水合方法制备二-二十二酰-PC(20∶0)(表1)脂质体。磷脂(500 mg)溶在氯仿/甲醇混合物中，减压蒸发掉有机溶液进行干燥。在80℃用250 mM GdDTPA-BMA含水溶液(pH约为7)(10ml)将类脂膜水合而形成脂质体。脂质体经过3个冻-融循环，并于80℃膨胀1.5小时。脂质体分散体于80℃挤出通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜。用凝胶过滤或用等渗和等质子性葡萄糖溶液透析来除去未被包封的GdDTPA-BMA。研究了MR反差效果的温度敏感性。实施例13用HPC/HPS脂质体包封超顺磁性氧化铁SPIO
使用改良的薄膜水合法制备HPC/HPS(重量比；90/10)脂质体。将磷脂均匀混合物(700mg)加入到10ml预热(55℃)的PEG化SPIO(6.10mg铁/ml)含水分散液溶中，形成脂质体。脂质体于65℃膨胀30分钟。脂质体分散体于66℃挤出通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜。用凝胶过滤法或透析除去未被包封的SPIOs。研究了MR反差效果的温度敏感性。实施例14用HPC/HPS脂质体包封超小超顺磁性氢化铁(USPIO)
使用改良的薄膜水合法制备HPC/HPS(重量比；90/10)脂质体。将磷脂均匀混合物(700mg)加入到10ml预热(70℃)的USPIO(3.63mg铁/ml)含水分散液溶中，形成脂质体。脂质体于70℃膨胀90分钟。脂质体分散体于70℃挤出通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜。用凝胶过滤或透析法除去未被包封的USPIO。研究了MR反差效果的温度敏感性。实施例15用pH-敏感性脂质体包封超顺磁性氧化铁(SPIO)或超小USPIO
使用类似于实施例9中所用的方法制备包封SPIO或USPIO的pH-敏感性脂质体。用凝胶过滤或透析法除去未被包封的顺磁物质。研究了MR反差效果的pH-敏感性。实施例16用DSPC/DMPG/胆固醇脂质体包封GdDTPA-BMA
用改良的薄膜水合法制备DSPC/DMPG/胆固醇脂质体(摩尔比；49∶5∶20)脂质体。将冷冻干燥的磷脂混合物(60g)加入到预热(59℃)的250mM GdDTPA-BMA/300mM蔗糖/10mM磷酸含水溶液(pH约为6.3)(300ml)中，形成脂质体。脂质体于59℃膨胀30分钟。将脂质体分散体匀浆化并高压挤出通过400nm孔径的聚碳酸酯滤膜。用300mM蔗糖/10mM磷酸溶液超滤来除去未被包封的GdDTPA-BMA。超滤后脂质体的尺寸(z-均值)为110nm。也将脂质体冷冻干燥(每支试管2ml)，加入2ml去离子水进行重构。重构后的脂质体尺寸(z-均值)为119nm。
表12总结了在300mM蔗糖/10mM磷酸溶液中包封GdDTPA-BMA的脂质体体外R1(0.235 T)的温度敏感性。表12也显示了冷冻干燥对重构脂质体R1-温度敏感性的影响。 表12
用类似于实施例1-5、9和12中所用的方法制备含有下列造影剂的脂质体：GdBOPTA(Bracco spa，意大利)、GdDTPA(Shering AG,柏林)、GdDOTA(Guerbet SA,Aulnay-sous-Bois)、Gadomer(SheringAG，柏林)MS-325和蛋白质结合MS-325(Epix Medical Inc，美国)。用凝胶过滤或透析法除去未被包封的Gd化合物。研究了MR反差效果的温度敏感性。实施例18脂质体包封的GdDTPA-BMA在血液中的体外r1温度敏感性
使用分别类似于实施例3和5中所用的方法制备含GdDTPA-BMA的DPPC/DPPG/DPPE-PEG-2000和DPPC/DPPG脂质体。表13总结了两种脂质体制剂在大鼠血液中体外r1(0.235T)的温度演变。 表13
将含有GdDTPA-BMA的DPPC/DPPC脂质体(在实施例18中制备的)以20mol/kg剂量给Sprague DaWley大鼠肌内注射(im)。
表14显示im注射DPPC/DPPG脂质体(n=2×3)后1小时和3小时切除的组织和血液的T1弛豫时间(37℃,0.235 T)。表15显示肌肉的T1温度反应。所有结果均以平均值给出。 表14
尽管有大的个体差异，结果仍表明给予包封GdDTPA-BMA的脂质体后肌肉T1的温度依赖性。b)静脉内注射
将包含GdDTPA-BMA的DPPC/DPPG/DPPE-PEG-2000和DPPC/DPPG脂质体(在实施例18中制备的)以100mol/kg的剂量给Sprague Dawley大鼠静脉内(ⅳ)注射。
表16和17显示分别ⅳ注射DPPC/DPPG和DPPC/DPPG/DPPE-PEG-2000脂质体后5分钟(n=3)、1小时(n=2)和3小时(n=3)切除的组织和血液的T1弛豫时间(37℃,0.235 T)。表中还显示了组织对Gd的摄取，用组织摄取给予Gd剂量的百分比表示。表18和19总结了分别ⅳ注射DPPC/DPPG和DPPC/DPPG/DPPE-PEG-2000脂质体后血液T1的温度反应。对于ⅳ给予DPPC/DPPG脂质体(n=3)后1小时取出的血液的温度反应进行了更加详细的研究，结果见表20。所有结果均以平均值给出。 表16
结果表明：无论非-PEG化还是PEG化脂质体包封GdDTPA-BMA，尤其是PEG化脂质体，均具有作为血池造影剂的潜能。还证实了这些脂质体在血液中的T1-温度敏感性。实施例20包封GdDTPA-BMA的DSPC/DPPC/DPPG脂质体体外成像研究
用类似于实施例2的方法制备含有GdDTPA-BMA的DSPC/DPPC/DPPG脂质体。脂质体的尺寸(z-均值)为129nm。在同心球形模型(plantom)上在2.0T(Bruker Medspec)进行MR成像，在所述模型中，内室盛有用由葡萄糖和6.25％聚乙烯吡咯烷酮组成的等渗介质稀释的包封GdDTPA-BMA的脂质体(浓度约为0.8mM Gd)，而外室充有生理盐水。用放置在外室的线性射频天线以434MHz进行微波加热。微波辐照的同时进行图像采集。由10弥散-权重的自旋回波发射EPI(DW-SE-EPI)成像(3-864s/mm的b-因子)、用反转恢复制剂的一套SE-EPI成像(IR-SE-EPI)和梯度回波T-权重的(T1W-GE)成像组成的程序块重复，直至脂质体样本的温度达48℃为止(大约110分钟)。用ET/TR/翻转：5ms/30ms/50采集T1W-GE成像。由13IR-SE-EPI成像的位置(set)来计算T1-测绘图，所述13IR-SE-EPI成像是用14.4～16秒不同反转时间测定的。从模型内的一个感兴趣固定区域开始，1/T1(R1)对温度作图。在完成每个程序块的图像采集后，立即用温差电偶测定样本温度。从ADC-测绘图评估成像层面的温度分布。
表14总结了测得的包封GdDTPA-BMA脂质体的R1的温度演变。结果是，R1和温度在“转变区间”40.4-43.7℃呈线性相关(回归系数为0.995)。图15显示在(a)加热前、(b)加热期间(观测到的脂质体内部信号强度分布)和(c)加热后(均匀信号强度分布)选择的模型T1-W GE成像。图16显示在与图15相同时间点时相应的T1-测绘图。利用R1和温度之间的线性相关关系，可以从在时间点(b)的T1-测绘图中推算出相应温度，如图17所示。温度测绘图证实了包封GdDTPA-BMA脂质体的温度敏感性。(NB该温度比例仅对含有脂质体的内室有效)。实施例21包封GdDTPA-BMA的DPPC/DPPG脂质体的体外成像研究-测定Gd浓度
研究使用一静止的体外模型，模型由12支玻璃试管(直径10mm)构成，玻璃试管放在方形塑料容器中。塑料容器中盛有由葡萄糖/25％(w/w)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)组成的粘性等渗介质，介质中掺有GdDTPA-BMA使得在1.5T时产生的T1约430ms。其中3支试管盛有已知T1值(约630ms)的标志溶液。其余9支试管盛有分散在不同量等渗10％PVP/葡萄糖溶液中的DPPC/DPPG基GdDTPA-BMA脂质体(在实施例18中制备)。使用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定，脂质体样本中Gd的浓度[Gd]为0～5.2mM。室温下在菲利普NT系统上在正交膝线圈中以1.5T使模型成像。使用下列成像序列：1．T1-FFE(损坏的梯度回波)TR/ET/翻转：15ms/2ms/30°。2．TMIX(定量T1/T2序列)3．双IE FFE(T2*测绘)(TE1/ET2:4ms/50ms)。
加热模型后重复所有三个序列，模型的加热是通过将模型放置在温水浴(60℃)中而实现的。不研究加热的暂时作用，只研究终-作用(即T＞＞Tc)。
加热前[Gd]与基质修正的R1(ΔR1)呈线性相关(从TMIX序列测得)，回归系数为0.996。计算的脂质体r1是0.11mM-1s-1。
类似地，从R2对[Gd]的曲线(回归系数=0.997)中测得脂质体r2为0.55mM-1s-1,r2/r1比值等于5。脂质体加热后，r1和r2分别是3.23和3.75，r2/r1比值为1.16。
图18显示，加热前，[Gd]同使用T1-FFE序列时脂质体样本与PVP凝胶信号强度的比值(SIlip/SIgel)之间呈线性相关。图19显示)R1/)Rmax比值对[Gd]/[Gdmax]比值所作的图；这里[Gdmax]=5.2mM。结果证明，加热前，)R1比值精确地反映[Gd]比值。用)R2比值时，也得到类似的结果。这些发现提示：加热前包封GdDTPA-BMA的脂质体的T1-(和T2-)效果足以能够对脂质体浓度作出相对评定。实施例22包封GdDTPA-BMA的DPPE/PA脂质体的体外MR成像研究
使用类似于实施例9的方法制备包封GdDTPA-BMA的DPPE/PA脂质体。使用光子相关光谱仪(Malvern PS/MW 4700,MalvernInstruments Ltd.,Malvern,英国)测得脂质体的平均流体动力学直径为158nm.研究使用一个由放置在圆柱形玻璃反应器中的13支玻璃试管(直径11mm)构成的体外模型。玻璃反应器中盛有琼脂凝胶2％(w/v)，其中掺入能够在1.5T时产生约900ms T1的GdDTPA-BMA。玻璃试管盛有pH由4.8至8.2的等渗缓冲溶液。通过将加热的水循环通过带有循环水泵的反应器的壳而使模型一直保持在37℃。以1分钟的时间间隔向每支试管中连续加入脂质体。向第一支试管加入脂质体后25分钟后开始成像。在菲利普NT系统上以1.5T使模型成像。使用下列成像参数：序列：MIX-TSE；TR(ms)800.0；TE(ms):12.5；TI(ms):500.0；翻转(度):90；层面厚度(mm):7.0；视野(FOV)(频率*相，mm):230.0*230.0。扫描周期每分钟重复一次共20分钟。图20显示向第一支试管加入脂质体后25分钟时的模型。信号强度随着pH的降低而增加。实施例23由二(16-羟棕榈酸)亚乙基酯和己二酰二氯制得的聚合物的微粒
按照WO96/07434中实施例3f所描述的方法制备二(16-羟棕榈酸)亚乙基酯和己二酰二氯聚合物的充气微粒。气体的变化
将干粉在20mmHg真空中暴露大约15分钟，接着引入全氟烃气体。然后，通过在实验室摇动器上摇动12-16小时而将含有全氟烃气体的聚合物颗粒粉末在MilliQ水中重新分散为10mg/ml干材料。光学显微镜检测表明，由不规则形状的颗粒形成的微粒分散体。如预期的含气微粒那样很容易将微粒悬浮。聚合物微粒的加热
磁棒搅拌的同时将10ml聚合物分散液在65℃水浴中加热1分钟。此温度下聚合物将熔化。显微镜下评价表明，不规则颗粒变成球形、光滑颗粒，说明聚合物胶囊发生了熔化。特性
在脉冲反射技术中使用3.5MHz宽带传感器，通过测定在含水载液体中的分散体中的超声传播，而获得上述制备的悬浮液的声学效果。含水载液作为参照。表21包括观测到的相同浓度下相对于未加热微粒分散液的声衰减，表明热治疗消除大部分声衰减。
通过密度测量来测定使用高能量超声破坏微囊前、后的气体含量。结果显示气体含量守恒。结果表明：熔化聚合物胶囊后，气体填充的微囊变得几乎在超声中看不见，这可能是由于现在硬的聚合物壳包绕着气体相。
表21．加热分散液到65℃含全氟烃聚合物微粒的特性
在脉冲反射技术中使用3.5MHz宽带传感器，通过测定在含水载液中的分散体中的超声传播，对上述实施例23的微粒进行体外声学特性研究。含水载液作为参照。从室温开始进行声学特性研究，表21显示在室温时声衰减是低的。逐渐升高温度，并以不同温度间隔进行声学特性研究。当温度超过聚合物熔点48.6℃(见上面实施例23)时，声衰减陡然增加，表明是温度敏感性造影剂。使用熔点在37-40℃(更接近机体体温)左右的聚合物可以进行类似的试验。实施例25
将一刮刀刃(spatula edge)的微粒化高岭土加入到2ml全氟二甲基环丁烷(沸点45℃)中，并使用0.2ml FluoradTM FC-171表面活性剂进行分散。剧烈搅拌后得到牛奶样白色分散液。
1ml 1,2-二硬脂酰磷脂酰甘油(0.5m/ml)和二硬脂酰磷脂酰胆碱(4.5mg/ml)在纯化水中的分散液置入一个2ml试管中，向试管中加入100μl上述在全氟二甲基环丁烷分散液中的高岭土。将试管封口，然后使用Espe CapMix摇动75秒钟，得到高岭土在全氟二甲基环丁烷在水中的乳液。
安装一声学设备，在设备中使用3.5MHz宽带传感器的脉冲反射技术，通过测定在含水载液中的超声传播可以得到上述制备的悬浮液的声学效果。含水载液作为参照。将样本注射入termostatted室(cell)中，用泵可以使该室超压或压力不足。
将乳液转移至声波室中，用50ml水稀释，保持37℃恒温。大气压下进行的第一次测定显示出弱的声衰减，这是由于乳液小滴的存在和室中没有气泡。随后，以一定间隔逐渐降低压力，并在每次间隔进行声衰减测定。当压力达到580mmHg(即低于大气压180mmHg)时，声衰减陡然显著增加，证明此时微滴沸腾并转化为具有声学效果的微泡。
该试验证明怎样在体内低压使用具有沸点稍微高于体温的分散相的乳液进行测绘，比如低于血管的embolisation时会出现的低压。实施例26用Mg2+敏感性脂质体包封GdDTPA-BMA
牛-心脏心磷脂-铯盐、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)和二棕榈酰磷脂酰甘油钾盐(DPPG)以40/55/5的比值加入到圆底烧瓶中，用氯仿溶解。使用旋转蒸发减压蒸发除去氯仿。用预热(52℃)的250mMGdDTPA-BMA含水溶液(10ml)将类脂膜水合形成脂质体。脂质体经过3个冻-融循环并于55℃膨胀1.5小时。将脂质体分散体于62℃挤出通过各种孔径的聚碳酸酯滤膜。用等渗和等质子性葡萄糖溶液溶液透析来除去未被包封的GdDTPA-BMA。
用水稀释脂质体分散液10倍，并转移至一NMR试管中。使用Minispec NMR设备于37℃测定在0.235特斯拉时的r弛豫。r1弛豫低。然后用0.6MMgCl溶液滴定样本。随着Mg对心磷脂的比值的增加，层状向H2相的转变被诱导，正如F.Reiss-Husson在现代生物学杂志(J.Mol.Biol.)中描述的那样。脂质体结构的破坏导致GdDTPA-BMA与水接触，从而造成r1弛豫显著增加。该试验证明了一个Mg2+1敏感性MRI造影剂。实施例27用Ca2+敏感性脂质体包封GdDTPA-BMA
重复上述实施例26所描述的试验，但是用CaCl2溶液代替MgCl2溶液。在足够高的Ca2+浓度时观察到类似的弛豫增加，证明是Ca2+敏感性造影剂。实施例28用磷脂酰丝氨酸稳定的全氟丁烷微泡作为Ca2+敏感性超声造影剂的实例制备
使用Ystral转筒-定子于7800rpm和大约40℃将氢化磷脂酰丝氨酸(5mg/ml在1％w/w的聚乙二醇的纯化水溶液中)和全氟丁烷气体进行匀化，得到乳白色微泡分散液。分级分离分散液以基本上除去不希望的微泡(＜2μm)，通过加入含水蔗糖使蔗糖浓度为92mg/ml来将分散液的体积调整至所需的微泡浓度。将2ml得到的分散液装入专门为冷冻干燥设计的10ml平底小瓶中，内容物冷冻干燥后得到白色多孔块状物。然后向冷冻干燥室中充入全氟丁烷，密封小瓶。使用前，向小瓶中加水，轻轻手动摇动内容物数秒钟得到全氟丁烷微泡分散液。显微镜研究
在物镜上放一滴微泡分散液放进行显微镜观测。样本用盖玻片盖上后放在显微镜下。将数滴50mg/ml氯化钙水溶液滴在盖玻片的边缘以使该溶液渗入到微泡悬浮液中。在录相带上记录随着氯化钙溶液前治移动时微泡悬浮液的行为。观测到微泡集合形成大于起始微泡的较大尺寸，证明生成了具有不同超声特性潜力的微泡。实施例29用DPPC/DPPG包封的TcDTPA
用高锝酸钠和市售的含有SnCl2和DTPA的试剂盒制备TcDTPA。用类似于上述实施例10的方法将TcDTPA包封在脂质体中。该产品是闪烁图(scintigraphic)研究的温度敏感性造影剂。实施例30钆DTPA标记的淀粉微球
根据P.Rongved等人在碳水化合物研究(Carbohydrate Research)214(1991)325-330底物9-12来制备钆DTPA淀粉微粒。给药前，用0.9％NaCl溶液悬浮微粒。该产品可用于诊断与异常酶活性有关的疾病，例如α-淀粉酶和酯酶。实施例31含有碘克沙醇的脂质体
将磷脂溶解在氯仿/甲醇/水(4∶1∶0.025，体积比)中并蒸发掉溶剂(旋转蒸发)来制备含有：碘克沙醇(总量) 400mg/ml包封的碘 80mg/ml山梨醇 20mg/mlTrometamol(TRIS) 0.097mg/mlEDTANa2Ca 0.1mg/ml氢化磷脂酰胆碱 51.2mg/ml氢化磷脂酰丝氨酸 5.1mg/ml注射水加至 1ml(约0.9ml)的诊断组合物。配制碘克沙醇和山梨醇的等渗溶液，将溶液加热到60-70℃，在剩下的各步骤中一直保持此温度。边搅拌边加入磷脂混合物，由此形成脂质体。将制剂匀化(转子/定子匀浆器)以控制脂质体的尺寸。然后将脂质体挤出通过串联排列的7个聚碳酸酯滤膜(孔径1μm)。用碘克沙醇和山梨醇的等渗溶液稀释产品，加入trometamol和EDTA。将产品装入玻璃试管中并高压灭菌(121℃，15分钟)。Tc=49℃。
该产品可以在使用聚焦超声的高热治疗中用于监控温度。实施例32用掺杂有亲和血管生成的载体的DPPC/PPG/DPPE-PEG脂质体中包封气体微泡
使用WO 98/18500中描述的技术可以制备各种产品。所述产品可用作高热治疗的肿瘤特异标志物。
机译： 微粒造影剂在诊断成像中研究生理参数的用途
机译： 微粒造影剂在诊断成像中研究生理参数的用途
机译： 微粒造影剂在诊断成像中研究生理参数的用途
