一種用于hifu的超聲造影劑及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及造影劑，具體涉及一種用于HIFU的超聲造影劑及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002]超聲成像技術具有無創(chuàng)傷、無輻射、價廉、動態(tài)實時以及診斷參數(shù)多樣和工程上靈活等優(yōu)點，已被廣泛應用于臨床醫(yī)學領域，成為疾病醫(yī)學檢查與影像診斷的有效手段。與CT、MRI等其他醫(yī)學影像技術相比，普通超聲圖像噪聲較大、分辨率較差，對比度較低，因此，引入了一類能夠顯著增強醫(yī)學超聲檢測信號的試劑一一超聲造影劑。傳統(tǒng)的超聲造影劑一般為包封有氣體的微泡，直徑為1?10 μ m，注射到血液中，因為自由氣泡與周圍血液的聲阻抗不同，大幅度增強了血流回波強度，極大提高了超聲圖像中灌注組織的對比度，彌補了原有普通超聲檢測信號的不足。
[0003]高強度聚焦超聲(HIFU)是將超聲能量聚焦于體內靶區(qū)，在焦點處靶組織目標內產生瞬態(tài)高溫效應、空化效應、機械效應等生物學效應，使靶區(qū)內的細胞熱消融失活，以達到治療疾病的目的。為了保證準確、安全地治療目標，需要圖像引導設備來進行靶區(qū)監(jiān)控和損傷判斷。作為HIFU治療系統(tǒng)的關鍵部件，圖像引導設備至關重要。超聲引導的HIFU系統(tǒng)以實時、價格低廉、與HIFU治療換能器兼容性好、簡單可靠等獨特的優(yōu)點，已經獲得臨床廣泛應用和認可。臨床使用的常規(guī)B超成像對HIFU治療進行監(jiān)控成像的基本原理為:高強度超聲在焦斑區(qū)域引起空化現(xiàn)象，產生的氣泡與組織的聲阻抗不同，可以使超聲回波信號顯著增強，在B超圖像上形成可識別的亮斑。研究實驗顯示，新生成的焦斑區(qū)域在B超圖像上顯示回波增強，在對應的位置產生亮斑。
[0004]超聲造影劑的制備技術在最近二十年得到了長足的發(fā)展，其中用于HIFU治療系統(tǒng)的造影劑得到了廣泛而深入的研究。
[0005]新型脂質膜包裹六氟化硫形成的第二代微泡造影劑，如Sonovue，是在HIFU治療前后經外周靜脈注射到人體，通過對比治療前后即刻的器官和腫瘤的血流灌注和微血管網(wǎng)分布狀況，來評價HIFU治療的效果(《生物醫(yī)學超聲學》(萬明習主編)下冊708頁和《臨床醫(yī)學雜志》2009年第11卷第2期101-103頁)。該類造影劑只能用于評估HIFU治療后組織的整體損傷情況，不能在治療過程中進行實時顯影、監(jiān)控。
[0006]現(xiàn)有技術表明微泡類超聲造影劑在增強超聲顯影效果的情況下，也可作為HIFU增效劑，加強聚焦超聲的熱效應和空化效應(《European Rad1logy》2005年第15卷第7期1415-1420頁;《中華消化雜志》2008年第28卷第6期411-412頁；((Physics in medicineand b1logy)) 2003 年第 48 期 223-241 頁；((Rad1logy)) 2002 年第 222 期 797-804 頁)。
[0007]現(xiàn)有技術也提供了攜帶治療藥物的超聲造影劑，該類超聲造影劑可在HIFU輻照時爆破，實現(xiàn)抗癌藥物的定點釋放(《HIFU聯(lián)合HSV-TK/GCV自殺基因治療對VX2荷瘤免疫力的影響的實驗研究》重慶醫(yī)科大學2011年碩士學位論文；《中國超聲醫(yī)學雜志》2013年第29卷第7期651-654頁)。
[0008]從以上可知，目前開發(fā)的超聲造影劑多屬于HIFU增效劑的范疇，這些造影劑雖然能在HIFU治療中加強聚焦超聲的熱效應和空化效應，但是微泡仍會在一定時間后逐漸溶解或爆破，該區(qū)域的回波會逐漸減弱，直至消失，由于空化現(xiàn)象在B超圖像上產生的亮斑不能一直穩(wěn)定存在，雖可用于瞬時地監(jiān)測焦斑區(qū)域，但還無法準確、實時地顯示整體損傷區(qū)域。
【發(fā)明內容】
[0009]本發(fā)明目的之一在于提供一種用于HIFU的超聲造影劑，該超聲造影劑可顯著提高氣泡的穩(wěn)定性。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供所述用于HIFU的超聲造影劑的制備方法。
[0011]本發(fā)明的再一目的在于提供所述用于HIFU的超聲造影劑的應用。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種用于HIFU的超聲造影劑，所述的超聲造影劑包括30?70體積份含氟碳類液滴的溶液、40?70體積份雞蛋清、10?40體積份稀釋劑；
[0013]所述氟碳類液滴包括脂質體以及包裹于所述脂質體中的液態(tài)氟碳；
[0014]優(yōu)選地，所述脂質體以包括磷脂和/或其衍射物為材料制備而成，在所述的含氟碳類液滴的PBS溶液中，所述磷脂和/或其衍射物的質量體積濃度為1?10mg/mL，優(yōu)選3?10mg/mL ；
[0015]優(yōu)選地，所述的稀釋劑為PBS溶液和/或生理鹽水。
[0016]如上所述，現(xiàn)有技術提供的超聲造影劑，其在加熱過程中微泡會逐漸溶解或爆破，無法提供穩(wěn)定的增強回波信號用于超聲顯影。當將本發(fā)明的超聲造影劑用于HIFU治療時，HIFU輻射使焦點處靶組織目標內產生瞬態(tài)高溫，該溫度可使本發(fā)明超聲造影劑中的氟碳類液滴產生大量氣泡，可顯著增強瞬時超聲回波信號；同時由于本發(fā)明所述超聲造影劑含有雞蛋清，雞蛋清在高溫下凝固，封存產生的氣泡，形成穩(wěn)定的氣穴，氣穴內的空氣與周圍組織的聲阻抗不同，大幅度增強了 HIFU消融靶區(qū)的回波強度，在超聲圖像上，例如B超圖像上，形成穩(wěn)定的易于識別的亮斑，這對準確地、實時地監(jiān)控組織整體損傷狀況有著極其重要的意義。另外，本發(fā)明超聲造影劑中的液態(tài)氟碳以及雞蛋清兩者穩(wěn)定并且生物安全性好。
[0017]此外，本發(fā)明所述的超聲造影劑中所采用的氟碳類液滴，能在可控的局部化溫度響應釋放大量氣泡，大幅度地增強聚焦超聲的空化效應，從而增強HIFU的治療效果，可作為高強度聚焦超聲的增效劑；并且利用本發(fā)明組合物中的雞蛋清在高溫下凝固的特性，還可以封堵高強度聚焦超聲靶區(qū)的血管，達到例如抑制腫瘤復發(fā)的效果。
[0018]本發(fā)明對含氟碳類液滴的溶液中的溶劑不作限定，只需能將所述的氟碳類液滴分散即可，例如可選用PBS溶液和/或生理鹽水作為溶劑。
[0019]本發(fā)明超聲造影劑中的雞蛋清封產生的氣泡的效果與稀釋劑與雞蛋清的體積比例，以及氟碳類液滴的濃度相關，優(yōu)選地，本發(fā)明所述的超聲造影劑包括:30?50體積份含氟碳類液滴的溶液、40?50體積份雞蛋清、10?30體積份稀釋劑，在所述含氟碳類液滴的溶液中，所述磷脂和/或其衍射物的質量體積濃度為3?10mg/mL。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，在本發(fā)明所述的超聲造影劑中，所述的液態(tài)氟碳與所述磷脂和/或其衍射物的摩爾比為5?10:90?95 ;
[0021]優(yōu)選地，包裹于所述脂質體中的液態(tài)氟碳的量為在所述脂質體中的最大包載量。
[0022]本發(fā)明用于HIFU的超聲造影劑在加熱過程中釋放氣泡的數(shù)量與包裹于所述脂質體中的液態(tài)氟碳的量相關，當所述的液態(tài)氟碳與所述磷脂和/或其衍射物的摩爾比為5?10:90?95時，所述用于HIFU的超聲造影劑能在加熱過程中釋放大量氣泡，優(yōu)選地，當液體氟碳在脂質的包載范圍內達到飽和為最佳。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，在本發(fā)明所述的超聲造影劑中，所述的氟碳類液滴的粒徑分布為100?800nm，優(yōu)選100?300nm。本發(fā)明研究表明所述氟碳類液滴的粒徑在300nm以內，具有更佳的被動靶向功能。
[0024]本發(fā)明中所述“液體氟碳”是指沸點在人體溫度以上的含有氟原子的烴類，優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，在本發(fā)明所述的超聲造影劑中，所述液態(tài)氟碳包括全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛溴烷中的一種或幾種。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，在本發(fā)明所述的超聲造影劑中，所述磷脂或其衍射物包括但不限于1，2- 二棕櫚?；?sn-甘油基-3-磷脂酸甘油基-鈉鹽(DPPG)、1，2- 二硬脂?；鵢sn-甘油基-3-磷脂酰膽堿(DSPC)、1，2- 二棕櫚?；?sn_甘油基-3-磷脂酸-鈉鹽(DPPA)、1，2-二棕櫚?；?sn-甘油基-3-磷脂酰膽堿(DPPC)、二硬脂?；字Ｒ掖及?聚乙二醇2000(DSPE-PEG2000)、1，2-硬脂酰磷脂酰甘油鈉鹽(DSPG)中的一種或多種；
[0026]優(yōu)選地，制備脂質體的脂類材料包括摩爾比為40?80:5?10:15?30的1，2_ 二棕櫚?；?sn-甘油基-3-磷脂酰膽堿、二硬脂?；字Ｒ掖及?聚乙二醇2000與1，2-硬脂酰磷脂酰甘油鈉鹽。
[0027]另一方面，本發(fā)明提供所述用于HIFU的超聲造影劑的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0028](1)提供含脂質體的PBS溶液；
[0029](2)采用含脂質體的PBS液體包裹液態(tài)氟碳制備含氟碳類液滴的PBS溶液；
[0030](3)將PBS溶液、雞蛋清以及步驟(2)制備得到的含氟碳類液滴的PBS液體混合，得所述用于HIFU的超聲造影劑；其中，含氟碳類液滴的PBS溶液、雞蛋清與PBS溶液的體積比為30?70:40?70:10?40 ;
[0031]優(yōu)選地，在步驟(1)所述的含脂質體的PBS溶液中，所述脂質體以包括磷脂和/或其衍射物為材料制備而成，在含脂質體的PBS溶液中，所述磷脂和/或其衍射物的質量體積濃度為1?10mg/mL，優(yōu)選3?10mg/mL ；
[0032]優(yōu)選地，在步驟⑵中，制備所述脂質體的磷脂和/或其衍射物與液態(tài)氟碳的摩爾比為:90?95:5?10 ;在所述的含氟碳類液滴的PBS溶液中，該氟碳類液滴的磷脂和/或其衍射物的質量體積濃度為1?10mg/mL，優(yōu)選3?10mg/mL。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，在本發(fā)明所述方法中，步驟(1)的含脂質體的PBS溶液是將制備脂質體的脂質材料溶于疏水溶劑，混合均勻后除去疏水溶劑使脂質材料成膜，使用PBS溶液水化及聲振后制備得到的；優(yōu)選地，所述疏水溶劑為氯仿。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，在本發(fā)明所述方法中，步驟(2)的含氟碳類液滴的PBS溶液是將含脂質體的PBS液體與液態(tài)氟碳混合，聲振，離心沉淀后，再采用PBS溶液將所得沉淀溶解后制備得到的。
[0035]再一方面，本發(fā)明提供所述的超聲造影劑在制備高強度聚焦超聲的超聲造影劑中的應用；和/或
[0036]所述的超聲造影劑在制備高強度聚焦超聲的增效劑中的應用；和/或
[0037]所述的超聲造影劑在制備封堵高強度聚焦超聲靶區(qū)的血管藥物中的應用。
[0038]本發(fā)明所述超聲造影劑可用于HIFU治療過程中聚焦處組織損傷區(qū)域的顯像，通過體外實驗證實本發(fā)明所得超聲造影劑能產生大量的微泡，并且在冷卻5?lOmin后，微泡基本不消失，具有持續(xù)高回聲信號，良好的成像效果，因此可應用于靶區(qū)實時成像，準確地監(jiān)控聚焦處組織損傷區(qū)域范圍，并可用于評估治療效果。
[0039]綜上可知，本發(fā)明提供了一種用于HIFU的超聲造影劑，該造影劑屬于成像和治療雙功能超聲造影劑。本發(fā)明的超聲造影劑不僅能產生大量氣泡，而且還能使微泡不破裂，長時間存在于靶區(qū)，其主要是利用雞蛋清能在瞬態(tài)高溫下凝固，達到封存氣泡的效果，使得聚焦靶區(qū)能產生穩(wěn)定的增強回波信號，可實時、準確地監(jiān)控聚焦處組織損傷區(qū)域范圍；