一种新型PLGAPEGPLGA共聚物微泡超声造影剂及其制备方法.pdf

本发明公开一种新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡超声造影剂及其制备方法，该微泡超声造影剂采用高分子材料PLGA-PEG-PLGA为外壳，气体内核成分为全氟丙烷、全氟丁烷或六氟化硫等，所述的PLGA-PEG-PLGA共聚物的分子量为2000～20000dal。其制备采用双乳化法，气体分子在冷冻干燥后充入微泡内部。本共聚物微泡造影剂具有良好的背向散射性能，体内外实验均显示出超声造影增强效果，安全无毒，符合超声造影剂的要求。

1、  一种新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡超声造影剂，其特征在于由粒径为1.1-7.2μm，平均粒径为3.8μm的适宜个数的PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡集合而成的PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡群，每个PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡的结构由微泡的外壳和微泡的气体内核构成，所述的微泡的外壳为聚乳酸羟基乙酸-聚乙二醇-聚乳酸羟基乙酸(PLGA-PEG-PLGA)制成的外壳，所述的PLGA-PEG-PLGA共聚物的分子量为2000～20000dal；所述的微泡的气体内核成分选自常温下呈气态的全氟丙烷、全氟丁烷或六氟化硫等惰性气体，所述的微泡的外壳内充入了常温下呈气态的全氟丙烷、全氟丁烷或六氟化硫等的惰性气体内核而构成的新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡造影剂。

2、  根据权利要求1所述的一种新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡超声造影剂，其特征在于微泡的外壳所用的高分子材料选自聚乙二醇、乳酸/羟基乙酸共聚物，或其二元或三元嵌段共聚物、接枝共聚物。

3、  权利要求1所述的一种新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡超声造影剂的制备方法，包括如下步骤：采用水/油/水复乳-溶剂挥发法制备微泡，1)PLGA-PEG-PLGA共聚物溶解在有机溶剂中形成聚合物溶液，按聚合物溶液与生理盐水的体积比为100∶10～100∶30将生理盐水加入到聚合物溶液中，在10000-20000转/分转速下搅拌0.5～5min获得初乳液；2)在初乳液中倒入适宜浓度的聚乙烯醇水溶液中，在2000～20000转/分转速下搅拌0.5～5min，再加入适宜量的聚乙烯醇水溶液，在100～500转/分转速下，磁力搅拌2～24h，使有机溶剂挥发完全，离心分离，重蒸水洗涤，获得微泡的外壳；3)将上述的微泡的外壳加入防冻剂甘油，真空冷冻干燥后充入常温下呈气态的全氟丙烷、全氟丁烷或六氟化硫等的惰性气体内核，低温保存。

4、  根据权利要求3所述的一种新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡超声造影剂的制备方法，其特征在于PLGA-PEG-PLGA共聚物溶解在有机溶剂中形成聚合物溶液的浓度为20～200mg/ml。

5、  根据权利要求3或4所述的一种新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡超声造影剂的制备方法，其特征在于所述有机溶剂为二氯甲烷或/和乙酸乙酯。

6、  根据权利要求3或4所述的一种新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡超声造影剂的制备方法，其特征在于所述聚乙烯醇水溶液的重量百分比浓度为2～5％。

7、  权利要求1-2所述的一种新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡超声造影剂作为诊断各种肿瘤、心血管等疾病用的微泡造影剂。

一种新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡超声造影剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子聚合物材料制备的含气微泡超声造影剂，属于超声医学诊断、治疗领域。
背景技术：
常规超声造影剂是一种微米级造影剂，微泡的平均直径约2～4μm，不透过血管，是一种血池显像剂。含气微泡作为超声造影剂，是利用其几乎全部反射超声能量，注入人体后与周围组织产生明显差异的对比影像技术。其临床应用主要包括：微泡注入血管后，能有效地显示细小和低速血流信号；微泡可作为示踪剂，提供组织微循环灌注或器官供血状态、生理代谢等情况以及显示病灶组织造影充盈情况与时相变化特征，是超声影像学发展的里程碑，同时也是该领域研究的热点之一，具有广阔的临床应用前景。
微泡声学造影剂的发展经历了第一代游离微气泡超声造影剂、包裹空气的第二代超声造影剂。1995年以来，包裹低溶解度低弥散性的气体，如含氟烷类或含六氟化硫气体的新一代超声造影剂研制成功，提高了微泡在血液中的稳定性，使得超声显影效果明显增强，可用于组织灌注造影。目前具有代表性的超声造影剂是德国Schering公司研制出的Levovist(利声显)和意大利Bracco公司研制出的SonoVue(声诺维)。
上述制备微泡造影剂的成膜材料多采用白蛋白、脂质及糖类等，这些材料制备的微泡普遍存在体内稳定性欠佳，于血浆中半衰期短等问题。近年来研究表明高分子材料制备的微泡造影剂具有更好的体内稳定性，而且可生物降解，无过敏反应，是一种更有潜力的成膜材料。此外，目前绝大多数微泡超声造影剂的制备采用将成膜材料与所包被的气体混合声振的方法，此种制备方法在控制微泡粒径、粒径分布、包膜厚度及弹性和非线性声学特性等方面均有一定的局限性。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡超声造影剂，微泡的外壳采用的聚乳酸羟基乙酸-聚乙二醇-聚乳酸羟基乙酸(PLGA-PEG-PLGA)是一种可降解的高分子材料，组织相容性好，经代谢最后生成CO₂和H₂O排除体外，无免疫原性，安全性好。
本发明的目的是这样实现的，所述的新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡造影剂，其粒径为1.1-7.2μm，平均粒径为3.8μm的适宜个数的PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡集合而成的PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡群，每个PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡的结构由微泡的外壳和微泡的气体内核构成，所述的微泡的外壳为聚乳酸羟基乙酸-聚乙二醇-聚乳酸羟基乙酸(PLGA-PEG-PLGA)制成的外壳，所述的PLGA-PEG-PLGA共聚物的分子量为2000～20000dal；所述的微泡的气体内核成分选自常温下呈气态的全氟丙烷、全氟丁烷或六氟化硫等惰性气体，所述的微泡的外壳充入了常温下呈气态的全氟丙烷、全氟丁烷或六氟化硫等的惰性气体内核而构成新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡造影剂，微泡的外壳所用的高分子材料选自聚乙二醇、乳酸/羟基乙酸共聚物，或其二元或三元嵌段共聚物、接枝共聚物。
本发明的新型PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡造影剂其制备方法所采用的技术方案是水/油/水复乳-溶剂挥发法制备微泡，1)PLGA-PEG-PLGA共聚物溶解在有机溶剂中形成聚合物溶液，按聚合物溶液与生理盐水的体积比为100∶10～100∶30将生理盐水加入到聚合物溶液中，在10000-20000转/分转速下搅拌0.5～5min获得初乳液；2)在初乳液中倒入适宜浓度的聚乙烯醇水溶液中，在2000～20000转/分转速下搅拌0.5～5min，再加入适宜量的聚乙烯醇水溶液，在100～500转/分转速下，磁力搅拌2～24h，使有机溶剂挥发完全，离心分离，重蒸水洗涤，获得微泡的外壳；3)将上述的微泡的外壳加入防冻剂甘油，真空冷冻干燥后充入常温下呈气态的全氟丙烷、全氟丁烷或六氟化硫等的惰性气体内核，低温保存。通过选材和制备工艺进行调节，共聚物微泡的抗压力性能及体内稳定性明显提高，而且微泡大小分布均一。这种微气泡结构形成的基本原理是将聚合物溶于有机溶剂，与内水相混合振荡搅拌，随着有机溶剂的挥发，高分子材料固化成膜，形成外部为PLGA-PEG-PLGA共聚物、内部为水的微粒。该微粒在真空冷冻干燥后内部水分升华，形成中空的微泡，气体分子可以通过分子扩散、渗透而进入微泡内部，最终得到充满气体的微泡造影剂。
上述的PLGA-PEG-PLGA共聚物溶解在有机溶剂中形成聚合物溶液的浓度为20～200mg/ml。上述的有机溶剂为二氯甲烷或/和乙酸乙酯。上述的聚乙烯醇水溶液的重量百分比浓度为2～5％。
本发明的超声造影剂体外声学特性测试表明，共聚物微泡造影剂具有良好的背向散射性能，共振产生的谐振频率在诊断超声频率接收范围内，符合超声造影剂的基本要求。
本发明的共聚物微泡造影剂的有益效果在于：
(1)发明微泡造影剂的制作方法简单方便，易于操作；
(2)发明使用的外壳材料为可生物降解的高分子共聚物，在体内可降解为二氧化碳和水排出体外，对人体无毒副作用。
(3)发明使用的气体内核为常温下呈气态的全氟丙烷、全氟丁烷和六氟化硫等惰性气体，能更好的改善造影效果。
(4)发明的微泡造影剂粒径1.1-7.2μm，平均3.8μm，经体表静脉注射，微泡造影剂能顺利通过肺循环，可进行包括左心在内的全身各系统疾病的造影检查。
(5)微泡稳定时间长，PLGA-PEG-PLGA作为组成微泡表面的包膜材料，分子间作用力较强，表面张力低，使得膜的稳定性及抗压力性明显提高，体内稳定性好，明显增强造影效果。
(6)本发明的微泡超声造影剂适用于机体各系统疾病，尤其是心血管系统，肝脏、胆道、肾脏、胰腺、乳腺、甲状腺、妇科肿瘤诊断与疗效评价以及创伤等疾病的超声造影检查。
附图说明：
图1为本发明PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡造影剂的光学显微镜图(×400)。
图2为本发明PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡造影剂的体外二次谐波定量分析图。
图3为本发明PLGA-PEG-PLGA共聚物微泡造影剂的兔肝脏造影增强图。
具体实施方式：
实施例1：PLGA-PEG-PLGA共聚物的合成与表征
在三口瓶中放入15g(质量百分比40％)Mw为1500的聚乙二醇，150℃真空条件下搅拌3h，加入3.2g乙交酯，19.3g丙交酯(乙交酯与丙交酯摩尔比为1∶4)以及0.04g催化剂辛酸亚锡，氮气保护下反应8hr获得产物。将产物溶于三氯甲烷中，无水乙醇沉淀纯化，常温干燥至恒重。采用高效凝胶渗透色谱分析仪测定共聚物的平均分子量为5880dal，傅立叶红外光谱、¹H NMR谱显示为典型的PLGA-PEG-PLGA结构。
实施例2：PLGA-PEG-PLGA微泡的制备
采用水/油/水复乳-溶剂挥发法制备微泡。1ml浓度为50mg/ml的PLGA-PEG-PLGA二氯甲烷/乙酸乙酯混合溶液，加入0.1ml生理盐水，10000转/分转速搅拌1min得到初乳液，倒入4ml 3％聚乙烯醇水溶液中，10000转/分搅拌1min，再加入15ml 3％聚乙烯醇水溶液，400转/分磁力搅拌3h，使有机溶剂挥发完全，离心分离，重蒸水洗涤，所得微泡加入防冻剂甘油，真空冷冻干燥后充入惰性气体全氟丙烷，低温保存。
实施例3：PLGA-PEG-PLGA微泡的表征
将微泡分散于生理盐水中，倒置显微镜下观察微泡呈圆球形，表面光滑，分散良好，无粘连，大小较均匀(见图1)。取适量微泡粉末分散于生理盐水中，激光粒度分析仪测定微球粒径1.1-7.2μm，平均3.8μm。
实施例4：PLGA-PEG-PLGA微泡的体外二次谐波显像
将一定量PLGA-PEG-PLGA微泡冻干粉末分散于生理盐水中，浓度为1.0mg/ml，固定超声探头的位置、角度和距离样品的深度(50mm)，调节超声输出强度MI在0.03～1.0范围变化，仪器其他参数在实验中保持不变。比较不同机械指数条件下灰阶信号强度变化，并绘制时间强度曲线。逐步用生理盐水稀释2、5、10倍后得到稀释浓度的谐波模式图像。用超声图像定量分析系统进行分析，结果同浓度下微泡的声学强度随MI的增大而升高(见图2)。
实施例5：PLGA-PEG-PLGA微泡的体内造影
新西兰大白兔用3％戊巴比妥钠静脉麻醉(1ml/kg)，经耳缘静脉团注微泡超声造影剂0.1ml/kg，显示兔肝脏、腹主动脉等进行体内显影效果的观察，实时录像记录，以DICOM格式转换为数字信号，进行定量分析。结果显示：兔肝脏在造影前超声表现为较均匀的偏低回声，注入造影剂后动脉相可见肝内动脉呈条索状增强，门脉相见肝内门静脉与肝实质均增强，延迟相见肝实质回声明显增强，腹主动脉呈动脉期显著增强表现(见图3)。