用于生产超声造影剂的设备和方法

专利名称：用于生产超声造影剂的设备和方法
本申请涉及超声造影剂及其制备，并且涉及利用超声造影剂的医学成像以及用于生成造影剂的设备。
商业化的超声造影剂是直径小于10微米的气泡。为了增加这些气泡在循环中的寿命，可以为其提供外壳，该外壳可包括蛋白质，特别是人血清白蛋白、脂类和/或可生物降解的聚合物。为了更进一步增加所述气泡在循环中的寿命，使用的气体在血浆中具有非常低的溶解度，主要使用的气体是C3F8、C4F10和SF6。也已经将液态全氟化碳用于靶向造影剂，所述液态全氟化碳例如是perfluorooctanebromide。
由于制备条件，超声造影剂的粒度分布一般相当宽，特别是对于基于脂类的造影剂来说。在使用试剂盒(kit)现场生成造影剂的情况下，通过摇动而使气体和液体混合。液体可以含有外壳材料的前体。可以将整个试剂盒消毒，或者在填充试剂盒之前将该试剂盒和各个部分分别消毒。
如果使用如上所述的试剂盒来制备造影剂，那么对于将成分混合的控制，特别是对于将气体混合到液体中的控制是不充分的。利用当前可用的试剂盒来生成具有狭窄粒度分布的造影剂非常困难或者是不可能的，但是却需要提供这种试剂盒，特别是需要为目标造影剂或载有药物的造影剂提供这种试剂盒。
从文献可以获知，迫使液体和气体一起通过孔口可以提供控制良好的泡液悬浮液，参见Gordillo等人，Physics of Fluids 16(2004)p.2828。液体和气体容纳在相同的隔室(compartment)中。所用的组成成分以及所报告的尺寸不完全适合作为超声显影剂。
本发明的目的是提供改进的超声造影剂及其制备方法，以及涉及使用该超声造影剂的医学成像或诊断。本发明提供的试剂盒的另一个优点在于它们能够被以药筒的形式，优选与台式设备相结合的药筒的形式现场使用，所述台式设备提供压力、泵送液体，还可以供应气体。
根据第一个方面，本发明提供一种通过迫使气体通过一个或多个微孔或喷嘴进入液体而在该液体中形成具有狭窄粒度分布的气泡的方法，所述气泡的尺寸适合于对超声或其他诊断工具作出响应，该喷嘴或微孔具有基本上一致的直径，气体的流动可以被控制，从而使在该液体中形成基本上单分散的气泡。可以对气体的流动参数(例如压力)进行控制。可以控制液体流经一个或多个喷嘴或微孔的流率，从而使一个或多个喷嘴或微孔处的剪切力辅助形成气泡，例如使气泡有效地从微孔或喷嘴的孔口脱离。液体的流动是有利的，因为其会对形成的泡施加力，并在泡达到特定尺寸时控制泡脱离。
上述方法能够形成更加单分散的气泡的分散体。这不仅对于超声而且对于其他成像技术以及对于利用超声或其他技术的药物输送都是有用的。
本发明的附加特征在于微孔或喷嘴的阵列包括在适当基板中的蚀刻阵列，例如在诸如硅等半导体材料中的蚀刻阵列。
喷嘴或微孔可以由可控孔隙率的膜、微通道或SPG(Shirasu多孔玻璃)膜来提供。
另一个这样的附加特征在于这些微孔的方向被确定为与该液体的流动成一定的角度，而不是垂直于该液体的流动。因为形成的液滴将具有较大曲率的区域，因此这对于利用第一液体将第二液体的部分形成液滴“拉断”是有利的。
另一个这样的附加特征在于微孔或喷嘴具有用于改变润湿性质的涂层。
另一个附加特征在于分散体包括适合于诊断成像的造影剂。
另一个附加特征在于尽管在施加压力之前没有形成气泡，但是气体与液体接触，因此该液体中充满该气体。
另一方面提供一种用于实施该方法的设备。特别地，本发明提供一种在液体中形成气泡的悬浮液的设备，其中该气泡的尺寸适合于对超声或其他诊断工具作出响应，该设备包括用于迫使气体通过喷嘴或微孔的阵列进入该液体中的装置，该喷嘴或微孔具有基本上一致的直径；该设备还包括第一装置，其用于控制气体的流动参数以使气体作为基本上单分散的气泡悬浮在该液体中。为了使气泡成核，必须克服拉普拉斯压力(Laplace pressure)，该压力与表面张力和微孔直径有关。
可以提供第二控制装置，用以控制液体流经或流入喷嘴或微孔的流率，从而使喷嘴或微孔处的剪切力辅助气体作为基本上单分散的气泡悬浮在该液体中。
在另一方面中，本发明提供了一种用于颗粒生成的单元(cell)，其可以应用在例如药筒中以生成囊(capsule)形式的造影剂，该单元具有孔隙率被良好控制的隔离物，以分开气体和液体。该试剂盒可以包括用于气体的第一源和用于液体的第二源。该液体优选含有囊的外壳材料的前体。该隔离物可以是任何适合的多微孔膜，如Shirasu多孔玻璃(SPG)膜或多微孔氧化铝膜，或者该隔离物可以包括可蚀刻材料，例如硅，含有蚀刻的微通道，或者其可以包括一束毛细管，例如以阵列排列的空心针。喷嘴可以从他们所容纳在的基板伸出。可选地，可以使用多孔聚合物膜，例如核孔过滤器。该单元在使用中至少含有液体和气体、以及如上所述的隔离物，该单元任选地进一步配备用于促进平行于该膜的界限分明的流动的装置。利用该流动，一旦气泡达到临界尺寸，就将该气泡排出，这导致气泡具有良好的一致性。液体中存在的外壳形成材料、磷脂、聚合物和/或蛋白质可以使这些气泡稳定。微孔尺寸和形状、存在的外壳形成材料的浓度、外加压力和平行于多孔结构的液体速度决定获得的颗粒尺寸。
该试剂盒可以为添加物配备额外的口或隔室，所述添加物例如是固体或溶液。该试剂盒可以配备隔膜以注入附加成分，从而允许进行后处理，例如用于将配体附着到造影剂颗粒的反应，配体例如是抗体、抗体片段或肽。
该试剂盒可以作为单个使用物品提供，其含有所有的化学药品和用于形成气泡的作为一次性药筒的装置，或者该试剂盒可以与用于从外部控制在气体和/或液体上施加压力的设备以及用于使液体以期望速度循环的泵相结合。
本发明能够提供具有改进的物理和化学性质的造影剂，所述改进的物理和化学性质例如是改进的粒度分布、明确的外壳性质以及改进的生物降解性，因为噬菌作用取决于尺寸和表面性质。尽管作为正常造影剂的应用并不需要很多努力，但是本发明允许应用在需要具有窄粒度分布(例如单分散和明确的外壳弹性)的指定颗粒的分子成像和药物释放中。


图1示出根据本发明实施例的试剂盒；图2示出根据本发明实施例的另一种试剂盒；图3示出根据本发明实施例的设备的总布置图。
参照特定实施例并参照某些附图来描述本发明，但是本发明并不仅限于此，其只由权利要求限定。所绘制的附图仅仅是示意性的而非限制性的。在附图中，可能放大了一些元件的尺寸，并且出于图解说明的目的而没有按照比例进行绘制。在本说明书和权利要求中，所用的术语“包括”不排除还存在其他元件或步骤。除非特别指出，否则在提到单数名词时所用的不定冠词或定冠词，例如“一个”或“一种”、“该”都包括多个该名词。
不应当将权利要求中使用的术语“包括”理解为仅限制于在该术语之后列出的装置，其不排除还有其他元件或步骤。因此，“一种设备，包括装置A和装置B”的范围不应当限制于仅由部件A和B组成的设备。就本发明而言，其意味着，仅仅与该设备相关的部件是A和B。
而且，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分类似的元件，而不一定是用于描述连续顺序或时间顺序。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的并且此处描述的本发明的实施例能够按照不同于这里描述或说明的顺序进行工作。
此外，说明书和权利要求中的术语顶部、底部、之上、之下等是用于说明的目的而不一定是用于描述相对位置。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的并且此处描述的本发明的实施例能够按照不同于这里描述或说明的方位进行工作。
本发明提供一种通过迫使气体通过一个或多个喷嘴或微孔，例如通过喷嘴或微孔的阵列进入液体而在该液体中形成囊的分散体的方法，所述囊的尺寸适合于对超声或其他诊断工具作出响应。在本发明的实施例中，直接形成气泡，一种类型的颗粒有时称为充气的脂质体，尽管脂质体通常将水而不是油或气体密封在其中。本发明包括微泡或微球的使用和生产。
用于生成充气的泡的喷嘴或微孔的直径通常基本上是一致的，优选如此设置气体的压力和液体流经喷嘴或微孔的流率，使得喷嘴或微孔开口处的剪切力或对流促使气泡作为基本上单分散的泡悬浮在液体中。然后，利用溶液中存在的两亲性分子使这些泡稳定，从而避免凝固。一种形成微孔的方法是利用干或湿蚀刻。非常规则的微孔的阵列在例如刚性基板等基板中形成，或者在任何其他适合的基板中形成，所述刚性基板例如是半导体基板，如单晶硅或绝缘体上硅晶片，所述适合的基板例如是塑料、玻璃、石英或诸如铜等金属。这些微孔也可以由任何其他适合的技术来制成。
在任何适合的基板中，例如在单晶硅或绝缘体上硅晶片或玻璃或金属基板中，微孔的直径优选为5微米，或者优选更小，间距为10-20微米，而深度为10至25微米以上。可以使用核孔膜，例如200nm的微孔直径非常适合于此。
窄微孔用作微细通道，可以挤压气体通过该通道。该气体在后部进入并在前部离开，在前部，该气体流入到液体中。流体流经微孔的出口孔，即平行于微孔开口的平面流动。由于液体和气体的组合的特定剪切力特性，因此正在流出的气体作为高单分散液滴而悬浮着。这种高单分散液滴可以直接用作超声成像的造影剂或有效地转变为超声成像的造影剂。可以进一步调整这些微孔阵列的维度和形状以适应颗粒的尺寸。也可以完全地或局部地涂敷这些微孔阵列，以便改变微孔或微孔出口及其周围的润湿性质，从而进一步适应颗粒的尺寸和形状。
可以对高单分散的泡做进一步地处理以产生具有外壳的微泡，例如具有聚合物或磷脂的外壳。
所形成的气泡必须被稳定，在泡的形成过程中及形成后，两亲性分子的吸收必须存在以避免凝固，其中分子具有亲水和疏水部分。由于外壳形成材料能够以脂质体或泡状体(vesicle)的形式存在，因此该过程相当慢。所以，优选使泡缓慢增长，这可以与高温的使用相结合以增大气体液体界面处的吸附动力。适合的温度是37℃，如果在该温度形成，那么泡在注入时将不会明显地膨胀。
可以使用微通道来形成小气泡，例如全氟化碳气体的小气泡，如果引导这些泡通过含有磷脂的溶液，则将例如生成充气的脂质体或者微泡，并可以将其用作超声造影剂。这可以助于在通过分子成像和靶向治疗的早期疾病诊断中具有新的选择。
该液体含有外壳材料，并且如果合成了载有药物的试剂，那么该药物也将被包含在其中。液体优选是含有脂类的水溶液，脂类例如是磷脂和胆固醇。这些脂类将在该水溶液中形成脂质体或泡状体。通过使通过该溶液的气体起泡，气体将被收集在脂质体或泡状体中，产生造影剂。可以加入亲水或油溶性药物。在这种情况下，液体包含密封一定量的油的泡状体或脂质体，疏水药物溶解在其中。适合的药物是抗癌药物，如paclitaxel和deoxyrubicin。可以使用可选的外壳材料聚合物。例如，嵌段共聚物是非常适合的。它们形成微团或其他自缔合(self-associated)结构，其中疏水性内部可以充满气体。对于亲水相来讲，嵌段聚环氧乙烷是优选的实体，因为其影响生物分布是公知的。同样在这些缔合胶体中，可以加入油溶性药物。最后，可以使用被制成为部分疏水的多肽，例如所提到的部分变性的人血清白蛋白。期望的是，向该液体施加附加力以快速稳定具有一层外壳形成材料的泡。
根据本发明实施例制造规则的注入微孔阵列的方法使用诸如硅等基板，在该基板中形成具有特殊形状的典型直径为几微米的精细微孔的阵列，所述形状例如是圆柱形、三角形、正方形、矩形、六角形。这些形状可以促进泡的脱离。可以使用各向异性蚀刻技术，如RIE蚀刻，以便在常规的Si(100)晶片中蚀刻几十微米的深度。然后通过利用KOH的湿蚀刻对晶片的大部分进行蚀刻，其中沿着Si-(111)结晶面的典型形状自动地作为气体的锥形入口50。可以将最后得到的多孔Si晶片或晶片部分涂敷特殊层40，例如氧化物、氮化物等，从而使精细微孔壁进一步平滑。可以通过将多孔的Si晶片粘合到具有大孔口的坚固材料的支撑物上来进一步在机械上加强晶片后部，所述大孔口对应于Si晶片的锥形入口。微孔的孔口可以突出到基板表面以外。利用这种方式，液滴产生在液体的对流增大的区域中，同时只要突起与液流的总通道高度相比很小那么剪切力就仍然处于相同的数量级。
在本发明的一个方面中，提供了一种用于生成颗粒的单元，该单元可以应用在用于生成囊形式的造影剂的试剂盒中，该单元具有孔隙率被良好控制的隔离物，以分开气体隔室和液体隔室。该试剂盒可以包括用于气体的第一源和用于液体的第二源。所有实施例都可以包括收集存贮器、注入口、温度控制。
液体优选含有囊的外壳材料的前体。该隔离物可以是任何适合的多微孔膜，如Shirasu多孔玻璃(SPG)膜或多微孔氧化铝膜，或者可以包括诸如半导体等材料，或者含有微通道的任何其他可蚀刻材料，例如硅，或者其可以包括一束毛细管，例如以阵列排列的空心针。可选地，可以使用多微孔聚合物膜，如核孔过滤器。图1中示意性示出的单元在使用中至少含有液体(1)和气体(2)，并且该单元设置有如上所述的隔离物。该单元可以还配备有用于促进平行于该膜流动的装置。该流动优选是界限分明的。利用该流动，一旦附着于该隔离物的气泡达到临界尺寸，就将该气泡排出，这导致气泡具有良好的一致性。在液体(1)中，可以使用存在的外壳形成材料，例如磷脂，聚合物和/或蛋白质来使这些气泡稳定。微孔尺寸和形状、存在的外壳形成材料的浓度、外加压力和平行于多孔结构的液体速度决定获得的颗粒尺寸。
该试剂盒可以为添加物配备额外的隔室，所述添加物例如是固体或溶液。该试剂盒可以为附加成分的注入而配备隔膜，以允许进行后处理，例如用于附着配体的反应，配体例如是抗体、抗体片段或肽。
该试剂盒可以作为单个使用物品提供，或者作为与设备和泵结合的药筒提供，其中该设备用于控制施加在气体和/或液体上的压力，而该泵用于使液体以期望的速度循环。
以每次注射大约108至109个颗粒的浓度，将超声造影剂注射到病人体内。所希望的注射体积例如是1ml。假定注射109个、颗粒直径为4微米的超声造影剂的颗粒，那么这意味着必须加入30微升的总气体体积，这相当于体积的3％。根照本发明的试剂盒优选构成为允许百分之几的体积变化。这可以通过使用柔性管或者可变形膜来实现，例如具有玻璃转化温度低的交联聚合物的柔性管或者可变形膜。优选的聚合物是聚烯烃和聚氨酯。
本发明的实施例利用轮廓分明的微孔或喷嘴，其中气体通过这些微孔或喷嘴与平行于隔离物表面的液体的液体流相结合。控制气体的压力可提供具有狭窄粒度分布的乳状液。隔离物中的微孔或喷嘴的有效直径小于将要形成的气泡的尺寸。优选的直径小于3微米，更有选小于2微米或者小于1微米。尽管需要轮廓分明的孔隙率，但是这些微孔不一定是圆柱形的。可以使用具有相当明显的边缘或高曲率的区域的形状来调整液滴脱离过程，因为在这一点上将存在最高的拉普拉斯压力。
为了更好地防止液体进入到气体隔室中，优选对隔离物的气体侧进行疏水化，或者可选地，选择疏水材料作为隔离物，或者可选地，将通道设计为在直径上具有锐转变(sharp transition)，这会导致液体的接触线闭合(pinning)。为了有效，疏水化应当包括例如隔离物的气体侧处的微孔或喷嘴壁的最外面部分。该疏水层还防止液体在输送和贮藏过程中进入气体隔室中。可以使用许多材料来使诸如玻璃或硅等材料的表面疏水，例如可以从液相或汽相沉积有机硅烷。可以施加氟矽烷来增强疏水性。SF6/C4F8的化学性质也用在蚀刻过程的制备阶段中，这还是形成疏水表面的一种极好的方法。液相和汽相沉积技术都能够使复杂几何形状疏水化，因此可以对微孔壁疏水化。隔离物的液体侧优选是亲水的。这一侧必须被遮住以防止表面改性反应，例如在反应过程中使用可拆卸的箔或者在该反应过程中部分浸入到液体中。同样可以使与液体接触的其他部分是亲水的，如果暴露疏水部分，那么存在所形成的气泡粘到这些部分的风险。Pegylated聚合物或pegylated脂类是减少附着到表面的极好材料。这些分子经常存在于超声造影剂的形成中以调整生物分布(biodistribution)，并且具有这些材料的溶液的试剂盒的液体隔室的后处理，或者在壁上吸收可忽略分量的添加磷脂对于使隔室表面亲水是有效的。
可以从外部对气体隔室加压，挤压气体通过微孔会导致液体的体积发生变化，现在该液体也含有气体。通过使用诸如风箱等体积自适应装置可以实现体积变化。将存贮器中存在的所有气体都包括在液相中是不太实际的，但是在预定数量的时间内施加规定的压力是实际的。
该试剂盒还可以具有至少一个注入口，通过该注入口可以添加附加成分。该试剂盒还可以具有另一个口(或使用该注入口)，通过该口可以提取产生的具有造影剂的液体。
作为附加选择，该试剂盒可以包括用于收集生产的造影剂的存贮器。这种收集可以根据造影剂和悬浮液之间存在密度差的原理来进行。在薄的单元中，造影剂将快速出现在顶层中。通过打开阀，可以收集该造影剂。
实施例1在第一实施例中，可以将该试剂盒构成为不具有外部泵而是只需要提供外部压力。图1示意性地示出了该实施例。包含气体的空间或隔室位于该试剂盒的底部或下面。这是优选的，因为产生的微泡将会漂浮，并且因为它们将不会干扰仍然附着于隔离物的那些泡，因为这些附着于隔离物的泡还没有达到其临界尺寸。上述表面改性将使气体可以保持在底部。气体隔室的壁或一部分壁由不透气的可变形膜来形成。这些在液体隔室和气体隔室上的柔性膜如曲面所示，其允许施加外部压力。
通过在该膜上施加气体压力，并且将该压力保持在气泡的成核所确定的临界值之上，可以形成气泡，其中所述气泡的成核由拉普拉斯压力确定。
液体隔室具有至少两个配备有柔性膜的部分。这些部分由微通道分开，其中该膜构成通道壁的一部分。通过在这两个部分之间施加压力差，可以形成液体的轮廓分明的流动。优选的是，在隔离物和相对的壁之间存在恒定的间隙。通过向其中一个膜施加压力，迫使液体从位于隔离物一侧的液体隔室的一个部分流到位于通道另一侧的所述隔室的另一部分，通过具有隔离物的狭缝。为了控制该流动，对压力或者行程进行控制。在通过具有隔离物的狭缝中，可以排出气泡。如果需要，可以通过使压力梯度反向，例如通过在液体隔室的另一侧上施加压力来迫使液体不止一次通过该狭缝。可以重复这些步骤，直到该造影剂准备好以供使用。该试剂盒可以与施加和测量所需压力的设备结合使用。
实施例2在第二实施例中，气体不仅存在于气体隔室中，而且气体还可以从外部供应，优选包括在还控制流体流动的设备中。与实施例1相比，其优点在于，对整个试剂盒的关于气体的渗透性有不太严格的要求。缺点在于仪器必须提供更加复杂的界面。将关闭的试剂盒放置在一个设备中，其具有用气体冲洗的指定体积。随后，将该试剂盒打开，并且通过可控的压力使气体排出通过微孔阵列。优选的是，相同的设备负责沿该隔离物的液体流动。
实施例3在第三实施例中，液体没有被从一侧挤压到另一侧，而是使用外部泵送设备进行循环。在该实施例中，聚合物膜不是必需的，例如柔性管就足够了。由于总的体积变化大约是3％，因此柔性管允许体积变化。这在图2中示意性地示出。
实施例4
图3是根照本发明另一实施例的用于产生气泡的设备的示意图。用附图标记1来示出气体源。通过泵(未示出)将源1中的气体供给头部3，该头部包括喷嘴或微孔8并且位于容器9中。本发明包括每个喷嘴或每组喷嘴都具有独立的气体源，并且对每个喷嘴或每组喷嘴分别进行控制。可选地，所有微孔或喷嘴由单个源来供应，并且由单个控制器控制。控制器2控制气体的流动参数，该控制器2可以是压力控制器。控制器2可以是闭环控制器，其接收来自气体回路中的压力传感器(未示出)的输入，并且例如通过控制泵或阀来控制气体的流量，从而计量以正确的压力/流量到达头3的气体。在源5中提供液体，并借助于重力或经由泵(未示出)将其供给容器9的另一输入。液体的供给产生了流经喷嘴8的前端的液体流动。液体的流量由控制器6来控制。控制器6可以是闭环控制器，其接收来自液体回路中的流量传感器(未示出)的输入，并例如通过控制泵或阀来控制液体的流量，从而计量以正确压力/流量到达容器9的液体。颗粒被收集在室7中。例如通过尺寸过大的筛网S1和/或尺寸过小的筛网S2可以进一步筛分颗粒，S1阻止过大的颗粒，S2从系统中去掉太小的颗粒。代替筛网S1和S2，可以使用基于颗粒密度的任何其他的分级分离法。另一种分级分离法利用了飘浮速度取决于颗粒尺寸的事实。
喷嘴8可以是本发明实施例中所述的任何喷嘴。喷嘴或微孔具有基本上一致的直径，并且控制器控制气体的流动参数和液体流经这些喷嘴或微孔的流率，使得喷嘴或微孔处的剪切力促使气体作为基本上单分散的气泡悬浮在液体中。
气体到喷嘴的流动可以是连续的，或者可以通过机械或机电脉冲来确定。该脉冲不需要足以生成自由浮动的泡。由于液体流过喷嘴的开口，因此已经通过较小脉冲形成凸弯月面的气体在如果不存在液体流动而该弯月面没有达到使泡自由脱离的足够尺寸时可以通过液体的流动而将其拖离出来。本发明还包括控制连续流动的气体以生成泡。在这种情况下，由于液体流过喷嘴的开口，因此已经通过恒定流动形成凸弯月面的气体在如果不存在液体的流动而该弯月面没有达到使液滴自由脱离的足够尺寸时可以通过液体的流动而将其拖离出来。
在收集隔室中，可以基于重力来进行造影剂和液体的分离。位于该隔室底部的纯液体可以朝着入口隔室的方向而进行再循环，并且将被泵送再次通过通道。利用这种方式，所有的液体都将有效地载有造影剂。
可以修改图3的设备从而能够使液体不止一次通过多孔表面因为可以独立地改变液体在膜上通过的次数，因此能够收集更多的气泡。例如，可以提供旁路12，其允许连续相，即液体不止一次通过多孔表面。可以通过单向流动设备16和阀14来控制流动，其中阀14可以由控制器6来控制，或者可以被单独控制。
根据本发明的微泡的应用包括超声造影剂，特别是靶向超声造影剂。各种超声应用可以得益于依照本发明制备的具有明确粒度分布和一致外壳性质的造影剂的较好声学特性。单分散超声造影剂具有许多优点。由于谐振峰与多分散试剂相比更清晰(distinct)，因此提高了与组织的对比度。如果使用两种明显不同尺寸的单分散造影剂的混合物那么可以进一步发挥这一优点两个谐振峰的存在证明正在观看造影剂。利用超声造影的压力性能的测量将变为可能泡的共振频率是Minnaert频率所给出的合适近似脂。由下式给出共振频率，单位为rad/s(弧度/秒)ω0=1R3pρ...(1)]]>在式中，p是压力，R是泡的半径，而ρ是流体密度。对于绝热的情况，分子中的3必须由3γ来代替，其中γ是多变气体系数(例如，对于空气是1.4)。在大气条件下，对于水中半径为2μm的气泡，ω0＝8.7·106弧度/秒，即1.37MHz。
再次使用两个截然不同尺寸的混合物将提高压力测量的质量。
对于靶向造影剂来说，紧密的粒度分布能够辨别出粘附和非粘附造影剂。对于具有宽粒度分布的造影剂，已经由Dayton等人在Molecular Imaging vol 3 no 2，2004年4月，125-134页中示出。他们研究了指向αvβ3整合素的造影剂的累积，并观察了回波波谱朝较小频率的移动用以粘附造影剂。Scott在J.F.Scott的“Singular perturbationtheory applied to the collective oscillation of gas bubbles in a liquid”，J.Fluid Mech.113，487-511(1981)中预测到了Dayton等人观察的在方向上的移动。这一理论基于势流计算但也能完全合理地外推到较小的泡。公开的函数描述了接近壁的共振频率减小，或者对于两个同样尺寸气泡的类似情况。当气泡接触壁时，测定的共振频率为0.83ω0。对于高表面覆盖度来讲，希望额外降低，Duineveld，J.Acoust.Soc.Am.99，622-624，1996用实验方法证明了两个相等尺寸气泡的共振频率减小的效果。如果使用单分散的靶向造影剂，那么期望结合和非结合造影剂之间的区别与Dayton等人的结果相比变得更加明显。使用单分散造影剂可以更加定量地研究该移动并且更加可能地提取临床相关信息。在这种情况下，可以采用明显截然不同尺寸的混合物来对准不同标志，例如VEGF和αvβ3整合素。
对于药物输送来说，利用所提出的制备方法较好地控制粒度分布的优点在于同样良好地控制了所结合的药物量。因此可以量化药物释放。根据试剂的均匀的外壳性质，与利用多分散样品相比，通过空化的释放同样在更好控制下。
按照上述方式制成的轮廓分明的超声造影剂可以获得优良的图像，甚至对于非常小的血管。而且，本发明可以提供在超声成像、特别是靶向超声成像以及治疗、特别是靶向和定位治疗中的应用。这两个应用都依靠轮廓分明的气泡的可用性。作为靶向超声成像的例子，本发明可用于血管中如易损的动脉粥样斑的特定病理学，该易损的动脉粥样斑在急性心血管疾病中起主要作用。超声辅助的局部药物输送是第二且非常重要的应用，其能够通过已提出的颗粒制造方法来实现。依照该实施例，可以将依照本发明制造的微泡与药物一起装入。
权利要求
1.一种通过迫使气体通过一个或多个微孔或喷嘴进入液体而在该液体中形成气泡的方法，所述气泡的基本一致的尺寸适合于对超声或其他诊断工具作出响应，该喷嘴或微孔具有基本上一致的直径，控制该气体的流动，从而促使在该液体中形成基本上单分散的气泡。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该液体流经所述喷嘴或微孔，并且控制所述液体的剪切流动，以辅助在所述液体中形成所述基本上单分散的气泡。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述微孔或喷嘴位于氧化铝、硅、Shiraus多孔玻璃或聚合物膜中。
4.根据前面任一项权利要求所述的方法，其中所述微孔或喷嘴的直径小于5微米。
5.根据权利要求3和4所述的方法，进一步包括位于所述多孔膜的所述气体输入侧上的疏水面。
6.根据前面任一项权利要求所述的方法，所述液体包括两亲性分子。
7.根据权利要求6所述的方法，所述两亲性分子是脂类和/或可生物降解的嵌段共聚物。
8.一种在液体中形成气泡的悬浮液的设备，所述气泡的尺寸适合于对超声或其他诊断工具作出响应，该设备包括用于迫使气体通过喷嘴或微孔的阵列进入所述液体中的装置，所述喷嘴或微孔具有基本上一致的直径，以及用于控制所述气体的流动参数从而使所述气体作为基本上单分散的气泡悬浮在所述液体中的第一装置。
9.一种包括用于气体和液体的隔室的试剂盒，其由可控孔隙率的材料来分开，通过其可以挤压所述气体进入所述液体中，以产生适用于超声用途的尺寸基本上一致的气泡的分散体。
10.如权利要求9所述的试剂盒，通过施加外部压力将受控气体流作用于该试剂盒。
11.如权利要求9所述的试剂盒，通过外部压力或泵将受控液体流作用于该试剂盒。
12.如权利要求9-11中任一项所述的试剂盒，具有柔性的聚合物膜(用于施加压力)。
13.如权利要求9-11中任一项所述的试剂盒，其具有柔性管，用于通过将所述气体压入所述液体中而允许体积变化。
14.如权利要求9-11中任一项所述的试剂盒，其具有注入口以添加附加成分或提取气泡的所述分散体。
15.如权利要求9-11中任一项的所述试剂盒，其具有收集存贮器。
16.如权利要求9-11中的具有收集存贮器的所述试剂盒，其如此取向，使得根据密度来进行分离。
17.如权利要求9-16中任一项所述的试剂盒，所述试剂盒是能够插入在提供外部压力、泵送所述液体并且可以供应所述气体的台式设备中的药筒。
全文摘要
公开了一种在液体中形成气泡的方法，该气泡的基本一致的尺寸适合于对超声或其他诊断工具作出响应。迫使气体(P2)通过一个或多个微孔或喷嘴而进入液体(P1)中，该喷嘴或微孔具有基本一致的直径，控制气体的流动，从而促使在该液体中形成基本上单分散的气泡。此外，公开了一种在液体中形成气泡的悬浮液的设备，该气泡的尺寸适合于对超声或其他诊断工具作出响应。所述设备包括用于迫使气体通过微孔或喷嘴的阵列而进入液体的装置，该喷嘴或微孔具有基本一致的直径；和用于控制气体的流动参数从而使气体作为基本上单分散的气泡悬浮在该液体中的第一装置。而且，公开了一种用于制备气泡的分散体的试剂盒，该气泡的基本一致的尺寸适合于超声用途。
文档编号B01F5/04GK101048224SQ200580037123
公开日2007年10月3日 申请日期2005年10月25日 优先权日2004年10月29日
发明者马塞尔·R.·博默, 赖因霍尔德·温贝格尔-弗里德尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司