BR9707936B1 - composiÇço formadora de imagem atravÉs de ultra-som. - Google Patents

Description

"COMPOSIÇÃO FORMADORA DE IMAGEM ATRAVÉSDE ULTRA-SOM".

A presente invenção situa-se, de formageral, na área de agentes formadores de imagens paradiagnóstico, e dirige-se, particularmente, a agentesmicroencapsulados de contraste formadores de imagensde ultra-som.

Quando se utiliza o ultra-som para obteruma imagem das estruturas e órgãos internos de um serhumano ou animal, ondas de ultra-som, ondas de energiasonora a uma freqüência maior do que a discernivel peloouvido humano são refletidas à medida que passam pelocorpo. Tipos diferentes de tecido do corpo refletemondas de ultra-som de maneira diferente e os reflexos,produzidos pelas ondas de ultra-som refletidas a partirdas diferentes estruturas internas, são detectados econvertidos eletronicamente em um monitor.

Para algumas condições médicas, aobtenção de uma imagem útil do órgão ou da estruturaem questão é particularmente difícil, pois osdetalhes da estrutura não são adequadamentediscerníveis em relação ao tecido circundante em umaimagem de ultra-som produzida pela reflexão de ondasu1tra-sônicas na ausência de um agente ampliador decontraste. É possível melhorar substancialmentea detecção e observação de determinadas condiçõesfisiológicas e patológicas ao aumentar o contraste em umaimagem de ultra-som, introduzindo um agente em um órgão ouestrutura de interesse. Em outros casos, a detecção domovimento do próprio agente ampliador de contraste éparticularmente importante. Por exemplo, um padrãocaracterístico de fluxo sangüíneo, que se sabe resulta emanomalias cardiovasculares específicas, talvez somente sejadiscernível pela introdução de um agente de contraste nacorrente sangüínea e pela observação da dinâmica do fluxosangüíneo.

Materiais úteis como agentes de contrastepara ultra-som operam tendo um efeito sobre as ondas ultra-sônicas à medida que atravessam o corpo e são refletidascriando uma imagem a partir da qual é feito um diagnóstico.

Diferentes tipos de substâncias afetam as ondas ultra-sônicasde diversas maneiras e em graus diferentes. Além disso,determinados efeitos causados por agentes ampliadores decontraste são medidos e observados mais prontamente de queoutros. Ao escolher uma composição ideal para um agenteampliador de contraste, prefere-se a substância que tenha oefeito mais dramático na onda ultra-sônica à medida queatravessa o corpo. Também, o efeito sobre a onda ultra-sônicadeve ser facilmente mensurável. Existem três efeitosprincipais ampliadores de contraste que podem ser vistos emuma imagem de ultra-som: retrodifusão, atenuação do feixe evelocidade do diferencial sonoro.RETRODIFUSÃO:

Quando uma onda ultra-sônica atravessando umcorpo encontra uma estrutura, como um órgão ou outro tecidocorpóreo, a estrutura reflete a porção da onda ultra-sônica.

Estruturas diferentes dentro do corpo refletem energia ultra-sônica de diferentes maneiras e com forças variáveis. Estaenergia refletida é detectada e utilizada para gerar umaimagem das estruturas pelas quais a onda ultra-sônica passa.O termo "retrodifusão" refere-se aos fenômenos onde energiaultra-sônica é difundida de volta para a fonte através de umasubstância com determinadas propriedades físicas.

Há muito tempo foi reconhecida apossibilidade de ampliação do contraste observado em umaimagem de ultra-som através da presença de substâncias que, ésabido, provocam uma grande quantidade de retrodifusão.Quando uma substância deste tipo é administrada a uma partedistintiva do corpo, amplia-se o contraste entre a imagem deultra-som desta parte do corpo e os tecidos circundantes quenão contêm a substância. Está bem claro que, devido a suaspropriedades físicas, substâncias diferentes provocamretrodifusão em graus variáveis. Conseqüentemente, a buscapor agentes ampliadores de contraste está focalizada emsubstâncias que são estáveis e não tóxicas e que apresentamquantidade máxima de retrodifusão.

A capacidade de uma substância de provocarretrodifusão de energia ultra-sônica depende dascaracterísticas da substância, como sua capacidade de sercomprimida. Ao examinar diferentes substâncias, é útilcomparar uma medida específica da capacidade de umasubstância provocar retrodifusão, conhecida como a "seçãotransversal da retrodifusão". A seção transversal daretrodifusão de uma dada substância é proporcional ao raio dadifusão, e também depende do comprimento da onda da energiaultra-sônica e de outras propriedades físicas da substância,J. Ophir e K.J. Parker, Contrast Agents in DiagnosticUltrasound, Ultrasound in Medicine and Biology, vol. IS, n.4, p. 319, 323 (1989).

Ao avaliar a utilidade de diferentessubstâncias com a função de agentes de contraste de imagens,é possível calcular quais agentes teriam a maior seçãotransversal de difusão e, conseqüentemente, quais agentesconfeririam o maior contraste em uma imagem de ultra-som. Épossível presumir que a compressibilidade de uma partículasólida é muito menor do que aquela do meio circundante e quea densidade da partícula é muito maior. Com base nestasuposição, a seção transversal de difusão de um agenteampliador de contraste de partícula sólida foi calculada em1,75. Ophir e Parker, idem ibidem, em 325. Para uma difusãode líquido puro, é provável que a compressibilidade edensidade adiábicas da difusão e do meio circundante sejamaproximadamente iguais, o que resultaria no fato de líquidosterem uma seção transversal de difusão igual a zero. Contudo,líquidos podem apresentar alguma retrodifusão caso estejampresentes grandes volumes de um agente líquido. Por exemplo,se um agente líquido passa de um vaso muito pequeno a ummuito grande, de tal forma que o líquido ocupesubstancialmente todo o vaso, é possível que o líquidoapresente uma retrodifusão mensurável. Todavia, os peritos daárea consideram que líquidos puros são relativamentedifusores ineficientes comparados com microbolhas de gáslivre.

ATENUAÇÃO DO FEIXE:

Outro efeito, observado a partir da presençade certos agentes sólidos ampliadores de contraste, é aatenuação da onda ultra-sônica. 0 contraste de imagem temsido observado na formação convencional de imagens devido adiferenças localizadas de atenuação entre determinados tiposde tecido. K.J. Parker e R.C. Wang, "Measurement ofUltrasonic Attenuation Within Regions selectted from B-ScanImages," IEEE Trans. Biomed. Enar. BME 30(8), p. 431-37(1983); K.J. Parker, W.C. Wang e R.M. Lerner, "Attenuation ofUltrasonic Magnitude and Frequency Dependence for TissueCharacterization," Radiology, 153(3), p. 785-88 (1984).Acredita-se hipoteticamente que medições da atenuação de umaregião de tecido, feitas antes e depois da infusão de umagente, possam resultar em uma imagem ampliada. Contudo,técnicas baseadas no contraste de atenuação, como um meio demedir a ampliação de contraste de um agente líquido, nãoestão bem desenvolvidas e, ainda que totalmentedesenvolvidas, elas podem sofrer limitações referentes àsestruturas e aos órgãos internos nos quais podem serutilizadas. Por exemplo, é improvável que uma perda deatenuação, devida a agentes líquidos de contraste, poderiaser observada na imagem do sistema cardiovascular por causado elevado volume de agente liquido de contraste, cujapresença seria necessária em um dado vaso antes que sepudesse medir uma diferença substancial em atenuação.

A absorção de energia pelas partículas ocorreatravés de um mecanismo chamado "movimento relativo". Épossível mostrar que a mudança em atenuação provocada pormovimento relativo aumenta linearmente em relação àconcentração de partículas e em função do quadrado dadiferença entre a densidade das partículas e do meiocircundante. K.J. Parker, et al. , "A Particulate ConstrastAgent with Potential for Ultrasound Imaging of Liver",Ultrasound in Medicine & Biology, Vol. 13. No. 9, p. 555, 561(1987). Portanto, quando ocorre um acúmulo substancial departículas sólidas, o contraste de atenuação pode ser ummecanismo viável para observar a ampliação do contraste deimagem, embora o efeito seja de magnitude muito menor do queo fenômeno de retrodifusão, provavelmente com uso limitado nodiagnóstico cardiovascular.

VELOCIDADE DO DIFERENCIAL SONORO:

Uma técnica adicional para ampliar ocontraste em uma imagem de ultra-som foi proposta baseada nofato de que a velocidade do som varia dependendo do meioatravés do qual ele se desloca. Portanto, caso um agente comvolume suficientemente grande, através do qual a velocidadedo som é diferente daquela do tecido circundante, possa serintroduzido em uma área alvo, é possível medir a diferença davelocidade do som através da área alvo.

Em resumo, ultra-som diagnóstico é umaferramenta poderosa e não invasora, que pode ser utilizadapara obtenção de informações sobre os órgãos internos docorpo. O alcance e a resolução da técnica avançaram muitograças ao advento da formação de imagens em escala cinza e doespectro Doppler. Embora tenham melhorado significativamenteas técnicas para realização de ultra-som diagnóstico e parafabricação e utilização de agentes de contraste, ainda existea necessidade de aperfeiçoar a resolução da formação deimagens para perfusão cardíaca e cavidades cardíacas, órgãossólidos, perfusão renal; perfusão de órgãos sólidos; e sinaisDoppler da direção de fluxo e velocidade do sangue durante aformação de imagens em tempo real.

Uma variedade de polímeros naturais esintéticos tem sido utilizada para encapsular agentes decontrate para formação de imagens, como ar. Schneider et al.,Invest. Radiol.. Vol. 27, pp. 134-139 (1992), descreve trêsmicropartículas poliméricas cheias de ar. Afirmou-se queestas partículas eram estáveis em plasma e sob pressãoaplicada. Contudo, a 2,5 MHz, sua ecogenicidade era baixa.Outro tipo de suspensão de microbolhas foi obtido a partir dealbumina sonorizada. Feinstein et al. , J. Am. Coll.Cardiol.. Vol. 11, pp. 59-65 (1988). Feinstein descreve apreparação de microbolhas que possuem o tamanho adequado parapassagem transpulmonar com excelente estabilidade in vitro.

Contudo, estas microbolhas têm vida curta in vivo, tendo umavida média de cerca de alguns segundos (o que eqüivale aaproximadamente uma passagem de circulação) por causa de suainstabilidade sob pressão. Gottlieb, S. et al. , J. Am. Soc.Echo. . Vol. 3, pp. 328 (1990), Resumo; e Shapiro, J.R. etal., J. Am. Coll. Cardiol.. Vol. 16, pp. 1603-1607 (1990).Bolhas de ar encapsuladas em gelatina têm sido descritas porCaroll et al. (Caroll, B.A. et al., Invest. Radiol.. Vol. 15,pp. 260-266 (1980), e Caroll, B. A. et al. , Radiologvi Vol.143, pp. 747-750 (1982)), mas devido a seus tamanhos grandes(12 e 80 μπι) seria improvável que passassem pelos capilarespulmonares. Microbolhas encapsuladas em gelatina tambémforam descritas na PCT/US80/00502 pela Rasor Associates, Inc.Estas são formadas ao "coalescer" a gelatina.

Microbolhas estabilizadas através demicrocristais de galactose (SHU 454 e SHU 508) também foramrelatadas por Fritsch et al. Fritzsch, T et al. , Invest.Radiol.. vol. 23 (Supl. 1), pp. 302-305 (1988); e Fritzsch, Tet al., Invest. Radiol.. vol. 25 (Supl. 1), 160-161 (1990).As microbolhas duram até 15 minutos in vitro, porém menos doque 20 segundos in vivo. Rovai, D. et al. , J. Am. Coll.Cardiol.. Vol. 10, pp. 125-134 (1987); e Smith, M. et al., J.Am. Coll. Cardiol.. Vol. 13, pp. 1622-1628 (1989) .

A Patente Européia de Requisição No.90901933.5 por Schering Aktiengesellschaft divulga apreparação e o uso de líquidos voláteis ou gasesmicroencapsulados para formação de imagens de ultra-som, ondeas microcápsulas são formadas de polímeros sintéticos oupolisacarídeos. A Patente Européia de Requisição No.91810366.4 por Sintética S.A. (0 458 745 Al) divulgamicrobalões de gás ou ar ligados por uma membrana depolímero, depositada interfacialmente, que podem serdispersos em um veículo aquoso para injeção no animalhospedeiro ou para administração oral, retal ou uretral, comfinalidades terapêuticas ou diagnosticas. A WO 92/18164 porDelta Biotechnology Limited descreve, para formar esferasocas tendo gás capturado em seu interior, a preparação demicropartículas de uma solução de proteína aquosa, através desecagem por pulverização sob condições rigorosamentecontroladas referentes à temperatura, índice de pulverização,tamanho de partícula e condições de secagem, com a finalidadede uso na formação de imagens. A WO 93/25242 descreve asíntese de micropartículas para formação de imagens ultra-sônicas consistindo de um gás contido dentro de uma concha depoliéster ou policianocrilato. A WO 92/21382 divulga afabricação de agentes de contraste de micropartículas queincluem uma matriz de ligação covalente contendo gás, onde amatriz é um carboidrato. As Patentes · U. S . Nos. 5,334,381;5,123,414 e 5,352,435 por Unger descreve liposomas para usocomo agentes de contraste de ultra-som, que incluem gases,precursores de gás, como um precursor gasoso fotoativado oupH ativado, assim como outros agentes sólidos ou líquidosampliadores de contraste.

A Patente U.S. No. 5,393,524 por Quay divulgao uso de agentes, incluindo fluorocarbonos, para ampliar ocontraste em uma imagem de ultra-som. Os agentes consistem debolhas extremamente pequenas, ou microbolhas, de gasesselecionados, que apresentam vida útil longa em solução e sãosuficientemente pequenas para atravessar os pulmões,permitindo seu uso na formação de imagens de ultra-som dosistema cardiovascular e de outros órgãos vitais. A WO95/23615 por Nycomed divulga microcápsulas para a formação deimagens que são formadas através da coacervação de umasolução, por exemplo, uma solução de proteína contendo umperfluorocarbono. A WO 95/06518 por Nycomed Imaging A/Sdivulga agentes de contraste baseados em polímeros ondemicrobolhas de gás são encapsuladas por surfatantes decopolímeros de enxerto ou bloco formadores de paredes nãopolimerizáveis. 0 gás é incorporado nos agentes de contrasteà medida que são fabricados. Não foi reconhecido o fato deque substituir ar por um gás fluorado amplie a ecogenicidadedas micropartículas. A Patente U.S. No. 5,147,631 por Glajch,et al. descreve partículas porosas inorgânicas que incorporamum gás, que pode ser um gás fluorado, para uso na formação deimagens. Obviamente, estas não são micropartículaspoliméricas sintéticas. A PCT/US94/08416 por MassachusettsInstitute of Technology divulga micropartículas formadas porpolímeros de bloco de glicol de polietileno-poli(láctido-co-glicolido) com agentes formadores de imagens encapsulados noseu interior, incluindo gases como ar e perfluorocarbono.Como descrito na WO 94/16739 por Sonus Pharmaceuticals, Inc.,enquanto sólidos e líquidos refletem o som a um grausemelhante, é sabido que gases são mais eficientes e são osveículos preferidos no uso como agentes de contraste paraultra-som. De fato, como ilustra o exemplo 12 da requisiçãoPCT Sonus, microcápsulas de proteína foram descartadas porquedavam margem a preocupações de segurança (além de questões deeficácia) quando administradas em porquinhos-da-índia, secomparadas com suspensões coloidais ou emulsões.

É desejável, em todos esses casos, ampliar aecogenicidade do agente formador de imagens, além de ampliarou manter a estabilidade e facilidade de fabricação do agenteformador de imagem.

Portanto é um objetivo da presente invenção,fornecer microcápsulas fabricadas a partir de polímerossintéticos com ecogenicidade significativamente ampliada.

Descobriu-se que a incorporação de gasesfluorados, especialmente perfluorocarbonos comooctafluoropropano, em micropartículas poliméricas sintéticas,particularmente microesferas tipo esponja altamente porosas,possui ecogenicidade significativamente ampliada se comparadacom microesferas que encapsulam ar. O gás fluoradomicroencapsulado é fabricado com um diâmetro adequado para otecido alvo cuja imagem vai ser formada, por exemplo, com umdiâmetro entre 0,5 e 8 mícrons para administraçãointravascular, e um diâmetro entre 0,5 e 5mm paraadministração oral na formação de imagens do tratogastrointestinal ou outros lumes.

São fornecidos métodos para a síntese desistemas portadores polímericos que consistem demicropartículas poliméricas sintéticas contendo gasesfluorados, especialmente perfluorocarbonos. Asmicropartículas são úteis em uma variedade de aplicações naformação de imagens de ultra-som para diagnóstico,particularmente em procedimentos de ultra-som como a formaçãode imagens de vasos sangüíneos e ecocardiografia. Aincorporação de um gás fluorado aumenta significativamente aecogenicidade se comparada às mesmas micropartículaspoliméricas sintéticas que incorporam ar.

Processos e Reagentes para Fabricação deMicropartículas

Como utilizado aqui, o termo micropartículainclui microesferas e microcápsulas, além de micropartículas,a menos que especificado de outra forma. As micropartículaspodem ou não ter formato esférico. Microcápsulas sãodefinidas como micropartículas tendo um invólucro externo depolímero que circunda o núcleo de outro material, neste caso,um gás. Microesferas são geralmente esferas polímericassólidas que podem incluir uma estrutura alveolar formada porporos que atravessam o polímero, nos quais é introduzido umgás com a finalidade de formação de imagens, como descritoabaixo.

Polímeros

Matrizes biodegradáveis e não biodegradáveispodem ser utilizadas para transportar gases fluorados, emborasejam preferidas matrizes biodegradáveis particularmente paraa injeção intravenosa. Polímeros que não são erodidos podemser utilizados para administração oral. São preferíveispolímeros sintéticos devido â sua degradação e síntese maisreproduzíveis. 0 polímero é escolhido baseado no temponecessário de estabilidade in vivo, isto é, o tempo requeridopara distribuição no local do qual se deseja a formação deimagem, e o tempo requerido para a formação da imagem. Em umdos modelos, micropartículas com uma estabilidade in vivoentre aproximadamente 2 0 a 3 0 minutos ou mais podem serfabricadas, por exemplo, para uso em aplicações comoecocardiografia, neurosonografia, histerosalpingografia eprocedimentos para diagnóstico em órgãos sólidos. Aestabilidade in vivo das micropartículas encapsuladas-agentesde contraste pode ser ajustada, durante a produção, atravésda utilização de polímeros como poliláctido-co-glicolidecopolimerizado com glicol de polietileno (PEG). PEG, seexposto na superfície externa, pode aumentar o tempo decirculação destes materiais, pois é altamente hidrófilo.

Polímeros sintéticos representativos são:poli(idroxiácidos) , como ácido poli(lático) , ácidopoli(glicólico) e poli(ácido lático-co-ácido glicólico),poliglicoletos, poliláctidos, combinações e copolímeros depoliláctido coglicoleto, polianidridos, poliortoésteres,poliamidas, policarbonos, polialquilenos como polietileno epolipropileno, glicóis de polialquileno como glicol depoli(etileno) , óxidos de polialquileno como óxido depoli(etileno), tereftalatos de polialquileno como tereftalatode poli(etileno), alcoóis polivinílicos, éterespolivinílicos, ésteres polivinílicos, haletos polivinílicoscomo cloreto poli(vinílico), polivinilpirrolidono,polisiloxanos, alcoóis poli(vinílicos), acetato depoli(vinilo) , poliestireno, poliuretanos e seus copolímeros,celuloses derivadas como alquilaceluloses,hidroxialquilaceluloses, éteres de celulose, ésteres decelulose, nitroceluloses, metilcelulose, etilcelulose,hidroxipropilo de celulose, metilcelulose de hidroxipropilo,metilcelulose de hidroxibutilo, acetato de celulose,propionato de celulose, acetato-butirato de celulose,acetato-ftalato de celulose, celulose de carboxiletilo,triacetato de celulose e ácidos poliacrílicos, ácidopoli(butírico) , ácido poli(valérico) e sal de sulfato desódio de celulose (neste documento todas denominadas"celuloses sintéticas"), polímeros de ácido acrílico, ácidometacrílico ou copolímeros e seus derivados incluindo ésteresmetacrilato poli(metílico) , metacrilato poli(etílico),poli(butilmetacrilato), metacrilato poli(isobutílico),poli(hexilmetacrilato), metacrilato de poli(isodecilo),metacrilato de poli(laurilo), metacrilato de poli(fenilo),acrilato de poli(metilo), acrilato de poli(isopropilo),acrilato de poli(isobutilo) e acrilato de poli(octadecilo)(neste documento denominados "ácidos poliacrílicos", ácidopoli(butírico) ácido poli(valérico) e poli(láctido-co-caprolactona), seus copolímeros e combinações. Nestedocumento o termo "derivados" inclui polímeros comsubstituições, adições de grupos químicos, por exemplo,alquila, alquileno, hidroxilações, oxidações e outrasmodificações rotineiras feitas por peritos desta área deatuação.

Exemplos de polímeros recomendados nãobiodegradáveis incluem acetato de vinilo de etileno, ácidopoli(met)acrílico, poliamidas, copolímeros e suascombinações.

Exemplos de polímeros recomendadosbiodegradáveis incluem polímeros de hidroxiácidos como ácidolático e poliláctido ácido glicólico, poliglicoleto,poliláctido-co-glicoleto e copolímeros com PEG,polianidridos, poli(orto)ésteres, poliuretanos, ácidopoli(butírico) , ácido poli(valérico) · e poli(láctido-co-caprolactona). Em geral estes materiais se degradam in vivopor hidrólise tanto enzimática como não-enzimática e porerosão de superfície ou no todo.

Polímeros bioaderentes de interesseespecífico para uso na formação de imagens de superfíciesmucosas, como no trato gastrointestinal, incluempolianidridos, ácido poliacrílico, metacrilatos depoli(metilo), metacrilatos de poli(etilo),poli(metilmetacrilato), metacrilato de poli(isobutilo),poli(hexilmetacrilato), metacrilato de poli(isodecilo),metacrilato de poli(laurilo), metacrilato de poli(fenilo),acrilato de poli(metilo), acrilato de poli(isopropilo),acrilato de poli(isobutilo) e acrilato de poli(octadecilo).

Solventes

Como definido neste documento, o solvente depolímero é um solvente orgânico que é volátil ou possui umponto de ebulição relativamente baixo ou pode ser removidosob vácuo, sendo viável sua administração a seres humanos emquantidade que possa ser rastreada, por exemplo, cloreto demetileno. Também é possível utilizar outros solventes, comoacetato, acetona, acetonitrilo, tetraidrofurano (THF), ácidoacético, DMSO e clorofórmio ou suas combinações. Em geral, opolímero é dissolvido em um solvente para formar uma soluçãode polímero com uma concentração entre 0,1 e 60% peso porvolume (w/v), mais recomendada entre 0,5 e 30%.Gases fluorados

Qualquer gás fluorado aceitofarmacologicamente ou biocompatível pode ser incorporado nasmicropartículas. O termo gás refere-se a qualquer compostoque é um gás ou capaz de formar um gás à temperatura em que aformação de imagens está sendo realizada. O gás pode ser umúnico composto ou uma mistura de compostos. São recomendadosGases perfluorocarbonos. Exemplos de gases incluem CF4, C2F6,C4F8, C3F8 SF6, C2F4 e C3F6. Perfluoropropano é especialmenterecomendado porque fornece um gás insolúvel que não secondensa na temperatura de uso e é farmacologicamenteaceitável.

Micropartículas e Métodos para a sua Fabricação

No modelo mais recomendado, asmicropartículas são produzidas através de secagem porpulverização. Podem ser utilizadas outras técnicas comoextração de solvente, encapsulação de matéria derretidaquente e evaporação de solvente, conforme descrição abaixo.

No modelo recomendado, o gás é, então,substituído aplicando-se vapor do gás desejado ou vácuo nasmicroesferas para remover o gás encapsulado e, a seguir,enchê-las com o gás desejado.

a. Evaporação de Solvente. Neste método opolímero é dissolvido em um solvente orgânico volátil comocloreto de metileno. Um agente formador de poros como umsólido ou em uma solução aquosa pode ser acrescentado àsolução. A mistura é sonorizada ou homogeneizada e adispersão ou emulsão resultante é acrescentada a uma solução,que contém um agente ativo de superfície como TWEEN™ 20,TWEEN™ 80, PEG ou álcool poli(vinílico) , e homogeneizadapara formar uma solução. A emulsão resultante é agitada atéque a maior parte do solvente orgânico se evapore, deixandomicroesferas. Várias concentrações diferentes de polímerospodem ser utilizadas (0,05-0,60 g/ml). Microesferas comdiferentes tamanhos (1-1000 mícrons) e morfologias podem serobtidas através deste método. Este método é útil parapolímeros relativamente estáveis como poliésteres epoliestireno.

A evaporação de solvente é descrita por E.Mathiowitz, et al., J. Scanning Microscopy. 4, 329 (1990);L. R. Beck, et al. , Fértil. Steril. , 31, 545 (1979); e S.Benita, et al., J. Pharm. Sci.. 73, 1721 (1984).

Contudo, polímeros instáveis, comopolianidridos, podem degradar-se durante o processo defabricação devido à presença de água. Para estes polímeros,os dois métodos seguintes, realizados em solventescompletamente orgânicos, são mais úteis.

b. Microencapsulação de Material DerretidoQuente. Neste método, primeiro o polímero é derretido e, aseguir, misturado com as partículas sólidas do agenteformador de poros. A mistura é suspensa em um solvente nãomiscível (como óleo de silicone) e, enquanto agitadacontinuamente, é aquecida a 5o C acima do ponto de fusão dopolímero. Uma vez estabilizada a emulsão, ela é resfriada atése solidificarem as partículas do polímero. As microesferasresultantes são lavadas por decantação com um polímero nãosolvente como éter de petróleo para resultar em um pó queescorre livremente. É possível obter microesferas comtamanhos entre um a 1000 mícrons através deste método. Assuperfícies externas de esferas preparadas através destatécnica geralmente são lisas e densas. Este procedimento éutilizado para preparar microesferas feitas de poliésteres epolianidridos. Contudo, este método limita-se a polímeros compesos moleculares entre 1000-50.000.

A microencapsulação de material derretidoquente é descrita por E. Mathiowitz, et al., ReactivePolvmers. 6, 275 (1987). Polianidridos, por exemplo, feitosde bicarboxifenoxipropano e ácido sebácico com razãomolecular de 20:80 (P(CPP-AS) 20:80) (Mw 20.000), podem serpreparados através de microencapsulação de material derretidoquente ou, por exemplo, é possível preparar microcápsulasvazias de ácido poli(fumárico-co-sebácico) (20:80) (Mw15.000) através de microencapsulação de material derretidoquente.

c. Remoção de Solvente. Esta técnica foiprincipalmente projetada para polianidridos. Neste método, oagente formador de poros é disperso ou dissolvido em umasolução do polímero selecionado em -um solvente orgânicovolátil como cloreto de metileno. Esta mistura é suspensa,através da adição de um óleo orgânico (como óleo de silicone)enquanto é agitada, para formar uma emulsão. Diferente daevaporação de solvente, este método pode ser utilizado paraproduzir microesferas a partir de polímeros com elevadospontos de fusão e diferentes pesos moleculares. A morfologiaexterna de esferas produzidas com esta técnica é altamentedependente do tipo de polímero utilizado.

d. Secagem_por_Pulverização_de

Micropartículas. É possível produzir microcápsulas através desecagem por pulverização, dissolvendo um polímerobiocompatível em um solvente adequado, dispersando um agenteformador de poros em uma solução de polímero e, a seguir,secando por pulverização a solução de polímero para formarmicropartículas. Neste documento, o processo de "secar porpulverização" uma solução de um polímero e um agente formadorde poros refere-se a um processo onde a solução é atomizadapara formar uma névoa fina e seca por contato direto comgases portadores quentes. Utilizando um aparelho de secagempor pulverização já disponível nesta área técnica, a soluçãode polímero pode ser carregada através do orifício de entradado secador por pulverização, passando por um tubo dentro dosecador e, então, atomizada pelo orifício de saída. Epossível variar a temperatura dependendo do gás ou polímeroutilizado. A temperatura dos orifícios de entrada e saídapode ser controlada a fim de produzir os produtos desejados.

O tamanho das partículas da solução depolímero é determinado em função do bico utilizado parapulverizar a solução de polímero, da pressão do bico, davelocidade de fluxo, do polímero usado, da concentração dopolímero, do tipo de solvente e da temperatura depulverização (temperatura tanto da entrada como da saída) edo peso molecular. Geralmente, quanto maior o peso molecular,maior o tamanho da cápsula, pressupondo que a concentraçãoseja a mesma. Parâmetros típicos de processo para secagem porpulverização são os seguintes: concentração de polímero =0,005-0,10 g/ml, temperatura de orifício de entrada = 30-200°C, temperatura de orifício de saída = 20-100°C,velocidade de fluxo do polímero = 5-200 ml/min., e diâmetrodo bico 0,2-4 mm diâmetro interno. É possível obtermicroesferas de diâmetro entre um e dez mícrons com umamorfologia que depende da escolha do polímero, daconcentração, do peso molecular e do fluxo de pulverização. e. Microesferas de hidrogel. Microesferasfeitas de polímeros tipo gel, como polifosfazena oupolimetilmetacrilato, são produzidas ao dissolver o polímeroem uma solução aquosa, suspender o agente formador de porosna mistura e efetuar a extrusão através de um dispositivoformador de microgotas, produzindo, assim, microgotas quecaem em um banho de têmpera, agitado suavemente, econsistindo de um íon de carga oposta ou solução depolieletrólito. A vantagem destes sistemas é a capacidade demodificar ainda mais a superfície das microesferas aorevesti-las com polímeros policatiônicos, como poliseno, apósa fabricação. Partículas de microesferas são controladasutilizando-se extrusores de diferentes tamanhos.

Aditivos para Facilitar a Formação deMicropartícuias

Uma variedade de surfatantes pode seradicionada durante a síntese das micropartículas contendoagentes de imagem. Exemplarmente, emulsificadores ousurfatantes, que podem ser utilizados (0,1-5% por peso),incluem a maioria dos emulsificadores fisiologicamenteaceitáveis, por exemplo, lecitina de ovo ou lecitina de sojaou lecitinas sintéticas como lecitinas sintéticas saturadas,por exemplo, colina de fosfatidilo de dimiristoíla, colina defosfatidilo de dipalmitoíla ou colina de fosfatidilo dediestearoíla ou lecitinas sintéticas insaturadas, como colinade fosfatidilo de dioleíla ou colina de fosfatidilo dedilinoíla. Emulsificadores também incluem surfatantes comácidos graxos livres, ésteres de ácidos graxos com compostosde polioxialquileno como glicol de polioxpropileno e glicolde polioxietileno; éteres de álcoois graxos com glicóis depolioxialquileno; ésteres de ácidos graxos com sorbitanopolioxialquilatado; sabões; estearato de glicerol-polialquileno, ricinoleato de polioxietileno; homo ecopolímeros de glicóis de polialquileno; óleo de sojapolietoxilado e óleo de rícino além de derivadoshidrogenados; éteres e ésteres de sacarina ou outroscarboidratos com ácidos graxos, álcoois graxos, estes sendoopcionalmente polioxialquilados; mono, di e triglicéridos deácidos graxos saturados e insaturados, glicéridos ou óleo desoja e sacarina.

Outros emulsificadores incluem formasnaturais e sintéticas de sais de bílis e ácidos de bílis,tanto conjugados quanto não conjugados com aminoácidos comotaurodesoxicolato, e ácido cólico. Isto pode, por exemplo,estabilizar as microbolhas geradas antes da secagem porpulverização.

É possível acrescentar agentes formadores deporos em uma quantidade entre 0,01% e 75% peso por volume, afim de aumentar a formação de poros. Por exemplo, emevaporação de solvente, um agente formador de poros como umsal volátil, por exemplo, bicarbonato de amônio, acetato deamônio, cloreto de amônio ou benzoato de amônio ou outro salIiofilizável, primeiro é dissolvido em água. A soluçãocontendo o agente formador de poros é, então, emulsifiçadacom uma solução para criar gotículas do agente formador deporos no polímero. A seguir, esta emulsão é seca porpulverização ou submetida a um processo deevaporação/extração de solvente. Após o polímero ter sidoprecipitado, as microesferas são congeladas e liofilizadaspara remover os agentes formadores de poros.

Tamanho das Micropartículas

Em um modelo recomendado para a preparação demicropartículas injetáveis, capazes de passar pelo leitocapilar pulmonar, as micropartículas devem ter um diâmetroentre aproximadamente um e dez mícrons. Micropartículasmaiores podem entupir o leito pulmonar e micropartículasmenores podem não propiciar suficiente ecogenicidade. Asmicropartículas maiores são úteis para administração atravésde outras vias que não a injeção, por exemplo, oral (paraavaliação do trato gastrointestinal), aplicação em outrassuperfícies mucosas (retal, vaginal, oral, nasal) ou porinalação. O tamanho recomendável de partícula paraadministração oral é aproximadamente 0,5 mícron e 5 mm.Veículos úteis farmacologicamente aceitáveis incluem salinacontendo glicerol e TWEEN™ 20 e manitol isotônico contendoTWEEN™ 20. É possível realizar a análise do tamanho departículas em um contador Coulter por microscopia de luz,microscopia de elétron de varredura ou microscopia de elétronde transmitância.

Alvo

As micropartículas podem ou não ter alvoespecífico através da seleção do polímero formando amicropartícula, do tamanho da micropartícula e/ou daincorporação ou fixação de um aglutinante às micropartículas.Por exemplo, moléculas biologicamente ativas, ou moléculasafetando a carga, a lipofilicidade ou a hidrofilicidade dapartícula, podem ser fixadas à superfície da micropartícula.

Além disso, é possível fixar moléculas às micropartículas queminimizem a adesividade de tecido, ou que facilitem odirecionamento específico das microesferas in vivo.

Moléculas alvo representativas incluem anticorpos, lecitinase outras moléculas que são especificamente ligadas porreceptores nas superfícies de células de um tipo emparticular.

Inibição de Absorção pelo SER

Absorção e remoção das micropartículas tambémpodem ser minimizadas através da seleção do polímero e/ou daincorporação ou união de moléculas que minimizem a adesão ouabsorção. Por exemplo, a adesão de tecido pelamicropartícula pode ser minimizada ao ligar covalentementepartes de moléculas, com propriedades químicas oufarmacológicas, de glicol de poli(alquileno) à superfície damicropartícula. As partes de moléculas, com propriedadesquímicas ou farmacológicas, de glicol de poli(alquileno) desuperfície têm elevada afinidade com água, fato que reduz aabsorção de proteína na superfície da partícula. Portanto,são reduzidos o reconhecimento e a absorção da micropartículapelo sistema reticuloendotelial (SER).

Por exemplo, o grupo terminal hidroxila doglicol poli(alquileno) pode ser utilizado para ligarcovalentemente moléculas biologicamente ativas, ou moléculasafetando a carga, a lipofilicidade ou a hidrofilicidade dapartícula, na superfície da micropartícula. É possívelutilizar métodos já existentes nesta área técnica para fixarqualquer uma de um ampla gama de aglutinantes àsmicropartículas para melhorar as propriedades dedistribuição, a estabilidade ou outras propriedades dasmicropartículas in vivo.

Aplicações em Diagnósticos

Em geral, as micropartículas são combinadascom um meio farmacologicamente aceitável como manitol ousalina ou salina enfraquecida com fosfato, a seguir, umaquantidade de detecção eficaz é administrada a um pacienteutilizando a via apropriada, geralmente injeção em um vasosangüíneo (i. v.) ou oral. Micropartículas contendo umagente encapsulado formador de imagens' podem ser utilizadasna formação de imagens vasculares, também em aplicações paradetectar doenças renais e hepáticas, em aplicaçõescardiológicas, na detecção e caracterização de tecidos emassas de tumor e na medição da velocidade periférica dosangue. Também é possível ligar as micropartículas atravésde aglutinantes que minimizem a adesão de tecido e quedirecionem as micropartículas para regiões específicas docorpo in vivo, como descrito acima.

Os métodos e as composições descritos acimaserão melhor entendidos, fazendo-se referência aos seguintesexemplos não limitativos.Exemplo 1: Preparação de microesferas de PEG-PLGA Cheias de Ar

6.0 gramas de PEG-PLGA (75:25) (120.000 Damw) foram dissolvidos em 400 ml de cloreto de metileno. 6,7ml de água foram adicionados ao polímero e a misturapolímero/água foi homogeneizada a 10.000 RPM durante 1 minutoatravés de um homogeneizador Virtis. A solução foi bombeada aum índice de fluxo de 20 ml/min por meio de uma bombaperistáltica e seca por pulverização, utilizando um secadorpor pulverização Bucchi Lab. A temperatura de entrada foi50°C e a temperatura de saída foi 30°C. O pó de microesferasfoi coletado e liofilizado à temperatura ambiente durante 48horas. Os diâmetros das partículas abrangem de 1 a 10 mícronsquando medidos com um contador Coulter, tendo um número médiode 2,0 mícrons e um volume médio de 4,5 mícrons. Amicroscopia de elétrons de varredura demonstrou serem aspartículas geralmente esféricas com superfícies lisas ecrênulas ocasionais de superfície. A microscopia de elétronsde transmissão revelou serem as partículas uma mistura demicrocápsula como partículas e esponja como partículas.

Exemplo 2: Preparação de microesferas de PEG-PLGA Cheias de Ar

7.1 gramas de PEG-PLGA (75:25) (120.000 Damw) foram dissolvidos em 320 ml de cloreto de metileno. 11 mlde 0,74 g/ml de acetato de amônio foram adicionados aopolímero e a mistura polímero/acetato de amônio foihomogeneizada a 16.000 RPM durante 1 minuto através de umhomogeneizador Virtis. A solução foi bombeada a um índice defluxo de 20 ml/min por meio de uma bomba peristáltica e secapor pulverização, utilizando um secador por pulverizaçãoBucchi Lab. A temperatura de entrada foi 320C e a temperaturade saída foi 19°C. 0 pó de microesferas foi coletado eliofilizado à temperatura ambiente durante 48 horas. Osdiâmetros das partículas abrangem de 1 a 10 mícrons quandomedidos com um contador Coulter, tendo um número médio de 1,8mícron e um volume médio de 5,1 mícrons. A microscopia deelétrons de varredura demonstrou serem as partículasgeralmente esféricas com superfícies lisas e crênulasocasionais de superfície.

Exemplo 3: Preparação de microesferas de PEG-PLGA Cheias de Octafluoropropano

As microesferas preparadas, como descrito noExemplo 2, foram dispersas em 54 mg manitol/ml e 0,5%PLUR0NIC™ F127. A dispersão foi dividida em frascos de 5 ml.Os frascos foram congelados a -80°C e liofilizados durante anoite.

Exemplo 4: Preparação de microesferas de PLGACheias de Octafluoropropano

7,4 gramas de PLGA (75:25) (120.000 Da mw)foram dissolvidos em 360 ml de cloreto de metileno. 7,3 ml de0,74 g de acetato de amônio/ml foram adicionados ao polímeroe a solução polímero/acetato de amônio foi homogeneizada a16.000 RPM durante 1 minuto através de um homogeneizadorVirtis. A solução foi bombeada a um índice de fluxo de 20ml/min por meio de uma bomba peristáltica e seca porpulverização, utilizando um secador por pulverização BucchiLab. A temperatura de entrada foi 32°C e a temperatura desaída foi 20°C. 0 pó de microesferas foi coletado eliofilizado à temperatura ambiente durante 48 horas. Osdiâmetros das partículas abrangem de 1 a 10 mícrons quandomedidos com um contador Coulter, tendo um número médio de 2,0mícrons e um volume médio de 5,2 mícrons. A microscopia deelétrons de varredura demonstrou serem as partículasgeralmente esféricas com superfícies lisas e crênulasocasionais de superfície. As microesferas preparadas noExemplo 2 foram dispersas em 54 mg manitol/ml e 0,5%PLURONIC™ F127. A dispersão foi dividida em frascos de 5 ml.

Os frascos foram congelados a -80°C e liofilizados durante anoite. Os frascos foram carregados com octofluoropropano auma pressão de 10 psig e purgados continuamente sob o gásdurante três minutos. Após este ponto, os frascos foramarmazenados a -20°C durante 24 horas e, a seguir, armazenadosa 4 °C até sua utilização.

Exemplo 5: Avaliação in vivo de armicroencapsulado

Coelhos machos da Nova Zelândia (2-2,5 kg)jejuaram durante uma noite. Os animais foram anestesiados comcetamina (100 mg/mL, 0,7 mL) e ropum (20 mg/mL, 0,5 mL) . Aaplicação intravenosa da dosagem foi administrada duranteaproximadamente 5 segundos através de um cateter localizadona veia marginal da orelha esquerda. Após a administração,injeta-se através do cateter um mL de substância salinanormal. Todos os frascos foram climatizados à temperaturaambiente antes da reconstituição. A dosagem foi reconstituídanão mais do que 2 minutos antes da injeção. O procedimento dereconstituição, que consistiu do acréscimo de 1 mL de água nofrasco, permitindo a pressão do gás no frasco equilibrar-se àpressão atmosférica ao pressionar o êmbolo da seringa de 5mL, retirando a agulha e agitando o frasco até todo o liófiloter sido dissolvido. Imagens ultra-sônicas do coração foramrealizadas com um dispositivo clínico formador de imagemultra-sônica ATL HDI 3000 equipado com transdutor de altaresolução C7-4. A intensidade da transmissão ocorreu demaneira que Tls foi 0,3 e MI foi 0,8. O índice de quadro foi39Hz, a profundidade foi ajustada em 9,7 cm, a imagem foiprocessada com Map 6 e a gama dinâmica foi 55dB. A imagem foirealizada antes, durante e depois da administração dosagentes. A imagem do coração ocorreu em modo B, e os ajustesda máquina regulados para reduzir os ecos das câmaras tantoquanto possível. O ajuste completo de imagens foi registradoem fita sVHS, com imagem contínua até o sinal não ser maisdetectado.

As microesferas preparadas no exemplo 1 (Lote943-110-1) foram administradas a um coelho (n° 13) em umadose de 26,2 mg/kg. Em 10 segundos, uma ampla corrente dematerial ecogênico foi observado fluindo e enchendo aaurícula direita. A corrente passou pela aurícula direita eencheu o ventrículo direito. Visualmente, a intensidade nasduas cavidades pareceu igual. Nenhuma ecogenicidade foiobservada fluindo para o ventrículo esquerdo. O aumento daaurícula direita e do ventrículo esquerdo durouaproximadamente 3 0 segundos.

Exemplo 6: Avaliação in vivo de partículas deperfluorcarbono microencapsuladas.

As microesferas preparadas no exemplo 3 (Loten° 952-7-3) foram administradas a um coelho ( n° 8) em umadose de 24 mg/kg. A intensidade no ventrículo direito cresceuseguida pelo aumento da intensidade no ventrículo esquerdo.Foi observada uma excelente opacificação das cavidades. Após2,5 minutos, as intensidades das cavidades voltaram aonormal.

As microesferas preparadas no exemplo n° 4(Lote n° 952-49-1) foram administradas a um coelho (n° 19) emuma dose de 22 mg/kg. A intensidade no ventrículo direitocresceu seguida pelo aumento da intensidade no ventrículoesquerdo. Foi observada uma excelente opacificação dascavidades. Após 2,5 minutos, as intensidades das cavidadesvoltaram ao normal.

Estes exemplos demonstram excelenteopacificação das cavidades.Estudos similares foram conduzidos com gasesfluorados diferentes, hexafluoreto sulfúrico ehexafluorociclobutano.

Claims (8)

1. "COMPOSIÇÃO FORMADORA DE IMAGEM ATRAVÉS DEULTRA-SOM", compreendendo uma micropartícuia polimérica porosabiocompativel tendo uma estrutura alveolar porosa, e um veículofarmaceuticamente aceitável para administração da micropartícula aum paciente, caracterizada pelo fato de que as micropartícuias sãoformadas por um polímero sintético biocompativel, solúvel em umsolvente orgânico, que apresentam uma estrutura alveolar porosapreenchida com um gás fluorado e, um veículo farmaceuticamenteaceitável.

2. A composição de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o gás é um perfluorocarbono.

3. A composição de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o gás é selecionado a partir dogrupo que consiste de CF4, C2F6, C3F8, C4F8, SF6, C2F4 e C3F6.

4. A composição, de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de que o perfluorocarbono éoctofluoropropano.

5. A composição, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a micropartícula é uma microesfera.

6. A composição, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a micropartícula é uma microesferacom vazios, onde os vazios são formados por incorporação numasolução do polímero biocompativel numa quantidade efetiva de umsal volátil, removendo o solvente polímero, em seguida removendo osal volátil por Iiofilização.

7. A composição, de acordo com da reivindicação 1caracterizada pelo fato de que a micropartícula é formada por umpolímero sintético bioaderente.

8. A composição, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a micropartícula é formada por umpolímero sintético selecionado a partir do grupo que consiste depoli(idroxiácidos) , polianidridos, poliortoésteres, poliamidas,policarbonos, polialquilenos, glicóis de polialquileno, óxidos depolialquileno, tereftalatos de polialquilenos, alcoóispolivinílicos, éteres polivinílicos, ésteres polivinílicos,haletos polivinílicos, polivinilpirrolidono, polisiloxanos,álcoois de poli(vinilo), acetato de poli (vinilo), poliestireno,poliuretanos e seus copolímeros, celuloses sintéticas, ácidospoliacrílicos, ácido poli(butírico), ácido poli(valérico) epoli(láctido-co-caprolactona), acetato vinílico de etileno,copolímeros e suas composições.