碘造影剂在脂质体中的应用

碘造影剂在脂质体中的应用

如果人体某些组织和器官之间没有自然比较，可以通过手动将某些物质引入器官或环境，以提高组织之间对x线的吸收差异，改善ct图像中组织之间的比较。这就是所谓的轮廓和改进扫描，主要用于腹部器官、血管、脑室、脊柱等的轮廓和豪华。所引入的材料是造影剂，也称为对比剂。造影剂种类很多,目前用于CT检查的绝大部分是水溶性碘制剂,为三碘苯环结构的衍生物,碘原子连于苯环的2、4、6位,环的其他位置连有增加水溶性及降低毒性的长链。根据造影剂的理化性质和在水溶液中电离情况不同将其分为四类:离子型单体(泛影葡胺)、非离子型单体(碘帕醇、碘海醇、碘普罗胺、碘美普尔等)、离子二聚体(碘克酸)和非离子二聚体(碘曲仑、碘克沙醇等)。1脂质体的分组脂质体最早由英国Bangham等作为研究生物膜的模型提出的,为磷脂和其他两性化合物在水中时形成的有序排列的囊泡结构,囊泡的每一脂质层均以有序排列的磷脂双分子层构成;囊泡中央和各层之间被水相隔开。制备脂质体的方法有薄膜分散法、溶剂注入法、逆相蒸发法、复乳法、interdigitation-fusion(IF)法等。按形状和粒径将脂质体分为小单室脂质体(SUV)、大单室脂质体(LUV)、多室脂质体(MLV)和多囊脂质体(MVV)。以下简单介绍一些碘造影剂脂质体的制备方法及药效学研究情况。1.1泛影葡胺降血药浓度对肝脏的稳定效果泛影葡胺作为离子型造影剂的首选药物,由于其增强效果与非离子造影剂相当而价格明显低于后者,所以被广泛使用。泛影葡胺脂质体是第一个用于人体试验的碘造影剂脂质体。Ryan等采用逆向蒸发法制备泛影葡胺大单室脂质体,取蛋黄卵磷脂和胆固醇(2∶1摩尔比,以下比例均为摩尔比)溶于乙醚中,随后加入泛影葡胺溶液,超声混合均匀后减压蒸发除去乙醚即得脂质体混悬液。给大鼠静脉注射泛影葡胺脂质体,5min后大鼠脾脏造影显著强化并持续1h;整个过程表现为起始15min内快速强化,后45min缓慢强化。而注射同等剂量的泛影葡胺溶液后仅血管和主要器官有短暂的强化。许乙凯等则采用乙醚注入法制备,将一定量泛影葡胺溶于HEPES缓冲液,60℃恒温搅拌。同时将胆固醇和卵磷脂制成乙醚溶液,用注射器缓慢喷射于上述缓冲溶液中并继续搅拌,随后移入透析管透析,离心除去大脂质体,用超滤器浓缩药液备用。将脂质体置于4℃下放置3d后,碘含量仍保留原来93.8%(渗漏6.2%);放置7d后,脂质体渗漏加速,含碘量下降为41.8%(渗漏达58.2%)。大鼠实验表明,泛影葡胺脂质体靶向性分布于肝脏,能有效提高肝脏强化水平。整个造影过程呈渐进式增强,30min达到高峰,随后逐渐下降,12h后恢复至基础水平。1.2挤压法制备碘护坡脂质体碘帕醇是非离子型造影剂,分子含5个羟基,亲水性高,对神经及心肌的毒性较低,LD50为21.8gI/kg。Musu等使用卵磷脂和二棕榈酰磷脂酸(9∶1)为脂材通过挤压法制备碘帕醇大单室脂质体。实验发现,在磷脂相变温度以上挤压能降低脂质体的平均粒径,并能提高碘/脂比。通过比较挤压和未挤压的脂质体在大鼠体内分布情况,发现挤压过的脂质体能更好地被脾脏吸收。大鼠CT增强扫描显示注射后90～240s肝脏强化值≥60HU。1.3碘海醇脂质体的制备碘海醇是一种常用的非离子单体造影剂,基本结构是三碘芳香环,在侧链上引入化学稳定的取代基以确保在溶液中的稳定性,这些亲水性较大的取代基掩蔽住三碘芳香环,减轻了与身体成分相互作用时的毒性。Kao等研究了PEG修饰的碘海醇脂质体在兔子血循环系统中的作用情况。作者采用乙醇注入法制备脂质体,将DPPC/CH/DSPE-MPEG2000(55∶40∶5)于65℃下制成脂质乙醇溶液,随后缓慢注入碘海醇水溶液中水合约2h,制得的脂质体通过0.2μm的膜挤压5次,再过0.1μm的膜挤压7次,最终制得平均粒径100.6nm碘海醇脂质体。动物实验显示兔肾髓质和肝实质造影显著增强,分别为180HU(60min时)和120HU(平台期),并且造影增强持续3h,表明碘海醇脂质体能满足血管和器官造影时间间隔的要求。祝侠丽等采用逆相蒸发法制备的碘海醇脂质体。透射电镜下观察发现脂质体为封闭的多层囊状或多层圆球体。动物实验表明,将碘海醇制成脂质体后,肝、肌肉和脑的造影显著增强,并可减少给药剂量、延长作用时间,减小对血管和中枢神经的毒性。Wei等采用复乳法制备碘海醇多囊脂质体,油相由PC、Ch、DPPG和油精构成,水相为碘海醇溶液,两者混合乳化10min后加入含葡萄糖和赖氨酸的水溶液,再一次高速乳化1min得乳状液。37℃下通氮气除去氯仿,并用生理盐水洗去游离碘海醇。该法制得的脂质体碘浓度高于50mg/ml。1.4碘造影剂对小鼠体内脂质体的影响一种水溶性、低渗透压的非离子型造影剂,该药主要经肾脏排泄,是心血管造影的常用药物。Krause等研究了碘普罗胺脂质体在小鼠和大鼠体内的分布差异,并比较了大鼠、兔子、猪和狒狒的肝脏造影强化值与给药剂量的关系。实验结果显示脂质体在小鼠和大鼠体内分布情况相似。当给药剂量达到400mgI/kg时,兔子和猪的肝脏造影强化值达到最大,不再随给药剂量的增加而增大,而大鼠的肝脏造影强化值与给药剂量正相关,直至剂量达到2000mgI/kg。从强化的幅度来看,兔子和狒狒的肝脏造影强化幅度显著高于大鼠和猪的。Schmiedl等通过挤压法制得碘普罗胺脂质体。他们以狒狒为模型动物,考察碘造影剂脂质体用于血管造影的可行性。结果显示,狒狒耐受性好,心节律正常。血管的平均强化值在10、20和40min时分别为76、72和67HU。肝、脾和肾皮质在40min时的造影强化值分别为29、41和42HU。由此证明该脂质体可用于非人灵长类动物的血管造影。1.5碘美普脂质体检测碘美普尔为非离子型单体造影剂,是在3碘芳香环上引入了化学上稳定的亲水基,易溶于水中。与以前的造影剂相比,在同一浓度下,具有最低的渗透压及较低的黏度。Rummeny等制备出0.4μm含碘40mg/ml的碘美普尔脂质体。分别注射碘美普尔溶液和碘美普尔脂质体(BR23和BR24),受试动物均具有较好耐受性,无明显不良反应。1min后肝脏造影显著强化,2min强化达到峰值。注射碘美普尔溶液组2min后,肝脏造影强化值迅速下降并进入短暂的平台期,然后又继续下降至基线值;而注射脂质体BR23、BR24组在2min时有一个小幅度下降,随后缓慢上升长达2h。由此可见,碘美普尔脂质体能显著的延长肝脏的造影时间。1.6碘曲伦-乙醇法碘曲仑于20世纪80年代合成出来,属非离子型二聚体,羟基数为二十,被证实具有无限水溶性,与血液和脑脊液等渗,化学毒性低,机能耐受性高。由于羟基数多、黏度大,一般用于脊髓造影。Seltzer等采用IF法制备碘曲伦脂质体,将DSPC和适量蒸馏水于69～72℃超声混合1h,然后加入碘曲伦-乙醇混合液混合至半透明凝胶态,室温放置过夜后于69～70℃水浴中放置1h,氮气吹干,冷却至室温后加入Tris缓冲溶液,离心分离脂质体。该方法制备的脂质体具有较高的药脂比和载药量,此外,碘曲伦是非离子二聚体,与血浆等渗,因此制得的脂质体在血浆中稳定,无突释现象。DSPC作为脂材能增加稳定性,对水及其他一些分子的通透性较蛋黄卵磷脂低。碘曲伦脂质体在血浆中稳定长达24h且无渗漏,而泛影葡胺脂质体放置同等时间后仅剩20%。给大鼠分别以250、100和25mgI/kg剂量给药后,脂质体从肝脏中清除的半衰期分别为12.9、10.9和8.7d,而脾脏中清除没有显示出剂量依赖性,平均半衰期为8.0d。以250mgI/kg剂量注射,大鼠的肝脏和脾脏的造影平均强化值分别为96和321HU,而狗的分别为116和65HU。1.7kupffer细胞的光镜观察碘克沙醇是一种含六碘的非离子型二聚体造影剂,毒性低,密度为1.32g/ml时与血浆等渗。Kjeken等研究了碘克沙醇脂质体在大鼠肝内各类细胞中分布情况。给药后,脂质体很快被肝脏中的Kupffer细胞、肝细胞和肝上皮细胞吸收,但任一时刻Kupffer细胞中的放射强度都远高于另外两类细胞,在4h时达到最大,为肝细胞的10倍。由此可见,碘克沙醇脂质体主要集中于肝内Kupffer细胞中。Leander等研制出粒径350nm、含碘80mg/ml的碘克沙醇脂质体,并对47位健康志愿者进行I期临床试验,检查脂质体的安全性及体内动力学性质。分别以30、70和100mgI/kg三种剂量静脉给药,肝脏造影的最大强化值分别为20、39和45HU。以2ml/s的速率注射,12.5min强化达到峰值,从12.5min到3h强化只降低了15%,表明有长时间的显影效果。此外,给药2h内白细胞数呈下降趋势,随后嗜中性白细胞数目上升。以10和30mgI/kg的剂量给药后白细胞降低和升高的数量均未超出正常范围。2碘造影剂脂质体的特点自20世纪80年代初有人成功研制出碘造影剂脂质体以来,至今已有20多年。国外对碘造影剂脂质体的研究还停留在临床前研究阶段,到目前为止仅有3个碘造影剂脂质体进行过初期临床试验。从他们的研究结果看来,至少有以下三方面因素影响了碘造影剂脂质体的临床应用。首先,早期制备出的碘造影剂脂质体包封率低(表1),即脂质体包裹的碘量少,不能满足CT造影增强扫描的要求。包封率低的原因一方面是由碘造影剂本身性质所决定,另一方面是受制备方法所限。直至90年代中期,一些新的制备方法相继出现,研究者们才能够大规模生产合格脂质体。脂质体的包封率能达到50%,相应的碘-脂比例达到0.4～4.7,同时制备的脂质体粒径较为均一,且小于5μm,可以满足大量临床前试验和初期临床试验的需求。其次,碘造影剂脂质体稳定性差,容易渗漏。脂质体混悬液会产生一些化学和物理降解,如自动氧化、水解、聚集、融合和渗漏,在储存时导致造影剂渗漏,使碘含量降低,从而影响体内代谢特征及造影效果。因此,只有解决了脂质体长期储存的稳定性问题,才能满足下一步研究的需要。现有一些方法如试图通过不除去游离药物以提高脂质体的储存稳定性。最后也是最重要的一点,就是注射碘造影剂脂质体所引起的不良反应。泛影葡胺脂质体在30%的受试者身上产生发烧、体温过热等不良反应,故不能进一步进行临床试验。对于大剂量注射碘克沙醇脂质体(70mgI/kg),所有受试者均产生明显的寒战、背痛、流感样症状、恶心呕吐等反应。但这些反应相对轻微,且可在3h内消除。碘美普尔脂质体未出现严重不良反应,但是,最低剂量给药(0.5ml/kg)给药时,有50%受试者出现头痛、眩晕、恶心等不良反应,最高剂量组(2.5ml/kg)则全部产生不良反应。此外,造影剂脂质体对体内网状内皮系统的长期毒性尚未明确,仍需进一步试验证明。3碘造影剂的靶向作用鉴于以上所述碘造影剂脂质体出现的问题,要制备出符合CT检查用的脂质体,须符合如下要求:包封率高(具有较高碘-脂比)、粒径均一,且最大粒径不超过5μm(适合静脉注射)、贮存稳定性和在血浆中稳定性好、合理剂量下满足器官造影的要求、无菌、无热源、毒性低。此外,制备方法应简单易行,适合大规模生产,重复性好,成本合理。因此,如何优化现有碘造影剂脂质体的组成及制备方法,最大限度提高其造影性能值得进一步研究。目前所研究的碘造影剂脂质体均属于被动靶向制剂,主要是依靠网状内皮系统的细胞吞噬靶向肝、脾等脏器,对于其他特殊部位未能达到很好的靶向作用。如果在脂质体膜上嵌上特异抗体或修饰特定的化学配基,或制备酸敏、热敏、光敏、磁敏脂质体达到定点、定量释放造影剂,从而使之具有主动靶向作用,将可能对一般碘造影剂难以进入的身体部位及体内特定组织器官进行造影。Johnston研究组分别用FasL、FcR和CD5三种抗体制备碘海醇免疫脂质体,在体外与小鼠的组织进行靶向实验。通过CT扫描,Anti-CD5脂质体使肝、脾和肌肉组织分别增强27、48和27HU;Anti-FcR脂质体使肝、脾分别增强26、67HU;Anti-FasL脂质体仅使睾丸组织增强42HU。实验表明造影剂免疫脂质体能用于特定组织的造影。在同一脂质体中包裹两种不同类型的造影剂,通过两者的协同作用,使造影效果达到最优化,是目前比较有前景的一个研究方向。Zheng等将MR造影剂钆特醇和CT造影剂碘海醇包裹于同一脂质体中,脂质体表面用PEG进行修饰,以兔子为模型动物进行可行性试验。静脉注射10ml脂质体,兔子的主要血管的MR信号增加超过200%,并持续72h;CT信号增加60%,持续3h,72h后降至35%。实验结果显示这个思路具有一定的可行性,但这种类型的造影剂脂质体是否具有明显优势还需进一步验证。现今另一个研究重点就是将碘造影剂脂质体产生毒副作用的机制阐述清楚,这样才能真正为碘造影剂进入临床使用服务。这方面可通过选择适当的动物模型对毒副作用进行确定性的分析,借此明确人类临床应用中具有显著耐受性的脂质体处方。4碘造影剂的临床应用价值从临床应用来看,原发性肝癌(如肝细胞肿瘤、胆管癌)的早期诊断对于手术切除的成功实施是很重要的,而继发性肝癌(如从结肠、肺部、胰腺转移来的)在治疗之前进行类型确诊很有必要。迄今为止,CT仍是检查病人可疑肝脏疾病的重要手段。因此开发一种既安全又高效的肝脏特异性的碘造影剂脂质体,用于患者的早期CT检查具有十分重要的临床应用价值。目前所研制的碘造影剂脂质体能明显提高肝、脾的靶向性,实现了肝脏、脾脏等器官的选择性强化,达到良好的造影效果,并且强化程度明显大于一般造影剂溶液,对病灶特别是微小占位病变的检出将有很大的帮助。同时,碘造影剂脂质体能显著延长强化时间,满足肝脏病灶造影时