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超声造影剂

超声造影剂介绍资料

一、什么是超声造影剂?

超声造影剂(Ultrasound Contrast Agents, UCAs)是一类能够显著增强医学超声检测信号的诊断药物,是一种含有高浓度微气泡的制剂。包裹气体的微泡制剂具有强烈的超声波散射性能,经静脉注射达到体内各器官微循环后,可使超声回波信号显著增强,组织、器官图像质量显著改善,从而大大提高超声诊断效果。

UCAs经过了多年发展,随着制备工艺的不断突破,这给造影剂的开发带来曙光,并相继出现了第一代和第二代的UCAs。第一代UCAs主要是包裹空气。其优点是体积小、粒径均匀,经过静脉注射后可以经肺循环达到全身各组织微循环发挥超声造影的功能;不足之处是包裹空气的微泡外壳较厚、谐振能力及稳定性较差、容易破裂。在体内存在时间短,虽能达到左心室显像,但不能得到满意的心机显影;第二代UCAs主要包裹惰性气体。以白蛋白、脂质或高分子聚合物为外壳,氟碳气体为核心的新型微泡造影剂。由于外壳的抗压性和稳定性提高,且作为核心的氟碳气体分子量较大、溶解性和弥散度较低。所以这种微泡特点粒径小,分布均匀且显著增强其在组织里的对比信号和在血液中循环持续时间长等特点;第三代UCAs尚处于实验研究阶段,一种是在二代UCAs的基础上接上已特性配体、基因或其它诊断治疗药物。另外一种是液体氟碳纳米微粒,其具备独特的优势,组织穿透能力强,能够穿过血管内皮细胞进组组织间隙,实现血管内外聚显影。

二、UCAs重要的性能指标

a)      浓度:

制备后微泡造影剂对浓度有一定要求;浓度需确保在合理范围内,需要保证有足够数量的微球在单位时间内进入显影部位,达到显影的目的,进入显影部位的微球过多或过少均会造成声影或显影不良,均会影响结果的判断。

b)      粒径:

制备后的微泡粒径需在合理范围之内,粒径如果过大,则会造成显影效果差,噪音大,易被血管内皮间隙等阻隔等缺陷。所以,在制备微泡造影剂时,需确保粒径足够小,且粒径分布均匀,以保证微泡可以自由通过各个脏器微小血管,不造成气体栓塞或血液流动力学改变。

c)      稳定性:

为了满足商业需求,制得微泡具有稳定的剂型易于保存和运输,有效保存期至少超过6个月。

三、超声造影应用

       超声造影剂的快速发展大大拓宽了应用领域,早期主要是用于心脏疾病的研究,现在开始已开始除了心脏其它领域的研究,如全身脉管的增强、局部出现的检测、恶心肿瘤的鉴别诊断等。除了诊断外,近年应用扩展到分子成像、溶栓、促进基因转染及药物定点释放等应用,如靶向超声造影剂,包裹基因治疗药物的靶向造影治疗复合生物微系统等。

四、超声造影难点

近年来随着超声成像技术的快速发展,超声造影剂制备技术也在不断深入改进。当前主要有两类超声造影剂,一类是可以很好通过肺循环的粒径小于8um的超声造影剂微泡;一类是可以穿过血管内皮到细胞间隙粒径在10-1000nm的超声造影剂微泡。如何对超声造影剂的粒径分布及浓度行控制是值得研发人员去关注。

以下是国内某企业寄来的造影剂样品,利用Z3000A9000FX-nano测试数据图。

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图(1

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图(2

图(1)展示一个微米级别造影剂,检测其平均粒径分布为0.875umPI0.256PI较大可以看到微泡的粒径分布较宽;

图(2)具相关文献表明回波强度与造影剂的浓度在一定的浓度范围内呈线性关系,到达浓度临界值后,由于造影剂自身会对超声波束的衰减过大和多散射效应,随着造影剂浓度继续增加,造影强度保持不变甚至降低。一定量的造影剂通过静脉注射到血管后不断被血液稀释,所以研究造影剂浓度与回波信号强度的关系,对造影剂剂量的选择有指导意义。

PS:后续进一步研究可以联系美国PSS卓越中心

五、粒度检测解决方案

美国PSS可以提供造影剂相关粒度分布及浓度的检测,其中单颗粒光学传感技术(SPOS)的光阻法拥有512数据通道(超高分辨率),32个自定义数据通道及Focused Beam技术能够给研发者提供很好的帮助。

测试平均粒径分布的仪器型号有:Nicomp 380 Z3000

测试造影剂浓度的仪器型号有:AccuSizer 780 A7000 AD或AccuSizer 780 A9000FX-NANO