(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒトまたはヒト以外の動物の生きた身体またはその一部の画像の生成方法に使用される、放射線吸収成分を含む生理学的に許容し得る光音響造影剤であって、上記方法が、上記光音響造影剤を上記身体に投与し、身体を放射線に曝露し、上記身体内で上記放射線により発生する圧力波を検出し、投与された造影剤を含む上記身体の少なくとも一部分の光音響画像を圧力波から生成することを含んでおり、上記放射線吸収成分が次の式Ｉの染料化合物を含有する、光音響造影剤。
0004436461.tif 000017
式中、各々のＺ1は
水素、
ヒドロキシル、カルボキシル、スルホネート、ホスホネートおよび分子量約５０，０００以下のポリ（アルキレンオキシジル）からなる群から選択される置換基で場合により置換されたメチル基、
ヒドロキシル、カルボキシル、スルホネート、ホスホネートおよび分子量約５０，０００以下のポリ（アルキレンオキシジル）からなる群から選択される１または２つの置換基で場合により置換されたエチル基、
ヒドロキシル、カルボキシル、スルホネート、ホスホネートおよび分子量約５０，０００以下のポリ（アルキレンオキシジル）からなる群から選択される１または２つの置換基で場合により置換されたエチレン基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ3〜Ｃ16アルキル基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ1〜Ｃ16アルコキシルエーテル基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ1〜Ｃ16カルボキシアルキルエステル基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ1〜Ｃ16オキシカルボニルアルキルエステル基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ1〜Ｃ16カルボニルアミノアルキルアミド基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ1〜Ｃ16アミノカルボニルアルキルアミド基、
カルボキシレート基であってもよいカルボン酸基、
スルホネート基、
ヒドロキシル基、
ホスフェート基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ1〜Ｃ16スルホンアミドアルキル基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ1〜Ｃ16アミノスルホニルアルキル基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ1〜Ｃ16アミノカルボニルアミノアルキル尿素基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ1〜Ｃ16アミノチオカルボニルアミノアルキルチオ尿素基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたフェニル−Ｃ1〜Ｃ16−アルキル基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたフェノキシ−Ｃ1〜Ｃ16−アルキル基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたＣ1〜Ｃ16フェニルオキシアルキル基、
アルキル部分が上記に定義した通り場合により置換されたオキシフェノキシ−Ｃ1〜Ｃ16−アルキル基、
分子量約５０，０００以下のポリ（アルキレンオキシジル）基、および
ベンズ［ｅ］芳香族環、ベンズ［ｆ］芳香族環、またはベンズ［ｇ］芳香族環からなる環状の芳香族環であって、ｅ、ｆおよびはｇは、鋳型としてのインドール構造に関して定義され、この環の各々が上記に定義したようにＣ1〜Ｃ16アルキル、Ｃ1〜Ｃ16アルコキシル、カルボキシル、スルホネート、スルホンアミド、フェニル、ポリ（アルキレンオキシジル）またはフェノキシル基で置換されていてよいもの
からなる群から独立的に選択され；
各々のＲ1’はメチルと、アルキルが上記に定義した通り場合により置換されたアルキル基を含むＣ2〜Ｃ16アルキル基とからなる群から独立的に選択され；
各々のＸは、Ｏ、Ｎ−Ｒ1’、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＣＨ＝ＣＨおよび（ＣＨ3）2Ｃからなる群から独立的に選択され；また
Ｑ1は
（ＣＨ＝ＣＨ）n（式中、ｎは１〜６の値を有する。）、
0004436461.tif 000018
（式中、Ｚ2はＨ、クロロ、アルキルが上記に定義した通り場合により置換されたＯ−アルキルまたはＳ−アルキル、ポリ（アルキレンオキシジル）が上記に定義した通りでありまたこれに、ω−末端に他の染料が結合しているポリ（アルキレンオキシド）が含まれるＯ−ポリ（アルキレンオキシジル）またはＳ−ポリ（アルキレンオキシジル）、フェニル基が、上記に定義した通り場合により置換されたアルキル基で置換されていてよいＯ−フェニルまたはＳ−フェニル、上記に定義したＯ−アルキル基、上記に定義したＳ−アルキル基、アミノチオカルボニルアミノアルキル基およびアミノチオカルボニルアミノフェニル基からなる群から選択され、また
Ｚ3はＨ、カルボキシレート、およびアルキルが上記に定義した通りであるカルボキシアルキル、アルキルが上記に定義した通りであるカルボニルアミノアルキルおよびフェニルが上記に定義した通りであるカルボニルアミノフェニル、そして
0004436461.tif 000019
からなる群から選択される。）
からなる群から選択され、また
Ｚ-は生理学的に許容し得る対イオンである。
【請求項２】
前記染料化合物が次の式ＩＩを有する請求項１記載の光音響造影剤。
0004436461.tif 000020
式中、ｎは１〜６の値をもつ整数であり、
各々のＲ1は、同一でも異なるものでもよく、水素原子または可溶化基を表し、または隣接するＲ1基が、これらが結合する環炭素とともに環状構造を構成してよく、
各々のＲ2は、同一でも異なるものでもよく、水素原子または親油基であるか、あるいは各々のＲ2は１つまたはそれ以上の可溶化基と結合している、場合によっては不飽和であるＣ2〜Ｃ8アルキル基であってよく、
各々のＸは、同一でも異なるものでもよく、Ｏ、Ｓ、−ＣＨ＝ＣＨ−またはＣ（Ｒ3）2を表し（各々のＲ3は、同一でも異なるものでもよく、水素原子、メチル基またはエチル基を表す。）、
Ｚは生理学的に許容し得る対イオンであり、
親油基は、場合によって不飽和であるＣ1〜Ｃ24アルキル基であり、
可溶化基は、サルフェート、カルボキシレート、ホスフェート、ヒドロキシ、オキシ酸またはチオール基、およびこれらの基の１つまたはそれ以上で置換されたＣ1〜Ｃ6アルキル基から選択され
る。
【請求項３】
波長が３００〜１３００ｎｍである放射線を前記方法に使用する請求項１または請求項２記載の光音響造影剤。
【請求項４】
前記放射線吸収成分が、ミセルまたはリポソーム中にカプセル封入された固体、液体またはガス状の物質の形態である請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の光音響造影剤。
【請求項５】
ヒトまたはヒト以外の動物の生きた身体の光音響画像の生成に用いられる生理学的に許容し得る光音響造影剤を製造するための、放射線吸収成分の使用であって、上記放射線吸収成分が請求項１の式Ｉまたは請求項２の式ＩＩの染料化合物である、使用。
【発明の詳細な説明】
本発明はヒトまたはヒト以外の動物の対象のインビボ光音響画像形成においてコントラストを強化する造影剤の使用に関する。
ある種の物質に入射するエネルギー放射線は吸収される。吸収の結果発熱が生じる時、温度が局所的に上昇する。照射が停止した後温度は周囲の温度に戻る。入射放射線が鋭いパルスである場合、熱は吸収部位から熱波として伝幡し、この熱波は適切に膨張する媒体（例えば試料の表面上のガス）と接触する際に圧力パルスに転換される。入射する照射放射線の特性周波数における強度が変化する場合、吸収部位に周期的な加熱および冷却がみられ、これは表面での周期的な加熱および冷却に変わり、これは表面における圧力の周期的変化を伴う。この圧力変化は入射放射線の強度変化のそれに等しい基本周波数を有する音として検出することができる。
光線のパルスの後に熱波が表面に到達するか否かは試料の熱拡散率および厚さによって決まる。試料表面で実際に発生する音波を検出することは、従って極めて薄い試料に対してのみ一般に好適である。しかしながら光の吸収に続いて吸収部位が十分に膨張するなら、吸収部位とこれを取り巻く媒体との間の界面にも音響が直接発生する可能性がある。入射放射線が鋭いパルスである場合、吸収部位の膨張によって生じる圧力上昇は一時的であるとはいえ、パルスに続く吸収部位からの圧力の変動は音速で伝幡する。これは、吸収部位からいくらかの距離にある変換器によって時間に依存する圧力変化として検出され得る。最初の照射と圧力変動（pressuredisturbance）の検出器への到着との間の経過時間は、吸収部位の変換器からの距離を示す。検出される圧力変動の形は、入射パルスの形状および吸収部位の形状に関する情報を与える。時間領域の信号は周波数領域の種々の周波数の音波の分布に等しい。分布の形および分布の個々の周波数の位相は、照射パルスの長さ、吸収部位の形状、吸収部位の検出点からの距離および媒体の音響特性によって決まる。
入射放射線の強度が特性周波数とともに周期的に変化する場合、吸収部位によって周囲の媒体に加えられる圧力に対応する上昇および下降がみられる。圧力変化は、入射放射線の基本周波数および高調波周波数と同じ基本周波数および高調和周波数を有する音響として試料全体に放散する。入射放射線が変化する周波数での検出によって周波数領域における一つの点を直接決定することができる。原則として周波数領域における分布はすべて、異なる多くの周波数での測定によって見出すことができる。
入射放射線による音波の発生は「光音響」または「音響光学」効果として知られまたTamによって概観されている（Reviews of Modern Physics,58巻2号,（1986年）,381〜431頁）。
入射放射線は、無線周波数からＸ線までの電磁放射線、電子、陽子、イオンおよび他の粒子を含めた任意の種類のエネルギー放射線であってよい。簡素化のため、本記載では上記のすべを「放射線」と称する。「光」という用語は任意の波長または周波数の電磁放射線を特定的に示すために使用する。
光音響分光法はガス中の痕跡量の不純物を検出する感度の高い方法として用いられており、また光のひどい散乱が直接的な分光法の妨げとなる、液体および固体中、粉末中または著しく濁った液体中にある化学種を高感度で検出するための有用な分析手段に発展している（例えばRosencwaig Anal.Chem,47巻6号（1975年）,592A〜604A頁，Karabutov等，SPIE,2389（1995）,209〜216頁を参照）。
光音響法は物質の光学的特性および物理的特性をともに決定するために用いることができる。物質中で放射線が熱および圧力に転換される効率は光学的特性による。熱波、圧力波または音波の伝幡は機械的特性および物理的特性に依存する。従って光音響信号は、それが内部で発生される物質の弾性、密度、構成物の領域の厚さ、伝熱率および比熱並びに光学特性に関する情報を有する。この信号は固体および半固体の試料の結晶性に関するデータもまた提供することができ、また相転移および不連続面（discontinuities）を検出するのに使用できる。光線を焦点を結ばせると、これらの特性のいくつかを局所的に測定できる。試料を横断する側方の面内の特性の局所化が光音響顕微鏡法の基礎をなしている。
測定された音波が、光の吸収部位から検出器へと向かう移動時間について分析される時、光音響的な深度プロフィル測定（deep profiling）を行うことができる。試料内の深部からの信号は、表面近くの領域からの信号に比べて、検出器に到達するのにより長い時間がかゝる。パルス化された照射の場合、移動時間がより長いと、パルスの到着時間と検出器への信号の到着時間との間の差がより長くなる。振幅が変調された照射の場合、移動時間がより長いと、検出された音波の位相が変化する。光音響顕微鏡法と光音響的な深部プロフィル測定とを一緒にしたものが光音響画像形成を構成する。
連続的に使用される光線でなく、短時間の光の突発的発射（burst）（チョッピングされた光線）を使用することは光音響的な深部プロフィル測定にとって特に役立つ。この場合、各々の光パルスの吸収および引続いての試料の様々な領域の加熱により、各パルスの後に吸収部位から放射的に伝幡する正または負の圧力波が一つまたはそれ以上発生する。極めて短い光パルスの場合、光パルスによって発生する圧力パルスの形状は、試料の異なる領域の光学的および熱的特性、寸法および形状、並びに部位内および周囲の媒体内の音速によって決まる（例えばKarabutov等，1996年，Appl,Phys,63,545〜563頁；Hutchins,1986,Can,J.Phys.,64,1247〜1264頁を参照）。
例えば寸法が５ミリの吸収試料では、応力（圧力波）信号は検出器において数マイクロセカンド持続する。時間的に数マイクロセカンドの巾の鋭い単一パルスは、数学的にはフーリエ変換によって、周波数が０からメガヘルツの範囲の多数の正弦波の連続的な分布へと分解されることができる。正弦波状の時間依存性の圧力波の形をとる音が存在しないとしても、圧力パルスを検出するには超音波変換器がやはり必要である。検出された信号は標準的な音波の複合物なので、「光音響」およびその同意語である「音響光学」という用語はやはり適当である。
光音響分光法は臨床分析および生物学的分析にも応用されている。例えば尿中の癌細胞が検出されている（Huang等，1990年，J.Biomed,Eng.,12,425〜428頁）。深部プロフィル測定もまた実施されている。例えば、網膜（Boucher等，1986年，Applied Optics,25巻4号，515〜520頁）、皮膚（Giese等，1986年，Can,J.Phys.,64,1139〜1141頁）、雄鶏のとさか（Oraevsky等，1995年，SPIE,2389,198〜208頁）、葉（Nery等，1987年，Analyst,112,1487〜1490頁；Kirkbright等，1984年，Analyst,109,1443〜1447頁）、地衣類（O’Hara等，1983年，Photochemistry & Photobiology,38巻6号，709〜715頁）および組織相当物（KrugerおよびLiu,1994年，Am.Assoc.Phys.Med,21巻7号，1179〜1184頁；Esanaliev等，1996年，SPIE,2676,84〜90頁；Oraevsky等，1996年，SPIE,2676,22〜31頁）についての研究がされてきた。いずれの場合も、異なる波長の放射線を吸収したかまたは背景に比べて一層効率的に吸収した試料の領域の存在が、試料の異なるレベルで検出された。しかし、照射の深さ上の制約および音波が検出器に向かって試料を通過する際の音波の減衰のため、以上の方法の汎用性は薄い試料（数cm程度の）に限定される。
従って試料、例えば体の内部で発生する音波は、試料の音波の発生に寄与しない部分を通過した後に、試料の表面で検出されるのに十分な振幅を有さなければならない。
医学的画像形成のために光音響分光法を使用するにはこれまで厳しい制約があった。放射線を吸収する物体の検出は通常極めて薄い試料でのみ可能であるだけでなく、この方法は、放射線を吸収しまた光音響効果のために必要な熱波を生じる試料内での物体または物質の検出にも限定されていた。この放射線吸収領域は、検出のために信号：雑音比が十分に大きく、背景から必ず識別できねばならなかった。
上述した問題を克服するのに造影剤が使用できることが現在判っている。例えば、造影剤は他の方法では不可能である領域における光の吸収および音波の発生を可能にする。また、造影剤は音波の振幅を増大することにより信号：雑音比も改善する。音波の振幅を増大すると、可能な最大の検出深さを増加することができ、これによって身体の表面よりもっと深いところの対象物の画像形成が可能になる。
造影媒体の使用は、光音響画像形成を成功させるのに極めて重要である。光画像形成のためのこのような造影剤は（ｉ）予め存在する光音響効果を増強するか（ii）光音響効果が前以って得られない場合に光音響効果を作り出すかのいずれかによって作用する。これは、ある種の器官あるいは健常なまたは疾患のある身体構造またはその一部において放射線を選択的に吸収させることにより、そして（あるいは）放射線を熱に変換することによりそして（あるいは）熱−圧力変換を容易にしまたは改善することにより、そして（あるいは）入射光が標的器官を一層均一に照明するように入射光を散乱および拡散することにより達成できる。
造影剤が、関心のある特定の領域に仕向けられるならば、前以って検出不可能あるいは検出性が劣る対象物を同定することができる。このように造影剤を仕向けることにより、特定の疾患の形態例えば癌を同定しまた診断することができ、あるいは特定の身体構造または器官例えば消化器管、末梢血管系の検出または解明ができる。
従って一態様として、本発明はヒトまたはヒト以外の動物の生体あるいはその一部の画像を形成する方法を提供し、この方法は放射線吸収成分および（または）圧力誘発成分を含む生理学的に許容できる造影剤をこの体に投与し、この体を放射線に曝露し、この体で発生する圧力波を上記の放射線によって検出し、そしてこの投与された造影剤の含む上記体の少なくとも一部分の光音響画像を圧力波から形成することからなる。
別の態様によると、本発明は、放射線吸収成分および（または）圧力誘発成分を含有する生理学的に許容できる造影剤を、体の光音響画像を形成することを包含するヒトまたはヒト以外の動物の生体あるいはその一部の治療あるいは診断する方法における、これらの対象物の体に投与するための製造剤の製造のための使用に関する。
この方法は、身体中に自然に存在する物質による光の吸収を最少にするために波長が600〜1300nmの近赤外線が使用される場合でさえ、光の散乱によって著しい妨害をうける、純粋に光学的な身体の画像形成より優れた画像形成技術である。光音響効果はそれが分光法に対して与えるのと同一の利点を画像形成に与え、この方法は試料の光学的特性に対してやはり感受性があるが、この検出法は光の散乱に対する感度性がない。実際、光の散乱はほぼ等方性である照明に内部器官を曝露するという有利な効果を生じる。
選択性は、標的化成分を導入するかまたは投与経路の選定により適当な供給を行うことによって特定の器官／構造に造影剤を仕向けることにより得ることができる。
投与は、腸管外（例えば、静脈内、動脈内、筋肉内、間質内、皮下、経皮）であってよく、あるいはヒトまたはヒト以外の（例えば哺乳動物、爬虫類または鳥類）生体中にある外部排出が行われる体腔（例えば胃腸管、膀胱、子宮、膣、鼻、耳または肺内で行ってよい。
本明細書中に記載される方法および使用は、液体または空気の満たされた器官あるいは血液を含む構造に対する特異性を有する造影剤を使用することにより、例えば所望の特異性を有する生物学的認識剤を使用することにより、上記の領域／構造、例えば腫瘍、疾患のある組織または特定の器官を画像形成するのに特に有用である。
本明細書に記載される場合、「放射線」とは任意の波長または周波数をもつ電磁放射線であってよい電磁放射線は近赤外線領域に属し、また600〜1300nmの範囲の波長を有するのが好ましい。電磁放射線は625〜1200nmの波長を有するのが一層好ましい。電磁放射線は650〜1000nmの波長を有するのが最も好ましい。あるいはまた、電磁放射線は電磁波スペクトルのＸ線またはガンマ線の領域に属しそして0.1μmより短い波長を有してよく、あるいはマイクロ波領域に属しそして0.3〜30GHzの周波数を有してよい。
すでに述べたように、連続波放射線を、その振幅または周波数を変調して使用することができる。連続波放射線を使用する場合、光音響効果は一つまたはいくつかのフーリエ成分の振幅および位相を測定することにより周波数領域で分析することができる。あるいはまた、そして好ましくは、応力を閉じこめることができる放射線の短いパルス（インパルス）が使用される。継続時間が
0004436461.tif 000002
例えばnsecのパルスが好ましい。パルスが使用される時、分析は時間領域でつまり音波が検出器に到達するのにかかる時間をベースとして行ってよく、従って分析が単純になりまた深部プロフィル測定が促進される。
本明細書で用いる場合、「放射線吸収成分」とは適切な波長を有する放射線を吸収しそしてこの放射線を効率的に熱に変える化合物、複合体または構造物である。
染料化合物は放射線吸収成分を形成するか、あるいはこの成分の一部となりうる。染料化合物または組成物は、300〜1300nmの波長を有する電磁放射線を吸収する物質であり、これはその物質の電子エネルギー水準の数が一般に変化する。入射放射線が、600〜1300nmの波長を有する近赤外線領域内の電磁放射線である場合、染料化合物は特に有用である。染料をこの成分に使用するためには、その分子が放射線の吸収の際および吸収後の過程を認識することが必要である。
ほとんどの分子は一重項の電子の基底状態を有する。放射線の光子を吸収すると、ます分子が励起された一重項状態に上昇する。一般にこれは励起された振動状態にもある。固体状態の染料については、好ましくない分子内相互作用もまたある。溶液中の分子については、励起された染料のまわりに溶媒分子の好ましくない配置がみられる。放射線の吸収に引続く、染料分子そのものおよびそのまわりの分子の迅速な再配置によって、電子の励起状態および振動的な基底状態にある分子が生まれる。少量の熱が放出される。
次いで分子はいくつかの経過の一つに従う。分子は非放射的に基底状態に戻ることができ、内部転換の過程を通じて比較的多量の発熱が伴う。分子は放射的に基底状態に戻ることができ、蛍光過程を通じて光子の放射が生じる。最後に、分子はインターシステムクロッシングの過程を通じて長寿命の励起された三重項状態に転じることができる。励起された三重項状態から基底状態への移行は対称性禁制的であり、また三重項状態の寿命は励起された一重項状態により著しく長い。それにもかかわらず、放射線の光子の放出を伴って基底状態に究極的に戻ることは燐光過程を通じて可能である。
0004436461.tif 000003
光音響効果にとって一般に必要であるように、熱の効率的な発生には、内部転換と競合する過程を最少にすることが要求される。従って放射線吸収成分中で使用される染料は弱く蛍光を発し、また弱く燐光を発するのが好ましい。幸いにも、燐光および蛍光は600〜1300nmの範囲にあり、多くの染料を吸収する、光の波長に関しては本質的に弱い。この範囲は身体の自然に存在する物質による吸収が少ない好ましい範囲である。
あるいはまた、造影剤は発熱を伴ってＸ線またはガンマ線を吸収してよい。このような造影剤に関する分子として必要なことは、近赤外線を吸収する造影剤について必要なことはいくらか異なる。一般に原子番号が20より大きい任意の元素は、Ｘ線源および波長または元素のＫ−エッジ（edge）によってＸ線を吸収できる。キセノンのような気体でさえＸ線を吸収することが知られており、また脳および身体中の他の組織をCTによってＸ線診断画像形成に使用されている。適切に選択されたＸ線の光子造影剤を構成する原子から電子を放出するのに十分なエネルギーを有する。これらの電子から格子振動へのエネルギー移動は続いて熱を生じる。従ってＸ線による光音響画像形成のための造影剤はＸ線によって容易にイオン化される電子を有すべきである。
本発明の一つの態様は、光音響画像形成のための造影剤として、Ｘ線画像のコントラストを増強するのにすでに広く使用されるもののようなヨウ素化された芳香族化合物の使用である。１分子あたりのヨウ素原子の数は１〜６の範囲であってよく（例えばイオジキサノール、イオジパミドなどのような「二量体」、造影剤におけるように）、ヨウ素原子の数がより多いと増大した信号が得られる。１分子あたりのヨウ素原子の数が多いポリマー造影剤は、このような造影剤をつくることの論理的発展であろう。これには慣用の分枝状ポリマーおよび線状ポリマーならびにデンドリメリック（dendrimeric）物質の双方を含むであろう。これらの物質は、Ｘ線またはガンマ線の治療的線量を使用する場合、光音響Ｘ線画像形成に特に好適であり、これは、Ｘ線の線量が大きい場合、これらの化合物が電子を放出することが知られていることによる（R.S.Mello,H.Callisen,J.Winter,R.KaganおよびA.Norman,「Radiation dose enhancement intumors with iodine」,Med,Phys.,1983年，10,75頁；およびK.S.Iwamoto,A.Norman,A.R.Kagan,M.Wollin,A.Olch,Imgram M.BellottiおよびR.G.Skillen,「The CT scanner as a therapy machine」,Radiother,Oncol.,1990年，19,337頁参照）。電子の生成は細胞を損傷する可能性があるので、Ｘ線による光音響画像形成は放射線治療に関連して最も有用でありうる。
より一般的には、重い原子特に沃素、タングステンまたはバリウムを含む任意の化合物は、Ｘ線による光音響画像形成のための造影剤として有用である。これは可溶性の液体または固体であってよく、あるいは生理学的に許容できる液体中の固体粒子の懸濁液であってよい。あるいはまた、これらはリポソーム中にカプセル封入された固体または液体物質であってよい。
あるいは、造影剤はマイクロ波を吸収して発熱してよい。マイクロ並が固体、液体またはガスを透過する時、放射線の振動する電場は荷電した粒子およびイオンに周期的並進運動を誘発しまた双極性化学種に周期的回転運動を誘発する。並進運動および回転運動は周波数依存性の慣性力、弾性力および摩擦力によって抵抗を受け、また熱が蓄積するとともに振動する電場の消散を伴う。磁鉄鉱粒子のような正味の磁気モーメントを有する化学種を物質が含む時、放射線の振動する磁場とのこの粒子の相互作用もまた発熱につながる。
一定の物質がマイクロ波を熱に転換する効率は、マイクロ波の周波数における誘電損失係数によって一般に測定される。マイクロ波の周波数における損失係数が大きい、好ましくは損失係数が水の損失係数より大きい物質はいずれも、マイクロ波による光音響画像形成のための造影剤として有用である可能性がある。
本発明の別な態様は光音響画像形成のための造影剤としての超常磁性粒子の懸濁液の使用である。本発明のさらに別な態様はマイクロ波による光音響画像形成のための造影剤としてある種のセラミック、特にCo2O、MnO2、NiOおよびCuOの懸濁粒子の使用である。
本発明の放射線吸収成分は固体粒子、液体溶液身体中に導入される時に溶液中に入る固体または気泡、あるいは相の異なる成分が化学的に同一であるか異なっていてよい、二つまたはそれ以上の異なる相の組み合わせからなっていてよい。明確さを期するために、「粒子」という用語は、生理学的に許容できる任意の粒状物質を示す。このような粒子は固体（例えばコーティングされたまたはコーティングされていない結晶性物質）または流体（例えば乳濁液中の液体粒子）であってよく、あるいは集合体（例えば流体を含むリポソーム）であってよい。粒状物質を使用する場合、この物質は放射線を散乱することができるので、この物質は標的の器官中により均一に分布されまた頻繁に散乱される光子がたどる平均経路長さが増大する結果吸収される確率が増加する。
本明細書で用いる「ガス」、「液体」および「固体」は、造影剤が投与される動物の正常な体温、例えばヒトの場合37℃における造影剤またはその一つまたはいくつかの成分の物理的状態を示す。
「圧力誘発成分」とは、加熱の際または適切な周波数での照射の際に、音波として検出可能な圧力を直近の周囲物質中に誘発する化合物、複合体または構造物である。圧力誘発成分は熱に膨張性でありまた、放射線吸収成分（天然産のものであってよい）から放出される熱によって加熱されると、検出可能な圧力を発生するのに十分膨張するのが好ましい。このような圧力誘発成分は固体、液体または好ましくはガス、例えば気泡の形態のガス、あるいはこれらの混合物であって、その中で固体、液体またはガスの分子が同一であるか異なっていてよいものからなっていてよい。圧力誘発成分は乳濁液の液滴も含んでよい。このような成分の範囲には、化学反応の開始によって圧力を発生する薬剤も入る。従って、本発明で使用される成分には、前駆体、つまり比較的大きい体積を占める、照射または加熱（上記したような）の際に、熱膨張性の成分または分子のような圧力誘発成分を生成する化合物、複合体または構造物が含まれる。このような前駆体の１例は、水とともに加熱される時に、あるいは放射線を吸収すると、ともに熱膨張性のCOとH2とを生成するグラファイトである。このようにグラファイトはガスが生成するために体積が増加し、そしてこれらのガスの加熱のためにさらに膨張し、従って圧力波を生じる。ガス前駆体の他の例にはアミノマロネート、カーボネートおよびバイカーボネート、生理学的に許容できるジアゾニウム化合物、-CO-O-CR1R2-O-CO-OR3の型の基を含むカーボネートエステルそしてβ−ケト酸がある。これらは様々な仕方で反応させてガスを発生させることができる。従って、例えばH+イオンを発生する光化学反応がある場合、カーボネートおよびバイカーボネートは投与に続いて生体内で二酸化炭素を発生させることができ；紫外線を用いるとジアゾニウム化合物は、照射時に窒素を発生させることができ；光化学反応によって生成されるカーボネートエステルは生体内で非特異性エステラーゼと相互作用し、二酸化炭素を除去し；またβ−ケト酸は脱カルボキシルを行う。圧力誘発成分は圧力波を発生させる上記の反応の際に消費されるかあるいは触媒として単に作用してよい。
放射線を効率的に熱に転換する放射線吸収成分は圧力誘発特性を本来的に有する（もし局所的な周囲条件が加熱時の圧力変化すでに敏感であるならば）ことが認められる。しかしながら、発生する熱を圧力に転換する（あるいは化学反応によって放射線を圧力に直接転換する）のを助けあるいは可能にする圧力誘発成分が追加的に（または代替的に）添加されてよい。同様に、圧力誘発成分、例えば適切な波長の放射線を吸収するガス、あるいは放射線を吸収しそして圧力誘発成分としてガスを生成できるグラファイトは放射線を吸収する特徴もまた本来的に有することが認められよう。従ってある場合には同一の物理的構成要素（例えば化合物または複合体）あるいは物理的状態（例えばガス）が放射線吸収成分と圧力誘発成分との双方を有することができる。
放射線吸収成分と好ましくは熱膨張性の圧力誘発成分との双方が使用される場合、これらは別個に、同時にあるいは逐次的に投与されてよい。場合によって、これらは同一の化合物、複合体または構造物に含有させてよい。例えば、放射線の吸収に由来する熱がガスへと容易に伝達されるように、好適な放射線吸収成分を含むあるいはこれからなる膜によってガスが包囲されている気泡またはマイクロバルーンが生成されてよい。本発明に従って使用する造影剤の成分を別個に、同時にあるいは逐次に投与するのに好適な部品のキットは、本発明の別な態様をなす。
放射線吸収成分および（または）圧力誘発成分（これらそのものが異なる相およびこれらの相中にある異なる分子からなっていてよく、この場合これらの分子は本明細書では各々の成分の「要素」と称する）を含む造影剤は全体として固体粒子、乳濁液の液滴、身体への導入に際して溶液中に入る固体、液体溶液またはガスあるいはこれらの二つまたはそれ以上の組み合わせからなっていてよい。
場合によっては、造影剤の一つまたはそれ以上の要素の吸収波長または他の光学的特性は、これらの要素が内部に含まれるかまたは存在するか、あるいはそのようになる器官の生化学的または生物物理学的特性に対する感受性があってよい。例えば、染料のような放射線吸収成分の要素の吸収波長は局所的なpHに対して敏感であってよい。
固体の造影剤は光吸収染料を含んでよくあるいは無色の物質例えばガスの核と光吸収染料からなる殻とからなっていてよい。あるいはまた、これらはＸ線またはマイクロ波を吸収する物質を含有してよく、あるいは非吸収性物質の核とＸ線またはマイクロ波を吸収する物質の殻とからなっていてよい。染料は300〜1300nmの波長範囲が好ましく、より好ましくは600〜1300nmの波長範囲で吸収である。
一般に固体の造影剤は直径寸法が５〜10000nm、好ましくは10〜2000nmであり、水溶液中に懸濁された粒子として処方されるべきである。光（マイクロ波放射線以外の）の吸収および粒子の加熱を確実に最適にするために、粒子は100〜500nmの直径を有するのが好ましい。しかしながらマイクロ波を吸収するための超常磁性粒子は５〜30nm、より好ましくは５〜20nm、最も好ましいのは５〜15nmの直径を有するものである。このような粒子はもっぱら放射線吸収成分および（または）圧力誘発成分からなっていてよく、あるいは他の成分も含んでよく、この成分は均一に分散するかまたは多区画構造におけるように多くの粒子によって不均一に分布しているか、あるいは造影剤の成分が付着する中心の核または領域を形成してもよく、あるいはこれの逆であってもよい。
好ましくは、固体粒子はコーティングするか、またはオートクレーブ処理および保存の際の凝集を防止するため粒子の100重量％までと界面活性剤を混合することができる。
一つの態様では本発明の生理学的に許容できる好ましい造影剤は界面活性剤分子に結合した少なくとも一つの発色団基を含む。
本発明では界面活性剤分子はMcCutcheon’s Directories,第1巻：Emulsifiers and Detergents（1994年）に記載されているように乳化剤または洗浄剤として規定されており、これはアルコール（OH）、１級アミン（NH2）および２級アミン（NH）を含めてニトリロ基、カルボン酸（COOH）、スルフヒドリル（SH）、燐酸基、ホスホン酸基、フェノール基、スルホン酸基、炭素−炭素二重結合およびケトンからなる基から選択される少なくとも１個の化学官能基を含む。
界面活性剤分子中の化学官能基は当該技術で周知の化学反応によって相互に変換することができる。例えばヒドロキシル基はメタンスルホン酸エステルに変換することができ、これはナトリウムアジドで処理しそして還元してアミン基を生成することができる。カルボン酸基およびケトンを還元してアルコールを生成することができ、またアルコールは酸化しケトンアルデヒドおよびカルボン酸基が生成する。
有用な界面活性剤分子は分散剤、湿潤剤、吸着剤、ケーキング防止剤、土壌再沈着防止剤、静電防止剤、バインダー、担体、真珠光沢剤、調整剤、ヒドロトロープ、消泡剤、皮膚緩和薬、凝集剤、湿潤剤、潤滑剤、不透明化剤、可塑化剤、保存剤、離型剤、スケール防止剤、安定化剤、懸濁剤、増粘剤、紫外線吸収剤、撥水剤、ワックスおよび研摩剤として機能することができ、またアルコール（OH）、１級アミン（NH2）および２級アミン（NH）を含めてニトリロ基、カルボン酸（COOH）、スルフヒドリル（SH）、燐酸基、ホスホン酸基、フェノール基、スルホン酸基、炭素−炭素二重結合およびケトンからなる群から選択される少なくとも１個の化学的官能基を含む乳化剤または洗浄剤である。
好ましくは、界面活性剤分子は本明細書に規定される分枝基を場合によっては含むポリアルキレンオキサイド部分；より好ましくは明細書に規定される分枝基を場合により含むポリアルキレンオキサイドブロックコポリマー部分；そして最も好ましくは、本明細書に規定される分枝基を場合により含みまたポリプロピレンオキサイドブロックとポリエチレンオキサイドブロックとを含むポリアルキレンオキサイドブロックコポリマー部分を含む。有用な界面活性剤分子の例には、ICI Surfactantsから入手できるAL 2070のようなブロックコポリマー、Rhone-Poulencから入手できるAntaroxブロックコポリマー、DeForest,,Inc.から入手できるDelonicブロックコポリマー、Texaco Chemical Canadaから入手できるHartopolブロックコポリマー、PPG Industriesから入手できるMacolブロックコポリマー、Huls Americaから入手できるMarloxブロックコポリマー、BASF Corp.から入手できるPluronic F.L.PおよびＲを含むPluronicブロックコポリマー、Olin Corp.から入手できるPoly-TergentブロックコポリマーおよびBASF Corp.から入手できるTetronicコポリマーおよびTetronic Rブロックコポリマーのようなブロックコポリマーがある。現在好ましい界面活性剤分子にはTetronicブロックコポリマーおよびPluronicブロックコポリマーがあり、また現在最も好ましいのはTetronicブロックコポリマーである。
造影剤を脈管系に注入する場合、造影剤はコーティングするか、あるいは血流からの排出を遅延させるために、粒子の100重量％までのポリ（エチレングリコール）のようなポリマー含有物質と混合してもよい。固体粒子が懸濁されている溶液は場合によっては、pHおよび浸透重量モル濃度を抑制するために緩衝剤および他の賦形剤を含有してよい。
液体の放射線吸収要素含む造影剤を使用する場合、これらは前以って処方するかあるいは使用の直前に調製する、安定化した染料溶液または可溶性の高い染料溶液であってよい。染料は吸収された放射線を前記した原理に従って熱への変換効率を最適にするように選択するのが好ましく、また300〜1300nmの波長、より好ましくは600〜1300nmの波長の光の吸収性が最大である。染料はポリ（エチレングリコール）を含む分枝または線状のポリマーのようなポリマーに含有させてよく、またヒドロキシルを含むアルキル基または、染料の安定性または水中の溶解度を増大するために結合されたスルホネートのような基を有してよい。好適な物質は国際特許公告第WO 96／17628号、（Schering）および同第WO 96／23522号（Daiichi）に開示されており、これらの内容は参照によって本記載に加入されている。
一般に親油性造影剤は、医薬品として許容できる水性相中に懸濁する５〜10000nm、好ましくは10〜2000nmの油滴サイズを有する水中油乳濁液として処方される。光の吸収および粒子の加熱を確実に最適化するように油滴は50〜500nmの直径を有するのが好ましい。このような油滴はもっぱら放射線吸収成分からなっていてよくあるいは油滴にわたって分布している他の親油性物質を含んでもよい。油滴そのものは造影剤の「圧力誘発成分」であり、この場合、音響による検出に必要な圧力波は油相と水相との間の界面から出発する。この乳濁液は、レシチン、他の燐脂質、TetronicsおよびPluronicsのような界面活性剤、ゴマ油のような親油性添加剤そして等張性、pHおよび浸透重量モル濃度を抑制するために、慣用的に使用される成分を含めて、技術上知られた医薬品として許容できる賦形剤を含む。
可溶性染料が水溶液に供給される場合、溶液は必要なら参照によって本記載に加入されているWO 94／23646に教示されるように安定化剤を含有してよい。溶液はpHまたは浸透重量モル濃度を制御するために賦形剤も含んでよい。
可溶性染料は参照によって本記載に加入されているWO 96／23424に教示されているように、場合によりミセルまたはリポソーム中に封入されてよい。リポソーム処方物は、酸化過程または他の劣化過程に対して染料を安定化するための物質を場合によって含んでよい。
あるいはまた、造影剤は沃素のような重い原子を含む可溶性化合物を含んでよい。沃素化された化合物の溶液は前以って処方するかあるいは使用の直前に調製されてよい。沃素化された化合物は吸収されたＸ線およびガンマ線を前記した原理に従って熱に変換する効率を最適化するように選ばれ、また波長が1.0μmより短いＸ線およびガンマ線で吸収性が最大となる。沃素化された化合物はポリ（エチレングリコール）を含む線状ポリマーのようなポリマーに含有させてよく、また水中の溶解度を増大するために結合した基を有してよい。沃素化された化合物が水溶液中で供給される場合、溶液は場合によってpHまたは浸透重量モル濃度を制御するために補助剤を含有してよい。好適な沃素化化合物は場合によってはミセルまたはリポソーム中に封入することができる。
ガスが造影剤の要素をなす場合、造影剤はガスを含有する構造物、例えば小胞（例えばリポソーム、ミセル、マイクロバルーン等）の形態であるのが好ましく、またはガスは多区画構造体の一つまたはそれより多い区画内にある。このようなガス含有構造体は直径が1000〜6000nmであるのが好ましい。このようなガス含有構造体は超音波画像形成のための造影剤として使用されるものと類似であるか同一であってよい。超音波画像形成で使用するためのガスで充填された微細粒子またはミクロバルーンの製造は参照によって本記載に加入されるているWO 95／06518中に記載されている。
さらに、光音響画像形成のための放射線吸収成分を与えるためには、ガスそのものまたは閉封用の殻の少なくとも一つの成分のいずれかが、300〜1300nm、より好ましくは600〜1300nmの波長を有するのが好ましい放射線を強力に吸収するのが好ましい。これは適切な波長の放射線を吸収する一つまたはそれ以上の染料または染料を含む化合物を閉封用の殻の成分として使用することによって達成できる。
好適なガスまたはその混合物には普通の血液ガスのCO2、O2、N2があるが、ただし信号：雑音比を改善するために生物学的組織中にみられるガスは避けるのが好ましい。ガスはアルゴン、ヘリウム、ネオンまたはキセノンのような希釈剤としての貴ガスと混合されてよく、これらのガスは、それらが内部自由度（回転の自由度および振動の自由度）を有さないので、希釈される吸収ガスの並進エネルギー（translational energy）へのエネルギー変換を最大にするであろう（光音響効果に対する貴ガスの影響に関してはPutterman,1995年2月，Scientific American,32〜37頁参照）。
造影剤がガスまたは液体を含有する構造体である場合、包囲する殻の安定性は、照射の結果としての加熱によって構造体の崩壊および内容物の放出が生じる程度に低い。これそのものが圧力波を発生し、造影剤に関するサイン効果を生み出してよく、および／または必要とする分子を局所的な周囲物質例えば治療活性のある化合物中に同時に放出するために使用されてよい。
選択性を得るために、造影剤は患者の器官、脈管、疾患部位、腫瘍組織または特定の有機体のような診断上関心のある領域に向けて受動的または能動的に仕向けられる。能動的な仕向けにあっては特定の器官、器官の一部分、身体構造および疾患構造および病巣のような身体のある部分に造影剤が蓄積するか、または選択的に保持されるか、またはゆっくりと除去されることを可能とするように、造影剤が生物学的に認識剤に結合されてよい。認識剤は放射線吸収成分および圧力誘発成分の要素に結合されるか、または例えば造影剤の粒子またはマイクロバルーンの製造において使用される構造用成分のような造影剤の別の成分に結合されてよい。能動的な仕向けは、特定の組織または生物体からの造影剤の喪失速度を効果的に減少させるために、所望の組織または生物体中に存在する化学種と結びつく化学基を使用することによる生体内分布の改変と定義される。
造影剤の能動的な仕向けは、造影剤に結合しているか、またはこれに組み込まれた標的化用化学基または配位子による造影剤の生体内分布の改変による局所限定と考えることができる。配位子または標的化基は、診断対象の組織または生物体中に存在する一つまたはそれ以上の受容体化学種と結びつくか、または結合することができる。この結合は診断対象の特定の組織または生物体からの造影剤の喪失速度を効果的に減少させる。このような場合、造影剤は標的化用配位子または標的化用ベクターを組み込むために合成的に変性されることができる。仕向けられる造影剤は配位子と標的化された受容体との間の結合のために局所限定することが可能である。あるいは別に造影剤は、受動的な生体内分布により、つまり受動的な仕向けにより、関心とする疾患のある組織例えば腫瘍中に分布することができる。従って受容体の部位と結合することのできる標的化用配位子またはベクターを組み込む合成的操作を行わないとしても、受動的に仕向けられた造影剤が疾患組織または肝臓のような患者の特定の位置に蓄積することができる。本発明は受容体に結合するための親和性のある標的化用ベクター（配位子とも称される）に結合された造影剤を使用することからなる。受容体は疾患のあるヒトまたは動物の疾患があるかまたは疾患を生じる細胞の表面に位置させるのが好ましい。
一つの態様で、受容体はジヒドロフォレート（dihydrofolate）還元酵素（DHFR受容体とも称させる）を含む。DHFR受容体は疾病に惹起するある種のバクテリア中に存在し、ある種の腫瘍細胞上に比較的多数発現する。このDHFR受容体と結合できる好適な配位子には、葉酸および7,8−ジヒドロフォレート誘導体を含む葉酸の誘導体、アンチフォレート薬、DHFR拮抗薬および作用薬および阻害剤、トリメトプリムおよびバクテリア中のDHFRの部位と結合できるトリメトプリム類縁体、メトトレキセートおよび腫瘍細胞上のDHFRの部位と結合できるメトトレキセート類縁体、ピリメタミンおよびテトロキソプリムがある。DHFR受容体と結合できる好適な配位子に関しては、参照によって本記載に加入されているWO 9413327中に略述されている。最も好ましい配位子は、アンチフォレート薬の誘導体、メトトレキセートおよびトリメトプリムからなる。
一つの態様では、本発明で有用な造影剤は、発色団または染料と化学的に結合して標的化された配位子−染料共役物を生成するトリメトプリムのおよびメトトレキセートの誘導体のような配位子を含む放射線吸収成分および圧力誘発成分である。好ましい染料はシアニン染料のように300〜1300の領域、およびより好ましくは600〜1300の領域を吸収する。一つまたはそれ以上の配位子は染料と配位子との間の結合基としてペプチドを例えば使用することによって一つまたはそれ以上の染料と結合されることができる。反応性の１級アミン基を含む有用なトリメトプリムおよびメトトレキセート誘導体はWO 94／13327に記載されている。このような１級アミン誘導体は、例えばイソチオシアネート（NCS）基（従って有用なシアニン染料がDYE-NCSとしてこゝに記載され、後にさらに略述される）、シアネート基、塩化ビニル基、活性エステル基例えばＮ−ヒドロキシスクシンイミド（NHS）基およびニトロフェニルエステル基のような反応性の官能基を含む染料と反応することができる。有用な反応性官能基を含むシアニン染料の限定的ではない代表例には、例えば、Amersham Inc.から入手できるCY（登録商標）染料、ヨーロッパ特許出願O 670 374 A1に開示されている染料およびJournal of Organic Chemistry（1995年）,60,2391〜2395頁にN.NarayananおよびG.Patonayによって開示されている染料がある。活性的にDHFR受容体に仕向けられることのできる、本発明で有用な放射線吸収成分および圧力誘発成分の製造の例は下記のスキーム１および２に略示される。これらのスキームには限定的ではない例としてイソチオシアネートの結合の化学が用いられる。
スキーム１．
本発明で有用なトリメトプリム−染料誘導体は以下のように製造できる。
0004436461.tif 000004
スキーム２．
本発明で有用なメトトレキセート−染料誘導体は以下のように製造できる。
0004436461.tif 000005
上記のスキームで有用な反応性の染料（DYE-NCS）の例は以下のものである。
0004436461.tif 000006
上記のスキーム１および２におけるチオ尿素結合（NH-C（=S）-NH-DYE）による代わりにアミド（-NH-C（=O）-DYE）結合によって標的化される配位子−染料共役物を生成するためにイソチオシアネート化学（DYE-NCS）の代わりに活性エステル化学（DYE-NHS、ここでNHSはＮ−ヒドロキシスクシンイミドを指す）を用いる有用な反応性染料の例は、
0004436461.tif 000007
のAmersham Incorporatedの反応性のCy5（登録商標）染料である。
DHFR受容体を標的にする配位子に結合する放射線吸収染料および圧力誘発染料の数は１から約100まで、好ましくは１から約10まで、そしてより好ましくは１から約３まで変化してよい。スキーム１および２におけるDHFR配位子に結合した染料の数の変化は、スキーム１および２に示すペプチドに合成的に含められるリジン基の数を変化させ、次いで各々のリジンアミンと反応させるのに十分な反応性染料で処理することにより達成することができる。
このようにして生成される標的化された配位子−染料共役物は例えば無菌の燐酸塩で緩衝された生理食塩水のような製薬上許容し得る媒体中で処方され、次いで例えば静脈内注射によって患者に投与されることができる。
この標的化された配位子−染料共役物造影剤中の配位子は、トリメトプリムによって標的化された配位子−染料共役物誘導体の場合、患者の感染症と関わりのあるバクテリア中のDHFR受容体に、またメトトレキセートによって標的化された配位子−染料共役物誘導体の場合、癌細胞中のDHFR受容体に結合するように、DHFR受容体に結合する。DHFR受容体に結合しない造影剤は、肝臓経由または腎臓経由のように普通に利用できる薬物排出機構を通じて、受容体と結合した造影剤よりも迅速に患者から排除されるであろうが、一方、患者の疾患領域内のDHFR受容体に結合する造影剤は、結合していない配位子−染料共役物の量に関して、より長い時間にわてってこの疾患領域と結び付いたまゝである。受容体に結合していない造影剤のある量が患者から排除された後、患者または患者の体の一部が次いで光音響画像形成手順の下におかれる時、信号強度が増加している領域は、造影剤が結合している部位に、すなわち、標的化された配位子−染料の放射線を吸収し、圧力を誘発する共役物が結合しているDHFR受容体を含む部位に由来する。
好適な染料を配位子に結合する別の方法は当業者にとって容易に明らかである。
造影剤を仕向けるために生物学的認識剤（または「ベクター」）を使用することは、William Anthony Sanderson名義で1997年４月29日に出願された「Method of tumor treatment」と題する米国特許出願第08／848,586号中に、そして国際特許出願PCT／GB98／01245中に詳細に記載されており、これらの出願は参照によって本記載に加入する。好適な生物学的認識剤にはアミノ酸、ペプチド、抗原、ハプテン、酵素基質、酵素補因子、酵素阻害物質、ビオチン、ホルモン、神経ホルモン、神経伝達物質、生長因子、リンホカイン、レクチン、毒素、炭水化物、オリゴ糖、多糖類、デキストラン、ヌクレアーゼに対して安定化されたオリゴヌクレオチド、受容体と結合する薬物および配位子、抗体およびこれらの機能性の断片がある。生物学的認識剤を適切に選ぶことは、標的化される器官および投与の経路に依存するが、身体の器官、構造体または生物学的有機体の一つまたはそれ以上の表面への結合、特に、独特な表面特性例えば受容体の数および種類の存在によって、または抗原の発現によって独自に認識されることのできる、上記した表面の細胞への結合に一般に依存することが判る。
特に、染料が入っており、ガス分子を取り囲む殻を有する非固体の粒子が内部で用いられる造影剤を製造するために、本発明で使用する造影剤中で使用するための適当な染料および染料を含む分子例えば染料のポリエチレングリコール誘導体は、300〜1300nm、より好ましくは600〜1300nmの範囲に最大の吸収を有するべきである。本発明で使用するための染料には、広範囲に非局所化された電子系を有する化合物、例えばシアニン、メロシアニン、フタロシアニン、ナフタロシアニン、トリフェニルメチン、ポルフィリン、ピリリウム染料、チアピリリウム染料、スクアリリウム染料、クロコニウム染料、アズレニウム染料、インドアニリン、ベンゾフェノキサジニウム染料、ベンゾチアフェノチアジニウム染料、アントラキノン、ナフトキノン、インダスレン、フタロイルアクリドン、トリスフェノキノン、アゾ染料、分子内および分子間電荷−移動染料および染料複合体、トロポン、テトラジン、ビス（ジチオレン）複合体、ビス（ベンゼン−ジチオレート）複合体、ヨードアニリン染料、ビス（Ｓ、Ｏ−ジチオレン）複合体等がある。好適な有機染料化合物または金属化染料化合物の例は、1990年ニューヨークのPlenum刊，M.Matsuoka編，「Topics in Applied Chemistry:Infrared absorbing dyes」,1990年，ニューヨークのPlenum刊，Waring等著，「Topics in Applied Chemistry:The Chemistry and Application of Dyes」,1996年，Molecular Probes Inc.刊，Haugland著，「Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals」,DE-A-4445065,DE-A-4326466,JP-A-3／228046,Narayanan等，J.Org.Chem.60巻（1995年）,2391〜2395頁，Lipowska等，Heterocyclic Comm.,1巻（1995年）,427〜430頁，Fabian等，Chem.Rev.92巻（1992年）,1197頁，WO 96／23525,Strekowska等，J.Org.Chem.57巻（1992年）,4578〜4580頁およびWO 96／17628中に見出される。
別記しない限り、本明細書で定義されるアルキル基は線状または分枝状であり、飽和または不飽和であってよく、エーテル酸素基を含んでよく、またシクロプロピル、スピロシクロプロピル、シクロプロピリデン、シクロブチル、スピロ−1,1−シクロブチル、1,2−シクロブチリデン、1,3−シクロブチリデン、シクロペンチル、1,2−シクロペンチリデン、シクロペンテン−３−イル、シクロヘキシル、1,4−シクロヘキシリデン、2,3−ビシクロ〔2.2.1〕ヘプチリデン、１−デカリン、フェニル、1,4−フェニレン等のように、３〜６個の炭素原子を含む環を一つまたはそれ以上含んでよく、またヒドロキシル、1,2−ジヒドロキシエチル、1,2−ジヒドロキシプロピルオキシ、カルボキシル、スルホネート、ホスホネート並びに、ω−ヒドロキシポリ（エチレンオキシジル）およびω−メトキシポリ（エチレンオキシジル）のような分子量が約50,000までであるポリ（アルキレンオキシジル）からなる群から選択される一つまたはそれ以上の置換基で置換されていてよい。
式Ｉ：
0004436461.tif 000008
〔式中、各々のZ1は
水素、
ヒドロキシル、カルボキシル、スルホネート、ホスホネート並びに、ω−ヒドロキシポリ（エチレンオキシジル）およびω−メトキシポリ（エチレンオキシジル）のような分子量が約50,000までであってよいポリ（アルキレンオキシジル）からなる群から選択される置換基で場合によっては置換されているメチル基、
ヒドロキシル、カルボキシル、スルホネート、ホスホネート並びにω−ヒドロキシポリ（エチレンオキシジル）およびω−メトキシポリ（エチレンオキシジル）のような分子量が約50,000までであってよいポリ（アルキレンオキシジル）からなる群から選択される一つまたは二つの置換基で場合によっては置換されているエチル基、
ヒドロキシル、カルボキシル、スルホネート、ホスホネート並びにω−ヒドロキシポリ（エチレンオキシジル）およびω−メトキシポリ（エチレンオキシジル）のような分子量が約50,000までであってよいポリ（アルキレンオキシジル）からなる群から選択される一つまたは二つの置換基で場合によっては置換されているエチレン基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によって置換されているC3〜C16アルキル基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によって置換されているC1〜C16アルコキシルエーテル基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によっては置換されているC1〜C16カルボキシアルキルエステル基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によっては置換されているC1〜C16オキシカルボニルアルキルエステル基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によっては置換されているC1〜C16カルボニルアミノアルキルアミド基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によっては置換されているC1〜C16アミノカルボニルアルキルアミド基、
カルボキシレート基であってよいカルボン酸基、
スルホネート基、
ヒドロキシル基、
ホスフェート基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によっては置換されているC1〜C16スルホンアミドアルキル基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によっては置換されているC1〜C16アミノスルホニルアルキル基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によって置換されているC1〜C16アミノカルボニルアミノアルキル尿素基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によって置換されているC1〜C16アミノチオカルボニルアミノアルキルチオ尿素基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によって置換されているフェニル−C1〜C16−アルキル基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によって置換されているフェノキシ−C1〜C16−アルキル基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によって置換されているC1〜C16フェニルオキシアルキル基、
アルキル部分が上記に定義したように場合によって置換されているオキシフェノキシ−C1〜C16−アルキル基、
分子量が約50,000までである、ヒドロキシポリ（エチレンオキシジル）およびメトキシポリ（エチレンオキシジル）のようなポリ（アルキレンオキシジル）基、および
ベンズ〔ｅ〕芳香族環、ベンズ〔ｆ〕芳香族環、またはベンズ〔ｇ〕芳香族環からなる環状の芳香族環であって、ｅ、ｆ、およびｇは、鋳型としてのインドール構造に関して定義され、この環の各々が上記に定義したようにC1〜C16アルキル、C1〜C16アルコキシル、カルボキシル、スルホネート、スルホンアミド、フェニル、ポリ（アルキレンオキシジル）またはフェノキシル基で置換されていてよいもの
からなる群から独立的に選択され；
各々のR1′はメチル基と、アルキルが場合によっては上記に定義したように置換されているアルキル基を含むC2〜C16アルキル基とからなる群から独立的に選択され；
各々のＸは、Ｏ、N-R1′、Ｓ、Se、Te、CH=CHおよび（CH3）2Cからなる群から独立的に選択され；また
Q1は
ｎが１〜６の値を有する（CH=CH）n、
0004436461.tif 000009
（式中、Z2はＨ、クロロ、アルキルが場合によっては上記に定義したように置換されているＯ−アルキル、Ｓ−アルキル、ポリ（アルキレンオキシジル）が上記に定義した通りでありまたこれに、ω−末端に他の染料が結合しているポリ（アルキレンオキシド）が含まれるＯ−ポリ（アルキレンオキシジル）、Ｓ−ポリ（アルキレンオキシジル）、フェニル基が、場合によっては上記に定義したように置換されているアルキル基で置換されていてよいＯ−フェニル、Ｓ−フェニル、上記に定義したＯ−アルキル基、上記に定義したＳ−アルキル基、アミノチオカルボニルアミノアルキル基およびアミノチオカルボニルアミノフェニル基からなる群から選択され、また
Z3はＨ、カルボキシレート、およびアルキルが上記に定義した通りであるカルボキシアルキル、アルキルが上記に定義した通りであるカルボニルアミノアルキルおよびフェニルが上記に定義した通りであるカルボニルアミノフェニル、そして
0004436461.tif 000010
からなる群から選択される）
からなる群から選択され、また
Z-は生理学的に許容し得る対向イオン、好ましくはＩ、Br、ClまたはOAcである〕
の染料を使用するのが好ましい。
式II：
0004436461.tif 000011
（式中、ｎは１〜６の値をもつ整数であり、
同じであるか異なっていてよい各々のR1は水素原子または可溶化基を表し、または隣接するR1基が、これらが結合する環炭素とともに環状構造、好ましくは５員環または６員環、例えば芳香族環を構成してよく、
同じであるか異なっていてよい各々のR2は水素原子または親油基例えば場合によって不飽和であるC1〜C24アルキル基、好ましくは、特にガスを含有する非固体の粒子の一部として染料を使用する場合、C6〜C18のアルキル基を表し、あるいはまた、各々のR2は一つまたはそれ以上の可溶化基と結合している、場合によっては不飽和であるC2〜C8のアルキル基であってよく、
同じであるか異なっていてよい各々のＸはＯ、Ｓ、-CH=CH-またはC（R3）2をそれぞれ表し、同じであるか異なっていてよい各々のR3は水素原子またはより好ましくはメチル基またはエチル基を表し、
Ｚは生理学的に許容し得る対向イオン、好ましくはＩ、BrまたはClである）
の染料を使用するのがより好ましい。
好適な可溶化基の例にはサルフェート、カルボキシレート、ホスフェート、ヒドロキシ、オキシ酸およびチオール基並びにこのような基の一つまたはそれ以上で置換されたC1〜C6のアルキル基がある。
本発明に従って使用する造影剤を含有する造影剤は他の成分、例えば、湿潤剤、緩衝剤、崩壊剤、結合剤、充填剤、芳香剤および無菌水、水／エタノール等の液状担持媒体のような慣用的な医薬製剤助剤を含んでよい。造影剤は、消化管、膣、直腸、膀胱、尿管、尿道、口等を含む身体の様々な空所のいずれかに、注射または吸入またはカテーテル法または点滴注入または経皮導入のいずれかによって投与するのに好適でなければならない。
経口投与のために組成物のpHは酸性の範囲、例えば２〜７にあるのが好ましく、また緩衝剤またはpH調整剤が使用されてよい。
造影剤は錠剤、カプセル、散剤、溶液、分散体、シロップ、坐薬等の慣用的な医薬投与形態で処方されてよい。
造影剤の好ましい投与量は投与経路、対象の年令、体重および種のような多数の因子に従って変化するが、一般に体重１kgあたり１ピコモル〜１ミリモルの程度の造影剤を含む。
所望とする領域の画像形成は照射から生じる音波を検出しまた適切に分析することによって実施される。検出は入射放射線の線源と同一の側の試料表面で実施されてよく（反射）あるいはまた入射光に向かって正反対の側の表面のような別の表面、つまり試料の背面で実施されてよい（透過）。好適な検出方法には、マイクロホン、ピエゾ電気変換器、容量変換器、線維光視センサーあるいはまた非接触法を用いることが含まれる（概観に関しては、前記のTamの1986年の文献を参照）。超音波画像形成で用いる技術および装置が使用されてよい。
図１ａはHT-29腫瘍のある雌の免疫不全マウスでの、NC100448造影剤と対照としてのインドシアニングリーンについて、それぞれの燐酸塩で緩衝された生理食塩水を静脈内注射して１時間後の生体内分布の比較データのグラフである。腫瘍中NC100448が検出される。対照化合物の検出はごく少量である。
図１ｂは、HT-29腫瘍のある雌の免疫不全マウスでの、NC100448造影剤と対照としてのインドシアニングリーンについて、それぞれの燐酸塩で緩衝された生理食塩水を静脈内注射して３時間後の生体内分布の比較データのグラフである。腫瘍中NC100448が検出される。対照化合物の検出はごく少量である。図１ａと比較して、腫瘍中の造影剤の濃度が増加したのに対して血液中の濃度は減少した。
図２はNC100448の溶液を尾の静脈に注射する前および後に、毛のない免疫能力のあるマウスから得られた一次元画像を示す（下記の実施例７を参照）。
図３はインドシアニングリーンのリポソーム懸濁液を尾の静脈に注射する前および後に、毛のない免疫能力のあるマウスから得られた一次元画像を示す（下記の実施例18を参照）。
本発明の好ましい態様を以下の非限定的な実施例を参照しつゝ説明する。
実施例  １
懸濁した染料微粒
溶解性の劣る染料、3,3′−ジエチルチアトリカルボシアニンヨウ化物（Fisher）を、最終的な懸濁液の15％（重量／体積）であるのに十分な量の硫酸ジルコニウムの直径に1.1ミリのビーズが約12ml入った1.5オンスの褐色のガラス瓶に加えた。瓶内の溶液をPluronic F-68中の３％およびPEG-400（Shearwater）中の10％にした。溶液を約150rpmで全体で９日間まで粉砕し、この間、光の散乱または他の分析法によって粒子寸法をモニターした。平均粒子寸法が直径で100〜400nmとなった時に工程を終了した。得られる生成物は波長772nmを中心として最大吸収を有し、また粒子寸法を変えることなくオートクレーブ操作に付した。
実施例  ２
懸濁されたグラファイト粒子
粉末化されたグラファイトを実施例１の方法によって処理した。
実施例  ３
PEG 3400α,ω−ジアミンとの反応生成物である２−〔２−〔２−（４−イソチオシアノ）フェノキシ−３−〔〔1,3−ジヒドロ−1,1−ジメチル−３−（３−スルホプロピル）−2H−ベンズ〔ｅ〕インドール−２−イリデン〕エチリデン〕−１−シクロヘキセン−１−イル〕エテニル〕−1,1−ジメチル−３−（３−スルホプロピル）−1H−ベンズ〔ｅ〕インドリウムの内部塩ナトリウム塩の製造
標記の化合物を生成するのに以下の反応スキームを用いた：
0004436461.tif 000012
ここでＸはNH-CS-NH（CH2CH2O）nCH2CH2NH-CS-NH）である。
実施例  ４
PEG 3400α,ω−ジアミンとの反応生成物である２−〔２−〔２−（４−イソチオシアノ）フェノキシ−３−〔〔1,3−ジヒドロ−1,1−ジメチル−３−（３−スルホプロピル）−2H−ベンズ〔ｅ〕インドール−２−イリデン〕エチリデン〕−１−シクロヘキセン−１−イル〕エテニル〕−1,1−ジメチル−３−（３−スルホプロピル）−1H−ベンズ〔ｅ〕インドリウムの内部塩ナトリウム塩の製造
PEG 10,000α,ω−ジアミンを使用して標記の生成物を実施例３の生成物と同様に製造した。
実施例  ５
２−〔２−〔２−クロロ−３−〔〔1,3−ジヒドロ−1,1−ジメチル−３−（３−スルホプロピル）−２H−ベンズ〔ｅ〕インドール−２−イリデン〕エチリデン〕−５−（エトキシカルボニル）−１−シクロヘキセン−１−イル〕エテニル〕−1,1−ジメチル−３−（３−スルホプロピル）−1H−ベンズ〔ｅ〕インドリウムの内部塩ナトリウム塩とジナトリウムPEG3,400−α,ω−ジチオレート、（NC100448）との染料：ポリマーが２：１である反応生成物であるビス（チオエーテル）の製造
0004436461.tif 000013
窒素で分散されている乾ジメチルホルムアミド8.5ml中の、Shearwater Polymers,Inc.の分子量3400のポリ（エチレングリコール）−α,ω−ジチオール1.9ｇの溶液を50％の水素化ナトリウム0.1ｇで処理し、次いで窒素で分散されている９mlの無水のジメチルホルムアミド中の0.89ｇの２−〔２−〔２−クロロ−３−〔〔1,3−ジヒドロ−1,1−ジメチル−３−（３−スルホプロピル）−2H−ベンズ〔ｅ〕インドール−２−イリデン〕エチリデン〕−５−（エトキシカルボニル）−１−シクロヘキセン−１−イル〕エテニル〕−1,1−ジメチル−３−（３−スルホプロピル）−1H−ベンズ〔ｅ〕インドリウムの撹拌された溶液に窒素下で15分間にわたって室温で滴加した。2.5時間後、反応混合物を過剰の二酸化炭素で処理し、溶媒を蒸発しそして染料：ポリマーが２：１の所望の付加物をカラムクロマトグラフィー（SiO2：クロロホルム中の15％メタノール）によって単離した。
生体内分布の結果を図１ａ（投与後１時間）および図１ｂ（投与後３時間）に示す。
実施例  ６
光を吸収する殻内にカプセル封入されたガス気泡
ｎが３、ＸがC（CH3）2、R1がＨ、R2がC18H20そしてＺがCl-である式IIの一般的構造を有するシアニン染料は周知の技術（Southwick等，Cytometry,1990年，11,418〜430頁；Mujumdar,S.R.等，Bioconjugate Chem.,1996年，7,356〜363頁）によって製造した。水中のプロピレングリコールグリセロールの５％溶液１ml中の染料20μgのスラリーにホスファチジルセリン（90〜99.9モル％）５mgを添加した。分散体を80℃以下に５分間加熱し、次いで周囲温度に冷却した。分散体（0.8ml）をバイアル（１ml）に移し入れ、そして頭隙をペルフルオロブタンでフラッシングした。バイアルをキャップミキサー中で45秒間振盪し、次いで試料をローラーテーブル上においた。遠心分離の後、下方にある液を水と交換し、洗浄を反復した。
実施例  ７
赤外線とNC100448を使用する光音響画像形成
乾燥した造影剤（4.6mg）を使用の直前に燐酸塩で緩衝された１mlの生理食塩水（Delbeccoの緩衝液）中に溶解した。細孔寸法0.45μmの注射器フィルターを通して２回濾過し、次いで注射の前、暗所に保管した。
被験動物は毛がない免疫能力のある体重約23ｇのマウスであり、これを測定に先立って５μlのキシラジン（Rompun）および10μlのケタミンによって筋肉内麻酔した。
照射光は周波数750nmで操作されるアレキサンドライトレーザーによって発生させた。各パルスによってマウスの皮膚に与えられるエネルギーが50ミリジュールより少なくなるように光束を中性濃度フィルターによって減衰させた。
画像形成のためにマウスをニオブ酸リチウム音響変換器上においた。光音響信号は、入射放射からマウスの反対側に通過した後に検出した。光音響信号は、これが照射点からマウスの体を通過して、反対側に到達した後に検出した。
造影剤の注射の前に、肝臓の上方の皮膚を照射する時に内部信号が最大となるように第１のマウスを変換器上で仰向けに寝かせた。光束は肝臓そのものより著しく細く、また検出した信号はおそらく、肝臓内の血管からのものであった。
注射した用量は、尾の静脈に26ゲージの針によって静脈内注射された100μlであった。注射の直後に、マウスを再び信号を最大にするように置いた。肝臓の血管から検出される最大の信号は図２に示すように、造影剤の注射の前に得られたものの５〜10倍大きかった。
図２はNC100448の溶液を尾の静脈に注射する前および後の免疫能力のある無毛のマウスから得られる一次元画像を示す。各々のトレースの右の端は皮膚を照射した時に該当する。吸収された光によって圧力波が発生し、これがマウスの体を通過しまた変換器で検出され、この変換器はミリボルト単位で測定される電気信号を発生した。横軸はパルスを照射した後の時間を示す。マウスの体内で発生した、圧力波の成分は最初に発生した成分でありトレースの左側に出現した。皮膚上で発生したトレースの成分は後れて検出され、右側に出現した。圧力波の原点のマウスの体内の深さは対応する圧力パルスの到達時間に比例する。尺度は図の上部に示す。
実施例  ８
Ｘ線および硫酸バリウムを使用する光音響画像形成
シクロトロン（sychrotron）からの白色Ｘ線を使用する二重結晶モノクロメータによって、光子エネルギーが20〜30キロ電子ボルトの単色Ｘ線を得た。光束の強度は鉛プレートチョッパーを10Hzの周波数で回転させることにより調整した。試料チャンバーは生理食塩水浴内にあり、ベリリウムの窓が二つある容積約0.5mlの円筒形セルであった。試料チャンバーへの光子の流束は前方においたイオン化チャンバーで測定した。
試料チャンバーが生理食塩水を含む時およびこれが硫酸バリウム懸濁液を含む時に、光子の流束に対して正規化された光音響信号の振幅を測定した。このような懸濁液は胃腸管の画像形成を行うための造影剤として容易に利用できる。重金属を含む粒子の他の懸濁液もまた好適である。チャンバーに造影剤が入っている時、信号はより大きかった。
実施例  ９
Ｘ線およぴヨージキサノールを使用する光音響画像形成
シクロトロンからの白色Ｘ線を使用する二重結晶モノクロメータによって、光子エネルギーが20〜30キロ電子ボルトの単色Ｘ線を得た。光束の強度は鉛プレートチョッパーを10Hzの周波数で回転させることにより調整した。試料チャンバーは生理食塩水浴内にあり、ベリリウムの窓が二つある容積約0.5mlの円筒形セルであった。試料チャンバーへの光子の流束は前方においたイオン化チャンバーで測定した。
試料チャンバーが生理食塩水を含む時およびこれがPBS中のヨージキサノール溶液を含む時に、光子の流束に対して正規化された光音響信号の振幅を測定した。ヨージキサノールは既知の可溶性造影剤である。沃素を含有する他の可溶性造影剤もまた使用されてよい。チャンバーに造影剤が入っている時、信号はより大きかった。
実施例  10
マイクロ波および懸濁された超常磁性粒子による光音響画像形成
2.45GHzで操作されるパルスクライストロンによってマイクロ波放射線を発生させた。テフロンから製造される試料容器から30cm離れたホーンアンテナに末端がある導波管むクライストロンを持続した。試料容器は直径が１cmであり、リポシンの浴中に浸漬した。
放射線の各々のパルスに続く音響信号を、浴の壁に接して置いたニオブ酸リチウム音響変換器によって検出した。試料から浴の壁に至る音響信号の移動時間は浴の壁から試料までの距離に比例した。
試料容器に超常磁性粒子の懸濁液に入っている時に得られる信号の振幅は試料容器にPBS緩衝液が入っている時に得られるものより大きかった。
実施例  11
リポソーム中のインドシアニングリーンの処方
8.2％のレシチン（ホスファチジルコリン）、0.8％のジミリスタルホスファチジルグルセロールおよび、0.1％の非イオン性ポリマー界面活性剤、P-79から生成したリポソームに対する血液プールの抵抗力を持続させるようにデザインされたリポソーム懸濁体にインドシアニングリーン（ICG）を添加した。プローブソニケーター（Bransonic Sonifier 450、デューティサイクル90％、出力10）からの超音波エネルギーを使って燐脂質と界面活性剤を水中で混合した。14,000 PSI下にあるMicrofluidics M110Sミクロフルイダイザーを使用しまた燐脂質混合物を相互作用チャンバーに４回通過させることによってリポソームを製造した。得られるリポソームは、光散乱によって測定すると平均直径が約100nmでありまたオートクレーブでの殺菌の後の寸法は同じまゝであった。さらにこのリポソームは無菌フィルター（つまり細孔寸法0.2ミクロン）を通過することができた。ICG中の約７mg／mlの懸濁液を製造するのに十分な量のICGを添加してもリポソーム懸濁液の物理的特性は変わらなかった。窒素雰囲気下で殺菌の後、ICGリポソームは室温で少なくとも６週間安定であった。
水または生理食塩水中に溶解したICGに対比してリポソーム状ICGのスペクトル特性を評価すると、リポソーム状環境の影響が示された。最大励起波長および放出波長はともに、均質な水溶液と比べてより低いエネルギー（すなわち、より大きい波長）に移行した。さらに、量子収率を慎重に測定すると、リポソームICGの量子収率はICG水溶液の少なくとも４倍に増加することが示された。それにもかゝわらず、ICGの吸収が最大である光を放射すると、リポソームと水性媒体の全体との間の界面から発出する圧力波の発生が起き、これは画像形成に応用するために音響信号によって検出し得ると予想される。
実施例  12
光音響画像形成のためのＸ線吸収染料のリポソーム状懸濁液
積み上げられた細孔寸法１ミクロンのフィルターを通じて加圧下で押し出すことによって、モル比が10対１のホスファチジルコリンとホスファチジルセリンとのリポソーム（CTP-10）を製造した。このリポソームは、沃素化された可溶性Ｘ線造影剤であるヨージキサノールを400mg／ml含有する溶液中で製造した。従ってそれぞれのリポソームはリポソームの内部水性プール内にかなりの量の沃素化造影剤を含有した。リポソームがカプセル封入されたCT Ｘ線造影剤（すなわちヨージキサノール）のこの処方物を、150mg沃素／kgの単一なボーラスとして、２×75mg沃素／kgに分けたボーラスとして、および80mg沃素／分の10分間にわたる注入（全体の投与量は沃素800mg、または１ml／分で約265mg沃素／kg）としてウサギに投与した。Ｘ線画像形成はカリフォルニア州、Palo AltoのPalo Alto Veterans HospitalにあるGE製のスパイラルCTスキャナーで実施した。投与して１分後には、単一のボーラスおよび分割されたボーラスのいずれも顕著な血液の不透明化を可能にしなかった。しかし注入では、注入および肝臓の増強の際に有用な血液の不透明化が得られた。注入し始めて５分後でさえ、大動脈のコントラストは約125HUであり、これは背景の不透明レベルより少なくとも50HU高かった。
光音響画像形成に関し、CTデータは種々の構造体（つまり、肝臓、血液）内に存在する造影剤のレベルを明確に示した。この分野においては、各30HUが沃素約１mg／ｇにまたはより大まかに組織１ｇあたり造影剤約２mgに等しいと現在考えられている。従って組織１ｇあたり８〜10mgまでの造影剤レベルが上記の投与方式で達せられた。Ｘ線造影剤がＸ線を吸収することから来るリポソーム内の熱のため、リポソームそのものが診断用Ｘ線に曝露される時に膨張することで発生する信号は、ウサギの体に接してまたは近くに位置する音響検出器によってとらえられると予想される。Ｘ線束が電子的にまたはシャッターによって変調され得るならば、深部プロフィル測定および平面画像形成のために光音響信号が使用できる。
実施例  13
SudanIIIの安定な乳濁液の製造
SudanIII（D & C Red No 17,Solvent Red 23,Cerasin Redとしても知られる）は極めて水不溶性であるが、非経口水中油乳濁液（例えばIntralipid,Liposyn等）のための周知の油であるゴマ油中には可溶であり、また光吸収最大波長507nmを有する。従って、SudanIIIの乳濁液は以下のようにして調製した：週末にわたって（約72時間）容器をゆっくり回転することによりゴマ油中のSudanIIIの飽和溶液を製造した。次に油溶液を５ミクロンの注射器フィルターを通じて、続いて0.8ミクロンのフィルターを通じて濾過して、未溶解の固体のSudanIIIを除去した。一定の液滴が得られるまで、超音波エネルギーを用い、続いて約14,000 PSI下でのマイクロ流動化を行って、上記で得られた飽和溶液を「油分」10％対界面活性水溶液90％の比率の水中で乳化させた。液滴の寸法はHoriba 910光散乱装置を用いて光散乱を行い体積荷重平均を行って測定した。得られる乳濁液は従来の水蒸気殺菌によってやはり殺菌しまた液滴寸法を再度測定して以下の結果を得た。
0004436461.tif 000014
国際特許公報WO 96／07434の実施例２ｋに記載されているP79は分子量が約10,000である、式CH3（CH2）13COO（CH2）15COO（（CH2）2O）nCH3のPEG−二重エステルである。P79はSudanIIIで飽和したゴマ油の乳濁液の小さな液滴をつくる能力を著しく増大させるように見えるポリマー界面活性剤である。得られるバラ色の乳濁液は保存時に安定である。
507nmの光を照射する際に、この液滴は膨張しまた光の吸収後に、励起された染料から放出される熱のため液滴の水との界面から圧力波を発生することが期待される。従って、変調された光源は音響検出による深部プロフィル測定を可能にする一方、連続的照射は光音響顕微鏡法を可能にする。
実施例  14
William Anthony Sanderson名義で1997年４月29日に提出された「Method of tumor treatment」と題する米国特許出願08／848,586号、また国際特許出願PCT／GB98／01245に記載されているような水溶性の吸収染料を添加して、実施例11に記載のようにリポソームを製造した。リポソームそのものは、リポソームの水性プール中にカプセル封入されている染料が適当な波長で光を吸収する結果、やはり圧力波を発生する。この圧力波は音響画像形成に有用であり、従って光音響画像形成に関するパラダイムを完成させる。
実施例  15
超常磁性粒子の懸濁液の製造
以下の方法工程によってWO 97／25073の実施例１に記載の方法による粒子懸濁液を製造した。
Ａ．澱粉溶液の製造
１．沸騰した脱イオン水850ｇ中に可溶性のジャガイモ澱粉（CAS No.9005-84-9）を50ｇ懸濁し、混合する。
２．沸騰状態にし、沸騰の直後に澱粉溶液を55℃の水浴中に入れる。
Ｂ．澱粉への鉄および水酸化アンモニウムの添加
１．全体積50mlの脱イオン水中に9.0ｇのFeCl3・6H2Oと3.3ｇのFeCl2・4H2O（Fe（III）とFe（II）とのモル比は２：１）を溶解する。
２．澱粉溶液をきちんと55℃に冷却した後、鉄の溶液を澱粉溶液中に注加し、完全に混合し、30％（濃）NH4OHを50ml添加する。
３．得られる溶液を、２時間かけて温度を82℃に上昇するように加熱し、さらに50分間89℃に保つ。
４．水浴上で170分加熱した後、一晩かけて４℃に冷却する。
Ｃ．洗浄手順
pHが8.5より小さくなるまで、沈降した懸濁液を通して冷脱イオン水をポンプ送入することによって洗浄する。
Ｄ．次亜塩素酸ナトリウムによる酸化的開裂
製造を最適化するために、新規なロットに対して、ゲル１ｇあたりの次亜塩素酸ナトリウム（ハイポ）の量に関する用量滴定を行った。寸法および分散性に関して光子相関スペクトル分析（PCS）により、また水陽子緩和速度の測定によって磁気粒子の製造について評価した。
ａ．懸濁液５ｇあたり鉄12.5ミリグラムとして、５％の次亜塩素酸塩1.8ミリリットルを処理する。５ｇの懸濁液中の利用できる塩素の濃度およびFeのミリグラム数に関して次亜塩素酸塩の体積を調整する。
ｂ．懸濁液を秤量し、次亜塩素酸塩を添加し、水浴中で70℃で45分間加熱する。
ｃ．加熱の後、８Ｍの尿素（懸濁液５ｇあたり0.8ml）を添加する。尿素によって過剰の次亜塩素酸塩が不活性化される。
ｄ．遊離のFeおよびCHOが全て除去されるまでメンブラン（分子量カットオフ＜100kD）を使用して透析濾過をする。黒色懸濁液ができこれは約８％の鉄を含む（ICPによって測定する）ことが判った。
実施例  16
マイクロ波放射線に対する超常磁性粒子の懸濁液の熱的応答
超常磁性粒子の懸濁液はマイクロ波放射線に対する応答が水と比べて増大することを例証する実験を行った。125mlのガラス製のエルレンマイヤーフラスコに、上記の実施例15に記載のように製造した超常磁性粒子の懸濁液を100ml装入した。同一のフラスコに100mlの蒸溜水を装入した。二つのフラスコをSharp Carousel Household Microwave Oven（Model R-5A97）内にある回転可能なカルーセル台上に置いた。次に電子レンジを動力レベル５（最大動力の50％）で20秒間隔で操作し、この間カルーセル台を回転させた。この20秒間隔の操作の合間に試料を急いで取り出し温度計で温度を測定し、急いで試料を電子レンジに戻すことにより各試料の温度を測定した。温度を記録し、20秒の操作サイクルを迅速に反復した。この過程を多数回繰り返した後、実験を終えた。結果に認められる傾向を確かめるために、超常磁性粒子の懸濁液の第２の試料および蒸溜水の第２の試料について、全実験を反復した。結果を下記に示す。
実験Ａ
0004436461.tif 000015
実験Ｂ
0004436461.tif 000016
実施例  17
リポソームでカプセル封入されたインドシアニングリーンの製造
溶液Ａは435.06mg／mlのIohexol、10.88mg／mlのP79および6.44mg／mlのICGを25mlのNanoPure水中に含有した。
溶液ＢはNanoPure水中の4.1％のTris-HCLおよび0.41％のEDTAからなった。
23.56mlの溶液Ａにホスファチジルコリンとホスファチジルセリンとの10:１の混合物1.44ｇを添加した。得られる溶液を、燐脂質が固体からゲル状態に転換するまで、撹拌しつゝ80℃に加熱した。次に混合物を加熱し、20分間撹拌した。かなりの発泡が起きた。蒸発してなくなる水を補給した。高温の溶液を20秒間均質化し（24,000rpm）、次いで１ミクロンのポリカーボネート膜を７枚重ねたものを通じて100〜150psi下で80℃で直ちに押し出した。フィルターに緑色がいくらか残った。押出された混合物40部に溶液Ｂ１部を添加することにより最終生成物を生成させた。これを凍らせ、４日間保存した後、室温で４時間にわたって解凍した。
実施例  18
赤外線照射とリポソームでカプセル封入されたインドシアニングリーンとによる光音響画像形成
画像形成手順は実施例７に述べたものと同じであった。肝臓の領域からのおよび脇腹からの最大信号が見出された後、２匹のマウスに100μlのリポソーム状インドシアニングリーンをそれぞれ注射した。粘稠な溶液を尾の静脈から全体脈管構造に移すためにマッサージをした。肝臓および脇腹からの最大信号を再び記録した。造影剤によって得られる信号の増強は図３に示すように５〜６倍であった。
【図１ａ】
0004436461.tif 000021
【図１ｂ】
0004436461.tif 000022
【図２】
0004436461.tif 000023
【図３】
0004436461.tif 000024