CH664492A5 - Fuer roentgenstrahlen undurchlaessiges mittel. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Diese Erfindung bezieht sich auf ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges Mittel, speziell um beim Durchleuchten von Tieren und/oder Menschen Kontrastbilder zu erzeugen. Für Röntgenstrahlen undurchlässige Materialien sind beispiels- 45 weise verwendbar beim quantitativen Auswerten der koronaren arteriellen Verschlusskrankheit, bei einem Schlag, und bei anderen okklusiven Krankheiten.

Die Verwendung von bromierten Fluorkohlenwasserstoffen, wie etwa Perfluorooctylbromid, als für Röntgen- 50 strahlen undurchlässige Materialien ist im Artikel von D.M. Long, et al. überschrieben mit «Radiopaque Applications of

Brominated Fluorocarbon Compounds in Expérimental Animais and Human Subjects», erschienen in Biochemistry Involving Carbon-Fluorine Bonds, herausgegeben von Robert Filler, ACS Symposium Serie Nr. 28, 1976, Seiten 171 — 189 beschrieben worden.

Im U.S. Patent Nr. 3 778 381 von Rosano et al und Nr. 3 453 333 von Litt et al werden Perfluorohaloalkylether beschrieben, welche mit den in dieser Erfindung beschrieben Etherverbindungen verwandt sind.

Die Erfindung ist durch die Merkmale in den unabhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.

In Ubereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist gefunden worden, dass Perfluorobromoalkyl-ether, beispielsweise Perfluoro-1-bromobutylisopropyl-ether, hervorragende für Röntgenstrahlen undurchlässige Materialien sind. Die Ether sind gegenüber Licht und Wärme stabil und sind für Röntgenstrahlen undurchlässig. Die Ether können unverdünnt oder in wässrigen Dispersionen verwendet werden, sie sind relativ untoxisch und werden aus Mäusen relativ rasch ausgeschieden. Im allgemeinen tendieren Perfluoro-chemikalien, welche eine Etherverbindung haben, dazu, während langen Zeitperioden im RES retikuloendothelialen System («RES») von Tieren zu verweilen. Es ist gefunden worden, dass die Perfluorobromoalkylether jedoch rasch durch die Lungen ausgeschieden werden, was anzeigt, dass sie nicht in den Geweben zurückgehalten werden, wie das bei anderen Ethern der Fall ist.

Die Perfluorobromalkyl-ether können dargestellt werden durch die Formel I

CmF2m+iOC„F2„Br

(I)

worin n und m unabhängig voneinander ganze Zahlen von 2 bis 6 sind. Demgemäss können die Ether von 4 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten, und zwar als gerade oder verzweigte Alkylgruppen. Solche Ether sind RES-phobisch, d.h., sie verlassen oder werden nicht vom retikuloendothelialien System des Körpers zurückgehalten. Beispiele von Ethern innerhalb des Bereiches der Formel I umfassen: F-1 -Bromoethylethyl-ether F-1 -Bromoethylisopropyl-ether F-1 -Bromopropylisopropyl-ether F-l-Bromobutylisopropyl-ether F-1 -Bromobutylethyl-ether F-1 -Bromobutylpentyl-ether F-1 -Bromohexylisopropyl-ether

Im allgemeinen kann der Ether aus einem Jod-Vorläufer hergestellt werden. Beispielsweise kann Perfluoro-1-bromo-butylisopropyl-ether leicht hergestellt werden aus Perfluoro-1-iodobutylisopropyl-ether mittels einem freien Radikal-Halogenaustausch mit Brom in der Gegenwart von ultraviolettem (aktinischem) Licht gemäss folgender Gleichung:

(CF3)2 CFOC4FgI

Br

2/uv

-»(CF3)2CFOC4F8Br

Mittels der obigen Reaktion erhält man im wesentlichen eine quantitative Überführung der Jodidverbindung in das gewünschte Bromid. Die Herstellung von verschiedenen Jo-didethervorläufern und weitere Verfahren zur Überführung in die Bromide sind beispielsweise in den US-Patenten Nr. 3 453 333, 3 470 256 und 3 547 861 und in «Formation of Fluorinated Ethers in a Modified Halohydrin Reaction», Journal of Organic Chemistry, Vol. 33, Nr. 5, Mai 1968, Seiten 1839 — 1844 beschrieben. Die Verwendung von (CF3)2 CFOC4F8I zur Herstellung von anderen Ethern ist in den US-Patenten Nr. 3 790 607, 3 781 370 und 3 637 868 beschrieben.

Die Strahlenundurchlässigkeit variiert etwas bei den Ethern; jene Ether, welche ein höheres Brom zu Kohlenstoff Gewichtsverhältnis haben, zeigen einen grösseren Kontrast. 60 Die Ether, welche einen höheren Bromgehalt und weniger Kohlenstoffatome haben, sind weniger teuer herzustellen. Jedoch haben die Ether mit einem kleineren Kohlenstoffgehalt, wie etwa Perfluoro-1-bromoethylisopropyl-ether, (CF3)2 CFOC2F4Br, auch einen höheren Dampfdruck und 65 werden daher rascher aus Tieren ausgeschieden. Demgemäss wird die Auswahl eines Ethers für die Verwendung bei einer speziellen, für Röntgenstrahlen undurchlässigen Anwendung davon abhängen, wieviel Kontrast erforderlich ist, wie rasch

3

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es gewünscht ist, dass der Ether den Körper wieder verlässt, und natürlich wie toxisch der Ether gegenüber dem Tier und/oder Menschen ist. Bezüglich der Toxizität kann eine bestimmte Toxizität bei einem Tier und/oder Menschen to-lerabel sein; folglich, wenn ein total nichttoxisches Material bevorzugt ist, kann eine geringe Toxizität annehmbar sein, und zwar in Abhängigkeit des jeweiligen Menschen und/

oder der Tierspezies, dem Gesundheitszustand des Tieres und/oder des Menschen und weiteren Betrachtungen pharmakologischer Natur.

Weil die Perfluorobromalkyl-ether auch gute Sauerstoff-und Kohlenstoffdioxid-Trägermaterialien sind, können sie auch als Blutersatz wirken, wenn sie geeignet in einem wässrigen Medium emulgiert oder dispergiert sind, oder sie können mit anderen Perfluorokohlenstoff-Blutersätzen vermischt werden, und zwar in der Art, wie dies in den US-Patenten 3 911 138 und 4 105 798 und anderen Literaturstellen betreffend Blutersatz beschrieben ist. Zudem sind die Ether gut mischbar oder sie sind selbst gute Lösungsmittel für Perfluorokohlenstoff-Blutersätze (wie etwa jene der weiter oben genannten Patente), und daher können sie als Verdünnungsmittel für andere Perfluorokohlenstoff-Blutersätze oder als Lösungsmittel für Perfluorokohlenstoff-Blutersätze verwendet werden, welche normalerweise Festkörper sind.

Die Ether können als solche unverdünnt oder vermischt mit Wasser verwendet werden, wobei sie in letzterem Fall wässrige Dispersionen, wie etwa Emulsionen, bilden. Wässrige Emulsionen des Öl-in-Wasser Typus oder des Wasserin-Öl Typus können verwendet werden. Je grösser die Menge an Perfluorobromoalkyl-ether, desto grösser die Undurch-lässigkeit. Die Emulsionen können etwa 10—90 Vol.-% an Wasser, vorzugsweise 50—90 Vol.-%, enthalten, und der Perfluorobromoalkylether kann soviel als etwa 95 Vol.-% und sowenig wie etwa 5 Vol.-% der Emulsion ausmachen, vorzugsweise etwa 5—20 Vol.-%. Gemische von verschiedenen Ethern können verwendet werden. Normalerweise enthält die Emulsion etwa 0,5—10 Gew.-%, vorzugsweise 1 — 5 Gew.-%, eines Emulgators, basierend auf dem Wassergehalt der Emulsion. Der spezifische Emulgator, welcher verwendet wird, ist nicht kritisch, aber er sollte selbst nicht toxisch sein oder seine Toxizität sollte tolerabel sein, und er sollte eine relativ stabile Emulsion bilden. Bevorzugte Emul-gatoren sind vom nichtionischen Typus, wie etwa Eigelboder Wollfett-Phospholipid (yolk phospholipid), welches ein Oberflächenmittel ist, von dem bekannt ist, dass es für Menschen unschädlich ist. Ebenfalls geeignet sind die Polyoxy-ethylene, Polyoxypropylene und die Copolymeren davon, die im Handel erhältlich sind unter der Handelsmarke «Pluro-nic», und die fluorierten Oberflächenmittel, welche in den US-Patenten Nr. 3 828 085 und 3 547 995 beschrieben sind. .

Die Perfhiorobromoalkyl-ether-Kontrastmittel der Erfindung können für eine Vielzahl von Durchleuchtungsbild-Anwendungen (radioimaging applications) für medizinische und veterinärdiagnostische Zwecke verwendet werden. Die Gebiete für radiographische Verwendung umfassen beispielsweise: Gastroenterographie, Alveolographie, Bronchographie, Lymphographie, Ventriculomyelographie, Spleno-graphie, Cholecystographie, Pancreatographie, renale Angiographie und retrograde Urographie. Mit spezifischem Bezug auf die renale Angiographie sei festgehalten, dass die Bromoether dieser Erfindung, wenn sie z.B. als Emulsionen verwenden werden, einzigartig sind, indem sie nicht in den Urin ausgeschieden werden. Ausserdem stehen alle Arterien, Arteriolen, Venolen und Venen der Niere klar hervor. Andererseits liefert eine Röntgenaufnahme, welche mit einem herkömmlichen jodierten, wasserlöslichen Kontrastmittel gemacht worden ist, eine vollständig schwarze, nierenförmige Silhouette, weil das Mittel so rasch ausgeschieden wird. Im

Falle der Lymphangiographie sind die bekannten wasserlöslichen Kontrastmittel sirupartig, und daher ist es sehr schwierig, eine winzige, genormte medizinische 30er-Nadel (tiny 30 gauge needle) für deren Verabfolgung zu verwenden. Die Perfluorobromoalkyl-ether-Kontrastmittel gehen jedoch sehr leicht durch eine solche Nadel und vereinfachen daher das diagnostische Verfahren.

Wenn die Ether, unverdünnt oder als eine wässrige Dispersion, als ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges Mittel verwendet werden, können sie in das Tier und/oder den Menschen mittels verschiedenen Mitteln eingeführt werden. Geeignete Methoden umfassen das Schlucken, die Injektion und die Katheterisierung. Die verwendete Menge kann stark variieren, und zwar in Abhängigkeit des Gewichtes des Tieres und der speziellen Region, welche mit Röntgenstrahlen untersucht werden soll. Die Intensität (oder Menge) der Bestrahlung mit Röntgenstrahlen kann ebenfalls die Menge des verwendeten Ethers beeinflussen. Die obigen Faktoren werden routinemassig von einem Fachmann in Betracht gezogen, um die effektive Menge für den zu studierenden Zustand zu bestimmen.

Der Ether oder die Etherdispersion sollten isotonisch oder sonstwie physiologisch annehmbar für das Blut gemacht werden, bevor sie in den Blutstrom eingeführt werden, und zwar durch die Hinzugabe von Salzen (z.B. als Rin-ger-Lösung), Puffermitteln (wie etwa NaHCC^) oder anderen Zusatzstoffen, welche herkömmlicherweise für solche Zwecke verwendet werden.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher illustrieren, ohne dass dadurch der Bereich dieser Erfindung eingeschränkt wird.

Beispiel

Perfluoro-1 -bromobutylisopropyl-ether, (CT^CFO-C4F8Br, wird in 85%iger Ausbeute hergestellt mittels der Reaktion von Brom mit (CFs^CFC^Fgl in der Gegenwart von ultraviolettem Licht. Das Produkt wird unter Verwendung einer Perkin-Elmer Annular Still und preparativer Gaschromatographie gereinigt und es wird mittels Massen-spektrometrie und Infrarotspektroskopie charakterisiert. Der Ether hat einen Siedepunkt von 113 — 115 °C bei 760 Torr und eine Dichte von 1,861 g/cc bei einer Temperatur von 24 °C. Molekulargewicht: 446 (berechnet und gefunden).

Der Ether hat eine LD-50 von mehr als 100 mls/kg als eine Emulsion, enthaltend 10 Vol.-% des Ethers und 90 Vol.-% an 5 Gew.-%igem Pluronic F68-Oberflächenmit-tel in Wasser, und ist daher relativ untoxisch. Das Pluronic F68-Oberflächenmittel ist ein Polyoxyethylen-Polyoxypro-pylen-Copolymer mit einem Molekulargewicht von etwa 8200. Die Limiten für die Toxizitätsdaten sind wie folgt:

Tabelle 1

Emulsion Zahl der Überlebenden bei der erwähnten Zeit

Dosis (ml/kg)

10 Min.

1 Stunde

7 Tage

100

3/4

3/4

3/4

75

4/4

4/4

4/4

50

4/4

4/4

4/4

Um die Stabilität der Emulsion zu bestimmen, wurde die weiter oben beschriebene Emulsion des Ethers, hergestellt mittels Ultraschall, bei einer Temperatur von 2 °C in einem verschlossenen Pyrex (Handelsmarke)-Rohr in einem Kühlschrank gelagert. Die Emulsionsstabilität wurde bestimmt mittels Messung der optischen Dichte (optical density) am Anfang und nach einigen Tagen der Lagerung der Probe,

5

10

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und zwar unter Verwendung eines Spectronic 20 Apparates und einer geeigneten Zellgrösse. Der Vergleich mit Emulsionen, in welchen Perfluorodekalin oder Perfluorotributyl-amin anstelle des Ethers verwendet wurde, zeigt an, dass die Etheremulsion ziemlich stabil ist. Von der Stabilität von anderen perfluorobromierten Etheremulsionen wird erwartet, dass sie variiert.

Die Transpiration oder Ausscheidung wird gemessen, indem einer Maus die weiter oben beschriebene Testemulsion iniziiert wird, und die Maus in eine vollständig aus Glas bestehende Kammer gegeben wird, durch welche Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 cc pro Minute fliesst. Nach 20 Minuten werden Sauerstoffproben unter Verwendung einer Mikrospritze entnommen und durch Gaschromatographie unter Verwendung einer SE-30-Säule und eines Elektroneneinfangdetektors analysiert. Durch Kalibrierung des Detektors mit einem Standard, hergestellt aus der Per-fluoroverbindung der Emulsion, kann die Geschwindigkeit, mit der die Perfluoroverbindung durch die Haut und die Lungen der intakten, wachen Maus ausgeschieden wird, berechnet werden. Wenn man die in die Maus iniziierte Menge und die Geschwindigkeit, mit welcher diese sie über eine

Zeitspanne verlässt, kennt, kann die Zeit, nach der alle Perfluoroverbindung die Maus verlassen hat, berechnet werden.

Die Resultate des vorgängigen Verfahrens, verglichen mit im wesentlichen den gleichen Emulsionen, mit der Ausnahme der Verwendung von verschiedenen Perfluoroverbin-dungen (Perfluorodekalin und Perfluorooctylbromid), ausgedrückt mittels den Geschwindigkeiten (ug/min.)., mit welchen die Perfluoroverbindung die Maus nach bestimmten Zeiten von 5, 10, 20, 20, 30 und 40 Wochen verlässt, geben an, dass der Perfluoro-1-bromobutylisopropyl-ether den Körper mit einer Geschwindigkeit verlässt, die nahezu die gleiche wie für Perfluorodekalin (bekannt für eine rasche Ausscheidung) ist, und daher eine wünschbare Ausscheidungsgeschwindigkeit hat.

Die Anhäufung des Perfluoro-1-bromobutylisopropyl-ethers in der Leber und der Milz der Maus, welcher die weiter oben beschriebenen Etheremulsionen verabfolgt wurde, wird bestimmt mittels der direkten Verbrennung der Leberund Milz-Homogenaten mittels Natriumbiphenyl, gefolgt von der Fluoridionmessung mit einer Elektrode. Die Resultate sind der Tabelle 2 zu entnehmen, wobei die Infusionsdosis 100% cc/kg ist.

Tabelle 2

Nasse Verbrennungsanalyse der Leber und der Milz

Tage nach der Infusion

Prozent der zurückbleibenden Dosis Leber Durchschnitt Milz

7

15,85

16,3 4,77

16,72

13

2,59

2,59 2,30

2,59

24

1,4

1,3 0,4

1,2

Die Daten zeigen, dass der Ether in die Leber und Milz ging, und diese dann verliess.

Bei weiteren Experimenten wurden Gewebeproben aus der Maus genommen, welcher intravenöse Dosen der oben beschriebenen Emulsion gegeben wurden, die den Perfluoro-1-bromobutylisopropyl-ether enthielt. Die Emulsionsdosen waren 100, 75 und 50 cc/kg. Die Maus wurde nach 7,13 und 24 Tagen getötet, und Proben der Leber, der Milz und der Niere wurden entfernt, fixiert und fürs Schneiden montiert. Ebenfalls wurde eine Probe der Milz aus der Maus 330 Tage nach der Infusion entfernt. Einige dieser Gewebe wurden geschnitten und geprüft. Während der Zeitspanne, während der der Ether in grossen Mengen vorhanden ist, zeigt die mikroskopische Prüfung kleine oder keine Mitosen von Hepa-tozyten, aber etwas Hypertrophie von Kernen ist sichtbar. Zweikernige Zellen wurden beobachtet, und in einem Fall sind sogar 53% zweikernig. Weniger als 1% des Hepatozyt Cytoplasmas wird durch den Perfluorobromoalkyl-ether besetzt. Etwas Infiltration an monomuklearen Zellen wird beobachtet, und versprengt-ähnliche (blast-like) Zellen wie auch Fluorkohlenstoffteilchen werden im Interstitium gefunden. Die Wiederemulgierung der grösseren Fluorkohlenstoffteilchen in kleinere Teilchen, was normalerweise dem 40 Verschwinden vorausgeht, ist nahezu vollständig. Zwei Wochen nach der Infusion ist die Leber innerhalb normalen Grenzen, mit der Ausnahme von etwas Phagozyten, welche die Perfluorobromoverbindung enthalten, und Kerne von Hepatozyten sind etwas vergrössert, aber sonst normal. 45 Eine unverdünnte Probe des Perfluoro-1 -bromobutyliso-propyl-ethers wird in die Trachea einer anästhesierten Ratte mittels eines Plastikrohres, das ein abgeschrägtes Ende hat, injiziiert. Eine Folge von Röntgenaufnahmen wurde durchgeführt, und es zeigte sich, dass der Ether ein gutes Kon-50 trastmittel ist. Ähnlich wurde die weiter oben beschriebene Emulsion, die den Ether enthält, intravenös in eine Maus iniziiert. Röntgenaufnahmen (50 KVAangewendet) wurden zwei Tage später gemacht. Die Röntgenaufnahmen zeigen deutlich die Leber und die Milz, und dadurch wird angege-55 ben, dass der Ether im retikuloendothelialen System abgelagert ist. Die obigen Resultate demonstrieren so die wirksame Verwendung des Ethers als ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges Mittel.

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65

s

Claims (8)

1. 664 492

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Für Röntgenstrahlen undurchlässiges Mittel, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens einen Perfluorobromoal-kylether der Formel s

   CmF2m+iOCnF2nBr als solchen oder in der Form einer wässrigen Dispersion enthält, worin m und n unabhängig voneinander ganze Zahlen von 2 bis 6 sind. io
2. 2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ether F-l-Bromobutylisopropyl-ether ist.
3. 3. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ether in der Form einer wässrigen Dispersion ist.
4. 4. Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass 15 die wässrige Dispersion 50—90 Vol.-% Wasser,

   0,5—10 Gew.-% eines Dispersionsmittels, basierend auf dem Wassergehalt, und 5—20 Vol.-% des Ethers enthält.
5. 5. Verwendung von Perfluorobromoalkyl-ethern der Formel 20

   CmF2m+iOCnF2nBr worin m und n unabhängig voneinander ganze Zahlen von 2 bis 6 sind, als solche oder in der Form einer wässrigen Di- 25 spersion als Kontrastmittel für Röntgenstrahlen ausserhalb des menschlichen und/oder tierischen Körpers.
6. 6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ether F-1 -Bromobutylisopropyl-ether ist.
7. 7. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- 30 net, dass der Ether in der Form einer wässrigen Dispersion vorliegt.
8. 8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Dispersion 50 — 90 Vol.-% Wasser, 0,5—10 Gew. % eines Dispersionsmittels, basierend auf dem 35 Wassergehalt, und 5 — 20 Vol.-% des Ethers enthält.

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