Контрастная композиция для магнитно-резонансной томографии и ангиографии на основе mn-дцта

Изобретение относится к контрастным средствам для магнитно-резонансной диагностики, а именно к контрастной композиции для магнитно-резонансной томографии и ангиографии, содержащей хелатный комплекс марганца (II) с транс-1,2-диаминоциклогексан-N,N,N',N'-тетрауксусной кислотой (Mn-ДЦТА) в концентрации 0,5 моль/л и вспомогательный медицинский полимер в водном растворе. В качестве вспомогательного медицинского полимера композиция содержит 4%-ный сукцинилированный желатин со средней молекулярной массой 23200 дальтон, при этом соотношение концентраций хелатного комплекса и медицинского полимера 1:1, а величина рН композиции составляет 7,1-7,7. Предложенная композиция позволяет увеличить контрастирующую способность с меньшим почечным клиренсом и усилить контрастирующие свойства при контрастной ангиографии. 8 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к контрастным средствам для магнитно-резонансной диагностики. Изобретение может быть использовано в медико-биологических экспериментальных и клинических исследованиях.

Известно композитное контрастное соединение из динатриевой или дипиперазиновой соли комплекса гадолиния с диэтилентриаминопентауксусной кислотой (гадопентата) и 0,5-5 мас. % медицинского лекарственного полимера [1].

Недостатками данного соединения является использование в основе линейные хелатные комплексы, содержащие потенциально токсичный элемент - ион гадолиний (III) - и обладающие меньшей константой стойкости в сравнении с макроциклическими гадолинийсодержащими соединениями. Так же недостатком изобретения является отсутствие информации о релаксивности и кинетике созданного композита.

Известно композитное контрастное соединение из комплексного соединения гадолиния (3⁺) в концентрации 0,1-1,0 М/л, где свободный лиганд присутствует в концентрации до 2 мас. % и поливинилпирролидон со средней величиной молекулярной массы 8000 дальтон, поли-(O-2-гидроксиэтил)-крахмал с молекулярной массой до 130000 дальтон и степенью молярного замещения не выше 0,42, декстран с молекулярной массой не выше 60000±5000 дальтон или полиэтиленгликоль с молекулярной массой 1500±500 дальтон, при этом величина рН раствора составляет 6,0-8,0 [2].

Недостатком данного средства является то, что в основе контрастного композита лежит линейный хелатный комплекс гадолиния, который токсичен для организма в сравнении с макроциклическими контрастными препаратами. Также не учитывается фармакокинетика соединения, в частности скорость выведения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является контрастное соединение Mn-ДЦТА [3], которое выбрано в качестве прототипа.

Это контрастное соединение получали по оригинальной технологии в один этап из оксида марганца (II) и NаН₂ДТПА, с выходом в итоге 0,5 М раствора Mn-ДЦТА при отсутствии определимых концентраций свободного марганца, без токсических примесей и при небольшом избыточном количестве свободного ДЦТА (до 0,55%), при рН готового раствора фармацевтической формы в пределах 6,7-7,4. Полученное контрастное соединение Mn-ДЦТА обладает схожими с гадолинийсодержащим контрастным соединением магневист термодинамическими параметрами. При определении авторами токсичности контрастного соединения Mn-ДЦТА полученное значение LD₅₀ выше 17,5 мл/кг массы тела позволяет отнести данный препарат к группе 4 (малоопасные вещества) согласно требованиям Фармкомитета РФ.

Недостатками данного соединения является низкое значение спин-решетчатой релаксивности R1 по сравнению с магневистом для концентраций растворов Mn-ДЦТА меньше 0,1 М, что обуславливает низкие контрастирующие свойства соединения и быстрый клиренс (t_1/2=10,7 минут) через кровеносное русло. Данные недостатки не позволяют использовать Mn-ДЦТА в магнитно-резонансных исследованиях тканей и сосудов.

Задачей изобретения является создание контрастной композиции с большей контрастирующей способностью и меньшим почечным клиренсом, что позволит усилить контрастирующие свойства при контрастной ангиографии.

Поставленная задача решается созданием контрастной композиции для магнитно-резонансной томографии и ангиографии на основе Mn-ДЦТА, содержащей комплексное соединение и вспомогательный медицинский полимер в водном растворе, который в качестве комплексного соединения содержит макроциклический хелатный комплекс марганца (II) с транс-1,2-диаминоциклогексан-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты (ДЦТА) в концентрации 0,5 моль/л и в качестве вспомогательного медицинского полимера содержит сукцинилированный желатин со средней молекулярной массой 23200 дальтон, при этом соотношение концентраций хелатного комплекса и медицинского полимера 1:1, а величина рН раствора составляет 7,1-7,7.

Новые свойства предлагаемой в качестве изобретения композиции не вытекают из уровня техники в данной области и неочевидны для специалиста в данной области.

Идентичной совокупности свойств не обнаружено в патентной и научно-медицинской литературе.

Предлагаемая композиция может быть использована в практическом здравоохранении для улучшения качества диагностики.

Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему фигур.

На фиг. 1 изображен калибровочный график зависимости релаксивности R1 водного раствора цикломанга (Mn-ДЦТА) (•) и композита цикломанга (Mn-ДЦТА) с гелофузином (желатином) (♦).

На фиг. 2, 3 изображены гистограммы значений коэффициента усиления для композита цикломанга (Mn-ДЦТА) с гелофузином (желатином) (1) и водного раствора цикломанга (Mn-ДЦТА) (2), измеренные в области дуги аорты и задней полой вены экспериментальных животных в разные фазы контрастного усиления (артериальная фаза с 0 до 100 секунды, венозная фаза с 100 до 150 секунды).

На фиг. 4-7 изображены гистограммы значений коэффициента усиления для композита цикломанга (Mn-ДЦТА) с гелофузином (желатином) (1) и водного раствора цикломанга (Mn-ДЦТА) (2), измеренные в области коркового слоя (фиг. 4) и мозгового слоя правой почки (фиг. 5), коркового слоя (фиг. 6) и мозгового слоя левой почки (фиг. 7) экспериментальных животных в разные фазы контрастного усиления (артериальная фаза с 0 до 100 секунды, венозная фаза с 100 до 150 секунды).

На фиг. 8 изображены гистограммы значений площади под графиком динамического контрастирования правой почки (корковый слой А1, мозговой слой А2) и левой почки (корковый слой Б1, мозговой слой Б2) экспериментальных животных в разные фазы контрастного усиления композитом цикломанга (Mn-ДЦТА) с гелофузином (желатином) (1) и водным раствором цикломанга (Mn-ДЦТА) (2).

Пример 1

Изготовили композит Mn-ДЦТА с 4%-ным сукцинированным желатином (гелофузин) с молекулярной массой 23200 дальтон по следующей технологии: при температуре окружающей среды 25°С и относительной влажности 70% в стеклянный цилиндр с помощью дозатора добавляли 10 мл Mn-ДЦТА с концентрацией 0,087 ммоль/мл, затем добавили 10 мл 4%-ного сукцинированного желатина (гелофузин). Полученный композит размешали стеклянной палочкой и перелили во флакон из темного стекла.

Пример 2

Оценка свойств композита in vitro проводили по методике релаксометрии на МРТ Toshiba Vantage Titan с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл. Для контроля использовали раствор Mn-ДЦТА с физиологическим раствором.

Композит с разведенными веществом Mn-ДЦТА в концентрациях 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 ммоль/л, разлили по пенициллиновым флаконам, объемом 10 мл, и поместили в штатив, далее штатив разместили в квадратурную катушку для исследования головы, как наиболее подходящую по размерам и позволяющую получить минимальное соотношение сигнал-шум.

Для исследования использовали протокол Turbo Spine Echo с инверсией-восстановлением. Диапазон значений времени инверсии TI, мс: 20; 100; 300; 500; 1000; 3000; 5000. После проведения релаксометрии строили график зависимости интенсивности композита и раствора Mn-ДЦТА с физиологическим раствором от времени инверсии.

На основе этой зависимости методом нелинейной регрессии рассчитывали значения коэффициентов уравнения:

основным из которых является коэффициент Т1 - время релаксации и обратное ему значение релаксивности R1 для каждого композита.

При релаксометрии композита Mn-ДЦТА с раствором желатина определена линейная зависимость релаксивности R1 от концентрации вещества (фиг. 1). Для композита Mn-ДЦТА с раствором желатина: у=3,1135х+0,4005 (R²=0.9979). Для смеси Mn-ДЦТА с физиологическим раствором: у=2,1828х+0,3645 (R²=0.9984).

Доказано увеличение общей релаксивности R1 композита по отношению смеси Mn-ДЦТА с физиологическим раствором (критерий знаков, р=0,012).

Вероятно, желатин вносит изменение в термодинамические механизмы внутренней и координационной сферы. Возможно, желатин образует достаточно вязкий композит с Mn-ДЦТА, что в свою очередь изменяет параметры вращения молекулы Mn-ДЦТА и время водного обмена в первой координационной сфере, а, следовательно, в целом влияет на релаксационные характеристики композита с повышением скорости релаксации R1.

Общий эффект желатина на уровне внешней координационной сферы и внутренней сферы может определяться замедлением диффузии молекул воды из одного слоя в другой.

Пример 3

Оценку фармакокинетических свойств композита Mn-ДЦТА с 4%-ным сукцинированным желатином (гелофузин) проводили по методике динамической магнитно-резонансной томографии. В качестве контроля использовали раствор Mn-ДЦТА с физиологическим раствором.

Динамическую томографию проводили на экспериментальных животных - крысы Wistar (n=15).

Томографию выполняли на MPT Toshiba Vantage Titan с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл. Использовался протокол FFE 3D MRA СЕ. Время повторения (TR) 5,3 мс; время эхо (ТЕ) 2,5 мс; поле обзора 18,8×25 см; матрица 256×190; толщина среза 1,5 мм.

Для томографического исследования на крысах проводили премедикацию препаратами золетил и ксиловет, дозу подбирали индивидуально в зависимости от массы животного (0,1 мл на 100 грамм веса). После усыпления животного и введения в состояние наркоза, выполняли катетризация хвостовой вены животного катетером для внутривенных вливаний Flexicath с крыльями и дополнительным портом размером 24G. Катетер промывали гепарином.

Животное фиксировали и укладывали в квадратурную катушку для исследования головы, как наиболее подходящую по размерам с целью получения минимального соотношения сигнал-шум.

Композит вводили в индивидуально подобранных дозах в зависимости от веса животного: для композита и раствора Mn-ДЦТА с физиологическим раствором использовалась дозировка концентрацией равной 0,4 ммоль/мл.

После проведенного исследования катетер удаляли, место инъекции обрабатывали и заклеивали стерильной повязкой.

При обработке полученных значений рассчитывали коэффициент усиления:

где I_p - интенсивность сигнала в выбранной области после введения контрастного препарата, I_o - интенсивность сигнала от исследуемой области до введения контрастного препарата.

При анализе результатов динамической томографии крыс было показано, что оба раствора контрастного соединения имеют одинаковые характеристики на всех этапах контрастирования аорты в артериальную и венозную фазу (фиг. 2). В области задней полой вены выявлено различие показателей контрастности в позднюю артериальную и в венозную фазу, что указывает на изменение кинетики контрастного усиления исследуемого композита в виде снижения его концентрации в венозных сосудах (фиг. 3) по сравнению с раствором Mn-ДЦТА с физиологическим раствором (критерий Манна-Уитни, для задней полой вены р=0,044).

Для более детальной оценки клиренса раствора Mn-ДЦТА с физиологическим раствором и композита Mn-ДЦТА с желатином мы измерили коэффициент усиления для почек экспериментальных животных раздельно для коркового и мозгового вещества. Для правой почки выявлено значимое различие (критерий Манна-Уитни, р<0,05) в значениях коэффициента усиления между композитом и раствором Mn-ДЦТА с физиологическим раствором только на 75 секунде контрастирования для коркового слоя, а в раннюю артериальную и в венозную фазу различий выявлено не было (фиг. 4). В случае левой почки при использовании композита было выявлено значимое повышение коэффициента усиления коркового слоя в венозную фазу (критерий Манна-Уитни, р<0,05) (фиг. 6), что свидетельствует о повышении контрастирования коркового вещества при использовании композита. В области мозгового слоя выявлено значимое (критерий Манна-Уитни, р<0,05) повышение коэффициента усиления в позднюю артериальную и в венозную фазу обеих почек при введении Mn-ДЦТА с гелофузином (фиг. 5 и 7).

Используя полуколичественный параметр оценки кинетики (площадь под кривой - AUC) для раствора Mn-ДЦТА с физиологическим раствором и Mn-ДЦТА с желатином (рис. 8) в качестве критерия оценки почечного клиренса, то было выявлено значимое снижение AUC для композита, что объясняет снижение контрастирующей способность в венозную фазу задней полой вены и повышение контрастирования мозгового вещества почек с обеих сторон вследствие задержки выведения композита из межклеточного пространства тканей и более высокой стойкости циркулирующего композита Mn-ДЦТА с желатином в сравнении с его натриевым соединением.

Предлагаемая в качестве изобретения композиция апробирована на экспериментальных животных и позволяет увеличить контрастирующую способность с меньшим почечным клиренсом и усилить контрастирующие свойства при контрастной ангиографии.

Литература

1. Патент №2150961 Российская Федерация Магнитно-резонансная контрастная композиция / В.Н. Кулаков, В.Ф. Хохлов, Ю.В. Гольтяпин и др. - №98102737/14; заявл. 06.02.1998; опубл. 20.06.2000, Бюл. №17. - 11 с.

2. Патент №2639390 Росийская Федерация Лекарственная контрастная композиция Б.Н. Гольтяпин, Е.Ю. Григорьева, Т.П. Климова и др. - №2016114044; заявл. 12.04.2016; опубл. 21.12.2017, Бюл. №36. - 21 с.

3. Исследование комплекса Mn-ТРАНС-1,2-диаминоциклогексан-N,N,N',N'-тетраацетата а качестве парамагнитного контрастного препарата для магнитно-резонансной томографии [Текст] / В.Ю. Усов, М.Л. Белянин, А.И. Безлепкин и др. // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2013. - Т. 76, №10. - С. 32-38.

Контрастная композиция для магнитно-резонансной томографии и ангиографии, содержащая хелатный комплекс марганца (II) с транс-1,2-диаминоциклогексан-N,N,N',N'-тетрауксусной кислотой (Mn-ДЦТА) в концентрации 0,5 моль/л и вспомогательный медицинский полимер в водном растворе, где в качестве вспомогательного медицинского полимера содержит 4%-ный сукцинилированный желатин со средней молекулярной массой 23200 дальтон, при этом соотношение концентраций хелатного комплекса и медицинского полимера 1:1, а величина рН композиции составляет 7,1-7,7.