光感粒子及其應用于光動力療法及顯影的用圖
【技術領域】
[0001] 本發明是有關于一應用于醫學造影和/或光動力療法（photodynamic therapy ; 簡稱roT)的光感粒子。特別是，本發明系有關于一種光感粒子顯影劑和光動力療法藥劑 (PDT agents)，以及制造或使用該些藥劑的方法。
【背景技術】
[0002] -般常以醫學造影技術來生成動物（含人類）身體部位的影像，以達到診斷、治療 和/或科研目的。
[0003] 診斷用或醫用超音波（diagnostic or medical sonography)亦稱為超音波檢 查（ultrasonography)，是一種以超音波為基礎的造影技術，用以顯影個體的皮下組織/器 官。超音波檢查的概念不同于其他醫學造影方式，其運作原理是透過聲波的發送與接收來 實現。將高頻率的寬譜聲波發送至組織內，而后再由組織反射聲波。當可想見，不同組織所 反射的聲波型態會因組織的結構和組成而異，進而建構出二維或三維影像。
[0004] 顯影增強超音波檢查（Contrast-enhanced ultrasonography ;簡稱 CEUS)是將超 音波顯影劑應用在傳統的醫用超音波。市面上的超音波顯影劑為高回聲（echogenic)物 質，例如氣體微氣泡。回聲性系指物體能反射超音波的能力，而出現在目標部位的微氣泡 能增強聲波的反射；此時會因為微氣泡和圍繞在目標部位周圍軟組織之間的回聲性差異較 大，而產生一顯影增強的獨特聲像圖。一般而言，可將能夠增強顯影的微氣泡制成小丸劑 (bolus)形式，經靜脈注射至血液循環中，當在血流中的微氣泡流經目標部位時，微氣泡會 反射一種獨特的回聲使目標部位的組織和周圍組織形成鮮明的對比。然而，微氣泡在循環 中停滯時間較短，因為這些微氣泡會被免疫系統細胞或器官（例如，肝臟和脾臟）所吸收。
[0005] 核磁共振造影（Magnetic resonance imaging ;簡稱MRI)是一種常見的醫學造影 技術，能夠較詳盡地顯影個體的內部結構。在進行核磁共振造影時，使個體暴露在強大的磁 場中并施予一放射射頻，造成個體體內的部分原子自旋，接著當脈沖停止后，原子弛緩回到 平衡態。當原子弛緩時會發射一能量，而MRI掃描儀能夠偵測此一能量，并將其數字轉換成 一影像。由于MRI在身體不同的軟組織之間能展現良好的顯影效果，大部分的MRI檢驗不 一定需要使用MRI顯影劑；然而，通常在檢驗時還是會使用MRI顯影劑，特別是在需要進行 更精細詳盡的MRI檢查的情形中。當這些MRI顯影劑被傳送到目標部位時，可改變個體身 體內原子的弛豫時間，以增強顯影效果。
[0006] MRI顯影劑可因其顯影劑磁性特性不同，而分為順磁性（paramagnetic)和超順磁 性（superparamagnetic)MRI顯影劑。順磁性MRI顯影劑包含通常為螯合物型式的順磁離 子，例如，IL (gadolinium)或猛（manganese)。大部分臨床核準的順磁性顯影劑為小分子形 式；然而，小分子顯影劑有許多缺點，例如，血循環時間短暫、敏感度較低、黏稠度與滲透壓 較高等。在某些患者群體中，這些化合物通常與腎臟并發癥有關。再者，小分子顯影劑易迅 速被身體排出，因而較難將這些顯影劑標定到目標部位。超順磁性MRI顯影劑為氧化鐵或 鐵鉑合金制成的光感粒子。然而，目前臨床上僅核可了一種適用于人類的口服氧化鐵顯影 劑，即;LUMIREM馨（亦稱為氣體TROMARK?) 〇
[0007] 雖然目前已有多種應用于診斷和治療的顯影增強劑，但先前技術仍亟需一種改良 的顯影增強劑，其可用于標定動物的目標器官、組織和細胞，并將顯影增強劑和/或生物活 性劑傳送至該處。
[0008] 光動力療法（PDT)已被用于治療多種不同的疾病，包含局部固型腫瘤、眼部疾病 和皮膚疾病。氧氣是光動力療法的重要關鍵。在進行光動力療法時，先將光敏感劑施用至 細胞，接著照射適當波長和強度的光線以活化光敏感劑。在第I型光動力療法中，活化的光 敏感劑和氧反應后會產生活性氧物質（reactive oxygen species);而在第II光動力療法 中，反應后會產生單態氧（singlet oxygen);活性氧物質或單態氧會進一步破壞疾病細胞。 因此，治療部位中氧氣的存在是光動力療法治療效果的關鍵所在。然而，在固型腫瘤中，月中 瘤細胞的生長速率往往比血管生成更為迅速，因而造成缺氧的環境，亦即腫瘤細胞經常面 臨氧氣缺乏的情形。當腫瘤細胞處于缺氧環境時，會損及光動力療法殺死惡性細胞的能力。
[0009] 因此，本領域亟需一種治療缺氧惡性腫瘤的方法，其能夠將充氧劑（oxygenating agent)直接傳送至腫瘤部位，以提升光動力療法的治療效果。基于各種診斷和/或治療目 的，相關領域已發展出各式各樣的技術，來顯影不同的組織和器官。
[0010] 在進行醫學造影時，通常會使用造影增強劑（或顯影劑）來顯影不同的組織，以改 善特定組織的可見度。一般而言，所述顯影劑擁有可供特定偵測裝置偵測的性質，且當顯影 劑被注入一個體身體內時，可藉由存在于目標部位的顯影劑來產生該部位的影像，因而使 得醫療從業人員能夠評估此一部位。
【發明內容】
[0011]
【發明內容】
旨在因此提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基 本的理解。此
【發明內容】
并非本揭示內容的完整概述，且其用意并非在指出本發明實施例的 重要/關鍵組件或界定本發明的范圍。
[0012] 本揭示內容的一態樣為一種適用于超音波、核磁共振（MRI)或光動力療法的光感 粒子。
[0013] 依據本揭不內容一實施方式，所述光感粒子包含一核體和一殼體。所述核體填充 有氣體、液體或氣液混合物。所述殼體實質上由復數個光感接合體所組成，且任一所述光感 接合體系由一光敏感劑和與該光敏感劑共價鍵結的一或多個生物可分解聚合物所組成。
[0014] 在本揭示內容特定的實施方式中，所述核體系以氣體或氣液混合物所填充，且所 述氣體可以是空氣、氧氣和/或氟碳化物。
[0015] 依據各種不同的實施方式，所述光敏感劑為卟啉（porphyrin)、二氫卟酸 (chlorin)、釀青素（phthalocyanine)、細菌二氫卟酸（bacteriochlorin)、甲基藍 (methylene blue)或其衍生物。在某些具體的實施方式中，所述生物可分解聚合物為聚 乳酸（polylactic acid;簡稱PLA)、聚己內酯（polycaprolactone;簡稱PCL)或聚乙醇酸 (polyglycolic acid;簡稱 PGA)。
[0016] 在可任選的實施方式中，每一光感接合體有一至四個與該光敏感劑共價鍵結的生 物可分解聚合物。再者，所述殼體的聚集數目（aggregation number)約為2, 000 - 15, 000。
[0017] 依據本揭示內容不同的實施方式，所述光感粒子的核體的直徑平均約為10- lOOnm，且所述光感粒子的殼體的厚度約為10 - lOOnm。再者，所述光感粒子的多分散性指數 (polydispersity index)，約為 0· 〇5 - 0· 3〇
[0018] 依據本揭示內容可任選的實施方式，所述光敏感劑為間位-四-3-羥甲基苯基二 氫卟酸（meta-tetra-3-hydroxymethyl phenyl chlorin ;簡稱m-THPMPC)，且所述生物可分 解聚合物為聚乳酸。
[0019] 在可任選的實施方式中，所述核體內填充了氣體，而所述光感粒子的制備方法如 下。首先，光感接合體以1:10至1:100(m/v)的比例溶于一有機溶劑中，以得到一接合體溶 液。接著，將接合體溶液逐滴（drop-wisely)加至去離子水中并進行攪拌，同時將氣體注入 至該混合物中；所述有機溶劑為丙酮或四氫咲喃（tetrahydrofuran)，且有機溶劑和去離 子水的體積比為1:1至1:20。在接合體溶液耗盡后，氣體需持續注入至少30分鐘。
[0020] 在其他部分實施方式中，所述核體系以氣體填充，且光感粒子系由以下方法所制 備。首先，將光感接合體溶解于二氯甲烷中以得到一接合體溶液，其中光感接合體和二氯甲 燒混合比例為1:1至l〇〇:l(m/v)。接著，將第一聚乙稀醇（polyvinyl alcohol，簡稱PVA) 加入至所述接合體溶液中，并以超音波震蕩產生一油包水乳劑（water-in-oil emulsion)。 其次，將油包水乳劑加入至一第二聚乙烯醇溶液內，并以超音波震蕩產生一水包油包水乳 劑（water-in-oil-in-water emulsion)。之后，去除水包油包水乳劑中的二氯甲燒，再去 除PVA以得到所述光感粒子。在本揭示內容具體的實施方式中，所述第一或第二PVA溶液 的濃度約為〇. 1至10% (w/v)，且二氯甲烷和第一聚乙烯醇溶液的體積比為1:1至100:1， 而二氯甲烷和第二聚乙烯醇溶液的體積比為1:1至1:10。依據各種實施方式，所述PVA可 藉由離心方式去除。
[0021 ] 依據本揭示內容部分實施方式，所述光感粒子適用于MRI，且復數個光感接合體其 中至少一者的光敏感劑包含一磁性造影增強物質。所述核體可填充液體、氣體或一氣液混 合物。
[0022] 在本揭示內容的某些【具體實施方式】中，所述磁性造影增強物質為一順磁離子，其 與光敏感劑相螯合。舉例而言，所述順磁離子包含但不限于：二價猛（manganese)、三價 猛、三價IL (gadolinium)、三價鐵（iron)、二價鐵、三價絡（chromium)、二價鈷（cobalt)、 二價鎳（nickel)、二價銅（copper)、三價釹（neodymium)、三價釤（samarium)、三價 鐿（ytterbium)、二價 |凡（vanadium)、三價鋪（terbium)、三價鏑（dysprosium)、三價欽 (holmium)和三價鉺（erbium)。充于光感粒子的核體內的液體可任選地含有一或多個 氧載體，例如血紅素類氧載體（hemoglobin-based oxygen carriers)或全氟碳類氧載體 (perfluorocarbon-based oxygen carriers)〇
[0023] 本揭示內容另一態樣為一種對一個體的一身體部位造影的方法。
[0024] 依據本揭示內容多種不同的實施方式，所述方法包含以下步驟。在一施用步驟中， 對所述個體施用一顯影組合物，該顯影組合物包含上述本揭示內容的態樣/實施方式的任 一者所示的光感粒子顯影劑。在造影步驟中，利用超音波或核磁共振造影技術來檢查欲進 行造影的身體部位
[0025] 舉例而言，上述光感粒子的核體以氣體或氣液混合物填充者，適用于超音波造影； 而光感粒子包含一磁性造影增強物質者，則適用于MRI造影。此外，光感粒子的核體亦可以 氣體或一氣液混合物填充，且包含一磁性造影增強物質，使其能展現同時適用于超音波和 MRI造影的兩種性質。
[0026] 本揭示內容又一態樣為一種治療患有一疾病的一個體的治療方法。
[0027] 依據本揭示內容具體的實施方式，所述方法包含以下步驟。首先，施用一藥學組合 物至所述個體的一病灶處，其中藥學組合物包含有效量的光感粒子，且所述光感粒子為本 揭示內容第一態樣（以及相關實施方式）所示者。接著，以一光線照射所述個體的病灶處， 且該光線照射量需足以活化所述光敏感劑。具體而言，所述光感粒子的核體可以氣體或一 氣液混合物填充。
[0028] 依據本揭示內容不同的實施方式，所述疾病可以是非小細胞肺癌 (non-small-cell lung cancer)、前列腺癌(prostate cancer)、食道癌(esophageal cancer)、皮膚癌(skin cancer)、乳癌(breast cancer) n M (bladder cancer)、 胰臟癌（pancreatic cancer)、卡波西氏肉瘤（Karposi's sarcoma)、視網膜母細胞瘤 (retinoblastoma)、年齡相關黃斑部退化（age-related macular degeneration)、牛皮癬 (psoriasis)、關節炎（arthritis)以及周邊動脈疾病的光血管成形（photoangioplasty of peripheral arterial disease)〇
[0029] 在可任選的實施方式中，所述光線的波長范圍約為550至750nm ;較佳為，約650 至700nm。再者，所述光線的照射強度為約20至200J/cm2。
[0030] 本揭示內容又一態樣為一種光感粒子的用途，其系用于制備應用于光動力學療法 的藥學組成物。
[0031] 依據本揭不內容部分實施方式，所述光感粒子包含一核體和一殼體。所述核體可 填充氣體、液體或一氣液混合物。所述殼體實質上系由復數個光感接合體所組成，且每一光 感接合體系由一光敏感劑和一或多個與光敏感劑共價鍵結的生物可分解聚合物所組成。
[0032] 依據各種不同的實施方式，所述光敏感劑是卟啉、二氫卟酚、酞青素、細菌二氫卟 酚、甲基藍或其衍生物。在部分實施方式中，所述生物可分解聚合物為聚乳酸、聚己內酯或 聚乙醇酸。依據本揭示內容可任選的實施方式，所述光敏感劑為間位-四-3-羥甲基苯基 二氫卟酚（m-THPMPC)，且所述生物可分解聚合物為聚乳酸。在可任選的實施方式中，每一光 敏感劑具有一至四個生物可分解聚合物，其與所述光敏感劑共價鍵結。
[0033] 依據本揭示內容各種不同實施方式，所述光動力療法可用以治療非小細胞肺癌、 前列腺癌、食道癌、皮膚癌、乳癌、膀胱癌、胰臟癌、卡波西式肉瘤或視網膜母細胞瘤。
[0034] 依據本揭示內容某些實施方式，所述光感粒子的核體可填充液體，且可任選地含 有一或多個氧載體，例如血紅素類氧載體或全氟碳類氧載體。在參閱下文實施方式及相關 的圖式后，本發明所屬技術領域中具有通常知識者當可輕易了解本發明的基本精神及其他 發明目的，以及本發明所采用的技術手段與實施態樣。
【附圖說明】
[0035] 為讓本發明的上述與其他目的、特征、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式的說 明如下：
[0036] 圖1A為依據本發明【具體實施方式】所示的光感粒子100的一般結構示意圖；
[0037] 圖1B為依據本揭示內容所示的PPLA(實施例1. 1)和CPLA(實施例1. 2)接合體 的熒光圖譜；
[0038] 圖2為依據本發明另一實施方式所示的應用于MRI的光感粒子200的示意圖；
[0039] 圖3為一代表性的穿透式電子顯微鏡（TEM)照片，呈現出依據本發明又一實施方 式，適用于超音波造影的裝載氣體的光感粒子；
[0040] 圖4為依據本發明又一實施方式所示的光感粒子的TEM影像；
[0041] 圖5A和圖5B為在本發明一實施例中，實驗組和控制組的超音波造影的影像；
[0042] 圖6為在本發明一實施例中，依據熒光強度偵測結果所繪示的柱形圖；
[0043] 圖7為依據本發明一實施例，在光動力療法施用前/后的細胞型態，在顯微鏡下所 拍攝的照片；
[0044] 圖8為一熒光照片，用以顯示依據本發明一實施例所示的光動力療法所產生的活 性氧物質；
[0045] 圖9A和圖9B為依據本發明一實施例所繪示的細胞存活率的折線圖；
[0046] 圖10A和圖10B為依據本發明一實施例所繪示的腫瘤抑制活性和體重變化的折線 圖；
[0047] 圖11為依據本發明另一實施例，樣本含不同濃度Mn-CPCL光感粒子的T1-加權 MRI的掃瞄影像；
[0048] 圖12為依據本發明一實施例所繪示的光感粒子引起單態氧產生的折線圖；
[0049] 圖13A和圖13B為依據本發明另一實施例所示的細胞存活率的折線圖；
[0050] 圖14為依據本發明另一實施例所示的藉由光感粒子引發單態氧產生的折線圖；
[0051] 圖15A和圖15B為依據本發明另一實施例所示的細胞存活率的折線圖；
[0052] 圖16A和圖16B為依據本發明另一實施例所示的腫瘤抑制活性和體重變化的折線 圖；
[0053] 圖17為依據本發明另一實施例，本發明的光感粒子溶血活性的折線圖；以及
[0054] 圖18為依據本發明一實施例所示的小鼠皮膚對于本發明的光感粒子的體內光過 敏反應的照片。
[0055] 根據慣常的作業方式，圖中各種特征與組件并未依比例繪制，其繪制方式是為了 以最佳的方式呈現與本發明相關的具體特征與組件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的 組件符號來指稱相似的組件/部件。
【具體實施方式】
[0056] 為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體 實施例提出了說明性的描述；但這并非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。實施方 式中涵蓋了多個具體實施例的特征以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其 順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。
[0057] 為了方便起見，本說明書、實施例和權利要求書所記載的名詞皆示于此。除非本說 明書另有定義，此處所用的科學與技術詞匯的含義與本發明所屬技術領域中具有通常知