专利名称：一种水溶性纳米复合材料及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有造影功能的纳米复合材料制备及应用领域，具体涉及一种具有 CT/MRI双模式造影功能的水溶性纳米复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
随着医学成像技术在癌症检测诊断中的应用，核磁共振成像(MRI)诊断技术以其无创、相对快速准确的特点备受关注。配合核磁共振成像诊断技术使用的MRI纳米医学造影剂，在外加磁场的作用下，可以与不同的生物组织相互作用呈现相应的磁共振信号，根据其在磁场中与病变部位的肿瘤细胞作用结果的区别分类，可分为T1和T2造影剂。目前，国内外市场化的MRI医学造影剂以T1检测用的钆试剂和T2检测用的纳米超顺磁性氧化铁 (SPION)构建的MRI造影剂为典型代表。科研工作者通过对钆和SPION进行表面修饰，在钆和SPION材料结构改进方面做了大量工作，以实现钆和SPION材料的水溶性、稳定性、靶向性和生物相容性的改善。虽然通过在钆和SPION材料结构改进，改善了钆和SPION材料的水溶性、稳定性、 靶向性和生物相容性，但是单一模式造影剂的敏感性和特异性不够高仍然是MPI诊断技术难以突破的难关，为了克服这种MRI诊断技术单一模式医学检测手段的缺陷，MRI诊断技术可以结合CT诊断技术以使得到人体组织的任意断面清晰图像。相应地，由于MRI诊断技术与CT诊断技术的结合，配合该结合诊断技术的新型CT/MRI双模式医学造影剂的研发艮口成为石if究热点之一 (Angelique Louie. Multimodality Imaging Probes :Design and Challenges Chem. Rev. 2010，110，3146-3195)，新型CT/MRI双模式医学造影剂既要能提高诊断的灵敏度和准确度，同时又要具有低毒高效的特点。具有CT医学成像功能的试剂有水溶性碘造影剂、金纳米粒子、银纳米粒子以及合金纳米颗粒等。具有MRI造影功能的造影剂主要有钆试剂、SPION等。通过特定手段实现能够产生CT和MRI造影增强信号的两种材料的复合，以获得具有CT/MRI造影功能的双模式造影剂，可以提高MRI与CT结合的诊断技术在医学检测、医学诊断中的检测灵敏度与准确性。现有技术中，有关此类具有CT/MRI造影功能的复合材料的制备已经有大量报道， 一般通过溶胶-凝胶法、化学水解法、有机溶剂高温热解法、相转移法、气相沉积法以及物理碾磨等手段进行材料的修饰、包覆、混合，制备具有核/壳、核/冕/壳、哑铃状、多孔结构、管状、笼状及无规则共混等结构的复合材料。获得的复合材料根据其不同的结构、性能可以广泛应用于生物医学检测、药物缓释和多功能医学成像等方面。然而，制备复合材料的结构性能由反应物及其所进行反应的机制决定，要以满足 MRI、CT医学检测诊断需求为目的，采用简捷的方法，高效制备出具备相应功能的材料仍是这一领域亟待克服的难关
发明内容
本发明提供了一种能够通过水相反应制备具有CT/MRI造影功能的水溶性纳米复合材料的制备方法，该制备方法通过结合现有医学造影剂的研究背景，简化CT/MRI双模式造影剂制备方法，具有制备简单、可控性好、生产效率高、易于工业化生产等特点。一种水溶性纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤(1)选取具有CT造影功能的水溶性材料；(2)将具有CT造影功能的水溶性材料经过化学试剂M修饰得到经化学试剂M修饰的具有CT造影功能的水溶性材料；所述的化学试剂M能用于与具有CT造影功能的水溶性材料经物理反应或者化学反应连接在具有CT造影功能的水溶性材料表面，并提供用于下一步反应的官能团；(3)将步骤(1)中具有CT造影功能的水溶性材料或者步骤( 中经化学试剂M修饰的具有CT造影功能的水溶性材料与具有MRI造影功能的水溶性材料或者能形成具有MRI 造影功能的水溶性材料的反应试剂N发生反应形成复合结构，得到复合结构的兼具MRI和 CT造影功能的水溶性纳米复合材料。为了得到更好的发明效果，对本发明进行进一步的优选所述的化学试剂M能用于与具有CT造影功能的水溶性材料经物理反应或者化学反应连接在具有CT造影功能的水溶性材料表面，连接主要通过化学试剂M与具有CT造影功能的水溶性材料表面之间的相互作用而形成的，如通过静电吸附或者化学键的形式。所述的具有CT造影功能的水溶性材料的表面或者经化学试剂M修饰的具有CT造影功能的水溶性材料中的化学试剂M的官能团能够与具有MRI造影功能的水溶性材料或者反应试剂N发生物理反应或者化学反应，使得具有CT造影功能的水溶性材料与具有MRI造影功能的水溶性材料连接在一起形成复合结构，反应试剂N在形成具有MRI造影功能的水溶性材料时，可以选择加入一些常用试剂，如氢氧化钠水溶液、盐酸水溶液进行调节。所述的复合结构为具有CT造影功能的水溶性材料与具有MRI造影功能的水溶性材料通过静电吸附或者化学键合连接形成的结构。步骤(1)中，选取的具有CT造影功能的水溶性材料需要具有良好的水溶性，所述的具有CT造影功能的水溶性材料为水溶性金属材料、水溶性金属氧化物材料、水溶性无机盐材料、水溶性的碘制剂、水溶性树状大分子螯合物中的一种或两种以上；所述的水溶性金属材料为金纳米粒子材料、钼纳米粒子材料、银纳米粒子材料中的一种或两种以上；所述的水溶性金属氧化物材料为纳米二氧化锆材料；所述的水溶性无机盐材料为纳米硫酸钡材料、纳米硫化铋材料中的一种或两种；所述的水溶性碘制剂为泛影葡胺材料、碘海醇材料、碘普胺材料、碘曲伦材料、碘化油材料中的一种或两种以上；所述的水溶性树状大分子螯合物为聚酰胺胺-金材料(PAMAM-Au)、聚酰胺胺-钼材料(PAMAM-Pt)、聚酰胺胺-银材料(PAMAM-Ag)、聚酰胺胺-碘材料(PAMAM-I2)中的一种或者两种以上。步骤O)中，经化学试剂M修饰的具有CT造影功能的水溶性材料也需要具有良好的水溶性。所述的化学试剂M为含氨基、酰胺基、巯基、羧基、羟基的一种或多种基团的化合物；
含氨基、酰胺基、巯基、羧基、羟基中的一种或多种基团的化合物为聚乙二醇、功能化聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、椰子油酰醇胺、聚氧乙烯、 2-丙烯酰胺基十六烷磺酸铵、聚乙烯亚胺、聚乙烯聚胺、辛基葡萄糖苷、八烷基吡咯烷酮、甘油酯、失水山梨醇、乙酸乙酯、苯扎氯铵、苯扎溴铵、巯基乙酸、谷胱甘肽、硫代乙酰胺、多巴胺、十六烷基三甲基溴化铵、氨二乙酸、氨基三乙酸、甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、 赖氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、组氨酸、精氨酸、盐酸羟胺、葡萄糖、果糖、柠檬酸、甲壳素、抗坏血酸中的一种或两种以上。功能化聚乙二醇具体可选用巯基-聚乙二醇、氨基-聚乙二醇、羧基-聚乙二醇中的一种或者两种以上。步骤C3)中，所述的反应试剂N为水溶性金属无机盐；所述的水溶性金属无机盐为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁、氯化钆、硝酸钆、硫酸钆、磷酸钆中的一种或两种以上。所述的具有MRI造影功能的水溶性材料为水溶性金属材料、水溶性金属氧化物材料、水溶性无机盐类材料中的一种或两种以上；所述的水溶性金属材料优选铁-金合金纳米粒子材料、铁-钼合金纳米粒子材料、 铁-银合金纳米粒子材料中的一种或两种以上；所述的水溶性金属氧化物材料优选纳米四氧化三铁材料、纳米氧化铁材料、纳米钴铁氧化物材料、纳米锌铁氧化物材料、纳米镍铁氧化物材料、纳米锰铁氧化物材料、纳米氧化钆材料、纳米氧化锰材料中的一种或两种以上；所述的水溶性无机盐材料优选纳米氟化钆材料、纳米磷酸钆材料中的一种或两种。另一种水溶性纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤
(a)选取具有MRI造影功能的水溶性材料；(b)将具有MRI造影功能的水溶性材料经过化学试剂A修饰得到经化学试剂A修饰的具有MRI造影功能的水溶性材料；所述的化学试剂A用于与具有MRI造影功能的水溶性材料经物理反应或者化学反应连接在具有MRI造影功能的水溶性材料表面，并提供用于下一步反应的官能团；(c)将步骤(a)中具有MRI造影功能的水溶性材料或者步骤(b)中经化学试剂A 修饰的具有MRI造影功能的水溶性材料与具有CT造影功能的水溶性材料或者能形成具有 CT造影功能的水溶性材料的反应试剂B发生反应形成复合结构，得到复合结构的兼具MRI 和CT造影功能的水溶性纳米复合材料。为了得到更好的发明效果，对本发明进行进一步的优选所述的化学试剂A用于与具有MRI造影功能的水溶性材料经物理反应或者化学反应连接在具有MRI造影功能的水溶性材料表面，连接主要通过化学试剂A与具有MRI造影功能的水溶性材料表面之间的相互作用而形成的，如通过静电吸附或者化学键的形式。所述的具有MRI造影功能的水溶性材料的表面或者经化学试剂A修饰的具有MRI 造影功能的水溶性材料中的化学试剂A的官能团能够与具有CT造影功能的水溶性材料或者反应试剂B发生物理反应或者化学反应，使得具有MRI造影功能的水溶性材料与具有CT 造影功能的水溶性材料连接在一起形成复合结构，反应试剂B在形成具有CT造影功能的水溶性材料时，可以选择加入一些常用试剂，具体可选用氢氧化钠水溶液、氨水、硼氢酸钠等。 所述的复合结构为具有MRI造影功能的水溶性材料与具有CT造影功能的水溶性材料通过静电吸附或者化学键合连接形成的结构。步骤(a)中，选取的具有MRI造影功能的水溶性材料需要具有良好的水溶性，所述的具有MRI造影功能的水溶性材料为水溶性金属材料、水溶性金属氧化物材料、水溶性无机盐材料、水溶性树状大分子螯合物中的一种或两种以上；所述的水溶性金属材料优选为铁-金合金纳米粒子材料、铁-钼合金纳米粒子材料、铁-银合金纳米粒子材料中的一种或两种以上；所述的水溶性金属氧化物材料优选为纳米四氧化三铁材料、纳米氧化铁材料、纳米钴铁氧化物材料、纳米锌铁氧化物材料、纳米镍铁氧化物材料、纳米锰铁氧化物材料、纳米氧化钆材料、纳米氧化锰材料中的一种或两种以上；所述的水溶性无机盐材料优选为纳米氟化钆材料、纳米磷酸钆材料中的一种或两种；所述的水溶性树状大分子螯合物优选为二乙烯五胺乙酸钆材料(Gd-DTPA)、 透明质酸修饰的二乙烯五胺乙酸钆材料(Gd-DTPA-HA)、N，N’，N”，N”’ -四乙酸钆材料 (Gd-DOTA)、聚酰胺胺-钆材料(PAMAM-Gd)、聚酰胺胺-铁材料(PAMAM-Fe)中的一种或两种以上。步骤(b)中，所述的化学试剂A为含氨基、酰胺基、巯基、羧基、羟基中的一种或多种基团的化合物；含氨基、酰胺基、巯基、羧基、羟基中的一种或多种基团的化合物为聚乙二醇、功能化聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、椰子油酰醇胺、聚氧乙烯、 2-丙烯酰胺基十六烷磺酸铵、聚乙烯亚胺、聚乙烯聚胺、辛基葡萄糖苷、八烷基吡咯烷酮、甘油酯、失水山梨醇、乙酸乙酯、苯扎氯铵、苯扎溴铵、巯基乙酸、谷胱甘肽、硫代乙酰胺、多巴胺、十六烷基三甲基溴化铵、氨二乙酸、氨基三乙酸、甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、 赖氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、组氨酸、精氨酸、盐酸羟胺、葡萄糖、果糖、柠檬酸、甲壳素、抗坏血酸中的一种或两种以上。功能化聚乙二醇具体可选用巯基-聚乙二醇、氨基-聚乙二醇、羧基-聚乙二醇中的一种或者两种以上。步骤(c)中，所述的反应试剂B为水溶性金属无机盐；所述的水溶性金属无机盐优选为氯金酸、氯化金、氯钼酸、氯化钼、硝酸银、氧氯化锆、氯化钡、硝酸钡、硫酸钾、硫酸钠、 硫化钠、硫代硫酸钠、柠檬酸铋、硝酸铋、氯化铋中的一种或两种以上。所述的具有CT造影功能的水溶性材料优选为水溶性金属材料、水溶性金属氧化物材料、水溶性无机盐类材料中的一种或两种以上；所述的水溶性金属材料优选为金纳米粒子材料、钼纳米粒子材料、银纳米粒子材料中的一种或两种以上；所述的水溶性金属氧化物材料优选为纳米二氧化锆材料；所述的水溶性无机盐材料优选为纳米硫酸钡材料、纳米硫化铋材料中的一种或两种。对于含钆的水溶性材料(即钆试剂)主要作为具有MRI造影功能的水溶性材料，当钆试剂已复合有具有CT造影功能的水溶性材料时，再与具有CT造影功能的水溶性材料复合形成兼具MRI和CT造影功能的水溶性纳米复合材料，可以一定程度上提高CT造影信号。步骤(1)、步骤(c)中的部分具有CT造影功能的水溶性材料和步骤(a)、步骤(3) 中的部分具有MRI造影功能的水溶性材料的制备过程可以采用现有技术实现(可参考文献 “Na H. B. , Song I.C. , and Hyeon Τ. Inorganic Nanoparticles for MRI Contrast Agents. Adv. Mater. 2009，21，2133-2148. ” ；文献 “Hao R. , Xing R. , Xu Z.，et al.， Synthesis, Functionalization, and Biomedical Applications of Multifunctional Magnetic Nanoparticles. Adv. Mater. 2010，22 (25)，27四_2742” ；文献 “Rabin 0.，Manuel Perez J. , Grimm J. , et al. , An X-ray computed tomography imaging agent based on long-circulating bismuth sulphide nanoparticles，NAT. MATER. 2006，5，118—122”;专利公开号为CN101912623A的中国专利申请；专利公开号为CN 101979096A的中国专利申请； 专利公开号为CN 101732733A的中国专利申请，等等)。为了使反应高效、少污染的合成生物相容性优良的目标产品，步骤O)、C3)和步骤(b)、(c)中的反应优选在水溶液或水与其它溶剂的混合体系中进行，可将各原料配置成水溶液，调节PH在适宜的范围内，按照化学反应的计量比，加入相应浓度的反应物，以利于反应的进行。所述的制备方法制备的水溶性纳米复合材料，具有水溶性好、结构性能稳定、生物相容性好、CT/MRI造影灵敏准确等优点。所述的水溶性纳米复合材料可作为CT/MRI双模式医学造影剂，应用于CT/MRI双模式医学成像检测诊断，特别应用于肿瘤细胞的双模式医学成像检测，从而克服单一模式医学检测手段中专用造影剂敏感性和特异性不够高的缺陷，拓展了造影剂的使用范围，并且可以有效提高医学成像检测诊断技术的灵敏性和准确性。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明水溶性纳米复合材料的制备方法通过水相反应制备水溶性纳米复合材料， 其制备工艺简单、可控性好、重现性好，并且生产效率高，适合于工业化生产，具有很好的效
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frff. ο通过该方法制备的水溶性纳米复合材料具有水溶性好、结构性能稳定、生物相容性好、CT/MRI造影灵敏准确等优点，适用于作为CT/MRI双模式医学成像检测诊断的辅助造影剂，特别适用于肿瘤细胞的双模式医学成像检测。通过建立CT/MRI双模式成像水溶性纳米复合材料的不同制备方法，有效提高目标产物的CT/MRI造影功能和使用范围，使水溶性纳米复合材料具备灵敏度高、检测准确性好等优点，可满足双模式医学成像技术在医学诊断中的需求，将具有非常广阔的应用前景。
具体实施例方式下面，通过实施例来详细说明本发明的内容，但本发明并不限定于此。实施例1 PAMAM-Ag/Gd203水溶性纳米复合材料的制备取IOOmL 3mmol/L的聚酰胺胺-银(PAMAM-Ag)水溶液(聚酰胺胺-银材料的制备方法参考文献“Hui Liu, Han Wang, Rui Guo, et al. , Size-controlled synthesis of dendrimer-stabilized silver nanoparticles for X-ray computed tomography
8imaging applications, Polym. Chem.，2010，1，1677—1683”)，然后加入 5mL 浓度为 lmmol/L的纳米Gd2O3的水溶液(水溶性纳米Gd2O3的制备方法参考文献“M. -A. Fortin, R. M. Petoral, Jr, F. Soderlind, et al. ， Polyethylene glycol-covered ultra-small Gd2O3 nanoparticles for positive contrast at 1. 5 T magnetic resonance clinical scanning Nanotechnology2007,18，395501” 或公开号为 CN 101018568A 的中国专利申请)，室温25°C搅拌池，得到PAMAM-AgAM2O3水溶性纳米复合材料。适量的水溶性纳米Gd2O3 与树状大分子聚酰胺胺-银可通过氢键等作用力稳定结合，形成复合Gd2O3的PAMAM-Ag树状大分子结构，其中，Ag纳米粒子作为CT造影组分，Gd2O3纳米粒子作为MRI-T1造影组分， 该PAMAM-AgAM2O3水溶性纳米复合材料同时具有优良的ClVMRI-T1造影功能。实施例2碘海醇/Fe3O4水溶性纳米复合材料的制备取市售的碘海醇(碘海醇注射液，宁波市天衡制药有限公司)IOmg溶于IOOmL水中得到碘海醇水溶液，然后向碘海醇水溶液逐滴加入IOmL的lOmmol/L的FeCl3水溶液和 IOmL的20mmol/L的FeCl2水溶液，使用lmol/L的氨水溶液调节溶液的pH值到6. 50，得到混合溶液，上述混合溶液在通常体系中室温25°C水解池，得到碘海醇/Fe3O4水溶性纳米复合材料。适量的!^e3O4通过氢键等作用力稳定结合在碘海醇表面，形成完全或者不完全包覆的复合结构，其中，碘海醇作为CT造影组分，Fe3O4纳米粒子作为MRI-T2造影组分，该碘海醇 /Fe3O4水溶性纳米复合材料同时具有一定优良的CT/MRI-T2造影功能。实施例3 Au/Fe304水溶性纳米复合材料的制备取IOOmL新鲜制备的5mmol/L的金(Au)纳米粒子溶液(金纳米粒子溶液的制备方法参考文献"Chie Kojima, Yasuhito Umeda, Mikako Ogawa, et al. , X-ray computed tomography contrast agents prepared by seeded growth of gold nanoparticles in PEGylated dendrimer. 2010，Nanotechnology，21，245104”，)，力口入 0. ImL 5mmol/L 半胱氨酸水溶液搅拌1 对其进行表面修饰，使用0. lmol/L的氢氧化钠水溶液调节溶液的pH值到6. 50，形成稳定的Au-S化学键。然后逐滴加入IOmL的lOmmol/L的!^eCl3水溶液和IOmL 的20mmol/L的FeCl2水溶液，上述溶液在通常体系中室温25°C水解池，得到Au/Fe304水溶性纳米复合材料。形成的狗304纳米粒子通过氢键、静电吸附等作用力稳定结合在金纳米粒子表面，形成完全或者不完全包覆的复合结构，其中，Au纳米粒子作为CT造影组分，Fe3O4 纳米粒子作为MRI-T2造影组分，该Au/Fe304水溶性纳米复合材料同时具有一定优良的CT/ MRI-T2造影功能。实施例4 Pt-AgZ^e2O3水溶性纳米复合材料的制备取IOOmL去离子水，逐滴加入2mL浓度为2mmol/L的硝酸银水溶液和2mL浓度为 5mmol/L的氯化钼水溶液，得到混合溶液，然后向混合溶液中加入ImL浓度为5mmol/L的硼氢化钠水溶液，充分搅拌，在硼氢化钠的强还原作用得到Ag(O)和Pt(O)，获得含Pt-^Vg合金纳米粒子的溶液，Pt-Ag合金纳米粒子可以增强材料的CT造影效果。向含Pt-Ag合金纳米粒子的溶液中加入0. ImL 5mmol/L巯基乙酸水溶液搅拌1 对其进行表面修饰，然后使用 0. lmol/L的盐酸水溶液调节溶液的pH值到5. 87，形成稳定的Ag_S、Pt-S化学键。巯基乙酸中的羧基能与铁离子相互作用，再逐滴加入IOmL的30mmol/L的!^eCl3水溶液，室温25°C 水解池，得到Pt-AgZ^e2O3水溶性纳米复合材料。形成的!^e2O3纳米粒子稳定结合在钼银合金纳米粒子表面，形成完全或者不完全包覆的复合结构，其中，Pt-Ag (钼-银)合金纳米粒子作为CT造影组分，Fe2O3纳米粒子作为MRI-T2造影组分，该Pt-AgZ^e2O3水溶性纳米复合材料同时具有一定优良的CT/MRI-T2造影功能。实施例5 Au-Bi2S3Z^e3O4水溶性纳米复合材料的制备取IOOmL 5mmol/L的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的硫化铋(Bij3)纳米粒子溶液 (PVP修饰的Bij3纳米粒子溶液的制备方法参考文献“Rabin 0. ,Manuel Perez J. , Grimm J. ,et al. ,An X-ray computed tomography imaging agent based on long-circulating bismuth sulphide nanoparticles, NAT. MATER. 2006，5，118-122”，)，用 0. 5mol/L 的盐酸水溶液调节pH值至6. 50，逐滴加入2mL浓度为5mmol/L的氯化金水溶液，得到混合溶液， 然后向上述混合溶液中加入5mmol/L的ImL的硼氢化钠水溶液，充分搅拌，得到含Au-Bij3 纳米复合粒子的溶液。硼氢化钠的强还原作用将AuC14_中的Au(III)得到Au(0)，在PVP 的稳定和分散作用下，形成的Au纳米粒子通过Au-S键与Bij3纳米粒子形成稳定的水溶性 Au-Bi2S3纳米复合粒子，可以增强材料的CT造影效果。将含Au-Bij3纳米复合粒子的溶液用氨水调节PH值至8. 0，然后逐滴加入IOmL的10mmol/L的!^eCl3水溶液和IOmL的20mmol/ L的FeCl2水溶液，上述溶液在通常体系中室温25°C水解池，得到Au-Bi2S3Z^e3O4水溶性纳米复合材料。形成的I^e3O4纳米粒子与PVP通过氢键作用连接，进而结合在Au-Bij3复合纳米粒子表面，形成完全或者不完全包覆的复合结构，其中，Au-Bij3复合纳米粒子作为CT造影组分，Fe3O4纳米粒子作为MRI-T2造影组分，该Au-Bi2S3Z^e3O4水溶性纳米复合材料同时具有一定优良的CT/MRI-T2造影功能。实施例6 Au-碘海醇/狗304水溶性纳米复合材料的制备取IOOmL碘海醇包裹的水溶性金(Au)纳米粒子的水溶液(采用公开号为 CN101732733A的中国专利申请中实施例1中当取0. 38mL碘海醇溶液时得到的反应体系自然冷却至室温的制备方法制备的碘海醇包裹的水溶性金(Au)纳米粒子水溶液)，此溶液可通过少量碘海醇的添加增强材料的CT造影效果。然后加入IOmL的lOmmol/L的FeCl3水溶液和IOmL的20mmol/L的!^Cl2水溶液，使用0. lmol/L的氢氧化钠水溶液调节溶液的pH 值到6. 50,上述溶液在通常体系中室温25°C水解3h，得到Au-碘海醇/ 水溶性纳米复合材料，形成的狗304通过氢键作用稳定结合在碘海醇表面，形成完全或者不完全包覆的复合结构，其中，Au-碘海醇复合材料作为CT造影组分，Fe3O4纳米粒子作为MRI-T2造影组分， 该Au-碘海醇/狗304水溶性纳米复合材料具有优良的CT/MRI-T2造影功能。实施例7 !^e3CVAu纳米复合材料的制备取IOOmL去离子水，加入IOmL的10mmol/L的!^eCl3水溶液和IOmL的20mmol/L的 FeCl2水溶液，使用0. lmol/L的氢氧化钠水溶液调节溶液的pH值至8. 0，在65°C下水解3h， 得到四氧化三铁(狗304)水溶性纳米复合材料。然后依次逐滴加入ImL浓度为5mmol/L的氯金酸水溶液和3mL浓度为lOmmol/L柠檬酸水溶液，上述溶液在常温25°C下敞开体系中水解他，得到!^3O4Au水溶性纳米复合材料。柠檬酸通过其羧基和羟基连接到!^e3O4纳米粒子的表面，将Au (III)还原成Au(O)。形成的金纳米粒子通过静电吸附作用稳定结合在!^e3O4 纳米粒子表面，形成完全或者不完全包覆的复合结构，其中狗304纳米粒子作为MRI-T2造影组分，Au纳米粒子作为CT造影组分，该四氧化三铁(Fe3O4)/Au水溶性纳米复合材料具有优良的MRI-T2/CT造影功能。实施例8 Mr^e2O4Ag水溶性纳米复合材料的制备
取100mL、5mmol/L的锰铁氧化物(Mr^e2O4)纳米粒子的水溶液(采用公开号为 CN101056815A的中国专利申请中的实施例2的制备方法制备的粒径为9nm的Mr^e2O4纳米粒子)，然后依次逐滴加入ImL浓度为5mmol/L的硝酸银水溶液和3mL浓度为lOmmol/L抗坏血酸水溶液，调节溶液的PH值至9. 0，上述溶液在常温25°C下敞开体系中水解8h，得到 MnFe2O4Ag水溶性纳米复合材料。抗坏血酸通过其羧基和羟基连接到锰铁氧化物纳米粒子的表面，将Ag(I)还原成Ag(O)。形成的银纳米粒子通过静电吸附作用稳定结合在锰铁氧化物纳米粒子表面，形成完全或者不完全包覆的复合结构，其中，Mr^e2O4纳米粒子作为MRI-T2 造影组分，Ag纳米粒子作为CT造影组分，该Mr^e2O4Ag水溶性纳米复合材料具有优良的 MRI-T2/CT造影功能。实施例9 CoFe2O4Au水溶性纳米复合材料的制备取100mL、5mmol/L的钴铁氧化物(CoFii2O4)纳米粒子的水溶液(采用公开号为 CN101056815A的中国专利申请中的实施例3的制备方法制备的Coi^e2O4纳米粒子)，加入 ImL浓度为5mmol/L的巯基乙酸水溶液搅拌1 对其进行表面修饰，lmol/L的盐酸水溶液调节溶液的PH值到5. 80，巯基乙酸中的羧基和钴铁氧化物纳米粒子的表面相互作用能够形成稳定的络合物，然后依次逐滴加入ImL浓度为5mmol/L的氯金酸水溶液和3mL浓度为 lOmmol/L盐酸羟胺水溶液，将AuC14_中的Au (III)还原成Au (0)，将上述混合溶液在常温 25°C下敞开体系中水解他，得到Coi^204/Au水溶性纳米复合材料。形成的金纳米粒子通过 Au-S键稳定结合在钴铁氧化物纳米粒子表面，形成完全或者不完全包覆的复合结构，其中， CoFe2O4纳米粒子作为MRI-T2造影组分，Au纳米粒子作为CT造影组分，该Cc^e204/Au水溶性纳米复合材料具有优良的MRI-T2/CT造影功能。实施例10 NiFe2O4Au水溶性纳米复合材料的制备取100mL、5mmol/L的镍铁氧化物(NiFii2O4)纳米粒子的水溶液(采用公开号为 CNlO 1056815A的中国专利申请中的实施例3的制备方法制备的Mi^e2O4纳米粒子)，加入5mL 3mmol/L的十六烷基三甲基溴化铵(CTA^水溶液搅拌他对其进行表面修饰。用 0. lmol/L的氢氧化钠水溶液调节溶液的pH值到7. 20，加入ImL浓度为5mmol/L的氯金酸水溶液，充分搅拌，CTAB包裹的镍铁氧化物纳米粒子带正电荷，AuCl4-通过静电吸引作用吸附在镍铁氧化物纳米粒子表面，然后加入5mmol/L的IOmL柠檬酸水溶液，得到混合溶液，将上述混合溶液在常温25°C下敞开体系中水解他，得到Nii^2O4Au水溶性纳米复合材料。在柠檬酸的还原作用下，AuC14_中的Au(III)被还原成Au(O)。形成的金纳米粒子通过静电吸附作用稳定结合在铁氧化物纳米粒子表面，形成完全或者不完全包覆的复合结构，其中， NiFe2O4纳米粒子作为MRI-T2造影组分，Au纳米粒子作为CT造影组分，该Nii^204/Au水溶性纳米复合材料具有优良的MRI-T2/CT造影功能。实施例11 S^e2O4ArO2水溶性纳米复合材料的制备取IOOmLUOmmol/L的锌铁氧化物(ZnFii2O4)纳米粒子的水溶液(ZnFii2O4 纳米粒子的制备方法参考文献 “C. Barcena, A. K. Sra, G. S. Chaubey, et al.，Zinc superparamagnetic iron oxide, Ch em. Commun · ,2008,2224-2226，，，)，然后再力口入 0. ImL 5mmol/L氨二乙酸水溶液搅拌1 对其进行表面修饰，使用0. lmol/L的氢氧化钠水溶液调节溶液的PH值到8.0，得到混合溶液，通过氨二乙酸的一羧基与S^e2O4表面相互作用形成稳定的络合物。在上述混合溶液体系中逐滴加入6mL浓度为50mmol/L的氧氯化锆水溶液后，在反应釜密闭体系中200°C水解他，得到S^e2O4AiO2水溶性纳米复合材料。因此，由于氨二乙酸的另一羧基与氨基易和锆原子形成双齿配位化合物，纳米二氧化锆胶体能够结合在S^e2O4纳米粒子表面，形成完全或者不完全包覆的复合结构，其中，ZnFe2O4纳米粒子作为MRI-T2造影组分，ZrO2纳米粒子作为CT造影组分，该S^e2O4AiO2水溶性纳米复合材料具有优良的MRI-T2/CT造影功能。实施例12 Gd-DOTA/Au水溶性纳米复合材料的制备取100mL、1. 5mmol/L的树状大分子Gd-DOTA的水溶液(树状大分子Gd-DOTA的制备方法参考文献"J. _L. Bridot,A.-C. Faure, S. Laurent, et al. ,Hybrid Gadolinium Oxide Nanoparticles :Multimodal Contrast Agents for in Vivo Imaging, J. Am. Chem. Soc., 2007，129,5076-5084”’)，然后依次逐滴加入ImL浓度为5mmol/L的氯金酸水溶液和ImL浓度为5mmol/L的NaBH4水溶液，得到混合溶液，将上述混合溶液在常温25°C下敞开体系中水解8h，将AuCl4-中的Au (III)还原成Au (0)，得到Gd-D0TA/Au水溶性纳米复合材料。形成的金纳米粒子将通过氢键和静电吸附作用结合到树状大分子Gd-DOTA上，形成稳定的复合结构，其中，树状大分子Gd-DOTA作为MRI-T1造影组分，Au纳米粒子作为CT造影组分，该 Gd-D0TA/Au水溶性纳米复合材料同时具有优良的MRI-IVCT造影功能。实施例13 Gd-PAMAM/Bi2S3水溶性复合材料的制备取1 OOmL、Immo 1 /L的树状大分子Gd-ΡΑΜΑΜ的水溶液(树状大分子Gd-PAMAM M ^ Tj ^ ^ JCMuI- Henry Bryant Jr. , Martin W. Brechbiel, Chuanchu Wu, et
al. , Synthesis and relaxometry of high-generation(G = 5,7,9, and 10)PAMAM dendrimer-DOTA-gado1 inium chelates,Journal of Magnetic Resonance Imaging,1999, 9 (2)，348-352”)，然后逐滴加入ImL浓度为5mmol/L的柠檬酸铋水溶液，用氨水调节pH值到8. 50，再加入5mL浓度为15mmol/L的硫化钠水溶液，得到混合溶液，将上述混合溶液在常温25°C下敞开体系中搅拌12h，得到Gd-PAMAM/Bi2&水溶性纳米复合材料。形成的Bij3 纳米粒子将通过氢键和静电吸附作用结合到树状大分子Gd-PAMAM上，形成稳定的复合结构，其中，树状大分子Gd-PAMAM作为MRI-T1造影组分，Bi2S3纳米粒子作为CT造影组分，该 Gd-PAMAM/Bi2S3水溶性纳米复合材料同时具有优良的MRI-I^/CT造影功能。实施例14 Gd-DTPA/BaS04水溶性复合材料的制备取IOOmLU. 5mmol/L的大分子Gd-DTPA的水溶液(大分子Gd-DTPA的制备方法参考公开号为CN 101845112A的中国专利申请)，加入IOmL浓度为5mmol/L水溶性的硫酸钡纳米粒子的水溶液(硫酸钡纳米粒子的制备方法可参考文献“L.Qi，J. Ma, H. Cheng, et al.,Preparation of BaSO4 nanoparticles in non-ionic w/o microemulsions,Colloids Surfaces, A =Physicochem. Eng. Aspects, 1996，108，117-126” 等)，得到混合溶液，上述混合溶液在常温25°C下敞开体系中搅拌12h，得到Gd-DTPA/BaS04水溶性复合材料。适量的 BaSO4纳米粒子通过氢键等作用结合到大分子Gd-DTPA上，形成稳定的复合结构，其中，树状大分子Gd-DTPA作为MRI-T1造影组分，水溶性BaSO4纳米粒子作为CT造影组分，该Gd-DTPA/ BaSO4水溶性复合材料相对于普通的BaSO4盐具有更强的CT造影信号，具有优良的MRI-T1/ CT造影功能。实施例15 !^e3O4-Gd (DPTA)/Pt水溶性复合材料的制备取100mL、2mmol/L的连接有二乙烯五胺乙酸钆(Gd-DPTA)的四氧化三铁(Fii3O4)纳米粒子的水溶液(连接Gd-DPTA的!^e3O4纳米粒子可采用公开号为CN 101912623A的中国专利申请实施例3的制备方法制备)，加入0. Ig 2-丙烯酰胺基十六烷磺酸铵表面活性剂提高水溶性，向上述溶液逐滴加入ImL浓度为5mmol/L的氯钼酸水溶液，充分搅拌，PtCl62.通过静电吸引作用吸附在复合纳米粒子表面，然后加入5mmol/L的ImL硼氢化钠水溶液，室温 25°C下敞开体系中水解他，得到!^e3O4-Gd(DPTA)/Pt水溶性复合材料。在硼氢化钠的强还原作用下，结合到I^e3O4-Gd(DPTA)复合物上的Pt(IV)被还原成Pt (0)，还原得到的钼纳米粒子将通过氢键等键合作用结合到连接该!^e3O4-Gd(DPTA)复合物上。分别利用!^e3O4的T2 造影功能和Gd(DPTA)的T1造影功能，可有效提高MRI在诊断中的准确度和灵敏度，Pt纳米粒子作为CT造影组分，从而获得具有优良的MRI/CT造影功能的纳米复合材料。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种水溶性纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤(1)选取具有CT造影功能的水溶性材料；(2)将具有CT造影功能的水溶性材料经过化学试剂M修饰得到经化学试剂M修饰的具有CT造影功能的水溶性材料；所述的化学试剂M用于与具有CT造影功能的水溶性材料经物理反应或者化学反应连接在具有CT造影功能的水溶性材料表面，并提供用于下一步反应的官能团；(3)将步骤(1)中具有CT造影功能的水溶性材料或者步骤( 中经化学试剂M修饰的具有CT造影功能的水溶性材料与具有MRI造影功能的水溶性材料或者能形成具有MRI造影功能的水溶性材料的反应试剂N发生反应形成复合结构，得到复合结构的兼具MRI和CT 造影功能的水溶性纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的水溶性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的复合结构为具有CT造影功能的水溶性材料与具有MRI造影功能的水溶性材料通过静电吸附或者化学键合连接形成的结构。
3.根据权利要求1所述的水溶性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤⑴中， 所述的具有CT造影功能的水溶性材料为金纳米粒子材料、钼纳米粒子材料、银纳米粒子材料、纳米二氧化锆材料、纳米硫酸钡材料、纳米硫化铋材料、泛影葡胺材料、碘海醇材料、碘普胺材料、碘曲伦材料、碘化油材料、聚酰胺胺-金材料、聚酰胺胺-钼材料、聚酰胺胺-银材料、聚酰胺胺-碘材料中的一种或者两种以上；或者，步骤O)中，所述的化学试剂M为聚乙二醇、巯基-聚乙二醇、氨基-聚乙二醇、 羧基-聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、椰子油酰醇胺、聚氧乙烯、2-丙烯酰胺基十六烷磺酸铵、聚乙烯亚胺、聚乙烯聚胺、辛基葡萄糖苷、八烷基吡咯烷酮、甘油酯、失水山梨醇、乙酸乙酯、苯扎氯铵、苯扎溴铵、巯基乙酸、谷胱甘肽、硫代乙酰胺、 多巴胺、十六烷基三甲基溴化铵、氨二乙酸、氨基三乙酸、甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、组氨酸、精氨酸、盐酸羟胺、葡萄糖、果糖、 柠檬酸、甲壳素、抗坏血酸中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的水溶性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中， 所述的反应试剂N为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁、氯化钆、硝酸钆、硫酸钆、磷酸钆中的一种或两种以上；或者，步骤(3)中，所述的具有MRI造影功能的水溶性材料为铁-金合金纳米粒子材料、铁-钼合金纳米粒子材料、铁-银合金纳米粒子材料、纳米四氧化三铁材料、纳米氧化铁材料、纳米钴铁氧化物材料、纳米锌铁氧化物材料、纳米镍铁氧化物材料、纳米锰铁氧化物材料、纳米氧化钆材料、纳米氧化锰材料、纳米氟化钆材料、纳米磷酸钆材料中的一种或两种以上。
5.一种水溶性纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤(a)选取具有MRI造影功能的水溶性材料；(b)将具有MRI造影功能的水溶性材料经过化学试剂A修饰得到经化学试剂A修饰的具有MRI造影功能的水溶性材料；所述的化学试剂A用于与具有MRI造影功能的水溶性材料经物理反应或者化学反应连接在具有MRI造影功能的水溶性材料表面，并提供用于下一步反应的官能团；(c)将步骤(a)中具有MRI造影功能的水溶性材料或者步骤(b)中经化学试剂A修饰的具有MRI造影功能的水溶性材料与具有CT造影功能的水溶性材料或者能形成具有CT造影功能的水溶性材料的反应试剂B发生反应形成复合结构，得到复合结构的兼具MRI和CT 造影功能的水溶性纳米复合材料。
6.根据权利要求5所述的水溶性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的复合结构为具有MRI造影功能的水溶性材料与具有CT造影功能的水溶性材料通过静电吸附或者化学键合连接形成的结构。
7.根据权利要求5所述的水溶性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(a)中， 所述的具有MRI造影功能的水溶性材料为铁-金合金纳米粒子材料、铁-钼合金纳米粒子材料、铁-银合金纳米粒子材料、纳米四氧化三铁材料、纳米氧化铁材料、纳米钴铁氧化物材料、纳米锌铁氧化物材料、纳米镍铁氧化物材料、纳米锰铁氧化物材料、纳米氧化钆材料、 纳米氧化锰材料、纳米氟化钆材料、纳米磷酸钆材料、二乙烯五胺乙酸钆材料、透明质酸修饰的二乙烯五胺乙酸钆材料、N，N’，N”，N”’ -四乙酸钆材料、聚酰胺胺-钆材料、聚酰胺胺-铁材料中的一种或两种以上；或者，步骤(b)中，所述的化学试剂A为聚乙二醇、巯基-聚乙二醇、氨基-聚乙二醇、 羧基-聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、椰子油酰醇胺、聚氧乙烯、2-丙烯酰胺基十六烷磺酸铵、聚乙烯亚胺、聚乙烯聚胺、辛基葡萄糖苷、八烷基吡咯烷酮、甘油酯、失水山梨醇、乙酸乙酯、苯扎氯铵、苯扎溴铵、巯基乙酸、谷胱甘肽、硫代乙酰胺、 多巴胺、十六烷基三甲基溴化铵、氨二乙酸、氨基三乙酸、甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、组氨酸、精氨酸、盐酸羟胺、葡萄糖、果糖、 柠檬酸、甲壳素、抗坏血酸中的一种或两种以上。
8.根据权利要求5所述的水溶性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(c)中， 所述的反应试剂B为氯金酸、氯化金、氯钼酸、氯化钼、硝酸银、氧氯化锆、氯化钡、硝酸钡、 硫酸钾、硫酸钠、硫化钠、硫代硫酸钠、柠檬酸铋、硝酸铋、氯化铋中的一种或两种以上；或者，步骤(c)中，所述的具有CT造影功能的水溶性材料为金纳米粒子材料、钼纳米粒子材料、银纳米粒子材料、纳米二氧化锆材料、纳米硫酸钡材料、纳米硫化铋材料中的一种或两种以上。
9.根据权利要求1 8任一项所述的制备方法制备的水溶性纳米复合材料。
10.根据权利要求9所述的水溶性纳米复合材料在作为CT/MRI双模式医学造影剂中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种水溶性纳米复合材料的制备方法，以具有CT造影功能的水溶性材料或者具有MRI造影功能的水溶性材料，通过化学试剂和反应试剂的作用下，得到复合结构的兼具MRI和CT造影功能的水溶性纳米复合材料，复合结构为具有CT造影功能的水溶性材料与具有MRI造影功能的水溶性材料通过静电吸附或者化学键合连接形成的结构。该制备方法具有制备简单、可控性好、生产效率高、易于工业化生产等优点。本发明还公开了该制备方法制备的水溶性纳米复合材料，具有水溶性好、结构性能稳定、生物相容性好、CT/MRI造影灵敏准确等优点，适用于作为CT/MRI双模式医学造影剂，特别适用于肿瘤细胞的双模式医学成像检测。
文档编号A61K49/10GK102327625SQ20111024112
公开日2012年1月25日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者吴爱国, 张颖鑫, 聂秀青 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所