一种纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，该方法通过变换不同的稀土离子溶液，能使靶材与稀土溶液的离子在激光的高能量下反应，制备出纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂颗粒，同时实现核磁共振成像和荧光成像。本发明利用脉冲激光在液相环境中烧蚀法通过变化不同反应液体来实现纳米材料的掺杂；该方法操作简单，成本低廉，而且没有苛刻的操作环境要求，能够在常温常压条件下实现产物的制备，并且制备出来的纳米颗粒表现出良好的核磁共振成像和荧光成像。
【专利说明】一种纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及双模态造影剂的医学领域，尤其是指一种纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]业内习知，核磁共振成像是现在医学最常用的诊断方法之一，由于其具有高的分辨率，良好的组织对比度，并且能够准确地提供各种解剖学细节，所以现在越来越受到重视。造影剂的使用，可以通过改变水质子的弛豫图像来增强成像效果，人体内的正常器官与病变器官的水分形态有很大差异，通过使用造影剂，可以更好的显现出差异性，实现对病变组织的诊断。而钆离子由于外层有7个未成对电子，被认为是最好的正造影剂材料。现在很多研究集中于研究氧化钆纳米材料作为核磁共振成像造影剂，虽然核磁共振成像有高空间分辨率和较好的成像深度，但是也有灵敏度不够的问题。因此可以结合光学成像，例如荧光成像，又由于稀土掺杂发光具有高稳定性和长发光寿命，所以稀土掺杂氧化钆纳米材料具有重要的研究价值和广阔的应用前景。我们把结合核磁共振成像以及荧光成像称为双模态成像。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安全可靠的能够快速制备纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的方法。
[0004]为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为:一种纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，包括以下步骤:
[0005]I)将氧化钆靶置 于反应容器中，然后在反应容器中注入稀土离子溶液，稀土离子溶液浸没氧化钆靶；
[0006]2)调节脉冲激光光束的光路，使激光光束依次经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在氧化钆靶与稀土离子溶液的接触表面，接触表面产生等离子体羽；
[0007]3)开启脉冲激光，在激光的作用下进行液体环境中脉冲激光烧蚀反应；
[0008]4)反应30?60分钟后，关闭脉冲激光，然后取出反应后的稀土离子溶液，并对其进行干燥、分离，最后得到所需的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂。
[0009]步骤4)中采用去离子水反复洗净干燥后的稀土离子溶液产物，以实现分离，之后再对分离后的产物进行烘干，便可得到所需的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂。
[0010]步骤I)中所述的稀土离子溶液为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钦、铒、铥、镱、镥稀土离子溶液中的一种或两种以上的组合。
[0011]所述的稀土离子溶液为氯化或硝酸物，浓度为ImmoI/L-1OmmoI/L。
[0012]步骤I)中所述稀土离子溶液的上表面高出氧化钆靶上表面5-10mm。
[0013]步骤I)中所述氧化钆靶的纯度为99% -99.999%，厚度为3-5mm，其表面经过磨平处理。[0014]所述氧化钆靶的形状为圆形或方形。
[0015]所述脉冲激光的频率为I?IOHz。
[0016]所述反应容器为玻璃容器或塑料容器。
[0017]本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:
[0018]1、本发明在稀土离子溶液中利用脉冲激光烧蚀技术制成了纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂(颗粒状)，该方法操作简单，成本低廉，而且没有苛刻的操作环境要求，能够在常温常压条件下实现产物的制备；
[0019]2、本发明提供的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，是在稀土离子溶液环境中利用脉冲激光烧蚀技术，通过改变稀土离子溶液的浓度和种类很容易地实现不同波长的荧光发射；
[0020]3、本发明制备的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂不仅能有效地影响水质子的弛豫率，有核磁共振造影能力，而且能在一定波长的光的激发下，发出荧光，实现双模态成像。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为实施例1中的制备示意图。
[0022]图2a为实施例1中所得的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的低倍透射电子显微镜照片图。
[0023]图2b为实施 例1中所得的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的高倍透射电子显微镜照片图。
[0024]图3为实施例1中纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的X射线衍射分析图谱。
[0025]图4a为实施例1中纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的Tl加权图。
[0026]图4b为实施例1中纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的磁豫率图。
[0027]图5a为实施例1中纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的激发谱。
[0028]图5b为实施例1中纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的发射谱。
[0029]图6为实施例1中在不同浓度的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂培养下的细胞存活率图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合多个具体实施例对本发明作进一步说明。
[0031]实施例1
[0032]如图1所示，本实施例所述的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，采用激光器I (采用Nd: YAG脉冲激光，激光波长532nm，脉宽10ns，能量为100mJ)、全反镜2、聚焦透镜3、氧化钆靶4(Gd203)、反应容器5、稀土离子溶液，其中，所述激光器I的脉冲激光频率为I?IOHz，而在本实施例中选用IOHz ;所述氧化钆靶4的表面经过磨平处理，其纯度为99 % -99.999 %，厚度为3_5mm，形状为圆形或方形，而在本实施例中，该氧化钆靶4的形状具体为圆形，其纯度为99.999%,直径为10mm，厚5mm ;所述反应容器5可以为玻璃容器或塑料容器，而在本实施例中选用玻璃容器；所述稀土离子溶液可以镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钦、铒、铥、镱、镥稀土离子溶液中的一种或两种以上的组合，具体为氯化或硝酸物，其浓度为lmmol/L-10mmol/L,而在本实施例中选用浓度为5mmol/L的氯化铕(EuCl3)离子溶液。
[0033]以下为本实施例所述制备方法的具体过程:
[0034]I)将氧化钆靶4置于反应容器5中，然后在反应容器5中注入5mmol/L的氯化铕离子溶液，使氯化铕离子溶液浸没氧化钆靶4，并且使氯化铕离子溶液的上表面高出氧化钆靶4上表面5-10mm，在本实施例中具体为5mm ；
[0035]2)调节激光器I的脉冲激光光束的光路，使激光光束依次经过全反射镜2和聚焦透镜3后聚焦在氧化钆靶4与氯化铕离子溶液的接触表面，令接触表面产生等离子体羽；
[0036]3)开启脉冲激光，在激光的作用下进行液体环境中脉冲激光烧蚀反应；
[0037]4)反应过程持续30?60分钟后，在本实施例中具体为30分钟，关闭脉冲激光，然后取出反应后的氯化铕离子溶液，并对其进行干燥，得到粉末，最后用去离子水反复洗净，以实现分离，之后再对分离后的产物进行烘干，便可得到所需的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂(Gd2O3:Eu3+，颗粒状)。
[0038]此外，在本实施中还对上述所得的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂Gd2O3 =Eu3+进行透射电子显微镜分析、X射线衍射分析测试:
[0039]透射电子显微镜照片如图2a和2b所示，由图可见，纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂Gd2O3 =Eu3+颗粒的直径约为10nm。
[0040]X射线衍射分析图谱如图3所示，根据测试结果，可以确认制得的纳米材料为三氧化二钆(Gd2O3),对应PDF卡片库单相的三氧化二钆JCPDS42-1465，为单斜结构。
[0041]纳米稀土掺 杂氧化钆双模态造影剂Gd2O3 =Eu3+的体外的成像效果具体如图4a和4b所示，图4a为纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂Gd2O3 =Eu3+的Tl加权图，图4b为纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂Gd2O3 =Eu3+的磁豫率图。
[0042]图5a为纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂Gd2O3 =Eu3+的激发谱，图5b为纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂Gd2O3 =Eu3+的发射谱，插图为荧光成像图。
[0043]图6为在不同浓度的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂Gd2O3 =Eu3+培养下的细胞存活率图。
[0044]实施例2
[0045]与实施例1不同的是本实施例将氧化钆靶4 (纯度为99.999%，直径为10mm，厚5mm)置于反应容器5中后，向该反应容器5中注入氯化铽离子溶液(TbCl3),使氯化铽离子溶液浸没氧化钆靶4，并且使氯化铽离子溶液的上表面高于氧化钆靶4上表面8mm ;之后调节激光光路，使激光器I发射的脉冲激光光束经过全反镜2和通过焦距为500mm的聚焦透镜3后，聚焦的激光照射在氧化钆靶4与氯化铽离子溶液的接触表面，接触表面产生等离子体羽；之后开启脉冲激光,将激光频率选择10Hz，进行脉冲激光烧蚀反应，而反应过程持续60分钟后，关闭脉冲激光，然后取出反应后的氯化铽离子溶液，并对其进行干燥，得到粉末，最后用去离子水反复洗净，以实现分离，之后再对分离后的产物进行烘干，便可得到所需的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂(Gd2O3 =Eu3+,颗粒状)。
[0046]实施例3
[0047]与实施例1不同的是本实施例将氧化钆靶4 (纯度为99.999%，直径为10mm，厚5mm)置于反应容器5中后，向该反应容器5中注入氯化铥离子溶液(TmCl3),使氯化铥离子溶液浸没氧化钆靶4，并且使氯化铥离子溶液的上表面高于氧化钆靶4上表面8mm ;之后调节激光光路，使激光器I发射的脉冲激光光束经过全反镜2和通过焦距为500mm的聚焦透镜3后，聚焦的激光照射在氧化钆靶4与氯化铥离子溶液的接触表面，接触表面产生等离子体羽；之后开启脉冲激光,将激光频率选择10Hz，进行脉冲激光烧蚀反应，而反应过程持续60分钟后，关闭脉冲激光，然后取出反应后的氯化铥离子溶液，并对其进行干燥，得到粉末，最后用去离子水反复洗净，以实现分离，之后再对分离后的产物进行烘干，便可得到所需的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂(Gd2O3 =Eu3+,颗粒状)。
[0048]综上所述，本发明利用脉冲激光与置于液体中的固体靶材相互作用，在液-固界面中产生等离子体羽，等离子体羽受到液体的限制产生一个高温高压区，该区域为一些化学反应的发生提供条件如烧蚀物之间的反应、烧蚀物与液体之间的反应等，在这个过程中，产生的氧化钆等离子体羽与稀土离子溶液中的离子反应，而且该等离子体淬灭时间很短，就产生纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂颗粒。另外，通过变换不同的稀土离子溶液，能使靶材与稀土溶液的离子在激光的高能量下反应，制备出纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂颗粒，同时实现核磁共振成像和荧光成像；该方法操作简单，成本低廉，而且没有苛刻的操作环境要求，能够在常温常压条件下实现产物的制备，并且制备出来的纳米颗粒表现出良好的核磁共振成像和荧光成像，值得推广。
[0049]以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之 形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将氧化钆靶(4)置于反应容器(5)中，然后在反应容器(5)中注入稀土离子溶液，稀土离子溶液浸没氧化钆靶(4)；2)调节激光器(I)的脉冲激光光束的光路，使激光光束依次经过全反射镜(2)和聚焦透镜(3)后聚焦在氧化钆靶(4)与稀土离子溶液的接触表面，接触表面产生等离子体羽； 3)开启脉冲激光，在激光的作用下进行液体环境中脉冲激光烧蚀反应； 4)反应30?60分钟后，关闭脉冲激光，然后取出反应后的稀土离子溶液，并对其进行干燥、分离，最后得到所需的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂。
2.根据权利要求1所述的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，其特征在于:步骤4)中采用去离子水反复洗净干燥后的稀土离子溶液产物，以实现分离，之后再对分离后的产物进行烘干，便可得到所需的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂。
3.根据权利要求1所述的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，其特征在于:步骤I)中所述的稀土离子溶液为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钦、铒、铥、镱、镥稀土离子溶液中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求3所述的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，其特征在于:所述的稀土离子溶液为氯化或硝酸物，浓度为Immol/L-lOmmol/L。
5.根据权利要求1所述的纳 米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，其特征在于:步骤I)中所述稀土离子溶液的上表面高出氧化钆靶(4)上表面5-10mm。
6.根据权利要求1所述的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，其特征在于:步骤I)中所述氧化钆靶(4)的纯度为99% -99.999%，厚度为3_5mm，其表面经过磨平处理。
7.根据权利要求1或6所述的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，其特征在于:所述氧化钆靶(4)的形状为圆形或方形。
8.根据权利要求1所述的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，其特征在于:所述脉冲激光的频率为I?IOHz。
9.根据权利要求1所述的纳米稀土掺杂氧化钆双模态造影剂的制备方法，其特征在于:所述反应容器(5)为玻璃容器或塑料容器。
【文档编号】A61K49/00GK103432598SQ201310400737
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】杨国伟, 肖俊, 刘璞, 梁英, 李红波 申请人:中山大学