一种碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的合成方法及应用的制作方法
【专利摘要】一种碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的合成方法，采用水热合成法制备，步骤如下：1）将氯化钆与柠檬酸加入到水中，超声溶解后加入乙二胺得到混合液；2）将混合液在200oC下加热反应4小时得到反应液；3）将反应液离心、透析并冷冻干燥，即可得到目标物；所制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂作为标记物、显像剂或示踪剂用于生物体体内成像实现疾病的检测和诊断。本发明的优点是：该碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂采用水热合成法制备，工艺简单、易于实施、成本低；该碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂具有良好的生物兼容性、水溶性和优良的荧光和核磁共振性质，在生物领域用作为标记物、显像剂或示踪剂，通过生物成像实现疾病的检测和诊断。
【专利说明】一种碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的合成方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明属纳米材料制备领域，尤其涉及一种碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的合成方法及应用。
【背景技术】
[0002]发展低毒性、高生物相容性成像探针在临床诊断等领域受到越来越多的关注。其中，核磁共振成像和荧光成像技术因无组织损伤和高的成像效果在生物成像领域得到了长足的发展。具有核磁共振和荧光双模态成像探针引起科学研究和实际应用的极大兴趣。
[0003]当前，核磁共振成像造影剂主要是钆喷酸葡胺(Gd-DTPA)和钆特酸葡胺(Gd-DOTA)等。这些核磁共振成像材料纵向弛豫率比较小、成像效果较差且这些造影剂所需配体合成步骤繁琐、价格昂贵。荧光成像材料主要是有机染料、半导体量子点，但有机染料容易光漂白和半导体量子点毒性大，限制了它们在生物成像领域的应用。因此，合成具有荧光和核磁共振双成像特征，且毒性低的成像造影剂具有重大的理论意义和应用价值。 [0004]目前，报道的钆-碳复合纳米探针有以下几种类型:钆填充碳纳米管，参见:1)E.C.Fidiani, M.Pedro, F.J.Wolter, U.B.Anjaj D.Maier, B.Buechner, S.Hampel, J.Phys.Chem.C.2013，117，16725;2) Q.Maj M.Jebbj M.F.Tweedle, LJ.Wilson, J.Mater.Chem.B.2013，1，5791; 3) L A.Tran, M.Hernandez-Rivera，A.N.Berlin, Y.Zheng, L.Sampaio， C.Bovej M.G.Cabreira-Hansenj J.T.Willerson, E.C.Perin, L J.Wilson, Biomaterials, 2014，35，720 ；Gd203/C核-壳纳米材料，参见:4)C.C.Huang, C._H.Suj W.-M.Li, T.Y.Liu, J.H.Chen, C.S.Yehj Adv.Funct.Mater.2009，19，249 和礼喷酸(gadopentetic acid)功能碳点，参见:5)A.B.Bourlinos，A.Bakandritsos, A.Kouloumpis, D.Gournis, M.Krysmann,E.P.Giannelis，K.Polakova, K.Safarova, K.Holaj R.Zboril，J.Mater.Chem.2012，22，23327。虽然这些探针的生物相容性有所改善，但合成方法复杂、繁琐，所需试剂昂贵。因此，有必要开发碳基钆成像纳米材料的合成新方法。本发明旨在发展一种简单可控、成本低廉的碳包埋钆纳米成像造影剂合成方法并开发其应用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种简单可控、成本低廉的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的合成方法及应用
本发明的技术方案:
一种碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的合成方法，采用水热合成法制备，步骤如下:
1)将氯化钆与柠檬酸加入到水中，超声溶解10min，然后加入乙二胺并混合均匀，得到混合液；
2)将上述混合液加入到聚四氟乙烯内胆中并套入反应釜内，放入烘箱中，在200°C下加热反应4小时,得到反应液；3)将上述反应液离心、透析并冷冻干燥，即可得到碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂。
[0006]所述氯化钆、柠檬酸、水和乙二胺的用量比为100 mg:420 mg: 10 mL:0.5-1.0mL。
[0007]—种所制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的应用，作为标记物、显像剂或示踪剂用于生物体体内成像，具有实现疾病的检测和诊断的潜力。
[0008]本发明的优点是:该碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂采用水热合成法制备，工艺简单、易于实施、成本低；该碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂具有良好的生物兼容性、水溶性和优良的荧光和核磁共振性质，在生物领域用作为标记物、显像剂或示踪剂，通过生物成像实现疾病的检测和诊断。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的电镜图，其中:A为透射电镜图；B为高分辨率透射电镜图；C为能量色散X射线谱选取位置图；D为能量色散X射线谱；E和F为所含钆元素的位置分布图。
[0010]图2为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的X射线光电子能谱，其中:A为全谱为碳谱；C为钆谱。
[0011]图3为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的荧光光谱图A和和rl弛豫图B，其中:a为碳包埋礼纳米磁共振成像造影剂；b为商品化的Gd-DPTA。
[0012]图4为制备的 碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂在自然光照射下的照片。
[0013]图5为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂溶液在自然光照射下的照片A ；在紫外灯(365 nm)照射下的照片B ;纵向弛豫-核磁共振成像图C，其中:1为商品化的Gd-DPTA ；2为该碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂。
[0014]图6为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂与GdCl3细胞毒性对比图，Gd浓度均为0.2 mM。
[0015]图7为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂在昆明鼠体内不同时间的核磁共振成像图A ;碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂注射入昆明鼠体内30 min后的核磁共振成像图B。
【具体实施方式】
[0016]实施例:
一种碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的合成方法，采用水热合成法制备，步骤如下:
1)将100mg氯化钆与420 mg柠檬酸加入到10 mL水中，超声溶解10 min，然后加入
0.5 mL乙二胺并混合均匀，得到混合液；
2)将上述混合液加入到聚四氟乙烯内胆中并套入反应釜内，放入烘箱中，在200°C下加热反应4小时,得到反应液；
3)将上述反应液离心、透析并冷冻干燥，得到30mg黄色粉末，即为碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂。
[0017]图1为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的电镜图，其中:A为透射电镜图；B为高分辨率透射电镜图；C为能量色散X射线谱选取位置图；D为能量色散X射线谱；E和F为所含钆元素的位置分布图。图中表明:钆呈均匀分布，说明钆掺杂入碳材料内。
[0018]图2为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的X射线光电子能谱，其中:A为全谱，含有元素碳，氮，氧，钆；B为碳谱；C为钆谱。图中表明:全谱含有钆而不含有氯，说明钆掺杂入碳材料内。
[0019]图3为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的荧光光谱图A和和rl弛豫图B，其中:a为碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂；b为商品化的Gd-DPTA。图中表明:本发明的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂比商品化的Gd-DPTA核磁性质要强1.7倍，能够得到更清晰的图像。
[0020]图4为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂在自然光照射下的照片。图中表明:水溶液有很好的透明度，所合成的照影剂具有很好的水溶性和均一性。
[0021]图5为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂溶液在自然光照射下的照片A ；在紫外灯(365 nm)照射下的照片B ;纵向弛豫-核磁共振成像图C，其中:1为商品化的Gd-DPTA ;2为该碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂。图中表明:荧光和纵向弛豫显示很好的浓度依赖响应。
[0022]该碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的生物毒性试验:
将HeLa细胞以2000 - 4000个/孔的密度接种于96孔培养板中，加入实施例所制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂至Gd浓度为0.2 mM,使用相同浓度的GdCl3作为对照试验，与细胞共孵育I天。
[0023]向每个培养孔中加入10微升CCK_8(Cell Counting Kit-8，细胞计数工具盒_8)溶液，培养I小时，在490 nm处测吸光度值，以得到碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂对细胞毒性的测试结果。
[0024]图6为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂与GdCl3细胞毒性对比图。碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂生物毒性较小，不会影响细胞的正常生长，生物相容性好，因而本发明的造影剂可以应用于生物成像。 [0025]将制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂作为示踪剂用于生物体体内成像实现疾病的检测和诊断:
将实施例制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂溶解在生理盐水中，通过尾静注射的方式，将200微升此溶液注射入昆明鼠(18-20g)体内。
[0026]图7为制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂在昆明鼠体内不同时间的核磁共振成像图A ;碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂注射入昆明鼠体内30 min后的核磁共振成像图B。图中表明:造影效果明显，可以清楚地看到血液，肾脏，肝脏，以此了解碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂在体内分布和传输过程，进而了解碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的代谢途径和方式。同时证明了本发明的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂可以应用于活体成像和示踪标记。
【权利要求】
1.一种碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的合成方法，其特征在于:采用水热合成法制备，步骤如下: 1)将氯化钆与柠檬酸加入到水中，超声溶解10min，然后加入乙二胺并混合均匀，得到混合液； 2)将上述混合液加入到聚四氟乙烯内胆中并套入反应釜内，放入烘箱中，在200°C下加热反应4小时,得到反应液； 3)将上述反应液离心、透析并冷冻干燥，即可得到碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂。
2.根据权利要求1所述碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的合成方法，其特征在于:所述氯化钆、柠檬酸、水和乙二胺的用量比为100 mg:420 mg: 10 mL:0.5-1.0 mL。
3.—种权利要求1所制备的碳包埋钆纳米磁共振成像造影剂的应用，其特征在于:作为标记物、显像剂或示踪剂用于生物体体内 成像，具有实现疾病的检测和诊断的潜力。
【文档编号】A61K49/06GK103800922SQ201410076719
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】尹学博, 徐阳, 韦晓密 申请人:南开大学