一种T1/T2双模态纳米造影剂的制备方法与流程

本发明涉及造影剂，尤其是涉及一种T1/T2双模态纳米造影剂的制备方法。
背景技术：
：磁共振成像MRI(Magneticresonanceimaging)是利用磁共振现象，借助计算机技术和二维图像重建方法进行成像的一种无创的影像手段。具有高成像率、无电离辐射、能提供多层次诊断信息的特点，因而在医学检测中得到广泛的运用(乔瑞瑞,贾巧娟,曾剑峰,等.磁性氧化铁纳米颗粒及其磁共振成像应用[J].生物物理学报,2011,27(4):272-288.)。磁性纳米颗粒具有超顺磁特性，可在磁共振成像增加成像的敏感度，从而表现出独特的造影剂功能。磁共振成像的基本原理：质子数为基数的原子核因其自旋转运动而产生磁矩，在特定频率的射频脉冲激发下，该原子核会因能量共振吸收而被激发；停止脉冲后，原子核释放出能量而回到基态产生弛豫现象。弛豫分为纵向和横向弛豫，相应的纵向弛豫时间为T1时间，横向弛豫时间为T2时间，与之相对应的是T1/T2成像。为了突显组织间的差异，尤其是正常组织和病变组织，我们通常会使用造影剂来提高磁共振成像的对比度。造影剂(又称对比剂，contrastagents)是为增强影像观察效果而注入(或服用)到人体组织或器官的化学制品，主要是通过影响其周围氢质子的弛豫来提高和改善成像的对比度，相对应的造影剂也分为T1/T2造影剂。T1造影剂又称为“正增强造影剂”，主要是通过缩短纵向弛豫时间，使加权像变亮，从而与其他组织区别出来。典型的T1造影剂主要是含钆的金属化合物。与T1造影剂相反，T2造影剂主要起负增强效果，使加权像变暗，进而与其他组织区别开。T2造影剂主要包括超顺磁性氧化铁纳米颗粒(乔瑞瑞,贾巧娟,曾剑峰,等.磁性氧化铁纳米颗粒及其磁共振成像应用[J].生物物理学报,2011,27(4):272-288.)。普鲁士蓝(Fe4[Fe(CN)6]3)是一种经典的Fe2+和Fe3+离子混合价态的六氰合铁酸盐,因具有优良的结构、光物理、电化学、电致变色等性能，普鲁士蓝被广泛用于传感器、能量存储及电池等领域(ShokouhimehrM,SoehnlenES,HaoJ,etal.DualpurposePrussianbluenanoparticlesforcellularimaginganddrugdelivery:anewgenerationofT1-weightedMRIcontrastandsmallmoleculedeliveryagents[J].JournalofMaterialsChemistry,2010,20(25):5251-5259.)。在生物领域，这种蓝色材料通常被用作生物染色剂，并且普鲁士蓝纳米材料在生物领域的应用受到的关注也越来越多。普鲁士蓝的制备方法非常简单，只要在酸性条件下混合铁离子和亚铁氰根离子即可，制备简单，成本较低。最重要的是，普鲁士蓝还是一种临床用药，用于治疗铊中毒，是医院和药店的常规储备药物，而且已经获得美国FDA的批准。最近发现，普鲁士蓝具有显著的磁共振成像功能，是一种新型的T1加权磁共振造影剂，因此，在医学成像中有很好的前景。铁酸锰(MnFe2O4)是一种具有混相尖晶石构型的单组分铁酸盐，因其本身固有的物理化学性质使其在磁性、颜料及催化等领域有重要用途(ShahSA,MajeedA,RashidK,etal.PEG-coatedfolicacid-modifiedsuperparamagneticMnFe2O4nanoparticlesforhyperthermiatherapyanddrugdelivery[J].MaterialsChemistryandPhysics,2013,138(2):703-708.)。铁酸锰纳米晶体是一种十分重要的磁性纳米材料，具有很高的磁性，并且，铁酸锰磁性纳米粒子在磁共振成像中具有较高的弛豫率，造影效果明显，常常作为“负造影剂”，用于T2造影。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种T1/T2双模态纳米造影剂的制备方法。本发明包括以下步骤：1)在PB溶液中加入盐酸至pH值为3～4，超声后得溶液A；在步骤1)中，所述PB溶液的质量浓度可为5mg/ml；盐酸的摩尔浓度可为6M/L。2)在MnFe2O4溶液中加入盐酸至pH为4，超声后得溶液B；在步骤2)中，所述MnFe2O4溶液的质量浓度可为2mg/ml；盐酸的摩尔浓度可为6M/L。3)将溶液A和溶液B倒入容器中反应，再将反应产物分离，洗涤后即得T1/T2双模态纳米造影剂。在步骤3)中，所述反应时可进行搅拌，搅拌速率可为300rpm，搅拌时间可为12h；所述分离可采用磁性分离；所述洗涤可分别使用乙醇、超纯水各洗涤3次。本发明所制得的T1/T2双模态纳米造影剂为磁性普鲁士蓝纳米粒子(PB-MnFe2O4)，粒子的粒径为150nm左右。本发明以普鲁士蓝纳米立方体为核，外面粘附铁酸锰纳米粒子，制备出一种T1/T2双模态纳米造影剂。所制备的材料既可以保留普鲁士蓝的性能，也能够增加铁酸锰的性能，它既可以用作T1造影，又可以用于T2造影，在生物医学领域具有很好的潜在应用前景。本发明具有以下优点：a)本发明操作简单，反应物廉价，成本低；副反应少，生成物产率高。b)制备的T1/T2双模态纳米造影剂具有良好的磁性，饱和磁化强度为35emug-1。c)制备的T1/T2双模态纳米造影剂粒径均一，具有良好的分散性和稳定性，分散在无水乙醇中可长时间保存。d)制备的T1/T2双模态纳米造影剂具有良好的T1/T2造影效果，r1＝5.56mM-1s-1,r2值为123.46mM-1s-1。附图说明图1是实施例1中制备的T1/T2双模态纳米造影剂的扫描电镜(SEM)照片(标尺为1μm)。从图1中可以看出，所制备的普鲁士蓝纳米粒子粒径比较均匀。图2是实施例1中制备的T1/T2双模态纳米造影剂的扫描电镜(SEM)照片(标尺为200nm)。从图2中可以看出，所制备的普鲁士蓝纳米粒子粒径比较均匀。图3是实施例1中制备的PB、MnFe2O4以及PB-MnFe2O4纳米粒子的X射线衍射谱。在图3中，曲线a为PB，曲线b为PB-MnFe2O4，曲线c为PB-MnFe2O4。图4是实施例1中制备的普鲁士蓝及磁性普鲁士蓝溶液(PB-MnFe2O4)的磁滞回线图。图5是实施例1中制备的T1/T2双模态纳米造影剂(PB-MnFe2O4)的T1弛豫率曲线。可以看到所制备的磁性普鲁士蓝纳米粒子(PB-MnFe2O4)具有较高的弛豫率(r1＝5.56mM-1s-1)，因而在MRI分子影像诊断中可作为良好的T1造影剂。图6是实施例1中制备的T1/T2双模态纳米造影剂(PB-MnFe2O4)的T2弛豫率曲线。可以看到所制备的磁性普鲁士蓝纳米粒子(PB-MnFe2O4)具有较高的弛豫率(r2＝123.33mM-1s-1)，因而在MRI分子影像诊断中可作为良好的T2造影剂。图7为T1造影成像效果图。可以看出所制备的T1/T2双模态纳米造影剂(PB-MnFe2O4)具有良好的T1造影效果。图8为T2造影成像效果图。可以看出所制备的T1/T2双模态纳米造影剂(PB-MnFe2O4)具有较好的T2造影效果。具体实施方式下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。实施例1：一种可用于T1/T2双模态纳米造影剂的合成方法，步骤如下：1)取10ml，5mg/ml的PB溶液于容器中，滴加10μl，6M/L的盐酸至pH值在3～4之间，后超声2min，定为溶液1。2)取10ml，11.5mg/ml的MnFe2O4溶液于容器中，后滴加5μl，6M/L的盐酸至pH至等于4，后超声1min，定为溶液2。3)然后将溶液1和溶液2同时倒入容器中，机械搅拌12h，300rpm。4)反应结束后，发现溶液呈墨绿色，并且把磁铁放在烧瓶边，可以发现溶液向磁铁移动。5)将反应产物通过磁性分离，并分别使用乙醇、超纯水各洗涤三次保存。图1是实施例1中制备的T1/T2双模态纳米造影剂的扫描电镜(SEM)照片，从图1中可以看出，所制备的T1/T2双模态纳米造影剂粒径比较均匀，粒径100nm左右。图2是实施例1中制备的T1/T2双模态纳米造影剂的扫描电镜(SEM)照片，从图2中可以看出，所制备的T1/T2双模态纳米造影剂粒径比较均匀，可以看出铁酸锰纳米粒子附着在普鲁士蓝表面，粒径150nm左右。图3是实施例1中制备的PB、MnFe2O4以及PB-MnFe2O4纳米粒子的X射线衍射谱，从图谱中可以看到PB、MnFe2O4以及PB-MnFe2O4纳米粒子样品的衍射峰，没有检测到第二相。图4是实施例1中制备的普鲁士蓝及磁性普鲁士蓝溶液(PB-MnFe2O4)的磁滞回线图。图5是实施例1中制备的T1/T2双模态纳米造影剂(PB-MnFe2O4)的弛豫率曲线，可以看到所制备的磁性普鲁士蓝纳米粒子(PB-MnFe2O4)具有较高的弛豫率(r1＝5.56mM-1s-1)，在MRI分子影像诊断中可作为良好的T1造影剂。图6是实施例1中制备的T1/T2双模态纳米造影剂(PB-MnFe2O4)的T2弛豫率曲线，可以看到所制备的T1/T2双模态纳米造影剂(PB-MnFe2O4)具有较高的弛豫率(r2＝123.46mM-1s-1)，在MRI分子影像诊断中可作为良好的T2造影剂。图7为T1造影成像效果图，对应的浓度参见表1，从图7和表1可以看出，所制备的T1/T2双模态纳米造影剂(PB-MnFe2O4)的T1造影效果。表1编号浓度(mM)10.027520.05530.1140.2250.44图8为T2造影成像效果图，对应的浓度参见表2，从图8和表2可以看出，所制备的T1/T2双模态纳米造影剂(PB-MnFe2O4)的T2造影效果。表2编号浓度(mM)10.019062520.03812530.0762540.152550.305实施例2：一种可用于T1/T2双模态纳米造影剂的合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，10ml，5mg/ml的MnFe2O4。实施例3：一种可用于T1/T2双模态纳米造影剂的合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，10ml，20mg/ml的MnFe2O4。实施例4：一种可用于T1/T2双模态纳米造影剂的合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，滴加盐酸至pH值等于2。实施例5：一种可用于T1/T2双模态纳米造影剂的合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，反应时间8h。实施例6：一种可用于T1/T2双模态纳米造影剂的合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，反应时间16h。实施例7：一种可用于T1/T2双模态纳米造影剂的合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，转速200rpm。实施例8：一种可用于T1/T2双模态纳米造影剂的合成方法，步骤同实施例1，不同之处是，转速400rpm。本发明基于普鲁士蓝的种种优势，进一步扩展其功能，在不牺牲普鲁士蓝性能的基础上，既在可作为T1造影剂的基础上，引入铁酸锰纳米材料，制备出一种T1/T2双模态纳米造影剂(磁性普鲁士蓝纳米粒子)(JangJ,LeeDS.MagneticPrussianbluenanocompositesforeffectivecesiumremovalfromaqueoussolution[J].Industrial&EngineeringChemistryResearch,2016,55(13):3852-3860.)，实现普鲁士蓝从无磁性到有磁性的转变，实现1+1大于2的效果，并且引入之后，这种材料还具有很好的T2造影功能，可以实现T1/T2双模态成像。当前第1页1 2 3