一种用于磁共振成像的纳米Gd‑MOFs的制备方法与流程

本发明属于磁共振成像造影剂领域，具体涉及一种用于磁共振成像的纳米Gd-MOFs制备方法。

背景技术：

金属有机框架(Metal-orannic frameworks,MOFs)，是由金属离子和有机基团组装而成的一种独特杂化多孔材料。与传统多孔材料相比，MOFs具有多种优势，包括大的表面积、可调的孔径和形状，可调节的组成和结构，生物降解性和多种多样的功能化，使MOFs有希望应用于催化、选择性吸附分离和气体储存等领域。由于MOFs的可调性，通过合理地设计结构并调节合成条件，可以合成纳米级金属有机框架材料(nanoscale Metal-orannic frameworks,NMOFs)。以钆等顺磁性金属为金属离子连接点，优化合成方法制备的NMOFs，将有希望成为磁共振成像造影剂。已有文献报道(J. Am. Chem. Soc, 2006, 128, 9024~9025)一种合成水分散性好的Gd-MOFs纳米棒的方法，其方法是CTAB/正己醇/正庚烷/水体系的反向微乳液合成法，不足之处是该方法合成的Gd-MOFs纳米棒具有很大的毒性，不利于作为核磁共振成像造影剂使用。

现有的纳米Gd-MOFs往往具有较高的r₁、r₂值，粒径大部分在100nm左右，在磁共振成像应用方面具有很高的潜在价值。但是，现有纳米Gd-MOFs往往具有较大毒性，且其形状多为棒状、片状，给其在磁共振成像方面的应用造成重大阻碍。因此，有必要改善Gd-MOFs这些物理化学性质存在的问题，以使Gd-MOFs能够在磁共振成像方面获得应用。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种粒径小、粒度分布均匀、水分散性较好、低毒性及驰豫率高、制备工艺简单、反应条件温和的纳米Gd-MOFs制备方法。

本发明采用了如下的技术方案：

一种用于磁共振成像的纳米Gd-MOFs的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将金属盐、配体与终止剂溶于溶剂后混合，得到混合溶液；

(2)将步骤(1)得到的混合溶液室温搅拌后，置于水浴中搅拌，然后放于烘箱中静置，经过离心、清洗后，用溶剂分散保存,得到油相分散的Gd-MOFs；

(3)取一定量步骤(2)得到的Gd-MOFs离心去除溶剂后，用乙醇分散，加入三乙胺，经过超声、离心后，用水分散，得到纳米Gd-MOFs水溶液。

优选地，步骤(1)所述金属盐为GdCl₃、Gd(NO₃)₃及其水合物中的任意一种或者至少两种的混合物；

优选地，步骤(1)所述配体为偏苯三甲酸(1,2,4-BTC)；

优选地，步骤(1)所述终止剂为乙酸钠、水杨酸钠或1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐中的任意一种或者至少两种的混合物；

优选地，步骤(1)所述金属盐和配体的摩尔比为3:1~1:3，例如2.7:1、2.4:1、2.1:1、1.8:1、1.5:1、1.2:1、0.9:1、0.6:1、0.3:1、1:1、1:0.3、1:0.6、1:0.9、1:1.2、1:1.5、1:1.8、1:2.1、1:2.4或1:2.7；

优选地，步骤(1)所述金属盐和终止剂的摩尔比为15:1~1:15，例如15:1、14:1、13:1、12:1、11:1、10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14或1:15；

优选地，步骤(1)所述溶剂选自二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇、乙醇或水中的任意一种或者至少两种的混合物；

优选地，步骤(1)所述溶剂用量为为10~150ml/mmol金属盐。

优选地，步骤(2)所述室温搅拌的时间为10~240min，例如10min、30min、50min、70min、90min、110min、130min、150min、170min、190min、210min或230min；

优选地，步骤(2)所述水浴温度为40~80℃，例如40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃；

优选地，步骤(2)所述水浴中搅拌时间为2~8h，例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7、7.5h或8h；

优选地，步骤(2)所述烘箱温度为40~80℃，例如40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃；

优选地，步骤(2)所述静置时间为6~48h，例如6h、12h、18h、24h、30h、36h、42h或48h；

优选地，步骤(2)所述溶剂选自二甲基甲酰胺（DMF）、甲醇或乙醇中的任意一种或者至少两种的混合物；

优选地，步骤(2)所述溶剂用量为为10~150ml/mmol金属盐。

优选地，步骤(3)所述油相分散的Gd-MOFs和乙醇的体积比为1:5~1:20，例如1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19或1:20；

优选地，步骤(3)所述三乙胺和乙醇的体积比为1:10~1:100，例如1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90或1:100；

优选地，步骤(3)所述超声时间为1~30min，例如1min、3min、5min、7min、9min、11min、13min、15min、17min、19min、21min、23min、25min、27min或29min。

与现有技术相比本发明所构思的技术方案具有以下显著优点：制备工艺简单，反应条件温和；所制备的纳米Gd-MOFs呈现类球形，具有较小的粒径(45~60nm)，且粒度分布均匀；细胞毒性低，生物相容性好；具有较大的驰豫率；在Gd浓度低于0.4mmol/L时，细胞密堆积T₂加权成像效果明显。

附图说明

图1为本发明实施例所制备纳米Gd-MOFs的粉末X射线衍射图谱。

图2为本发明实施例所制备纳米Gd-MOFs的SEM图。

图3为本发明实施例所制备纳米Gd-MOFs的细胞毒性测试结果图。

图4为本发明实施例所制备纳米Gd-MOFs的磁豫率图。

图5为本发明实施例所制备纳米Gd-MOFs与hMSCs细胞孵育的细胞密堆积T₁、T₂加权像图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。本领域技术人员将会理解，以下实施例仅为本发明的优选实施例，以便于更好地理解本发明，因而不应视为限定本发明的范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所用的实验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂厂商购买得到的。

以下实施例中离心采用台式高速离心机(XiangYi TG16-WS)；SEM扫描电镜照片采用Quanta FEG 250场发射环境扫描电子显微镜得到。

(1)将0.1mmol (20mg)偏苯三甲酸溶解于8ml DMF中，充分溶解，记为溶液A；将1mmol 1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐与0.1mmol Gd(NO₃)₃溶解于2ml水中，充分溶解，记为溶液B。将溶液B加入到溶液A中，得到混合溶液。

(2)将步骤(1)中得到的混合溶液室温搅拌10min后，将混合溶液转入60℃水浴中。搅拌6h后，立即将混合溶液置于60℃烘箱中，静置24h。将静置后得到的产物10000rpm离心10min，用5ml乙醇洗2次，5ml DMF洗2次，最后用10ml DMF分散，得到油相分散的Gd-MOFs。

(3)将步骤(2)得到的油相分散的Gd-MOFs取0.5ml，10000rpm离心10min，去除上清液，用5ml乙醇分散，加入100μl三乙胺，超声10min，10000rpm离心10min，去除上清液，用2ml水分散，得到纳米Gd-MOFs水溶液。

本发明实施例所制备纳米Gd-MOFs具有完整的晶体结构，且与已知[Gd(1,2,4-BTC)(H₂O)₃]•H₂O材料具有相同晶体结构；制备的纳米Gd-MOFs呈现类球形，粒径在45~60nm，粒度分布均匀；在0.6mmol/L Gd浓度以下无毒性，生物相容性好，水分散性好；在11.7T磁场测得：纵向磁豫率r₁为2.1mM^-1•s^-1、横向磁豫率r₂为96.8mM^-1•s^-1，适用于T₂加权成像；在Gd浓度低于0.4mmol/L时，细胞密堆积T₂加权成像效果明显。