基于混合组分磁性纳米颗粒组装体的磁共振造影剂及制备的制作方法

本发明涉及纳米材料的制备，尤其是涉及基于混合组分磁性纳米颗粒组装体的磁共振造影剂及制备。

背景技术：

纳米技术的发展为化学、物理、生物、医学以及能源等各个科学研究领域的发展带来了巨大的变革。其中，顺磁性纳米材料借助其优越的磁性性能在纳米生物医学领域针占据重要的地位。更重要的是，磁性纳米材料的顺磁或铁磁性质是一种天然的磁共振成像造影剂，可以有效地提高临床上利用磁共振成像技术对疾病诊断的准确性。曾批准上市的磁共振造影材料菲立磁(Feridex)是一种葡聚糖包裹的四氧化三铁纳米颗粒，它能够作为良好的横向(T₂)造影剂提高病变组织和正常组织间的明亮对比度，从而提高临床磁共振诊断的准确性、精确性和可靠性。然而，菲立磁在2008年被迫停产，各中原因较为复杂。其中重要的一点原因是横向(T₂)磁共振造影性能较低，极大地限制了其作为有效的临床试剂用于造影增强的磁共振诊断。而且，我国尚没有此类造影剂材料的知识产权，进口试剂昂贵的价格成本无形中造成了我国医疗卫生事业的发展。因此，发展一种新型高效的造影材料可谓迫在眉睫。

对于磁性纳米材料，特别是氧化铁材料的合成调控一直是纳米领域的研究热点。在磁共振成像造影剂领域，氧化铁纳米材料的尺寸、形貌、表面结构等因素均对其横向(T₂)或纵向(T₁)造影增强性能有重要关联。因此，科学研究者们发展了一系列切实有效的方法和理论，设计出了基于磁性氧化铁纳米材料高效磁共振造影剂材料。研究人员发现，磁性纳米材料形成纳米组装体后，其横向(T₂)造影性能显著增强。然而，其中原因却未得到充分揭示，基于纳米组装体的磁共振造影剂研究和发明创造也一直停滞不前。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供基于混合组分磁性纳米颗粒组装体的磁共振造影剂。

本发明的另一目的在于提供基于混合组分磁性纳米颗粒组装体的磁共振造影剂的制备方法。

所述基于混合组分磁性纳米颗粒组装体的磁共振造影剂为具有混合组分的磁性纳米颗粒组装体纳米材料，所述磁性纳米颗粒为超顺磁或顺磁纳米材料。

所述磁性纳米颗粒可选自氧化铁、氧化锰、氧化钆等磁性纳米颗粒中的一种。所述磁性纳米颗粒的直径可为5～30nm，磁性纳米颗粒的形貌包括球形、立方体、八面体、四面体、棒状、片状、八角叉及其衍生结构。

所述基于混合组分磁性纳米颗粒组装体的磁共振造影剂的制备方法包括以下步骤：

1)将聚乙二醇和聚甲基丙烯酸甲酯修饰在磁性纳米颗粒表面；

在步骤1)中，所述磁性纳米颗粒的表面为油酸分子；所述将聚乙二醇和聚甲基丙烯酸甲酯修饰在磁性纳米颗粒表面可采用聚合物配体交换和表面生长的方法将聚乙二醇和聚甲基丙烯酸甲酯修饰在磁性纳米颗粒表面。

2)将尺寸为5nm与尺寸为15nm的球形聚合物修饰氧化铁纳米颗粒混合，再溶解在氯仿溶剂中，加入超纯水溶解的十二烷基硫酸钠，超声形成乳浊液，搅拌后得到水溶性的混合组分纳米组装体，得基于混合组分磁性纳米颗粒组装体的磁共振造影剂。

在步骤2)中，所述超声的时间可为5～10min；所述搅拌的时间可为12h；其他组分的混合组分纳米组装体采用类似方法，而使用不同的尺寸或形貌氧化铁纳米结构作为原料制备得到。

本发明结合先进的纳米合成技术和磁共振成像的基本原理，提出了一种新颖的设计思路并制备出了具有高效横向(T₂)磁共振造影性能的纳米组装结构。将不同尺寸和形貌的氧化铁纳米颗粒作为基本单元进行组装调控，使其形成混合组分的纳米组装体。相对于单一组分的纳米组装体，发现这种新颖结构的混合组分纳米组装体表现出显著增强的横向(T₂)磁共振造影性能。其中的混合组分可以为不同尺寸(5～30nm)和形貌(球形、立方体、八面体、四面体、棒状、片状、八角叉)的氧化铁或其他磁性纳米材料。

本发明具有以下优点：

1)首次提出混合组分纳米组装体的制备方法，更重要的是这种方法所制备的纳米组装体具有显著增强的横向(T₂)磁共振造影性能。这种方法可以很容易地扩展到制备不同组分的纳米组装体，并使其具有潜在的高效横向(T₂)磁共振造影性能。

2)步骤简易，操作方便，产量较高，易于放大化制备；

3)本发明可以轻易扩展到制备各种混合组分的纳米组装体，并使其具有潜在的高效横向(T₂)磁共振造影性能。

附图说明

图1为实施例1制备的5nm和15nm球形氧化铁纳米颗粒形成的混合组分纳米组装体的透射电镜图片。

图2为实施例2制备的5nm球形与边长12nm立方体氧化铁纳米颗粒形成的混合组分纳米组装体的透射电镜图片。

图3为实施例3制备的5nm球形与边长12nm厚度为5nm的六边形氧化铁纳米颗粒形成的混合组分纳米组装体的透射电镜图片。

图4为基于5nm和15nm球形氧化铁纳米颗粒混合组分的磁性纳米颗粒聚集体的卡通图片。其中，两种不同尺寸纳米颗粒任意分散在聚集体中。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，本实施例只用于对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述发明的设计原理以及制备方法做出的一些非本质的改进和调整，包括采用尺寸或形貌磁性纳米颗粒制备的混合组分纳米组装体，以及采用不同聚合物修饰方法和手段制备得到的混合组分纳米组装体，均属本发明保护范围。

实施例1：5nm和15nm球形氧化铁纳米颗粒形成的混合组分纳米组装体的制备

在氯仿溶剂中，将尺寸为5nm与尺寸为15nm球形氧化铁纳米颗粒按质量比1︰1均匀混合。加入过量的末端为磷酸根的聚乙二醇和聚甲基丙烯酸甲酯聚合物均匀混合，并在室温下搅拌过夜。通过磁分离方法将过量的聚合物除去，得到聚合物修饰的尺寸为5nm与尺寸与15nm球形纳米颗粒。在体系中加入超纯水溶解的适量的十二烷基硫酸钠。在室温下，超声5～10min形成乳浊液。在室温下，继续搅拌12h使氯仿挥发干净，得到水溶性的混合组分纳米组装体，每个纳米组装体中都具有尺寸为5nm和15nm球形氧化铁纳米颗粒。

实施例1制备的5nm和15nm球形氧化铁纳米颗粒形成的混合组分纳米组装体的透射电镜图片参见图1。

实施例2：5nm球形与边长12nm立方体氧化铁纳米颗粒形成的混合组分纳米组装体的制备

在氯仿溶剂中，将尺寸为5nm与尺寸为边长12nm立方体氧化铁纳米颗粒按质量比1︰1均匀混合。加入过量的末端为磷酸根的聚乙二醇和聚甲基丙烯酸甲酯聚合物均匀混合，并在室温下搅拌过夜。通过磁分离方法将过量的聚合物除去，得到聚合物修饰的尺寸为5nm与边长12nm立方体氧化铁纳米颗粒。在体系中加入超纯水溶解的适量的十二烷基硫酸钠。在室温下，超声5～10min形成乳浊液。在室温下，继续搅拌12h使氯仿挥发干净，得到水溶性的混合组分纳米组装体，每个纳米组装体中都具有尺寸为5nm米与尺寸为边长12nm立方体氧化铁纳米颗粒。

实施例2制备的5nm球形与边长12nm立方体氧化铁纳米颗粒形成的混合组分纳米组装体的透射电镜图片参见图2。

实施例3：5nm球形与边长12nm厚度为5nm的六边形氧化铁纳米颗粒形成的混合组分纳米组装体

在氯仿溶剂中，将尺寸为5nm与边长为12nm，厚度为5nm的六边形氧化铁纳米颗粒按质量比1︰1均匀混合。加入过量的末端为磷酸根的聚乙二醇和聚甲基丙烯酸甲酯聚合物均匀混合，并在室温下搅拌过夜。通过磁分离方法将过量的聚合物除去，得到聚合物修饰的尺寸为5nm与边长为12nm，厚度为5nm的六边形氧化铁纳米颗粒。在体系中加入超纯水溶解的适量的十二烷基硫酸钠。在室温下，超声5～10min形成乳浊液。在室温下，继续搅拌12h使氯仿挥发干净，得到水溶性的混合组分纳米组装体，每个纳米组装体中都具有尺寸为5nm与尺寸为边长12nm，厚度为5nm的六边形氧化铁纳米颗粒。

实施例3制备的5nm球形与边长为12nm，厚度为5nm的六边形氧化铁纳米颗粒形成的混合组分纳米组装体的透射电镜图片参见图3。

基于5nm和15nm球形氧化铁纳米颗粒混合组分的磁性纳米颗粒聚集体的卡通图片参见图4，其中，两种不同尺寸纳米颗粒任意分散在聚集体中。