专利名称：一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种功能性石墨烯的制备方法，尤其是涉及一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法。
背景技术：
磁共振成像共振成像(MRI)是目前肿瘤诊断的重要手段之一，特别是各种造影剂的应用。但目前临床MRI检查所用造影剂多为含钆类小分子造影剂，其存在着特异性低，体内存留时间短的诸多缺点，构建具有组织特异性的新一代MRI造影剂成为材料界、医学界的研究热点之一。纳米氧化石墨烯是一种水分散性较好的二维碳纳米材料，制备成本低廉。经过生物相容性好的亲水性聚合物的化学修饰后，可以提高其生物相容性降低细胞毒性，达到一定的缓释作用具有良好的生物医用应用前景。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以作为多种不同类造影剂载体、解决了造影剂在体内存留时间短和细胞毒性大的问题的磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，其特征在于，该方法以纳米氧化石墨烯和亲水性高分子为原料，在纳米氧化石墨烯的表面接枝亲水性高分子，然后将造影剂装载其中。该方法具体包括以下步骤(1)向氧化石墨烯溶液中加入亲水性高分子，将混合物超声分散4 6min，利用二氯乙烷和N-羟基琥珀酰亚胺调节pH为5. 6，继续在室温下搅拌20 30h，然后将得到的产物转移至10000分子量透析袋中，在去离子水中透析得到纯净的石墨烯纳米载体；(2)将造影剂和步骤(1)得到的石墨烯纳米载体溶于水中，在室温下避光搅拌3 5h,再将得到混合物转移至100000分子量透析袋中进行透析20 30h，除去未螯合上的造影剂，终止透析得到磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体。所述的氧化石墨烯溶液的浓度为0. 8 1. 5mg/ml。所述的氧化石墨烯与亲水性高分子的重量比为1 (8 12)。所述的亲水性高分子包括聚乙二醇(PEG)、亲水性的多肽或亲水性天然高分子。所述的亲水性的多肽包括聚丝氨酸、聚半胱氨酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚赖氨酸或聚精氨酸。所述的亲水性天然高分子包括淀粉、功能化纤维素、壳聚糖、果胶或海藻酸。所述的造影剂和石墨烯纳米载体的重量比为2 1。所述的造影剂为含钆、锰或四氧化三铁的小分子造影剂螯合物，包括二乙三胺五乙酸钆(Gd-DTPA)或 meso-卟啉锰(Mn-meso)。与现有技术相比，本发明利用一些亲水性高分子具有良好的亲水性和生物相容性，同时利用这个体系在纳米级可以进入生物体细胞内部的特性，在MRI造影方面展现出良好的应用前景，具有以下优点(1)通过使用这种载体可以实现各种类型造影剂的在人体人存留时间延长的目的；(2)通过使用该种体系可以实现造影剂生物相容性提高的目的；(3)通过使用这种体系可以实现降低造影剂毒性的目的。
图1为实施例1得到产品的AFM图；图2为实施例1得到产品的的粒径分布图；图3为不同浓度的磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体在人细胞中的细胞存活率图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例1一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，该方法具体包括以下步骤氧化石墨烯的制备(1)将Ig片状石墨、0. 75g硝酸钠和75mL 98%浓硫酸放置于冰水浴中搅拌，然后在一小时内缓慢加入4. 5g高锰酸钾固体期间保证温度在20°C以下，这些混合物在室温下搅拌5天；(2)冰水浴条件下，向混合物中缓慢加入2. 25g固体高锰酸钾，保持冰水浴条件继续反应池，混合物继续在室温下搅拌5天；(3)重复步骤(2)两次得到充分氧化的石墨烯；(4)将步骤C3)得到的充分氧化的石墨烯加入140ml质量分数为5%的稀硫酸，在 98°C下搅拌池，将温度降至60°C加入3mL质量分数为30%的过氧化氢水溶液，反应池后终止反应；(5)将步骤(4)得到的产物经离心除去上层清液，在下层固体中加入200mL含有 3wt% H2SO4和0. 5wt% H2O2的水溶液，利用超声使其分散，重复以上步骤15次除去体系中的氧化剂离子和杂质；(6)向步骤(5)所得产物中加入200mL质量分数为3%的稀盐酸超声使其分散，离心沉淀，重复以上步骤3次；(7)将步骤(6)所得混合物至于3500分子量透析袋中在去离子水中透析4 除去 HCL等杂质；(8)取1. 2g氢氧化钠、1. Og氯乙酸加入IOmL浓度为angmL—1的氧化石墨烯水溶液中，400w超声浴下反应3小时得到表面羧基化的石墨烯，离心去上清，加入等体积的去离子水超声下重新分散，重复1次后将溶液装入3500分子量透析袋在去离子水中透析48小时， 得到易溶于水的含羧基的石墨烯水溶液；mPEG-NH2 的制备(1)在室温下将4g端羟基聚乙二醇(mPEG4000-0H)和2. 8mL三乙胺溶于40mL四氢呋喃中，将混合液滴加到2mL亚硫酰二氯和40mL四氢呋喃的混合液中，将体系升温至60°C 反应；将有机相浓缩在乙醚中沉淀三次得到黄色的mPEG-Cl ；(2)取2gmPEG-Cl和2g叠氮化钠溶于50mL 二甲基甲酰胺(DMF)，将温度升至60°C 反应Mh，将有机相浓缩在乙醚中沉淀三次得到亮黄色粉末mPEG4000-N3 ；(3)取1. 3g mPEG4000-N3和0. 075g三苯基膦溶于IOmL 二甲基甲酰胺(DMF)，室温下搅拌池，加入ImL去离子水将温度升至90°C保持池，将所得物质用乙醚沉淀三次得到白色物质即为mPEG4000-NH2 ；氧化石墨烯亲水性高分子表面修饰向IOml含羧基的石墨烯溶液中(lmg/mL)中加入IOOmg mPEG4000_NH2，将混合物超声分散5min，将IOmg EDC、8mg N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)加入混合物中，调节pH为5. 6， 在室温下搅拌Mh，将产物在去离子水中透析(10000透析袋)得到纯净的NGO-mPEG ；成像复合体的构建将含钆的小分子造影剂螯合物和NGO-mPEG于水中室温下避光搅拌4h，得到混合物转移至100000分子量透析袋中进行透析24h除去未螯合上的造影剂，终止透析得到含有 MRI影像探针的NGO-mPEG。得到的产品的AFM图及粒径分布图如图1、2所示，由图中可见，石墨烯纳米载体的粒径在200nm附近，正好可以满足造影剂被动靶向的目的，通过透析前后造影剂复合物 MRI成像效果比较，证实氧化石墨烯造影体系构建方法的可行性，通过在DMEM中分散情况可知，氧化石墨烯造影体系可以在人体内达到良好的分散效果，将石墨烯纳米载体进行细胞毒性试验，其结果如图3所示，结果显示石墨烯纳米载体没有明显细胞毒性，完全符合生物应用的要求。实施例2—种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，该方法以纳米氧化石墨烯和亲水性高分子为原料，在纳米氧化石墨烯的表面接枝亲水性高分子，然后将造影剂装载其中。该方法具体包括以下步骤(1)向浓度为0. 8mg/ml的氧化石墨烯溶液中加入聚赖氨酸，氧化石墨烯与聚赖氨酸的重量比为1:8，将混合物超声分散％iin，EDC和NHS催化缩合，调节pH为5. 6，继续在室温下搅拌20h，然后将得到的产物转移至10000分子量透析袋中，在去离子水中透析得到纯净的石墨烯纳米载体；(2)将含锰的小分子造影剂螯合物meso-卟啉锰(Mn-meso)和步骤(1)得到的石墨烯纳米载体按重量比2 1溶于水中，在室温下避光搅拌池，再将得到混合物转移至 100000分子量透析袋中进行透析20h，除去未螯合上的造影剂，终止透析得到磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体。实施例3
一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，该方法以纳米氧化石墨烯和亲水性高分子为原料，在纳米氧化石墨烯的表面接枝亲水性高分子，然后将造影剂装载其中。该方法具体包括以下步骤(1)向浓度为1. 2mg/ml的氧化石墨烯溶液中加入壳聚糖，氧化石墨烯与壳聚糖的重量比为1 12，将混合物超声分散6min，EDC和NHS催化缩合，调节pH为5. 6，继续在室温下搅拌30h，然后将得到的产物转移至10000分子量透析袋中，在去离子水中透析得到纯净的石墨烯纳米载体；(2)将含钆的小分子造影剂螯合物二乙三胺五乙酸钆(Gd-DTPA)和步骤⑴得到的石墨烯纳米载体按重量比为2 1溶于水中，在室温下避光搅拌证，再将得到混合物转移至100000分子量透析袋中进行透析30h，除去未螯合上的造影剂，终止透析得到磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体。
权利要求
1.一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，其特征在于，该方法以纳米氧化石墨烯和亲水性高分子为原料，在纳米氧化石墨烯的表面接枝亲水性高分子，然后将造影剂装载其中。
2.根据权利要求1所述的一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤(1)向氧化石墨烯溶液中加入亲水性高分子，将混合物超声分散4 6min，利用二氯乙烷和N-羟基琥珀酰亚胺调节pH为5. 6，继续在室温下搅拌20 30h，然后将得到的产物转移至10000分子量透析袋中，在去离子水中透析得到纯净的石墨烯纳米载体；(2)将造影剂和步骤(1)得到的石墨烯纳米载体溶于水中，在室温下避光搅拌3 证， 再将得到混合物转移至100000分子量透析袋中进行透析20 30h，终止透析即得到磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体。
3.根据权利要求2所述的一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯溶液的浓度为0. 8 1. 5mg/ml。
4.根据权利要求2所述的一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯与亲水性高分子的重量比为1 (8 12)。
5.根据权利要求2所述的一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，其特征在于，所述的亲水性高分子包括聚乙二醇(PEG)、亲水性的多肽或亲水性天然高分子。
6.根据权利要求5所述的一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，其特征在于，所述的亲水性的多肽包括聚丝氨酸、聚半胱氨酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚赖氨酸或聚精氨酸。
7.根据权利要求5所述的一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，其特征在于，所述的亲水性天然高分子包括淀粉、功能化纤维素、壳聚糖、果胶或海藻酸。
8.根据权利要求2所述的一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，其特征在于，所述的造影剂和石墨烯纳米载体的重量比为2 1。
9.根据权利要求2所述的一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，其特征在于，所述的造影剂为含钆、锰或四氧化三铁的小分子造影剂螯合物，包括二乙三胺五乙酸钆(Gd-DTPA)或 meso-卟啉锰(Mn-meso)。
全文摘要
本发明涉及一种磁共振成像造影剂用石墨烯纳米载体的制备方法，该方法以纳米氧化石墨烯和亲水性高分子为原料，在纳米氧化石墨烯的表面接枝亲水性高分子，然后将造影剂装载其中。与现有技术相比，本发明的优点在于利用一些亲水性高分子具有良好的亲水性和生物相容性，同时利用这个体系在纳米级可以进入生物体细胞内部的特性，从而可以达到造影剂在体内存留时间长，组织相容性好，细胞毒性低的目的，该体系在在MRI造影方面展现出良好的应用前景。
文档编号A61K49/12GK102397563SQ20101028398
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者李永勇, 沈爱军, 王培军, 董海青, 赵志磊 申请人:同济大学