一种表面修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子及其制法和用途
【专利摘要】一种表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子，它是一种平均粒径为50～300nm的氧化铁为核-氧化钆为壳的复合纳米多孔微球表面修饰有聚乙二醇的复合纳米粒子，它是亲水性的，在广泛的pH范围内具有较好的稳定性，具有生物相容性，纳米粒子表面规则，外壳壁上有很多孔道，具有T1、T2双模式磁共振成像的功能。本发明的表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子双模式成像效果明显，制备方法简单、绿色环保，原材料便宜，还可以通过嫁接靶向分子更准确的检测肿瘤，本发明将在材料、生物、医药领域具有极大的应用价值和广阔的应用前景。本发明公开了其制法。
【专利说明】一种表面修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子及其制法和用途
【技术领域】[0001]本发明涉及一种多功能核壳结构无机纳米造影剂，具体地说是一种具有载药功能的，核为氧化铁，壳为氧化钆，空心结构可负载药物，具有Tl、T2双模式磁共振成像功能的无机纳米粒子及其在生物医学领域的应用。
【背景技术】
[0002]现代医疗诊断中，用于疾病检查的手段越来越多，对疾病的诊断，不仅要明确病变的部位、范围和性质，即对疾病作出定位、定量及定性的形态学诊断，还要反应其功能性变化，甚至要对病变的周围关系及全身情况做出全面客观的分析、评价。因此，现代医学影像学检查起着至关重要的作用，并且已渗入到疾病诊疗的各个领域。
[0003]癌症是一种单个细胞或者多个细胞生长失去控制的疾病，增殖的细胞形成硬块则称为肿瘤。原发性肿瘤常因侵犯血管或器官而危及生命。然而，引起死亡的最常见情况是原发性肿瘤通过细胞转移机制扩散到身体其他部位，失去进行手术等治疗的机会。因此，早期诊断尤为关键。目前，随着基于磁共振成像技术等高分辨率的经济普及型全身扫描仪器的发展，可以开展更多不同类型实体瘤的有效筛查项目。
[0004]虽然磁共振成像仪获得了极大的开发，但对于一些极微小的病灶的筛查，并且无论是从经济学角度还是伦理学角度而言，筛查必须尽可能地灵敏、准确，很多磁共振诊断必须依赖磁共振造影剂的辅助。现在临床使用的磁共振造影剂具有以下的特点:
[0005]1、临床使用的造影剂有:菲力磁Feridex，是氧化铁磁性纳米粒子，通过降低信号造影的T2加权磁共振成像模式进行扫描，局部磁性较大时，会使图像扭曲失真。另一种为马格维纤Magnevist是钆的配合物，通过增强信号造影的Tl加权磁共振成像模式进行扫描，图像清晰，但代谢速度过快，不能充分检测。
[0006]2、Tl加权像适于观察正常解剖结构，T2加权像用于观察病变组织较好，脂肪(包括骨骼)Tl，T2均呈现高信号的白影；脑和肌肉呈中等信号的灰影；含水液体Tl呈低信号黑影，T2呈高信号；骨皮质、韧带、钙化Tl，T2均呈低信号。
[0007]针对临床用磁共振成像及造影剂的上述特点，进一步提高磁共振造影剂的应用效果，尤其是提高对肿瘤组织检出的灵敏度和准确率，同时还能够携带治疗物质进入肿瘤部位，起到诊断和治疗的双重功效。计划发明一种集Tl和T2双模式磁共振成像功能的造影剂，同时可以负载药物进行肿瘤的靶向治疗。
[0008]将纳米粒子结合在一起形成复合纳米材料越来越引起大家的关注，主要是因为复合纳米粒子兼具有各种单一组分纳米材料的性质并能够实现多功能的应用，并提供多方面的信息，使诊断和治疗更加准确。例如，磁性-荧光纳米粒子，贵金属-磁性纳米粒子，石墨烯-磁性纳米粒子，碳纳米管-磁性纳米粒子等复合材料，使单个粒子具有荧光和磁性而在化学、生物、材料科学领域具有广泛的应用。
[0009]借鉴纳米粒子复合的理念，本发明的目的在于通过制备氧化铁(Fe3O4)为核、氧化钆(Gd2O3)为壳的核壳结构纳米粒子，通过煅烧形成孔结构可负载药物的方法，使得复合的纳米材料同时具有双模式磁共振造影和靶向药物输运功能。通过EPR效应，对肿瘤组织实现特异性识别，通过Tl、T2两种成像模式对病变位置或肿瘤进行双重检测，并将治疗物质送入肿瘤组织，实现肿瘤组织的双模式磁共振成像检测和靶向治疗的目的。
[0010]本发明提供了一种具有介孔结构的氧化铁-氧化钆核壳型Tl和T2双模式磁共振造影剂。Tl、T2双模式靶向造影剂具有双重磁学性能，可以通过Tl、T2两种成像模式对病变位置或肿瘤进行检测。双重模式检测病变或肿瘤可以大大降低检测失误率，更准确地确定病变位置。同时可以通过调节造影剂纳米粒子尺寸的大小，来改变其代谢速度，获得适当的视窗时间，确保进行充分的扫描、检测。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种氧化铁为核，氧化钆为壳组成的核壳结构多孔无机纳米双模式磁共振造影剂及其制备方法。并通过调节复合纳米粒子的理化性质(粒径，形貌，表面性质)依靠肿瘤的EPR效应实现被动靶向传输，或者通过嫁接靶向基团(短肽，抗体等)实现主动靶向造影和检测。
[0012]本发明的目的是这样实现的:
[0013]一种表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子，它是一种平均粒径为50-300nm的氧化铁为核-氧化钆为壳的复合纳米多孔微球表面修饰有聚乙二醇的复合纳米粒子，它是亲水性的，在广泛的PH范围内具有较好的稳定性，具有生物相容性，纳米粒子表面规则，外壳壁上有很多孔道，具有Tl、T2双模式磁共振成像的功能。
[0014]上述的复合纳米粒子，所述的修饰的聚乙二醇的数均分子量为200-20000。
[0015]一种表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的制备方法，它包括如下步骤:
[0016](一)氧化铁纳米核的制备及表面修饰:
[0017](I)用水热法，溶剂热分解法或共沉淀法制备氧化铁纳米微粒，平均粒径为5~20nm。(Chem.Mater., 2003, 15, 1367 ；Angew.Chem., Int.Ed., 2005, 44, 123 ；或 J.Mater.Chem.，2012，22，3311)
[0018](2)包覆有壳聚糖的氧化铁纳米微粒的制备:
[0019]方法一:取50yL~200yLy-Fe203 (或Fe3O4)纳米溶液(4wt%)加入含数均分子量为500，脱乙酰度为90%的壳聚糖，(CS10~50mg)和乙二胺四乙酸(EDTA2~IOmg)的20mL水溶液中，在搅拌条件下，向体系中缓慢滴加一定量的乙醇，体系从澄清透明变为胶体溶液时加入20 μ L~100 μ L戊二醛(25%)交联壳聚糖表面的氨基，室温反应过夜，即得到交联的CS-EDTA- Y -Fe2O3 (或Fe3O4)复合纳米微球，将上述的磁性聚合物微球交联的CS-EDTA- Y -Fe2O3 (或Fe3O4)复合纳米微球的乳液在超速离心机上离心30分钟，转速12000转，取出下层的沉淀，用清水洗涤三次后，分散在二次水中，再按上述步骤离心处理两次，最后将所得的样品再分散到二次水中，得到纯的CS-Y-Fe2O3 (或Fe3O4)复合纳米微球的溶液；
[0020]方法二:称取精制的10-30万分子量，脱乙酰度(80-95%)的壳聚糖0.25克，溶解在50ml含有计算量的丙烯酸的水溶液中，其中:壳聚糖中的氨基和丙烯酸中羧基的比例为1:1，常温条件下搅拌，直至壳聚糖完全溶解，大概需要15分钟，然后取200μ Ly-Fe2O3 (或Fe3O4)纳米溶液(4wt%)加入上述混合溶液，强烈搅拌10分钟，装上冷凝装置，接通冷凝水，快速升温到70°C，加入少量的引发剂:过硫酸钾，保持在70°C反应。反应过程中观察体系颜色的变化。当体系颜色变为乳白色后，继续反应2小时，以确保体系中的丙烯酸反应完全，然后加入0.5ml的戊二醛交联2小时，所得的乳液倒入一个只能透过分子量为小于10，000物质的透析袋中，常温，在pH值为4.5的磷酸缓冲液中透析48小时，以除去其中未反应的丙烯酸分子以及维持一个稳定的PH值，常温保存。
[0021](二)氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的制备:
[0022]将0.05g上述表面包裹有壳聚糖的氧化铁纳米粒子分散在50mL去离子水中，然后将14.30mL0.2M的Gd(NO3)3,和12mL0.5Mol/L尿素水溶液加入上述氧化铁纳米粒子溶液中，形成的混合物超声20min后转移到一个四氟乙烯村里的不锈钢高压反应器内(容量为50mL)，高压反应器加热到180°C并反应18h，然后冷却到室温，通过磁分离获得的磁性产物用乙醇和蒸馏水交替洗涤4遍，然后在60°C下真空干燥过夜，得到的干粉在700°C氩气氛下煅烧2小时，最后形成氧化铁为核，氧化钆为壳的复合纳米微粒；
[0023]方法二、2mL，0.5Mol/L的Gd(NO3)3水溶液加入50mL圆底烧瓶中的乙醇和水的混合溶剂中(IOmL乙醇和IOmL水)形成清澈的溶液，在强烈搅拌下向上述溶液中加入0.6g尿素，5min后，在超声作用下向上述混合溶液中加入上述的壳聚糖包裹的氧化铁纳米微粒(0.1Og)，强力超声15min，然后，在强烈搅拌下将装有混合溶液的烧瓶在90°C加热6h，通过磁分离出的产物用乙醇和水交替洗涤，在60°C下真空干燥过夜，得到的干粉在800°C煅烧2h，得到氧化铁核-氧化钆壳纳米微粒；
[0024](三)制备聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子。
[0025]氮气保护下，在圆底烧瓶中加入25mL无水四氢呋喃(THF)和2~IOg单甲基聚乙二醇(m-PEG，Mw=200~20000)，然后，将4mL3_异氰丙基三乙氧基硅烷((C2H5O) 3Si (CH2) 3NC0, 3-1socyanatopropyltriethoxysilane, IPTS)和 0.5mL 二月桂酸二丁基锡(DBTL)加入上述的m-PEG溶液中，在室温下，持续搅拌两天以后，获得硅烷化m_PEG，通过加入(正)己烷从四氢呋喃溶液中将其沉淀出来，60°C真空干燥过夜，得到三乙氧基硅烧化甲基聚乙二醇(trialkoxysilylated m_PEG)。
[0026]将硅烷化m-PEG嫁接在复合纳米粒子表面:将IOOmg上述的硅烷化m_PEG和20mg步骤(二)制备的复合纳米粒子混入50mL去离子水中，室温超声6h后，离心洗去未反应的原料，得到表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子。
[0027]上述的表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子在制备生物造影剂中的应用。
[0028]上述的表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子在制备载药生物造影剂中的应用。
[0029]本发明的要点是:首先制备粒径可控的氧化铁纳米粒子，将氧化铁纳米微粒与壳聚糖大分子在溶液中组装，形成壳聚糖包裹的氧化铁纳米粒子，通过水热法在壳聚糖表面生成一层氧化钆的壳层，通过高温煅烧的方法制备多孔的氧化铁-氧化钆无机复合纳米微粒，最后再在其表面修饰聚乙二醇，制备出Tl加权和T2加权双模式磁共振成像多孔无机纳米粒子。通过表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的粒径调控实现被动靶向成像作用，还可进一步嫁接靶向基团，对肿瘤细胞和组织实现特异性识别，实现靶向造影和治疗的应用，具有良好的生物与医用价值。
[0030]本发明的表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子双模式成像效果明显，制备方法简单、绿色环保，原材料便宜，还可以通过嫁接靶向分子更准确的检测肿瘤，本发明将在材料、生物、医药领域具有极大的的应用价值和广阔的应用前景。
[0031]本发明的优点是:
[0032]1、实验过程完全在水相体系中进行，没有使用任何有机溶剂和表面活性剂，绿色环保；
[0033]2、本发明具有Tl、T2双模式磁共振成像的功能，不仅可以给出肿瘤定位的信息，还可以呈现组织功能化信息，使肿瘤诊断准确。在肿瘤部位的磁共振造影增强效果明显；
[0034]3、通过调节纳米微粒的理化参数(粒径，表面性质)获得较长的血池半衰期，从而获得理想的视窗期，使肿瘤诊断充分、彻底；同时作为纳米微粒易于在肿瘤部位富集，促进造影增强；
[0035]4、本发明为多孔结构无机纳米载体，可负载治疗试剂靶向肿瘤部位，起到治疗效果;
[0036]5、本发明提供了一种平均粒径为50~300nm的氧化铁-氧化钆复合纳米多孔微球，它是亲水性的，在广泛的PH范围内具有较好的稳定性，生物相容性。微球表面规则，外壳壁上有很多孔道，为药物的吸附和释放提供了通道，并且无机纳米粒子的机械强度高，不易变形。在生物医药和临床医学等领域具有广泛的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的制备工艺图。
[0038]图2是表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的透射电子显微镜图片。(A)实施例1；(B)实施例2。
[0039]图3是实施例1制备的表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的Tl加权成像图。(A)注射前(B)注射I小时后
[0040]图4是实施例1制备的表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的T2加权成像图。(A)注射前(B)注射I小时后
【具体实施方式】
[0041]下面通过实施例来详细说明本发明的技术内容，但本发明并不受此限制。
[0042]实施例1、一种表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的制备
[0043] 按Chem.Mater., 2003, 15, 1367 ；Angew.Chem., Int.Ed., 2005, 44, 123 ；或J.Mater.Chem.，2012，22，3311.所记载的方法制备 Y -Fe2O3 (或 Fe3O4)纳米溶液。
[0044]取100μ LY-Fe2O3 (或Fe3O4)纳米溶液(4wt%)加入含壳聚糖(CS)(数均分子量500，脱乙酰度90%)10mg和EDTA2mg的20mL水溶液中，在搅拌条件下，向体系中缓慢滴加一定量的乙醇，体系从澄清透明变为胶体溶液时加入20 μ L戊二醛(25%)交联壳聚糖表面的氨基，室温反应过夜，即得到交联的CS-EDTA- Y -Fe2O3 (或Fe3O4)复合纳米微球。将磁性聚合物微球的乳液在超速离心机上离心30分钟，转速12000转。取出下层的沉淀，用清水洗涤三次后，分散在二次水中，再按上述步骤离心处理两次。最后将所得的样品再分散到二次水中，得到纯的CS- y -Fe2O3 (或Fe3O4)复合纳米微球的溶液。
[0045]0.05g表面包裹有壳聚糖的氧化铁纳米粒子分散在50mL去离子水中。然后将14.30mL0.2mol/L的Gd(NO3)3,和12mL0.5mol/L尿素水溶液加入上述氧化铁纳米粒子分散液中，形成的混合物超声20min后转移到一个四氟乙烯村里的不锈钢高压反应器内(容量为50mL)。高压反应器加热到180°C并反应18h，然后冷却到室温。通过磁分离获得的具有磁性的产物用乙醇和蒸馏水交替洗涤4遍，然后在下60°C真空干燥过夜。上述干粉在700°C氩气氛下煅烧2小时。最后形成氧化铁为核，氧化钆为壳的多孔纳米微粒。
[0046]在氮气保护下，25mL无水四氢呋喃(THF)加入装有2g单甲基聚乙二醇(m_PEG，Mw=200)的圆底烧瓶中，然后，将3-异氰丙基三乙氧基硅烷((C2H50)3Si(CH2)3NC0，3-1socyanatopropyltriethoxysi lane, IPTS) 4mL 和 0.5mL 二月桂酸二丁基锡(DBTL)加入上述的m-PEG溶液，在室温下，持续搅拌两天以后，获得硅烷化m-PEG，通过加入(正)己烷将产物从四氢呋喃溶液中沉淀出来，60oC真空干燥过夜。得到三乙氧基硅烷化甲基聚乙二醇(trialkoxysilylated m_PEG)。将硅烷化m-PEG嫁接在复合纳米粒子表面:将IOOmg上述的硅烷化m-PEG和20mg上述的氧化铁-氧化礼复合纳米微粒混入50mL去离子水中。室温超声6h后，离心洗去未反应的原料，得到表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子GFl。将其保存在10mL，0.05mol/L的pH=7.3的HEPES缓冲溶液(HEPES:N-(2-羟乙基)哌嗪-N’ -2-乙烷磺酸)中。
[0047]GFl的透射电镜照片如图2 (A)所示，GFl的平均粒径为50nm。
[0048]实施例2、一种表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的制备
[0049]称取精制后数均分子量30万，脱乙酰度90%的壳聚糖0.25g，溶解在50ml含有计算量的丙烯酸的水溶液中。其中:壳聚糖中的氨基和丙烯酸中羧基的比例为1:1。15分钟后，装上冷凝装置，接通冷凝水。取200 μ L Y -Fe203 (或Fe304)纳米溶液(4wt%)加入上述混合溶液，强烈搅拌10分钟，快速升温到70oC，加入少量的引发剂:过硫酸钾，保持在70oC反应2h，以确保体系中的丙烯酸反应完全。然后加入0.5ml的戊二醛(25wt%)交联2h。所得的乳液倒入一个只能透过分子量为小于10，000物质的透析袋中，常温，在pH值为4.5的磷酸缓冲液中透析48h，以除去其中未反应的丙烯酸分子以及维持一个稳定的pH值。常温保存。
[0050]将2mL，0.5M Gd(N03) 3水溶液加入50mL圆底烧瓶中的乙醇和水的混合溶剂中(IOmL乙醇和IOmL水)形成清澈的溶液。在强烈搅拌下向上述溶液中加入0.6g尿素。5min后，在超声作用下向上述混合溶液中加入壳聚糖包裹的氧化铁纳米微粒(0.1Og)，强力超声15min。然后，在强烈搅拌下将装有混合溶液的烧瓶在90oC加热6h。通过磁分离后的产物用乙醇和水交替洗涤4遍，在60oC下真空干燥过夜。上述干粉在SOOoC煅烧2h，得到氧化铁核-氧化钆壳多孔纳米微粒。
[0051]在氮气保护下，25mL无水四氢呋喃(THF)加入装有IOg单甲基聚乙二醇(m_PEG,Mw=20000)的圆底烧瓶中，然后，3-异氰丙基三乙氧基硅烷((C2H50) 3Si (CH2) 3NC0, 3-1socyanatopropy ltriethoxy si lane, IPTS) 4mL 和 0.5mL 二月桂酸二丁基锡(DBTL)加入 m_PEG溶液，在室温下，持续搅拌两天以后，获得硅烷化m-PEG，通过(正)己烷从四氢呋喃溶液中沉淀出来，60oC真空干燥过夜。得到三乙氧基硅烷化甲基聚乙二醇(trialkoxysilylatedm-PEG)。将硅烷化m-PEG嫁接在复合纳米粒子表面:IOOmg硅烷化m_PEG and20mg上述制备的复合纳米粒子混入50mL去离子水中。室温超声6h后，离心洗去未反应的原料，得到表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子GF2。将其保存在10mL，0.05M的pH=7.3的HEPES缓冲溶液中。
[0052]GF2透射电镜照片如图2 (B)所示，GF2的平均粒径为300nm。
[0053]实施例3、负载盐酸阿霉素的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米微粒的制备
[0054]取冻干的表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子粉末15mg与
1.5mg的盐酸阿霉素混合于20mL去离子水中，室温搅拌48h，离心、洗涤三次，除去上层液体即得负载盐酸阿霉素的表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子。上述载药复合纳米粒子中，载药量为11.2%，载药效率为95.4%。
[0055]实施例4、钆离子释放试验
[0056]将表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子超声分散在去离子水中，形成1.1mMol/L的悬浮液，37°C保存8天后，离心(13000转/30min)取上清液，通过电感耦合等离子光谱测定其中Gd3+离子浓度。ICP的测试结果表明上清液中Gd3+的量为0.086 μ g/5mg复合纳米粒子。
[0057]实施例5、实施例1制得的复合纳米粒子的小动物Tl加权磁共振成像
[0058]鼠源性H22肝癌细胞系保种于ICR小鼠腹腔内，待7~9日腹水生成后取腹水，显微镜下计数并调整细胞数至4~6X 106个/mL，分别接种于ICR小鼠(左侧腋下，每只
0.2ml)。细胞种植后7 - 8天，选择肿瘤体积300mm3左右的小鼠为实验模型，动物实验获得了地区伦理组织委员会的批准。MRI在3T Siemens Magnetom Trio上进行，使用Tl加权序列(TR=40ms, TE=2. 96ms, flip angle=60o, 256 X 256 矩阵，slice thickness=l.0mm,F0V6X6, NEX6.0,回波1/1)。在静脉注射表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子前、静注后0.5hUh,1.5h和2h实施扫描。PBS溶液(150 μ L)的实施例1 (0.2mg/mL)静脉注射入老鼠体内，采集每个老鼠的MRI冠状和横向切面造影，老鼠保持至少120min的正常体温。
[0059]I小时以后，肿瘤处可以看见明显的信号变亮，说明达到了靶向效果，肿瘤边缘处在注射造影剂前(A)、后(B)信号有明显变亮，证明表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子达到了 Tl磁共振成像效果和靶向肿瘤组织的效果(如图3 (八)，化)所示)。肝脏的最高正信号也是出现在2小时左右，肾脏信号变化不大，表明该表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子主要是通过肝脏代谢的。
[0060]实施例6、实施例1制得的复合纳米粒子的小动物T2加权磁共振成像
[0061]由3.0T的磁共振成像仪测试而得，参数为:TR/TE=4000/89毫秒，选层厚度2.2毫米，带宽BW=220赫兹/像素。Fov=80X80毫米。图4表明:实施例1制备的表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子通过尾静脉注入肿瘤裸鼠体内，各正常组织肝和脾在注射造影剂前、后信号有明显变亮。30分钟时，肿瘤处可以看见明显的信号变暗，说明达到了靶向效果，在肿瘤边缘处，注射表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子前(A)、后(B)信号有明显变暗，并且随着时间的推移，信号增强更加明显，持续到2小时后，信号开始衰退，证明表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子达到了T2磁共振成像效果和靶向肿瘤组织的效果。
【权利要求】
1.一种表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子，其特征是:它是一种平均粒径为50-300nm的氧化铁为核-氧化钆为壳的复合纳米多孔微球表面修饰有聚乙二醇的复合纳米粒子，它是亲水性的，在广泛的PH范围内具有较好的稳定性，具有生物相容性，纳米粒子表面规则，外壳壁上有很多孔道，具有Tl、T2双模式磁共振成像的功能。
2.根据权利要求1所述的复合纳米粒子，其特征是:所述的修饰的聚乙二醇的数均分子量为 200-20000。
3.一种制备权利要求1所述的复合纳米粒子的方法，其特征是它包括如下步骤: (一)氧化铁纳米核的制备及表面修饰: (1)用水热法，溶剂热分解法或共沉淀法制备氧化铁纳米微粒，平均粒径为5~20nm。 (2)包覆有壳聚糖的氧化铁纳米微粒的制备: 取50 μ L~200 μ L浓度为4wt%的Y -Fe2O3或Fe3O4纳米溶液加入含壳聚糖(数均分子量为500，脱乙酰度为90%) 10~50mg和乙二胺四乙酸2~IOmg的20mL水溶液中，在搅拌条件下，向体系中缓慢滴加乙醇，体系从澄清透明变为胶体溶液时加入20μ L~IOOyL质量百分浓度为25%的戊二醛交联壳聚糖表面的氨基，室温反应过夜，即得到交联的CS-EDTA- Y -Fe2O3或Fe3O4复合纳米微球，将上述的磁性聚合物微球交联的CS-EDTA- Y -Fe2O3 (或Fe3O4)复合纳米微球的乳液在超速离心机上离心30分钟，转速12000转，取出下层的沉淀，用清水洗涤三次后，分散在二次水中，再按上述步骤离心处理两次，最后将所得的样品再分散到二次水中，得到纯的CS-Y-Fe2O3 (或Fe3O4)复合纳米微球的溶液； (二)氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的制备: 将0.05g表面包裹有壳聚糖的氧化铁纳米粒子分散在50mL去离子水中，然后将14.30mL0.2M的Gd(NO3)3,和12mL0.5Mol/L尿素水溶液加入上述氧化铁溶液中，形成的混合物超声20min后转移到一个四氟乙烯村里的不锈钢高压反应器内，高压反应器加热到180°C并反应18h，然后冷却到室温，通过磁分离获得的具有磁性的产物用乙醇和蒸馏水交替洗涤4遍，然后在下60°C真空干燥过夜，得到的干粉在700°C氩气氛下煅烧2小时，最后形成氧化铁为核、氧化钆为壳的复合纳米微粒； (三)聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的制备 氮气保护下，在圆底烧瓶中加入25mL无水四氢呋喃和IOg单甲基聚乙二醇，然后，将4mL3-异氰丙基三乙氧基硅烷和0.5mL 二月桂酸二丁基锡加入上述的单甲基聚乙二醇溶液中，在室温下，持续搅拌两天以后，获得硅烷化的单甲基聚乙二醇，通过加入己烷从四氢呋喃溶液中将其沉淀出来，60°C真空干燥过夜，得到三乙氧基硅烷化甲基聚乙二醇； 将硅烷化的单甲基聚乙二醇嫁接在复合纳米粒子表面:将IOOmg上述的硅烷化单甲基聚乙二醇和20mg步骤(二)制备的复合纳米粒子混入50mL去离子水中，室温超声6h后，离心洗去未反应的原料，得到表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是:步骤(三)所述的单甲基聚乙二醇是数均分子量为200-20000的单甲基聚乙二醇。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是:步骤(一)之(2)所述的包覆有壳聚糖的氧化铁纳米微粒的制备用以下方法替代: 称取精制的数均分子量为10-30万分子量，脱乙酰度为80-95%的壳聚糖0.25克，溶解在50ml含有计算量的丙烯酸的水溶液中，其中:壳聚糖中的氨基和丙烯酸中羧基的比例为1:1，常温条件下搅拌，直至壳聚糖完全溶解，大概需要15分钟；然后取200 μ L质量百分浓度为4%的Y -Fe2O3或Fe3O4纳米溶液加入上述混合溶液，强烈搅拌10分钟，装上冷凝装置，接通冷凝水，快速升温到70°C，加入引发剂:过硫酸钾，保持在70°C反应，当反应体系颜色变为乳白色后，继续反应2小时，以确保体系中的丙烯酸反应完全，然后加入0.5ml的戊二醛交联2小时，所得的乳液倒入一个只能透过分子量小于10，000物质的透析袋中，常温，在pH值为4.5的磷酸缓冲液中透析48小时，以除去其中未反应的丙烯酸分子以及维持一个稳定的PH值，常温保存。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是:步骤(二)所述的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子的制备用以下方法替代: 将2mL，0.5Mol/L的Gd(NO3) 3水溶液加入到IOmL乙醇和IOmL水组成的混合溶剂中形成清澈的溶液，在强烈搅拌下向上述溶液中加入0.6g尿素，5min后，在超声作用下向上述混合溶液中加入0.1Og壳聚糖包裹的氧化铁纳米微粒，强力超声15min，然后，在强烈搅拌下将装有混合溶液的烧瓶在90°C加热6h，通过磁分离出的具有磁性的产物用乙醇和水交替洗涤，在60°C下真空干燥过夜，得到的干粉在800°C煅烧2h，得到氧化铁核-氧化钆壳纳米微粒。
7.权利要求1所述的表面聚乙二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子在制备生物造影剂中的应用。
8.权利要求1所述的表面聚乙 二醇修饰的氧化铁核-氧化钆壳复合纳米粒子在制备载药生物造影剂中的应用。
【文档编号】A61K47/02GK103463648SQ201310374471
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】丁寅, 梁晨, 李英, 韦玮, 陈洪渊 申请人:南京大学