一种用于MRI可视化癌症治疗的介孔聚多巴胺纳米诊疗剂的制备方法

本发明属于磁共振成像，具体涉及一种用于mri可视化癌症治疗的介孔聚多巴胺纳米诊疗剂的制备方法。

背景技术：

1、磁共振成像(mri)因其在临床疾病诊断中所表现出的软组织对比度强和高空间分辨率等优势而得到广泛应用。其基本原理是将患者放置在特殊的磁场中，通过施加无线电射频脉冲激发体内氢原子核的共振。在射频脉冲停止后，氢原子核以特定频率发出信号并释放能量，经过电子计算机的处理，形成磁共振影像。在人体组织发生病变时，氢原子核的横向和纵向弛豫时间发生变化，导致mri图像的变化，从而可以推断出病变位置或损伤情况。在一些疾病的诊断中，比如癌症等，通常需要使用造影剂来缩短周围水质子的弛豫时间，从而增强组织对比度，提高mri的灵敏度和准确性。mri造影剂一般分为两类。一类是缩短质子纵向弛豫时间的t1造影剂，主要包括临床上常用的gd-dtpa、mn-dpdp等，它们在t1加权成像中呈现更亮的信号。另一类是缩短质子横向弛豫时间的t2造影剂，主要包括超顺磁性氧化铁(spios)等，它们在t2加权成像中呈现更暗的信号。然而，目前使用的这些造影剂存在毒性大、灵敏度低等问题，难以满足临床需求。因此，迫切需要开发更安全、更灵敏的新型造影剂。

2、近年来，构建具备mri造影功能的纳米药物递送系统成为研究的热点，这在监测治疗进程和提高治疗准确性方面展现了广泛的应用前景。举例而言，碳酸锰@聚多巴胺(mnco3@pda)核壳纳米复合材料被用于mri引导光热疗法(ptt)治疗，而壳聚糖衍生的糖脂纳米粒则用于mri引导光动力疗法(pdt)治疗。这些纳米药物递送系统展示出比商用造影剂更为灵敏的造影效果，并在mri的引导下达到了理想的肿瘤抑制作用。此外，纳米技术的不断发展为t1-t2双模mri造影剂的研发提供了新的可能性，这种双模造影剂能够满足不同组织对于t1/t2加权成像的需求，从而进一步提高疾病诊断的准确性。目前，t1-t2双模造影剂的研发主要采用两种策略：一种策略是将t1造影剂与t2造影剂结合，构建成新的复合造影剂。在成像时，两者分别发挥各自的造影能力，整体上呈现为t1-t2双模式造影。例如，利用钆标记的磁铁矿纳米颗粒、核/壳/壳结构的四氧化三铁/二氧化硅/碳酸钆纳米粒子等。另一种策略是通过改变金属离子周围的空间构象，使其同时影响质子在横向和纵向共振，从而缩短弛豫时间，实现t1-t2双模式造影的效果。例如，基于钆掺杂的聚多巴胺纳米离子和金属有机框架结构的新型复合纳米系统(gd-pda-ce6@gd-mof，gpcg)。受益于金属有机框架(mof)结构，gpcg具有t1-t2双模式mri造影的能力。

3、光热治疗(ptt)是一种受到广泛研究的新兴治疗手段，通过将光能转化为热能来实现肿瘤消融。它具有创伤小、毒性低和高效率等优势，因此被认为是一种有前途的治疗策略。然而，研究表明，ptt诱导癌细胞坏死后，细胞内成分释放到细胞外环境中将引发炎症反应。这一过程产生的炎性因子可能会激活残留癌细胞中的促生存基因，提高癌症复发的风险。因此，探索抗炎和光热联合治疗策略以缓解光热治疗引起的炎症反应变得十分必要。纳米材料的开发为实现联合治疗提供了可行策略，将光热转换剂与抗炎药结合构建多功能纳米制剂成为解决上述问题的有效途径。

4、聚多巴胺(polydopamine，pda)作为一种人造黑色素材料，具备出色的生物相容性、金属螯合、自由基清除和光热转换能力。它通过多巴胺在碱性环境中的自聚合形成，基于pda制备的纳米材料已经被广泛应用于生物成像、药物输送等领域。特别是其对金属螯合的能力和在生物体内的良好兼容性。通过将pda与其他功能性组分结合，可以实现对多种治疗和成像功能的整合，为癌症治疗和诊断提供更为全面和有效的解决方案。由此可见，基于pda的开发不仅在生物医学领域展现了广泛的应用前景，而且在构建同时具有光热和抗炎癌症治疗作用的t1-t2双模mri造影剂方面也具有重要的潜在价值。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种钆和精氨酸掺杂到聚多巴胺并负载药物美洛昔康(mx)生成纳米粒子的方法，利用钆离子和精氨酸的掺杂，使得纳米粒子不仅仅具备t1-t2双模成像的能力，更具有增强的光热性能和抗氧化性能。

2、为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明第一方面提供了一种介孔聚多巴胺纳米诊疗剂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将盐酸多巴胺、六水合三氯化钆溶于水中，经避光搅拌制备得到多巴胺-钆螯合溶液；

5、s2、将表面活性剂f127和步骤s1的多巴胺-钆螯合溶液加入到乙醇-水的混合溶液中，避光搅拌至混匀；

6、s3、在水浴超声中边摇晃边加入1,3,5-三甲苯(tmb)溶液，持续超声分散至乳白色；

7、s4、在搅拌下加入精氨酸(arg)溶液，避光搅拌混匀；

8、s5、对步骤s4搅拌后的溶液进行离心、重悬和洗涤后制备得到arg-gd-mpda(agm)纳米粒子；

9、s6、将步骤s4的arg-gd-mpda(agm)纳米粒子分散于水中，与美洛昔康(mx)的dmso溶液混合搅拌混匀后，收集沉淀，洗涤除去dmso，即获得mx@arg-gd-mpda(magm)纳米诊疗剂。

10、本发明以gd3+和arg掺杂的mpda纳米粒子为载体，负载抗炎药mx制备了magm纳米制剂，从而实现了t1-t2双模式mri引导下癌症的光热和抗炎治疗，提高癌症治疗效率，降低复发风险。首先，介孔纳米结构极大程度提高了药物的包封和递送效率，对于药物的延长保留和缓慢释放有重要意义。其次，精氨酸的掺杂增强了聚多巴胺材料的自由基清除和光热转换性能，有利于提高疾病治疗效率。再次，螯合了gd3+的magm在介孔空间结构下，具有作为t1-t2双模mri造影剂的潜能，为mri引导癌症的治疗提供了更有力支撑。

11、作为本发明的一个优选实施方式，步骤s1中，所述盐酸多巴胺与六水合氯化钆的质量比为20～25：1。

12、作为本发明的一个优选实施方式，步骤s1中，避光搅拌的参数为150～200rpm、22～26h。

13、作为本发明的一个优选实施方式，步骤s1中，所述六水合三氯化钆与水的质量体积比为1mg:1～1.5ml。

14、作为本发明的一个优选实施方式，步骤s2中，所述f127与多巴胺-钆螯合溶液的质量体积比为100～150mg:1ml。

15、作为本发明的一个优选实施方式，步骤s2中，避光搅拌的参数为150～200rpm、15～25min。

16、作为本发明的一个优选实施方式，步骤s2中，所述乙醇-水的混合溶液与多巴胺-钆螯合溶液的体积比为40:1～1.2。

17、作为本发明的一个优选实施方式，步骤s3中，超声的参数为：4khz、2～5min。

18、作为本发明的一个优选实施方式，步骤s4中，所述精氨酸溶液的浓度为17-19mg/ml，避光搅拌的参数为150～200rpm、6～8h。

19、作为本发明的一个优选实施方式，步骤s5中，洗涤的溶剂为乙醇、超纯水。

20、作为本发明的一个优选实施方式，步骤s6中，arg-gd-mpda(agm)水溶液与美洛昔康(mx)的dmso溶液的体积比为1：1。

21、本发明第二方面提供了采用第一方面所述的制备方法制得的介孔聚多巴胺纳米诊疗剂。

22、本发明第三方面提供了第二方面所述的介孔聚多巴胺纳米诊疗剂在制备造影剂中的应用。

23、本发明第三方面提供了第二方面所述的介孔聚多巴胺纳米诊疗剂在制备抗肿瘤药物中的应用。

24、作为本发明的一个优选实施方式，所述抗肿瘤药物为抗乳腺癌药物。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、本发明公开了一种介孔聚多巴胺纳米诊疗剂的制备方法，以钆离子(gd3+)和精氨酸(arg)掺杂的介孔聚多巴胺(mpda)纳米粒子为载体，负载抗炎药美洛昔康(mx)制备得到纳米制剂mx@arg-gd-mpda(magm)，用于t1-t2双模mri引导的癌症光热和抗炎治疗。总体而言，本发明具有以下优点：

27、(1)针对聚多巴胺纳米粒子光热性能较低以及抗氧化性能有限的问题，本发明通过在介孔聚多巴胺中掺杂精氨酸，使其内部构建起供体-受体微观结构，减小能带间隙，并促进电子转移过程，从而增强聚多巴胺的近红外光吸收和光热转换性能；同时破坏聚多巴胺内有效的单元间π共轭，使其形成弱聚集体，进而提高内部自由基的浓度，增强自由基清除效果。

28、(2)针对磁共振成像中单模态存在的mri伪影对诊断结果的影响问题，本发明通过在介孔聚多巴胺中掺杂gd3+，进而实现t1-t2双模态磁共振成像，使mri成像结果更加精确，更具有统计学意义。

29、(3)本发明制备的纳米制剂具备良好的生物相容性、肿瘤微环境响应性和药物缓释能力，可有效规避常规药物副作用大、靶向性差、体内循环时间短等问题。