一种超顺磁性纳米颗粒及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米技术领域，涉及一种超顺磁性纳米颗粒及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。磁共振成像(MRI)作为一项新的医学影像诊断技术，近年来发展十分迅速。MRI所提供的信息量不但多于其他许多成像技术，而且以它所提供的特有信息对诊断疾病具有很大的潜在优越性，其具有分辨率高、成像参数多、使用安全等突出优点，因而更好的显示体内组织器官的结构和病变的性质及功能状态，能够大大提高诊断的准确性和早期性。但是当正常组织与病变组织的磁共振信号差异不明显时，会造成MRI诊断困难，这时就需要引入磁共振成像造影剂，提高组织对比度从而显示体内器官的功能与状态。因此可以使用磁共振成像造影剂来提高MRI诊断的敏感性和特异性。
[0003]MRI造影剂主要有顺磁性造影剂和超顺磁性造影剂两大类。目前常用的顺磁性造影剂是钆离子的配合物，如二乙二胺醋酸钆(Gd-DTPA)。但这种造影剂静脉注射后会迅速进入细胞间隙，导致成像时间缩短，为保持足够的对比度，需注射较大剂量。另外，小分子的Gd系造影剂特异性差。在静脉注射之后，Gd-DTPA会快速弥散。除了病变部位，在正常关节中也会富集一定量的Gd系分子，因而降低了 Gd分子造影的特异性，同时也减弱了病变部位的对比度，而且小分子造影剂会很快被肾脏所清除，对MRI和实时监测都造成了不便。超顺磁性造影剂主要由四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒构成。相对于顺磁性造影剂，超顺磁性造影剂的磁矩大，弛豫效能高，而且可以通过尺寸选择或特异性表面分子修饰实现对特定组织的靶向，并有独特的跨膜机理，可实现细胞内分子靶向。同时超顺磁性氧化铁纳米颗粒的血液半衰期、体内分布状态与其粒子的大小和表面状态有直接的关系。另外，粒径较小的超顺磁性氧化铁纳米颗粒具有较长的血液半衰期，并且具有穿过血管壁、细胞间隙、细胞膜、血脑屏障等各种生理屏障的能力。
[0004]超顺磁性造影剂的合成方法分为两类，一种是共沉淀法:即将一定量的葡聚糖高聚物、铁盐和亚铁盐溶于水，搅拌下滴加一定量的氨水，在一定温度下反应一段时间，可获得粒径约为25?40纳米的超顺磁性氧化铁纳米颗粒。目前合成已经许可上市和正在临床实验的超顺磁性造影剂方法主要是用共沉淀法获得，但是这类造影剂粒径较大、结晶度低、饱和磁化强度小、MRI成像效果差，表面包覆层的厚度不均；而另一类高温热分解合成的超顺磁性氧化铁纳米颗粒，虽然粒径较小且更加均一，氧化铁磁性能优越，但其水溶性和生理稳定性差的缺陷严重阻碍了其应用于体内成像，因而需要通过表面再修饰提高水溶性和生理稳定性及其靶向性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一在于提供一种超顺磁性纳米颗粒，所述超顺磁性纳米颗粒包含位于核心的四氧化三铁纳米粒子、包覆在其表面的PEG修饰的脂质分子以及与PEG连接的靶向分子。所述超顺磁性纳米颗粒通过最外层包覆PEG修饰的脂质分子提高体内稳定性和生物相容性，从而获得了尺寸均一，生理稳定性优良且具备良好磁响应能力的超顺磁性氧化铁颗粒，同时连接靶向分子，能使纳米颗粒之间产生静电排斥，进一步提高纳米颗粒的分散性，减小了粒径，得到了更窄的粒径分布，同时实现了可以靶向病变组织的功能。
[0006]本发明采用以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。但是以下技术方案仅为优选技术方案，并非旨在限制本发明。
[0007]本发明提供了一种超顺磁性纳米颗粒，所述超顺磁性纳米颗粒包含位于核心的油酸包覆的四氧化三铁纳米粒子、包覆在油酸包覆的四氧化三铁纳米粒子表面的PEG修饰的脂质分子，以及与PEG连接的靶向分子。
[0008]在本发明提供的技术方案的基础上，所述靶向分子为硫磺素S、硫磺素T、刚果红、二乙烯苯或其衍生物中的一种或至少两种的组合。
[0009]在本发明提供的技术方案的基础上，所述四氧化三铁纳米粒子为油酸包覆的四氧化三铁纳米粒子。
[0010]优选地，所述四氧化三铁纳米粒子的粒径为I?lOOnm。
[0011]在本发明提供的技术方案的基础上，所述PEG修饰的脂质分子为DSPE-PEG5000-NHS, DSPE-PEG2000-NHS或它们的衍生物中的任意一种或至少两种的组合。
[0012]本发明的目的之二在于提供一种超顺磁性纳米颗粒的制备方法，所述方法以PEG修饰的脂质分子为修饰剂，热分解含铁化合物，而后将靶向分子连接在PEG上，得到所述超顺磁性纳米颗粒。
[0013]利用本发明的方法采用高温热分解所获得氧化铁磁响应优越，通过由油酸包覆四氧化三铁纳米粒子，最外层又包覆PEG修饰的脂质分子提高磁性纳米粒子在体内的稳定性和生物相容性，同时修饰靶向分子，实现了可以靶向病变组织的功能，此外连接靶向分子之后可以进一步使产物的纳米粒径变小，从而更增加了产物的稳定性。
[0014]作为本发明的优选技术方案，本发明所述超顺磁性纳米颗粒的制备方法包括以下步骤:
[0015](I)将含铁化合物溶解在水和醇中，形成溶液a ;
[0016](2)将油酸盐溶解于烷烃中形成溶液b ;
[0017](3)将溶液a与b混合，加热到50?90°C，回流，得到溶液C，水洗，干燥得固体d ；
[0018](4)固体d与油酸溶于沸点高于200°C的烯烃中，在保护性气体下，加热到280?350°C得到溶液e，冷却至室温，絮凝沉淀，分离沉淀物，溶解在有机溶剂中得到溶液f ;
[0019](5)将PEG修饰的脂质分子溶解于溶液f中，除去有机溶剂，加水分散得到分散体系g ;
[0020](6)在分散体系g中加入靶向分子，室温反应24_72h，透析，得到所述超顺磁性纳米颗粒。
[0021]本发明利用含铁化合物与油酸盐反应生成固体d油酸铁，而后在沸点高于200°C的烯烃中将油酸铁加热分解生成磁性四氧化三铁粒子，同时与油酸作用，使四氧化三铁表面形成油酸包覆层，得到油酸包覆的四氧化三铁纳米粒子(即步骤(4)所述分离得到的沉淀物)，从而提高四氧化三铁粒子的稳定性并使得其表面具有亲脂性，使得其容易溶于有机溶剂中，并与PEG修饰的脂质分子反应，使得油酸包覆的四氧化三铁粒子表面包覆上PEG修饰的脂质分子，而后通过PEG与靶向分子连接，而使得磁性纳米粒子表面连接有靶向分子从而具有靶向治疗效果。
[0022]在本发明技术方案中，在本发明提供的技术方案的基础上，所述含铁化合物为三乙酰丙酮铁、五羰基铁、辛酸铁、草酸铁、乙酸铁、氯化铁、氯化亚铁、氢氧化铁或氢氧化亚铁中的任意一种或者至少两种的混合物。
[0023]优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述靶向分子为硫磺素S、硫磺素T、刚果红、二乙烯苯或其衍生物中的任意一种或至少两种的组合。
[0024]优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述PEG修饰的脂质分子为DSPE-PEG5000-NHS, DSPE-PEG2000-NHS或它们的衍生物中的任意一种或至少两种的组合。
[0025]在本发明提供的技术方案的基础上，步骤(I)所述醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇或丙三醇中的任意一种或至少两种的混合物；
[0026]优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，步骤(I)所述溶液a的浓度为10?50mg/mL ;即每mL溶液a中含有10?50mg的含铁化合物，例如溶液a的浓度可以为12mg/mL、15mg/mL、18mg/mL、24mg/mL、28mg/mL、32mg/mL、36mg/mL、40mg/mL、44mg/mL 或 48mg/mL。
[0027]优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，步骤(I)所述水和醇的体积比为1:1-1:3，例如可以为 1:1、1:2 或 1:3。
[0028]优选地，在本发明提供的技术方案的基础上