一种BaGdF₅与铕-多酚网状物的纳米复合材料及其制备方法和应用

一种BaGdF₅与铕-多酚网状物的纳米复合材料及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明属于材料科学与生物医药领域，具体涉及一种BaGdF5与铕?多酚网状物的纳米复合材料及其制备方法和应用。该纳米复合材料的制备方法包括如下步骤：S1.BaGdF5纳米粒子的制备；S2.铕盐溶液的配制；S3.BaGdF5与铕?多酚网状物的纳米复合材料的制备，其中BaGdF5纳米粒子通过热溶剂一锅法制备，得到的纳米粒子的粒径均一，S3中Eu3+与多酚配位生成铕?多酚网状物并包覆所述BaGdF5纳米粒子。本发明提供的制备方法简单、合成条件温和可控；本发明提供的BaGdF5与铕?金属网状物的复合材料具有良好的水溶性、低毒性，具有很好的医学应用前景，其可用作CT/MRI/OI三重造影剂，有利于为医疗诊断提供更全面准确的信息。
【专利说明】
一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料及其制备方法和应用
技术领域
[0001]本发明属于材料科学与生物医药领域，具体涉及一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]现如今，成像技术已经成为了临床医学上诊断病患不可缺少的一部分。比较有代表性的成像技术有计算机断层扫描成像(CT)，磁共振成像(MRI)，光学成像(OI)以及正电子发射型计算机断层显像(PET)等。电子计算机断层扫描(CT)可以有效地提供高分辨率的组织的三维结构，CT主要针对于生物体的解剖结构成像，它主要分平扫和造影增强扫描;磁共振成像(MRI)以其高分辨率、无电离辐射损伤及多参数、多序列成像等优点已成为当代临床诊断中最有力检测癌症的手段之一，而且MRI尤其对软组织有很好的透过作用，已发展成为肿瘤检测的主要手段之一；荧光光学成像(OI)是光学成像(OI)中的一种，其是生物组织成像分析手段之一，可以标记样品在生物组织中的分布，尤其可以达到细胞水平上的成像。综合不同成像手段的优势，多种成像模式的诊断结合可以为诊断提供更全面的信息。
[0003]现代医疗对诊断精确度有更高的要求，提供高度准确的诊断信息有很好的研究意义。通过使用造影剂可有效提高成像对比度。纳米材料用于临床造影剂的研究已经进行了几十年，最近研究报道的稀土共掺杂制备上转换材料可以达到三重造影的效果，但是稀土元素共掺杂制备上转换材料其合成过程复杂，条件控制严格且成本较大。因此，本发明用自然界植物中提取物多酚与稀土 (荧光)金属离子配位形成金属-多酚网状物并包覆BaGdFdfi米粒子形成复合材料，该复合材料包括BaGdFs纳米粒子及其表面形成的一层金属-多酸网状物的膜，其可以作为CT/MRI/0I三功能造影剂。

【发明内容】

[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料及其制备方法和应用，该复合材料具有制备方法简单、低毒、成本低廉等特点，同时其具有CT/MRI/0I三重造影功能。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0006]S1.BaGdF5纳米粒子的制备:以三价钆盐、二价钡盐和氟源化合物为原料，以高沸点醇为溶剂采用溶剂热法制备BaGdF5m米粒子，真空干燥备用；
[0007]S2.铕盐溶液的配制:将可溶性铕盐溶于适量去离子水中得铕盐溶液；
[0008]S3.BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备:将SI制备出的BaGdF5纳米粒子超声分散于适量去离子水中得BaGdF5纳米粒子分散液;配制多酚水溶液;将所述BaGdF5纳米粒子分散液与所述多酚水溶液混合并超声分散，随后加入S2制备的铕盐溶液并超声分散得反应液，其中多酚与Eu3+的摩尔比为I: I，其中BaGdF5纳米粒子与Eu3+的重量比为1.25-10:0.036，向上述反应液中加入酸碱缓冲溶液调节所述反应液的pH至7-8，超声反应2h，使Eu3+与多酚配位生成铕-多酚网状物并包覆所述BaGdF5纳米粒子，即得。
[0009]在上述制备方法的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。
[0010]具体的，SI中所述的三价钆盐为六水硝酸钆、硫酸钆或氯化钆，所述二价钡盐为氯化钡或硝酸钡，所述氟源化合物为氟化铵或氟化钠，所述高沸点醇为乙二醇或二乙二醇，所述三价钆盐、二价钡盐与氟源化合物的摩尔比为1: 1:5_6。
[0011 ] 优选的，S2中铕盐溶液中Eu3+摩尔浓度为18-24mmol/L。
[0012]优选的，S2中的可溶性铕盐为氯化铕、硝酸铕或硫酸铕。
[0013]优选的，S3中所述的BaGdF5纳米粒子分散液由SI制备的BaGdF5纳米粒子与去离子水按照2.5-20mg:1mL的比例配制而成，所述多酸水溶液的浓度为18-24mmol/L。
[0014]优选的，S3中所述的多酚水溶液为单宁酸的水溶液。
[0015]本发明还请求保护通过上述方法制备的BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料。上述复合材料可用于CT成像、MRI成像和/或荧光OI成像造影剂，具有三重造影功能。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[00?7] (I)本发明使用的BaGdF5纳米粒子通过溶剂热一锅法制备得到，所制备的纳米粒子粒径均一。
[0018](2)本发明提供的BaGdF5与铕-金属网状物的复合材料的制备方法简单，反应条件温和易控，成本低，适于大规模工业化生产。
[0019](3)在生物医用方面上，本发明提供的BaGdFA铕-金属网状物的复合材料具有良好的水溶性、低毒性，具有很好的医学应用前景，其可用作CT/MRI/0I三重造影剂，有利于为医疗诊断提供更全面准确的信息。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例1中制备的BaGdF^米粒子的透射电镜图；
[0021]图2为本发明实施例1中制备的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的透射电镜图；
[0022]图3为本发明实施例1中制备的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的荧光光谱图；
[0023]图4本发明实施例1中制备的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的体外CT造影图；
[0024]图5本发明实施例1中制备的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的体外MRI造影图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合具体实施例及附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0026]本发明中使用的方法未作特殊说明均为常规方法，本发明中使用的药品未作特殊说明均为市售药品。
[0027]实施例1
[0028]一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备，包括如下步骤:
[0029]S1.BaGdF5纳米粒子的制备:将0.4514g Gd(NO3)3.6H20加入50mL烧杯中，加入20mL乙二醇溶剂并磁力搅拌30-45min，称取0.2443g BaCL2.2H20，放入上述烧杯中磁力搅拌至混合均匀，0.1852gNH4F用1mL乙二醇溶解，倒入上述混合溶液中，继续搅拌3h，将上述的混合溶液放入50mL聚四氟乙烯内衬中，套入不锈钢外衬，并放在温度设定为190°C的烘箱中，反应24h，待反应釜冷却至室温，样品离心分离，用乙醇和去离子水分别离心洗涤数次，所制备的纳米粒子在80°C下真空干燥箱干燥24h备用。
[0030]S2.铕盐溶液的配制:将EuCl3溶于适量去离子水，配制Eu3+摩尔浓度为24mmol/L的铕盐溶液。
[0031]S3.BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备:取5mg SI制备出的BaGdF5纳米粒子超声分散于ImL去离子水中得BaGdF5纳米粒子分散液;配制多酚水溶液，多酚水溶液的溶质为单宁酸，其浓度为24mmol/L;将500uL所述BaGdF5纳米粒子分散液与1uL多酚水溶液混合，超声15min，随后加入1uL S2制备的铕盐溶液，超声30min得反应液，向上述反应液中加入500uLpH=8.5的tr i s-buf f er缓冲液调节所述反应液的pH至7-8，超声反应2h，使Eu3+与多酚单宁酸配位生成铕-多酚网状物并包覆所述BaGdF5纳米粒子，即得。
[0032]对实施例1制备的BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料进行TEM表征及荧光(反应荧光光学成像能力)、体外CT和体外MRI性能检测，其结果如图2至5所示。图1为实施例1制备的BaGdF5纳米粒子的TEM图，从图1可MBaGdFdft米粒子的粒径均一，从图2中可看出本发明制备的纳米复合材料具有较好的纳米尺寸且明显可见铕-多酚网状物包覆了 BaGdFdfi米粒子，在纳米粒子的外表面形成一层膜。从图3中可知本发明制备的纳米复合材料具有明显的荧光现象，表明其可用作荧光OI成像的造影剂。从图4中可知随着本发明制备的纳米复合材料在溶液中浓度的增大，得到CT图像也逐渐变亮，表明其可用作CT成像的造影剂。与图4类似，图5中也明显可见随着本发明制备的纳米复合材料在溶液中浓度的增大，得到MRI图像也逐渐变亮，表明其可用作MRI成像的造影剂。综上，本发明制备的铕-多酚网状物的纳米复合材料可用作CT/MRI/0I三重造影剂。
[0033]图1至图5相应的测试样品制备及使用的仪器情况如下:
[0034]TEM:将实施例1所制备纳米复合材料分散于去离子水中，超声分散均匀，取部分样品滴在碳支撑铜网上，在透射电镜(Tecnai G20，FEI Corp.USA)下观察样品的形态，结果如图1和图2所示；
[0035]荧光光谱:用去离子水稀释实施例1所制备纳米复合材料，在F-2500荧光分光光度计(Hitachi High Technologies Corporat1n ,Japan)测量得到复合物的焚光激发谱以及发射图谱，根据铕离子的荧光特性，先是用590nm激发样品得到复合物的激发图谱，再用395nm的激发光激发下的到样品的荧光发射图谱，如图3所示，其中a为激发图谱，b为发射图
4並L曰O
[0036]体外CT:首先是用等离子体光学发射光谱(ICP-OES)测定金属离子含量，根据钆、钡离子的含量，配制不同浓度的复合物样品(钆和钡离子的总量依次为51.4mmol/L;25.7mmol/L ； 12.8mmol/L; 6.4mmol/L ； 3.2mmol/L ； Ommol/L)，根据浓度从小到大依次用
1.5mL离心管放置在医用的CT (Aqui I 1n ONE 640 ,Toshiba ,Japan)扫描得到CT体外效果图，如图4所示，浓度越大，图像越亮。
[0037]体外MR1:首先是用等离子体光学发射光谱(ICP-OES)测定金属离子含量，根据钆离子的含量，配制不同浓度的复合物样品(1.2mmol/L；0.8mmol/L；0.6mmol/L；0.4mmol/L；
0.2mmol/L；0.1mmol/L；0.05mmol/L；Ommol/L)，根据浓度梯度从小到大依次用1.5ml离心管放置在医用的MR(MAGNET0M Tr1 ,A Tim System 3T, Siemens, Munich, Germany)扫描得到MRI体外效果图，如图5所示，浓度越大，图像越亮，Ommol/L表示以去离子水作对照实验。
[0038]实施例2
[0039]一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备，包括如下步骤:
[0040]S1.BaGdF5纳米粒子的制备:将0.4514g Gd(NO3)3.6H20加入50mL烧杯中，加入20mL乙二醇溶剂并磁力搅拌30-45min，称取0.2443g BaCL2.2H20，放入上述烧杯中磁力搅拌至混合均匀，0.2222g NH4F用1mL乙二醇溶解，倒入上述混合溶液中，继续搅拌3h，将上述的混合溶液放入50mL聚四氟乙烯内衬中，套入不锈钢外衬，并放在温度设定为190°C的烘箱中，反应24h，待反应釜冷却至室温，样品离心分离，用乙醇和去离子水分别离心洗涤数次，所制备的纳米粒子在80 °C下真空干燥箱干燥24h备用。
[0041 ] S2.铕盐溶液的配制:将EuCl3溶于适量去离子水，配制Eu3+摩尔浓度为20mmol/L的铕盐溶液。
[0042]S3.BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备:取2.5mg SI制备出的BaGdF5纳米粒子超声分散于ImL去离子水中得BaGdF5m米粒子分散液;配制多酚水溶液，多酚水溶液的溶质为单宁酸，其浓度为20mmol/L;将500uL所述BaGdF5纳米粒子分散液与1uL多酚水溶液混合，超声15min，随后加入1uL S2制备的铕盐溶液，超声30min得反应液，向上述反应液中加入500uLpH=8.5的tris-buffer缓冲液调节所述反应液的pH至7-8，超声反应2h，使Eu3+与多酚单宁酸配位生成铕-多酚网状物并包覆所述BaGdF5纳米粒子，即得。
[0043]实施例3
[0044]—种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备，包括如下步骤:
[0045]S1.BaGdF5纳米粒子的制备:将0.4514g Gd(NO3)3.6H20加入50mL烧杯中，加入20mL乙二醇溶剂并磁力搅拌30-45min，称取0.2443g BaCL2.2H20，放入上述烧杯中磁力搅拌至混合均匀，0.2g NH4F用1mL乙二醇溶解，倒入上述混合溶液中，继续搅拌3h，将上述的混合溶液放入50mL聚四氟乙烯内衬中，套入不锈钢外衬，并放在温度设定为190°C的烘箱中，反应24h，待反应釜冷却至室温，样品离心分离，用乙醇和去离子水分别离心洗涤数次，所制备的纳米粒子在80°C下真空干燥箱干燥24h备用。
[0046]S2.铕盐溶液的配制:将Eu2( S04)3溶于适量去离子水，配制Eu3+摩尔浓度为ISmmol/L的铕盐溶液。
[0047]S3.BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备^lOmg SI制备出的BaGdF5纳米粒子超声分散于ImL去离子水中得BaGdF5纳米粒子分散液;配制多酚水溶液，多酚水溶液的溶质为单宁酸，其浓度为18mmol/L;将500uL所述BaGdF5纳米粒子分散液与1uL多酚水溶液混合，超声15min，随后加入1uL S2制备的铕盐溶液，超声30min得反应液，向上述反应液中加入500uLpH=8.5的tr i s-buf f er缓冲液调节所述反应液的pH至7-8，超声反应2h，使Eu3+与多酚单宁酸配位生成铕-多酚网状物并包覆所述BaGdF5纳米粒子，即得。
[0048]实施例4
[0049]—种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备，包括如下步骤:
[0050]S1.BaGdF5纳米粒子的制备:将0.4514g Gd(NO3)3.6H20加入50mL烧杯中，加入20mL乙二醇溶剂并磁力搅拌30-45min，称取0.2443g BaCL2.2H20，放入上述烧杯中磁力搅拌至混合均匀，0.2102g NH4F用1mL乙二醇溶解，倒入上述混合溶液中，继续搅拌3h，将上述的混合溶液放入50mL聚四氟乙烯内衬中，套入不锈钢外衬，并放在温度设定为190°C的烘箱中，反应24h，待反应釜冷却至室温，样品离心分离，用乙醇和去离子水分别离心洗涤数次，所制备的纳米粒子在80 °C下真空干燥箱干燥24h备用。
[0051 ] S2.铕盐溶液的配制:将Eu(NO3)3溶于适量去离子水，配制Eu3+摩尔浓度为22mmol/L的铕盐溶液。
[0052]S3.BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备:取20mg SI制备出的BaGdF5纳米粒子超声分散于ImL去离子水中得BaGdF5纳米粒子分散液;配制多酚水溶液，多酚水溶液的溶质为单宁酸，其浓度为22mmol/L;将500uL所述BaGdF5纳米粒子分散液与1uL多酚水溶液混合，超声15min，随后加入1uL S2制备的铕盐溶液，超声30min得反应液，向上述反应液中加入500uLpH=8.5的tr i s-buf f er缓冲液调节所述反应液的pH至7-8，超声反应2h，使Eu3+与多酚单宁酸配位生成铕-多酚网状物并包覆所述BaGdF5纳米粒子，即得。
[0053]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: S1.BaGdF5纳米粒子的制备:以三价钆盐、二价钡盐和氟源化合物为原料，以高沸点醇为溶剂采用溶剂热法制备BaGdF5m米粒子，真空干燥备用； 52.铕盐溶液的配制:将可溶性铕盐溶于适量去离子水中得铕盐溶液； 53.BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备:将SI制备出的BaGdF5纳米粒子超声分散于适量去离子水中得BaGdF5纳米粒子分散液;配制多酚水溶液;将所述BaGdF5纳米粒子分散液与所述多酚水溶液混合并超声分散，随后加入S2制备的铕盐溶液并超声分散得反应液，其中多酚与Eu3+的摩尔比为1:1，其中BaGdF5纳米粒子与Eu3+的重量比为1.25-10:0.036，向上述反应液中加入酸碱缓冲溶液调节所述反应液的pH至7-8，超声反应2h，使Eu3+与多酚配位生成铕-多酚网状物并包覆所述BaGdF5纳米粒子，即得。2.根据权利要求1所述的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，SI中所述的三价钆盐为六水硝酸钆、硫酸钆或氯化钆，所述二价钡盐为氯化钡或硝酸钡，所述氟源化合物为氟化铵或氟化钠，所述高沸点醇为乙二醇或二乙二醇。3.根据权利要求1所述的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，SI中所述三价钆盐、二价钡盐与氟源化合物中含钆、钡及氟元素的摩尔比为1:1:5-6。4.根据权利要求1所述的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，S2中铕盐溶液中Eu3+摩尔浓度为18-24mmol/L。5.根据权利要求1所述的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，S2中的可溶性铕盐为氯化铕、硝酸铕或硫酸铕。6.根据权利要求1所述的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备方法，S3中所述的BaGdF5纳米粒子分散液由SI制备的BaGdF5纳米粒子与去离子水按照2.5-20mg:1mL的比例配制而成，所述多酚水溶液的浓度为18-24mmol/L。7.权利要求1所述的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，S3中所述的多酚水溶液为单宁酸的水溶液。8.权利要求1所述的一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，S3中所述酸碱缓冲溶液为pH=8-9的Tr i s-buf f er缓冲液。9.一种BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料，其特征在于，可通过权利要求1至8任一项所述的制备方法制得。10.—种权利要求9所述的BaGdF5与铕-多酚网状物的纳米复合材料的应用，其特征在于，用于CT成像、MRI成像和/或荧光OI成像的造影剂。
【文档编号】A61K49/04GK105963721SQ201610393674
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】徐祖顺, 朱伟, 梁爽, 阳哲, 张力
【申请人】湖北大学