專利名稱：一種Fe₃O₄/DOPA/(Gd/DTPA)納米材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁性納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料及其制備方法和將該納米材料應(yīng)用于磁共振造影劑。
背景技術(shù)：
近幾十年來，納米材料以其獨(dú)特的性質(zhì)，在醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域倍受關(guān)注。納米材料的諸多性質(zhì)，往往與材料的尺寸效應(yīng)以及材料的結(jié)構(gòu)組成等密切相關(guān)。其中，磁性納米材料的研究尤顯突出，這與其具有的獨(dú)特性質(zhì)分不開。如某些磁性納米材料的超順磁性、順磁性、矯頑力飽和度、尺寸大小、量子隧道效應(yīng)、居里溫度的不同等，使得其在生物檢測(cè)、藥物靶向、磁共振成像、腫瘤磁熱療等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。此外，還可應(yīng)用于磁分離、工業(yè)催化等領(lǐng)域。隨著分子影像技術(shù)的 日益趨向成熟，以磁共振造影為代表的分子影像探針，顯現(xiàn)出獨(dú)特的成像優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)有的影像技術(shù)有:磁共振成像(MRI)、微計(jì)算機(jī)斷層成像(CO、超聲成像、光學(xué)成像、紅外熱成像、正電子衍射成像、單電子衍射成像等。磁共振成像主要利用生物體不同組織中水分子質(zhì)子在外加磁場(chǎng)影像下產(chǎn)生不同的共振信號(hào)(信號(hào)強(qiáng)弱取決于組織內(nèi)水的含量和水質(zhì)子的弛豫時(shí)間)來成像，而MRI造影劑本身不產(chǎn)生信號(hào)，它們的作用是接近有關(guān)質(zhì)子后，縮短成像質(zhì)子的弛豫時(shí)間，從而改變信號(hào)強(qiáng)度，以提高病灶組織與正常組織的成像對(duì)比度。按照造影過程中以縮短T1弛豫時(shí)間為主(磁共振信號(hào)增加)或以縮短T2弛豫時(shí)間為主(使磁共振信號(hào)下降)，可將MRI造影分為T1弛豫增強(qiáng)造影或T2弛豫增強(qiáng)造影，對(duì)應(yīng)的磁性材料被稱之為T1造影劑和T2造影劑。造影劑的作用是借由本身的磁學(xué)性質(zhì)改變特定組織內(nèi)水分子的弛豫時(shí)間、增加與其它組織間弛豫時(shí)間的差異性、增加信號(hào)強(qiáng)度的差別、增加對(duì)比效果，以達(dá)到凸顯組織間界限的目的。磁造影劑必須具有順磁性或超順磁性，粒徑不能太大，在生物體內(nèi)能穩(wěn)定存在，具有良好的生物相容性，且在體內(nèi)無聚集，能被排除體外。研究較多的是超順磁性造影劑和水溶性順磁造影劑。超順磁性造影劑主要代表為Fe3O4，而且也已應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如菲立磁造影劑。順磁性納米造影劑可分為離子型納米結(jié)構(gòu)造影劑和無機(jī)納米粒子型造影劑，如1988年被批準(zhǔn)的Gd (III)造影劑則屬于離子型造影齊U，此外，大部分的T1造影劑多為過渡金屬或鑭系金屬，這是由它們外層軌道電子排布所決定的。如Fe2+、Fe3+、Mn2+、Dy3+、Cu2+、Gd3+、Eu3+等。Gd3+有7個(gè)未成對(duì)電子，且存在大量的空軌道，這使得Gd3+具有較大的自旋磁矩，較高的弛豫率，較大的順磁性。然而，由于游離Gd3+具有較大的生物毒性，所以Gd必須以化合態(tài)存在，Gd3+與二乙烯三胺五乙酸耦合后，還剩下空軌道與水配位。Gd/DTPA現(xiàn)已被用作商業(yè)T1造影劑。此外，菲立磁(Fe3O4)造影劑也為我們熟知，由于其較高的磁飽和度，和良好的生物相容性，已被應(yīng)用做醫(yī)學(xué)T2造影劑。但T2造影劑，本身存在著不足，因?yàn)樵谄浯殴舱裥盘?hào)下降不是太多時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)病灶部位與正常部位會(huì)存在著疊加的偽影區(qū)，易造成醫(yī)學(xué)上的誤診。然而，最近所研究的小粒徑Fe3O4粒子，被證明也可用作T1造影，一定程度上可以避免T2造影的不足，之所以小粒徑Fe3O4粒子較稍大粒徑的Fe3O4粒子，可用作T1造影，是因?yàn)榍蛐蜦e3O4納米粒子可分為磁有序的核和磁無序的殼，當(dāng)超順磁性Fe3O4粒子減小后，磁無序部分被減少很多，而成為順磁性的小粒徑Fe3O4粒子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種Fe304/D0PA/ (Gd/DTPA)納米材料，該材料分散性好、粒徑均勻，具有良好的生物相容性和T1造影效果。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述Fe304/D0PA/ (Gd/DTPA)納米材料的制備方法，該方法所用原料易得且價(jià)格便宜、工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)可控性強(qiáng)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種Fe304/D0PA/ (Gd/DTPA)納米材料的制備方法，其步驟包括:(I)將油溶性Fe3O4納米粒子分散于四氫呋喃中，加入鹽酸多巴胺和無水乙醇，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)8-20小時(shí)，取固體，制得Fe304/D0PA，洗滌后備用；(2)將步驟(I)中制得的Fe304/D0PA分散于二甲基甲酰胺中，加入三乙胺和二亞乙基三胺五乙酸二酐，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)8-24小時(shí)，洗滌后備用；(3)將Gd(NO3)3.6H20溶于緩沖液中，再加入步驟(2)中制得的Fe304/D0PA/DTPA，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)8-24小時(shí)，洗滌。所述步驟(I)中，油溶性Fe3O4納米粒子、鹽酸多巴胺及無水乙醇的加入配比為:lmmol:30-60mg:10_35mL。優(yōu)選的，油溶性Fe3O4納米粒子、鹽酸多巴胺及無水乙醇的加入配比為:lmmol:40_50mg:20_25mL。

所述步驟(I)中，油溶性Fe3O4納米粒子與四氫呋喃的用量比為0.01-0.15mmol/mL。所述步驟(2)中，油溶性Fe3O4納米粒子、三乙胺和二亞乙基三胺五乙酸二酐的用量配比為:lmmol:15_40mL:350_500mg。所述步驟(2)中，油溶性Fe3O4納米粒子與二甲基甲酰胺的用量比為0.001-0.008mmol/mL。所述步驟(3 )中，Gd (NO3) 3.6H20與緩沖液的用量比為7_9mg/mL，該緩沖液為Tris-HCl溶液，緩沖溶液的pH值為7.5-8.5 ;Gd (NO3)3.6H20與油溶性Fe3O4納米粒子的用量比為 1.3-1.9g: lmmol ο所述步驟(I)中油溶性Fe3O4納米粒子的制備方法為，(a)將油酸鈉、FeCl3.6Η20、去離子水、正己烷和無水乙醇混合，加熱到50°C -70°C,回流4小時(shí)，冷卻后洗滌、干燥得到油酸鐵；(b)將步驟(a)中制得的油酸鐵溶劑與苯醚中，在加入油酸和油醇，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌、加熱至80°C _100°C，保持1-3小時(shí)，繼續(xù)加熱至200°C _300°C，保持0.5-2小時(shí)，冷卻后洗滌得到油溶性Fe3O4納米粒子。所述步驟(a)中，油酸鈉、Fe3+、去離子水、正己烷和無水乙醇的加入配比為2-4mmol:lmmol:0.5_3mL:l-5mL:0.5_3mL ;所述步驟(b)中，油酸鐵與苯醚的用量比為0.1-1.5g/mL，油酸鐵、油酸和油醇的加入配比為Ig:0.1-1.5mL:0.5_3mL。通過上述方法可以得到Fe304/D0PA/ (Gd/DTPA)納米材料。這種Fe304/D0PA/ (Gd/DTPA)納米材料在制備核磁共振造影劑中的應(yīng)用。尤其可作為1\加強(qiáng)造影劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:1、所述Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的分散性好、粒徑均勻，生物相容性好，顯著的T1造影效果，彌補(bǔ)了 T2造影效果的不足，降低了醫(yī)學(xué)誤診概率。2、所述Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的制備方法設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝的可控性強(qiáng)、原料便宜。


圖1是實(shí)施例2中制得的油溶性Fe3O4納米粒子的TEM圖，其中圖1a為低分辨TEM圖，圖1b為高分辨TEM圖。圖2是實(shí)施例2中制得的油溶性Fe3O4納米粒子的粒徑分布圖。圖3是實(shí)施例2中制得的油溶性Fe3O4納米粒子的XRD圖。圖4是實(shí)施例2中制得的油溶性Fe3O4納米粒子的磁滯回線圖。圖5是實(shí)施例3中的每個(gè)步驟中制得的產(chǎn)物的紅外圖譜。圖6是實(shí)施例3中制得Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的磁共振成像圖。圖7是實(shí)施例3中制得Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的溶血試驗(yàn)對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:實(shí)施例1①Fe3O4油溶性納米粒子的制備A、將油酸鈉10.98g、FeCl3.6H203.39g、去離子水18mL、正己燒42mL和無水乙醇24mL放在一起，加熱到58°C，回流4h，待其冷卻后，將其轉(zhuǎn)移至梨形分液漏斗，用50mL去離子水洗滌5次，然后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，再將其置于真空干燥箱中干燥12h，得到油酸鐵。B、將步驟(A)中干燥后的油酸鐵10.03g溶解于51.8mL苯醚中，再加入3.55mL的油酸和10.57mL的油醇，氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁力攪拌，升溫到90°C，保持該溫度2h，隨后繼續(xù)升溫到250°C，保持該溫度0.5h，反應(yīng)結(jié)束后，用乙醇洗滌9遍，得到油溶性Fe3O4納米粒子，再將其保存于30mL正己燒中。經(jīng)過檢測(cè)，生成的Fe3O4納米粒子的粒徑為2_4nm。②取步驟①中所制備的油溶性Fe3O4納米粒子正己烷溶液3mL (其中，油溶性Fe3O4納米粒子為0.4mmol)，將其分散于5mL四氫呋喃(THF)中，并加入20mg鹽酸多巴胺和IOmL無水乙醇，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，攪拌過夜。反應(yīng)結(jié)束后，先用正己烷離心洗滌兩遍，后用乙醇洗滌一遍，再用去離子水洗滌兩遍，制備得到Fe304/D0PA，然后保存于20mL的去離子水中。③取5mL步驟②中所制備的Fe304/D0PA，分散于22mL 二甲基甲酰胺(DMF)中，再加入2.5mL三乙胺和46mg 二亞乙基三胺五乙酸二酐(DTPA)，氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌過夜，反應(yīng)結(jié)束后，先用含質(zhì)量濃度為1%三乙胺的DMF離心兩次，后用乙醇離心洗滌兩次，得到Fe304/D0PA/DTPA,并將其保存于20mL去離子水中。④將80mg Gd (NO3) 3.6H20 溶解于 IOmL Tris-HCl 緩沖溶液中，該

Tris-HCl緩沖溶液的pH值為7.6，再將步驟③中制得的Fe304/D0PA/DTPA10mL加入其中，氮?dú)獗Ｗo(hù)，磁力攪拌過夜。先用乙醇離心洗滌兩遍，后用去離子水洗滌兩遍，得到Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)樣品。
核磁測(cè)試:將實(shí)施例中制得的Fe304/D0PA/DTPA與市場(chǎng)上買來的Gd/DTPA物理混合作為樣品3 ;將實(shí)施例中制得的Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)作為樣品2 ;將市場(chǎng)上買來的Gd/DTPA作為樣
品1，分別Gd和Fe為標(biāo)準(zhǔn)，來測(cè)試三個(gè)樣品的核磁，具體數(shù)據(jù)如下表所示:
權(quán)利要求
1.一種Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的制備方法，其步驟包括: (1)將油溶性Fe3O4納米粒子分散于四氫呋喃中，加入鹽酸多巴胺和無水乙醇，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)8-20小時(shí)，取固體，制得Fe304/D0PA，洗滌后備用； (2)將步驟(I)中制得的Fe304/D0PA分散于二甲基甲酰胺中，加入三乙胺和二亞乙基三胺五乙酸二酐，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)8-24小時(shí)，洗滌后備用； (3)將Gd(NO3)3.6Η20溶于緩沖液中，再加入步驟(2)中制得的Fe304/D0PA/DTPA，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)8-24小時(shí)， 洗滌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中，油溶性Fe3O4納米粒子、鹽酸多巴胺及無水乙醇的加入配比為:lmmol:30_60mg:10_35mLo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中，油溶性Fe3O4納米粒子與四氫呋喃的用量比為0.01-0.15mmol/mL。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中，油溶性Fe3O4納米粒子、三乙胺和二亞乙基三胺五乙酸二酐的用量配比為:lmmol:15_40mL:350_500mg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中，油溶性Fe3O4納米粒子與二甲基甲酰胺的用量比為0.001-0.008mmol/mL。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中，Gd(NO3)3.6H20與緩沖液的用量比為7-9mg/mL，該緩沖液為Tris-HCl溶液，緩沖溶液的PH值為7.5-8.5 ;所述Gd(NO3)3.6H20與油溶性Fe3O4納米粒子的用量比為1.3-1.9g: Immol ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中油溶性Fe3O4納米粒子的制備方法為， Ca)將油酸鈉、FeCl3.6H20、去離子水、正己烷和無水乙醇混合，加熱到50°C -70°C，回流4小時(shí)，冷卻后洗滌、干燥得到油酸鐵； (b)將步驟(a)中制得的油酸鐵溶劑與苯醚中，在加入油酸和油醇，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌、力口熱至80°C -100°C，保持1-3小時(shí)，繼續(xù)加熱至200°C _300°C，保持0.5-2小時(shí)，冷卻后洗滌得到油溶性Fe3O4納米粒子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(a)中，油酸鈉、Fe3+、去離子水、正己烷和無水乙醇的加入配比為2-4mmol =Immol:0.5-3mL:l-5mL:0.5_3mL ;所述步驟(b)中，油酸鐵與苯醚的用量比為0.1-1.5g/mL,油酸鐵、油酸和油醇的加入配比為Ig:0.1-1.5mL:0.5_3mL。
9.一種Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料，其特征在于，通過權(quán)利要求1_8任一項(xiàng)所述的方法制備。
10.權(quán)利要求9所述的Fe304/D0PA/(Gd/DTPA)納米材料在制備核磁共振造影劑中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于磁性納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種Fe3O4/DOPA/(Gd/DTPA)納米材料及其制備方法和將該納米材料應(yīng)用于磁共振造影劑，該方法為，將油溶性Fe3O4納米粒子分散于四氫呋喃中，加入鹽酸多巴胺和無水乙醇，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)8-20小時(shí)，洗滌；將制得的Fe3O4/DOPA分散于二甲基甲酰胺中，加入三乙胺和二亞乙基三胺五乙酸二酐，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)8-24小時(shí)，洗滌；將Gd(NO3)3·6H2O溶于緩沖液中，再加入Fe3O4/DOPA/DTPA，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)8-24小時(shí)，洗滌。該納米材料粒徑均勻、具有顯著的T1造影效果，彌補(bǔ)了T2造影劑的不足，且該制備方法設(shè)備簡(jiǎn)單、原料便宜。
文檔編號(hào)A61K49/18GK103203031SQ201310108428
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者楊仕平, 孔斌, 周治國(guó), 王力, 沈金超 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)