一種普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于生物醫(yī)學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生物醫(yī)學(xué)研究和診斷的需要，利用納米材料進(jìn)行生物成像的技術(shù)越來(lái)越受人們的關(guān)注。生物成像技術(shù)主要包括光學(xué)成像、磁共振成像、超聲成像和正電子成像等。其中，光學(xué)成像具有靈敏度高，檢測(cè)時(shí)間短，但對(duì)深層組織成像具有局限性等特點(diǎn)，而磁共振成像是一種無(wú)創(chuàng)傷性的影像診斷手段，能對(duì)深層組織進(jìn)行成像，但靈敏度不如光學(xué)成像。這兩種成像技術(shù)具有很好的互補(bǔ)性。而光聲成像是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新興的非侵入性成像技術(shù)，其原理是利用物質(zhì)吸收光能后導(dǎo)致熱膨脹而產(chǎn)生聲波這一原理進(jìn)行成像。相對(duì)于其它的光學(xué)成像技術(shù)，光聲成像具有分辨率較高，穿透深度較大等優(yōu)勢(shì)。由于生物組織在近紅外區(qū)域內(nèi)沒有明顯的吸收，其對(duì)組織的穿透更深，所以引入在近紅外區(qū)域具有強(qiáng)吸收的光聲成像造影劑來(lái)提高光聲成像的信噪比，利用近紅外激光作為光聲成像的激發(fā)光源可以實(shí)現(xiàn)對(duì)更深層的組織進(jìn)行成像。
[0003]目前研究的MRI(磁共振成像)造影劑主要包括兩大類，一類是多胺多羧酸類釓(Gd)配合物及其衍生物類造影劑，其為Tl陽(yáng)性造影劑；另一類是超順磁性氧化鐵及其衍生物類造影劑，為T2陰性造影劑。多胺多羧酸類釓(Gd)配合物及其衍生物在1988年就已經(jīng)被批準(zhǔn)作為MRI造影劑而使用，但這類試劑的弛豫率比較低，因此臨床應(yīng)用時(shí)需要注射大劑量的藥物，這必然增加藥物對(duì)生物體的毒性效應(yīng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2008年底，在世界范圍內(nèi)已有260名患者在接受該類試劑注射后造成死亡，數(shù)百名患者落下終生殘疾。FDA于2007年5月在其網(wǎng)站上發(fā)出通告，要求生產(chǎn)企業(yè)對(duì)所有含有釓磁共振成像對(duì)照試劑增加一個(gè)新的黑框警告以提醒腎功能不全的患者，其在使用含釓造影劑時(shí)會(huì)有發(fā)生腎源性系統(tǒng)纖維化的風(fēng)險(xiǎn)，此外，超順磁性氧化鐵及其衍生物類造影劑在臨床應(yīng)用時(shí)，四氧化三鐵在體內(nèi)的代謝問(wèn)題也沒有得到解決。為此，這兩類試劑能否繼續(xù)生產(chǎn)和使用前景不明。
[0004]目前文獻(xiàn)報(bào)道的光聲成像造影劑主要包括各種小分子有機(jī)染料和無(wú)機(jī)納米顆粒。小分子有機(jī)染料對(duì)環(huán)境非常敏感，容易被破壞，具有體內(nèi)循環(huán)時(shí)間短和光穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)，而現(xiàn)有的金納米材料熱穩(wěn)定性差，光聲信號(hào)不穩(wěn)定，且其在體內(nèi)代謝的問(wèn)題仍未得到解決；雖然無(wú)機(jī)納米粒子具有明顯的光聲成像增強(qiáng)效果，但無(wú)機(jī)納米粒子的生物安全性仍然沒有得到證實(shí)，此外其制備方法相對(duì)復(fù)雜，成本相對(duì)較高?？梢?，市場(chǎng)急需安全可靠，影像清晰的新一代造影劑產(chǎn)品的問(wèn)世。
[0005]普魯士藍(lán)是一種古老的藍(lán)色染料，其是由富電子氰基橋連三價(jià)鐵離子和二價(jià)鐵離子形成的面中心立方體晶格。普魯士藍(lán)的制備過(guò)程非常簡(jiǎn)單，綠色，且成本低，價(jià)格便宜，可進(jìn)行批量生產(chǎn)。同時(shí)在醫(yī)學(xué)上普魯士藍(lán)是一種解毒劑，可以用于治療某些重金屬中毒，如鉈和銫，因此，其體內(nèi)生物安全性較高。現(xiàn)有的普魯士藍(lán)納米顆粒分為兩種，一種是水溶性的KFe[Fe(CN)6]，由于該種普魯士藍(lán)納米顆粒具有鉀離子，所以其用于靜脈注射時(shí)具有一定的局限性。另一種是Fe4[Fe(CN)6]3，此種普魯士藍(lán)納米顆粒的缺點(diǎn)在于其不溶于水，因而限制了其在體內(nèi)的應(yīng)用。已有研究報(bào)道了普魯士藍(lán)作為MRI造影劑的應(yīng)用(J.Mater.Chem., 2010, 20, 5251-5259 ;Inorganic Chemistry Comm unicat1ns, 2010, 13, 58-61)和普魯士藍(lán)作為光聲造影劑的應(yīng)用(Chem.Commun.，2013,49, 11029-11031 ；B1materiaIs, 2014，35，9844-9852.)。
[0006]聚乙二醇系列產(chǎn)品是一類無(wú)毒的非離子型水溶性聚合物，其被廣泛用于制備藥物制劑、食品添加劑和促融劑等。
[0007]因此，研究一種可以適用于MRI成像及光聲成像的普魯士藍(lán)的納米顆粒已成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問(wèn)題，此時(shí)可以充分發(fā)揮這兩種成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷提供更加可靠的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑。
[0009]本發(fā)明的目的還在于提供上述普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑的制備方法。
[0010]本發(fā)明的目的還在于提供上述普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑在磁共振成像及光聲成像中的應(yīng)用。
[0011]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑，所述造影劑包含普魯士藍(lán)納米顆粒內(nèi)核及包覆于普魯士藍(lán)納米顆粒表面的聚乙二醇?xì)印?br>[0012]根據(jù)本發(fā)明所述的造影劑，優(yōu)選地，所述造影劑顆粒的粒徑為60-200nm。
[0013]普魯士藍(lán)具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，這一獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得其具有很好的光熱穩(wěn)定性(不發(fā)生熱溶解和晶體結(jié)構(gòu)的變化)。但是其在生理?xiàng)l件下，裸露的普魯士藍(lán)納米顆粒會(huì)與體內(nèi)的金屬離子發(fā)生反應(yīng)，從而造成其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最終導(dǎo)致其光熱穩(wěn)定性變差。本發(fā)明在普魯士藍(lán)納米顆粒外層包覆聚乙二醇便可以很好地保護(hù)其晶體結(jié)構(gòu)，使其晶體結(jié)構(gòu)不會(huì)受到體內(nèi)生理環(huán)境的影響。
[0014]本發(fā)明還提供了上述普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0015]a、將六氰絡(luò)鐵酸類物質(zhì)、有機(jī)酸溶于溶劑中，得到溶液A ;
[0016]b、將氯化鐵或氯化亞鐵、有機(jī)酸溶于溶劑中，得到溶液B ;
[0017]c、將聚乙二醇加入所述溶液A中，得到溶液C ；
[0018]d、將所述溶液B加入溶液C中，混合均勻，得到溶液D ;
[0019]e、將所述溶液D進(jìn)行溶劑熱合成反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后對(duì)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行干燥，得到所述普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑。
[0020]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟a中所述的溶液A與步驟b中所述的溶液B的質(zhì)量比為1:0.5-1:2。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，在步驟a所述的溶液A中，六氰絡(luò)鐵酸類物質(zhì)的濃度為0.002-0.02g/mLo所述六氰絡(luò)鐵酸類物質(zhì)的濃度是以溶液A的總體積為基準(zhǔn)計(jì)算得到的。
[0022]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟a中所述的六氰絡(luò)鐵酸類物質(zhì)包括亞鐵氰化鉀、鐵氰化鉀、亞鐵氰化鈉、鐵氰化鈉、亞鐵氰化銨或鐵氰化銨。
[0023]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，在步驟a所述的溶液A中，有機(jī)酸的濃度為0.002-0.02g/mL。所述有機(jī)酸的濃度是以溶液A的總體積為基準(zhǔn)計(jì)算得到的。
[0024]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟a中所述的有機(jī)酸包括檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、琥珀酸或二乙基三胺五乙酸。
[0025]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟a中所述的溶劑包括水、乙醇或乙二醇。
[0026]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，在步驟b所述的溶液B中，氯化鐵或氯化亞鐵的濃度為0.002-0.02g/mLo所述氯化鐵或氯化亞鐵的濃度是以溶液B的總體積為基準(zhǔn)計(jì)算得到的。
[0027]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，在步驟b所述的溶液B中，有機(jī)酸的濃度為0.002-0.02g/mL。所述有機(jī)酸的濃度是以溶液B的總體積為基準(zhǔn)計(jì)算得到的。
[0028]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟b中所述的有機(jī)酸包括檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、琥珀酸或二乙基三胺五乙酸。
[0029]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，步驟a、步驟b中所用的有機(jī)酸可以控制普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑顆粒的粒徑大小，其中有機(jī)酸的種類及濃度是控制其粒徑大小的關(guān)鍵。
[0030]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟c中所述的聚乙二醇與溶液A的體積比為1:5-1:25 ;更優(yōu)選所述聚乙二醇的分子量為200-1500。
[0031]其中聚乙二醇的分子量大小和用量會(huì)影響本發(fā)明制備得到的普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑聚乙二醇?xì)拥暮穸?；聚乙二醇的分子量越大，用量越大，則普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑聚乙二醇?xì)拥暮穸仍酱蟆?br>[0032]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟e中所述溶劑熱合成反應(yīng)的溫度為60-120°C，反應(yīng)時(shí)間為1-12小時(shí)。
[0033]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟e所述干燥為在40_100°C干燥12_48小時(shí)。
[0034]本發(fā)明提供的普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑是以六氰絡(luò)鐵酸類物質(zhì)和氯化鐵或者氯化亞鐵為原料，配以特定濃度的有機(jī)酸和聚乙二醇，采用一步溶劑熱合成法制備得到的。
[0035]在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，普魯士藍(lán)納米顆粒造影劑的制備方法可以按照以下具體步驟進(jìn)行:
[0036]將六氰絡(luò)鐵酸類物質(zhì)、有機(jī)酸，溶于溶劑中，得到溶液A，在溶液A中，六氰絡(luò)鐵酸類物質(zhì)的濃度為0.002-0.02克/毫升，有機(jī)酸的濃度為0.002-0.02克/毫升；
[0037]將氯化鐵或氯化亞鐵、有機(jī)酸，溶于溶劑中，得到溶液B，在溶液B中，氯化鐵或氯化亞鐵的濃度為0.002-0.02克/毫升，有機(jī)酸的濃度為0.002-0.02克/毫升；
[0038]將聚乙二醇加入到溶液A中，混合均勻，得到溶液C ;其中聚乙二醇與溶液A的體積比為1:5-1:25 ；
[0039]將溶液B加入到溶液C中