一種超順磁性納米顆粒及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，涉及一種超順磁性納米顆粒及其制備方法和應(yīng)用，還涉及由所述超順磁性納米顆粒制備得到的超順磁性造影劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是一種通過磁場與射頻脈沖使人體組織內(nèi)進(jìn)動的氫核發(fā)生進(jìn)動產(chǎn)生射頻信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理而繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像的一種技術(shù)。相對于其他成像手段，MRI具有以下三點(diǎn)優(yōu)勢:一、對軟組織有極好的分辨力；二、各種參數(shù)都可以用來成像，多個(gè)成像參數(shù)能提供豐富的診斷信息；三、對人體沒有電離輻射損傷。在逐步的研宄過程中人們發(fā)現(xiàn)某些不同組織的弛豫時(shí)間相互重疊嚴(yán)重限制了 MRI的成像能力，因此人們開始認(rèn)識到使用磁共振成像造影劑來提高M(jìn)RI診斷的敏感性和特異性。MRI造影劑通過改變局部組織中水質(zhì)子的弛豫速率，提高正常與患病部位的成像對比度從而顯示體內(nèi)器官的功能與狀態(tài)。
[0003]MRI造影劑主要有順磁性造影劑和超順磁性造影劑兩大類。目前常用的順磁性造影劑是二乙二胺醋酸釓(Gd-DTPA)，但這種造影劑體內(nèi)分布無特異性，入血后迅速進(jìn)入細(xì)胞間隙，要在成像時(shí)間內(nèi)保持足夠的濃度，需注射較大劑量，而且只能改變組織的Tl信號，用途較為有限。超順磁性造影劑主要由四氧化三鐵(Fe3O4)納米顆粒構(gòu)成，超順磁性氧化鐵的磁矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于順磁性物質(zhì)，弛豫性能高，可通過尺寸選擇或特異性表面分子修飾實(shí)現(xiàn)對特定組織的靶向，并有獨(dú)特的跨膜機(jī)理，可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)分子靶向。超順磁性氧化鐵的血液半衰期、體內(nèi)分布狀態(tài)與其粒子的大小和表面狀態(tài)有直接的關(guān)系。粒徑較小的造影劑具有較長的血液循環(huán)時(shí)間，能夠經(jīng)血液循環(huán)至病變部位，產(chǎn)生病變部位成像信號差異。
[0004]超順磁性氧化鐵的合成按照反應(yīng)條件可分為水相和非水相合成兩大類。水相合成方法主要包括共沉淀和水熱合成兩種方法。其中共沉淀法簡便易行，商品化產(chǎn)品大都是由共沉淀所獲得。共沉淀合成納米粒子尺寸均一性好，在溶液中的分散性優(yōu)良。水熱反應(yīng)利用高溫高壓反應(yīng)使得氧化鐵晶體通過熟化而保持良好的磁響應(yīng)能力。非水相合成大都使用了非極性的高沸點(diǎn)溶劑，利用前驅(qū)體分解反應(yīng)獲得了氧化鐵納米粒子，在高溫反應(yīng)中金屬離子的溶解重結(jié)晶過程保證納米晶的結(jié)晶性，相比于低溫反應(yīng)大大提高氧化鐵的磁性能。同時(shí)由于高溫?zé)岱纸夥磻?yīng)合成的納米粒子在尺寸控制和均一性均非常出色。然而非水相體系中合成的氧化鐵表面修飾物為長鏈脂肪族化合物，使得納米粒子的必須經(jīng)過化學(xué)修飾油溶性氧化鐵轉(zhuǎn)入水相方可用于生物學(xué)應(yīng)用。
[0005]目前應(yīng)用檸檬酸來修飾磁性氧化鐵來制備超順磁性氧化鐵能夠改善超順磁性氧化鐵的水溶性，便于生物學(xué)應(yīng)用，目前普遍應(yīng)用共沉淀法來制備，所述共沉淀法是采用將二價(jià)鐵和三價(jià)鐵化合物水溶液與檸檬酸水溶液混合，加熱反應(yīng)，而后加入強(qiáng)堿溶液進(jìn)行反應(yīng)得到四氧化三鐵超順磁性納米顆粒，該方法無法將粒子的成核階段和生長階段分開，導(dǎo)致產(chǎn)物粒子單分散性較差。
[0006]因此，在本領(lǐng)域需要開發(fā)一種在水相體系中合成的可直接用于生物學(xué)應(yīng)用并且具有較小的粒徑以及良好的分散性的超順磁性納米顆粒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種超順磁性納米顆粒及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的目的之二，在于提供一種超順磁性造影劑及其制備方法和應(yīng)用。
[0008]為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]一方面，本發(fā)明提供一種超順磁性納米顆粒的制備方法，所述制備方法為:將二價(jià)鐵和三價(jià)鐵化合物與堿溶液反應(yīng)，而后以水溶性檸檬酸化合物為修飾劑，以共沉淀方法得到表面包覆有水溶性檸檬酸化合物的四氧化三鐵超順磁性納米顆粒。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)中采用共沉淀法制備四氧化三鐵超順磁性納米顆粒，是采用將二價(jià)鐵和三價(jià)鐵化合物水溶液與檸檬酸水溶液混合，加熱反應(yīng)，而后加入強(qiáng)堿溶液進(jìn)行反應(yīng)得到四氧化三鐵超順磁性納米顆粒，在此過程中反應(yīng)很快發(fā)生，無法將粒子的成核階段和生長階段分開，導(dǎo)致產(chǎn)物粒子單分散性較差。本發(fā)明采用先將二價(jià)鐵和三價(jià)鐵化合物與堿溶液反應(yīng)成核，而后與水溶性檸檬酸化合物作用，并使粒子晶核生長，有效地將成核階段和生長階段分開，從而使得粒子具有較小的粒徑，以及良好的分散性。并且本發(fā)明所述的超順磁性納米顆粒的制備方法，是在水相中完成的，具有良好的水溶性，可直接用于生物學(xué)應(yīng)用。
[0011]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的超順磁性納米顆粒的制備方法包括如下步驟:
[0012](I)將二價(jià)鐵和三價(jià)鐵化合物溶解于水中，形成溶液a ；
[0013](2)向溶液a中加入堿溶液，攪拌下于55?65°C進(jìn)行反應(yīng)，得到溶液b ;
[0014](3)向溶液b中加入檸檬酸化合物的水溶液，攪拌下于80?95°C進(jìn)行反應(yīng)，得到溶液c ；
[0015](4)將溶液c醇洗，磁鐵分離，水洗，磁鐵分離，得到所述超順磁性納米顆粒。
[0016]在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述二價(jià)鐵化合物為氯化亞鐵、硝酸亞鐵或硫酸亞鐵中的任意一種或至少兩種的混合物。
[0017]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述三價(jià)鐵化合物為氯化鐵、硝酸鐵、草酸鐵或醋酸鐵中的任意一種或至少兩種的混合物。
[0018]在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述堿溶液為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的任意一種或至少兩種的混合溶液。
[0019]在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述水溶性檸檬酸化合物為檸檬酸或水溶性朽1檬酸鹽。
[0020]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述水溶性檸檬酸化合物還包括水溶性檸檬酸衍生物和/或檸檬酸衍生物的水溶性鹽。
[0021]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述水溶性檸檬酸鹽為檸檬酸鈉、檸檬酸二鈉、檸檬酸三鈉中的任意一種或至少兩種的混合物。
[0022]在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(I)所述溶液a中二價(jià)鐵和三價(jià)鐵化合物的濃度均為 10 ?50mg/mL，例如 12mg/mL、15mg/mL、18mg/mL、24mg/mL、28mg/mL、32mg/mL、36mg/mL、40mg/mL、44mg/mL 或 48mg/mL。
[0023]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(I)所述二價(jià)鐵化合物與三價(jià)鐵化合物中鐵元素的摩爾比為(I?1.2):2，例如1:2、1.1:2或1.2:2。
[0024]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(2)所述堿溶液中氫氧根與步驟(I)中所述二價(jià)鐵化合物中鐵元素的摩爾比彡8:1，例如可以為8:1、8.2:1、8.5:1、9:1或10:1 等。
[0025]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(2)所述堿溶液pH為13?14。
[0026]在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(2)所述反應(yīng)溫度為55?65°C，例如55。〇、56。〇、57。〇、58。〇、59。〇、60。〇、61。〇、62。〇、63。〇、64。〇或65。〇。
[0027]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(2)所述堿溶液的加入方式為滴加，滴加速度為20?50滴/分鐘，例如20滴/分鐘、30滴/分鐘、40滴/分鐘或50滴/分鐘。
[0028]在本發(fā)明步驟(2)中，二價(jià)鐵化合物和三價(jià)鐵化合物與堿溶液在55?65°C溫度下反應(yīng)成核，即二價(jià)鐵和三價(jià)鐵化合物與堿反應(yīng)生成四氧化三鐵，完成粒子晶核的形成。
[0029]在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(3)所述檸檬酸化合物水溶液的濃度為 50 ?90mg/mL，例如 52mg/mL、56mg/mL、60mg/mL、63mg/mL、66mg/mL、69mg/mL、72mg/mL、76mg/mL、80mg/mL、84mg/m 或 88mg/mL。
[0030]優(yōu)選地，相對于Ig 二價(jià)鐵化合物，檸檬酸化合物的用量為100?200mg，例如10mg>I10mg、120mg、130mg、140mg、150mg、160mg、170mg、180mg、190mg 或 200mg。
[0031]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(3)所述檸檬酸化合物的水溶液的加入方式為滴加，滴加速度為50?80滴/分鐘，例如50滴/分鐘、60滴/分鐘、70滴/分鐘或80滴/分鐘。
[0032]在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(3)所述反應(yīng)溫度為80?95°C，例如80°〇、85°〇、88°〇、90°〇或95°〇。
[0033]在本發(fā)明的步驟(3)中，使步驟(2)中形成的四氧化三鐵粒子與水溶性檸檬酸化合物作用，來對四氧化三鐵的表面進(jìn)行修飾，從而提高其穩(wěn)定性，在80?95°C下反應(yīng)，有助于晶核生長以及形貌的形成，有利于得到小尺寸，均一、分散的體系。
[0034]優(yōu)選地，步驟⑵和步驟(3)所述攪拌速率為800轉(zhuǎn)/分?1500轉(zhuǎn)/分，例如800轉(zhuǎn)/分?1500轉(zhuǎn)/分，例如850轉(zhuǎn)/分、900轉(zhuǎn)/分、950轉(zhuǎn)/分、1000轉(zhuǎn)/分、1100轉(zhuǎn)/分、1200轉(zhuǎn)/分、1300轉(zhuǎn)/分、1400轉(zhuǎn)/分或1500轉(zhuǎn)/分。
[0035]優(yōu)選地，步驟(2)和步驟(3)所述反應(yīng)時(shí)間為30min?lh，例如30min、35min、40min、45min、50min、55min 或 Ih0
[0036]優(yōu)選地，步驟⑴、步驟⑵和步驟(3)均在保護(hù)性氣體下進(jìn)行，例如可以在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。
[0037]優(yōu)選地，步驟(4)所述操作重復(fù)進(jìn)行2?5次，例如2次、3次、4次或5次。
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