一種鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒及其制備方法，以及其作為磁共振和光聲雙功能成像造影劑在臨床上的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]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。光學(xué)成像具有靈敏度高，檢測時間短，但對深層組織成像具有局限性等特點，磁共振成像能進行深層組織成像，但靈敏度較低，因而，兩種成像技術(shù)具有很好的優(yōu)勢互補特點。光聲成像是近年來發(fā)展起來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)生的聲波這一原理進行成像。相對于其它的光學(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。由于生物組織在近紅外光區(qū)域內(nèi)沒有明顯的吸收，其對組織的穿透更深，所以引入在近紅外區(qū)域具有強吸收的光聲成像造影劑來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)光源可以實現(xiàn)對更深層的組織進行成像。
[0003]生物醫(yī)學(xué)造影劑材料隨著成像技術(shù)的發(fā)展和研究和診斷的需要得到了廣泛的關(guān)注。目前的磁共振造影劑主要包括釓類造影劑和四氧化三鐵類造影劑，釓類造影劑弛豫率較低，使用含釓造影劑時會有發(fā)生腎源性系統(tǒng)纖維化的風(fēng)險，有數(shù)百例死亡病例，而四氧化三鐵的體內(nèi)代謝問題尚未得到解決，因此有必要發(fā)展新型的磁共振造影劑。光聲造影劑主要包括金納米材料、硫化銅納米材料、石墨稀納米材料等無機納米材料以及小分子有機染料等。由于金納米材料熱穩(wěn)定性較差，無機納米材料的生物安全性問題未得到解決，小分子有機染料易受環(huán)境影響，光穩(wěn)定性差，體內(nèi)循環(huán)時間短等缺點，因此發(fā)展新型的光聲造影劑勢在必行。
[0004]普魯士藍(lán)是一種被FDA批準(zhǔn)可作為臨床應(yīng)用的治療某些重金屬中毒的解毒劑，其結(jié)構(gòu)為富電子氰基橋連三價鐵離子和二價鐵離子形成面中心立方體晶格，其缺點在于不溶于水，因而不能進行體內(nèi)靜脈注射。已有研究證實了普魯士藍(lán)作為 MRI 造影劑的成像應(yīng)用(J.Mater.Chem.，2010, 20, 5251-5259 ;InorganicChemistry Communicat1ns, 2010, 13, 58-61 ;)和光聲造影劑的成像應(yīng)用(Chem.Commun.，2013, 49, 11029-11031 ;B1materials，2014, 35, 9844-9852.)。然而，水溶性的普魯士藍(lán)KFe [Fe (CN) 6]由于具有鉀離子，靜脈注射應(yīng)用具有局限性，而Fe4 [Fe (CN) 6] 3又不溶于水。
[0005]因此開發(fā)出一種新型造影劑，基于普魯士藍(lán)的納米顆粒可結(jié)合MRI成像和光聲成像，充分發(fā)揮兩種成像技術(shù)的優(yōu)勢，同時又克服普魯士藍(lán)納米顆粒的劣勢，為研究和臨床診斷提供更加可靠的信息是本領(lǐng)域亟待解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒的制備方法，該方法通過摻雜甲基丙烯酸鋅在普魯士藍(lán)納米顆粒表面引入雙鍵，并通過聚合反應(yīng)在鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒表面包裹上有機層。
[0007]本發(fā)明的目的還在于提供一種上述制備方法制備的鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒。
[0008]本發(fā)明的目的還在于提供一種上述鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒作為磁共振和光聲雙功能成像造影劑在臨床上的應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):
[0010]一種鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0011]步驟一:將六氰絡(luò)鐵酸類物質(zhì)、有機酸溶于溶劑中，混合攪拌均勻后，配制成A溶液，其中每毫升A溶液中含有六氰絡(luò)鐵酸類物質(zhì)0.002-0.02g、有機酸0.002-0.02g ;
[0012]步驟二:將氯化鐵鹽、有機酸溶于溶劑中，混合攪拌均勻后，配制成B溶液，其中每毫升B溶液中含有氯化鐵鹽0.002-0.02g、有機酸0.002-0.02g ；
[0013]步驟三:將鋅鹽溶于溶劑中，混合攪拌均勻后，配制成C溶液，其中每毫升C溶液中含有鋅鹽0.002-0.02g ；
[0014]步驟四:將C溶液磁力攪拌均勻，加熱到60_100°C并回流0.5_3h，再加入B溶液，混合攪拌均勻，然后再逐滴加入A溶液，磁力攪拌反應(yīng)0.5-4h，離心分離得到中間產(chǎn)物D ;其中，A溶液與B溶液的質(zhì)量比為1:0.2-1: 2，B溶液與C溶液的質(zhì)量比為1:10-10:1 ;
[0015]步驟五:將中間產(chǎn)物D溶于溶劑中，加熱到50-120 °C，然后加入引發(fā)劑，磁力攪拌反應(yīng)2-10min，再加入聚合物，磁力攪拌反應(yīng)0.5_4h，冷卻到室溫，采用去離子水透析提純得到該鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒，其中中間產(chǎn)物D、聚合物、引發(fā)劑的質(zhì)量比為(0.05-0.5): (3-15): (0.02-0.1)，溶劑的添加量只要保證能夠充分溶解中間產(chǎn)物D即可。采用去離子水透析所得到的產(chǎn)物可以溶于水，而醫(yī)療用的普魯士藍(lán)解毒劑是不溶于水的。
[0016]上述制備方法中，優(yōu)選地，所述六氰絡(luò)鐵酸類物質(zhì)可以包括亞鐵氰化鉀、鐵氰化鉀、亞鐵氰化鈉、鐵氰化鈉、亞鐵氰化銨和鐵氰化銨等中的一種或多種的組合。
[0017]上述制備方法中，優(yōu)選地，所述有機酸可以包括檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、琥珀酸和二乙基三胺五乙酸等中的一種或多種的組合。
[0018]上述制備方法中，優(yōu)選地，所述溶劑可以包括乙醇和/或乙二醇。
[0019]上述制備方法中，優(yōu)選地，所述氯化鐵鹽可以包括氯化鐵和/或氯化亞鐵。
[0020]上述制備方法中，優(yōu)選地，所述鋅鹽可以為甲基丙烯酸鋅。內(nèi)核層采用鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒作為光吸收物質(zhì)，光吸收效率較高，穩(wěn)定性較好。鋅和鐵都是人體必需的微量元素，且兩種元素在體內(nèi)吸收有相互制約的動態(tài)平衡作用，且無其他重金屬離子，大幅度提尚了生物相容性。
[0021]上述制備方法中，優(yōu)選地，所述步驟五中引發(fā)劑可以包括偶氮二異丁腈、偶氮二異丁酸二甲酯和偶氮二異庚腈等中的一種或多種的組合。
[0022]上述制備方法中，優(yōu)選地，所述步驟五中聚合物可以包括聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、0-(2-羧乙基)聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、0-(2-羧乙基)聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯、0-(2-氨基乙基)聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯和0-(2-氨基乙基)聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯等中的一種或多種的組合。通過聚合反應(yīng)交聯(lián)上帶有氨基、羧基或羥基等官能團的有機層，有機層對核層納米顆粒具有很好的保護作用，表面的氨基、羧基或羥基使的納米顆粒具有很好的水溶性，能夠提高納米顆粒的生物相容性，而且表面的氨基、羧基或羥基為進一步的表面修飾和抗體嫁接提供了條件。同時有機層的厚度可以通過控制聚合反應(yīng)的原料濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間進行調(diào)節(jié)，反應(yīng)無其他副產(chǎn)物，綠色環(huán)保，操作簡單易行。本發(fā)明在普魯士藍(lán)外層包裹有機層可以避免在生理條件下，血液中的其它離子與普魯士藍(lán)進行反應(yīng)，影響普魯士藍(lán)本身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
[0023]本發(fā)明還提供了一種利用上述制備方法制備得到的鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒。
[0024]上述鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒中，優(yōu)選地，所述鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒的紫外可見吸收峰在710納米到730納米之間。
[0025]本發(fā)明還提供了上述鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒作為磁共振和光聲雙功能成像造影劑在臨床上的應(yīng)用。該納米顆粒內(nèi)核層為鋅摻雜的普魯士藍(lán)納米顆粒可產(chǎn)生磁共振信號和光聲信號，外層聚合物有機層由于具有表面羧基、氨基、羥基等親水性官能團，增加了普魯士藍(lán)納米顆粒的水溶性和生物相容性。該納米顆粒的紫外可見吸收峰落在710納米到730納米之間。該納米顆粒可作為磁共振和光聲雙功能成像造影劑，結(jié)合兩種成像優(yōu)勢，為醫(yī)學(xué)診斷提供更全面有效的信息。
[0026]本發(fā)明有益效果:
[0027](1)本發(fā)明的納米顆粒通過聚合反應(yīng)交聯(lián)上帶有氨基、羧基或羥基等官能團的有機層。有機層對核層納米顆粒具有很好的保護作用，表面的氨基、羧基或羥基使得納米顆粒具有很好的水溶性，提高了納米顆粒的生物相容性，表面的氨基、羧基或羥基為進一步的表面修飾和抗體嫁接提供條件；
[0028](2)本發(fā)明的納米顆粒制備方法中采用聚合反應(yīng)交聯(lián)上有機層，有機層的厚度可以通過控制聚合反應(yīng)的原料濃度，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間進行調(diào)節(jié)，反應(yīng)無其他副產(chǎn)物，綠色環(huán)保，操作簡單易行；
[0029](3)本發(fā)明制備的納