CN101723385B - 一种标记放射性核素125i的纳米二氧化硅颗粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种标记放射性核素的纳米二氧化硅颗粒及制备方法，所述的纳米二氧化硅颗粒可由下述方法制备获得，其步骤为：(a)硅烷偶联剂对纳米二氧化硅颗粒的改性；(b) ¹²⁵I-BH标记物的制备；(c) ¹²⁵I-BH标记物与改性的纳米二氧化硅颗粒连接。本发明选用化学活泼性高的放射性核素 ¹²⁵I，它具有合适的半衰期，为60天，可以用于纳米二氧化硅颗粒体内显像和生物学分布研究，使放射性污染易于控制和处理。放射性核素1 ²⁵I可以发射γ射线，穿透力强，可以定量和直观的检测纳米二氧化硅颗粒的体内生物学分布和显像。

Description

一种标记放射性核素125I的纳米二氧化硅颗粒及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种标记放射性核素的纳米二氧化硅颗粒，具体地说，是一种标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒及其制备方法。

【背景技术】

纳米二氧化硅是一种重要的纳米材料，是目前世界上工业化生产产量最高的一种纳米粉体材料。纳米二氧化硅颗粒除具有尺寸小、比表面积大、表面活性高、吸附能力强等纳米材料的特殊性能，还在高温下具有高强、高韧、稳定性好等奇异特性，广泛地应用于塑料工程、生物医学工程、杀菌剂、食品加工、纺织业、农业及涂料等几乎所有涉及到常规粉体二氧化硅的领域。利用纳米二氧化硅颗粒的特殊性能，可以将纳米二氧化硅作为载体，应用于缓释药物的开发，已成为缓释药物研究领域新的重要途径。

随着纳米技术的发展，纳米材料在生物医学领域的应用将日趋广泛，关于纳米材料的生物安全性问题也将逐渐被人们所重视。研究纳米材料的生物安全性，就有必要对纳米材料在机体中的应用进行示踪，以研究纳米材料在机体中代谢的生物学分布和评价纳米材料对机体功能的影响。对纳米材料进行放射性核素标记是研究纳米材料体内生物学分布的重要方法。

¹²⁵I是种常用的放射性核素，作为一种同位素标记物，广泛地应用于生物医药领域。纳米二氧化硅作为一种无机纳米颗粒，表面缺少可以直接用来进行放射性核素标记的官能基团，所以很难将放射性核素直接标记到纳米二氧化硅颗粒上。目前，还没有对纳米二氧化硅颗粒进行同位素标记的方法。

中国专利申请：200410009233.4，公开了一种体内用放射性核素磁性微球的制备方法。但是关于标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒，目前还未见报道。

【发明内容】

本发明的目的是，提供一种标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒。

本发明的再一目的是，提供一种标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒，该标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒可由下述方法制备获得，其步骤为：

(a)、硅烷偶联剂对纳米二氧化硅颗粒的改性；

(b)、¹²⁵I-BH标记物的制备；

(c)、¹²⁵I-BH标记物与改性的纳米二氧化硅颗粒连接。

所述，步骤(a)中所述的硅烷偶联剂的通式为RSiX₃，R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基或甲基丙乙烯酰氧基，X代表卤素、烷氧基或酰氧基。

所述的硅烷偶联剂是氨基丙基三乙氧基硅烷。

所述的步骤(a)是将纳米二氧化硅颗粒加入到水解氨基丙基三乙氧基硅烷溶液中，50～60℃的水浴中搅拌反应6h、过滤、洗涤，真空干燥得到氨基改性的纳米二氧化硅颗粒。

所述的步骤(c)是将步骤(b)制得的¹²⁵I-BH标记物装在小反应管后，置于冰浴中，加入步骤(a)中制得氨基改性的纳米二氧化硅颗粒，冰浴中搅拌反应30min，再加入甘氨酸溶液，室温下继续搅拌反应15min，将上述小反应管中取出反应液到入离心管中，加入乙醇水溶液，超声振荡后，离心，吸去上清液，沉淀物即为标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒。

为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：一种标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒的制备方法：其步骤为：

(a)、硅烷偶联剂对纳米二氧化硅颗粒的改性；

(b)、¹²⁵I-BH标记物的制备；

(c)、¹²⁵I-BH标记物与改性的纳米二氧化硅颗粒连接。

所述，步骤(a)中所述的硅烷偶联剂的通式为RSiX₃，R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基或甲基丙乙烯酰氧基，X代表卤素、烷氧基或酰氧基。

所述的硅烷偶联剂是氨基丙基三乙氧基硅烷。

所述的步骤(a)是将纳米二氧化硅颗粒加入到水解氨基丙基三乙氧基硅烷溶液中，50～60℃的水浴中搅拌反应6h、过滤、洗涤，真空干燥得到氨基改性的纳米二氧化硅颗粒。

所述的步骤(c)是将步骤(b)制得的¹²⁵I-BH标记物装在小反应管后，置于冰浴中，加入步骤(a)中制得氨基改性的纳米二氧化硅颗粒，冰浴中搅拌反应30min，再加入甘氨酸溶液，室温下继续搅拌反应15min，将上述小反应管中取出反应液到入离心管中，加入乙醇水溶液，超声振荡后，离心，吸去上清液，沉淀物即为标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒。

硅烷偶联剂是种具有特殊结构的低分子有机硅化物，也是种重要的无机纳米颗粒表面改性材料。硅烷偶联剂的通式为RSiX₃，R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙乙烯酰氧基等基团，X代表能够水解的基团，如卤素、烷氧基、酰氧基等。硅烷偶联剂对无机纳米材料的表面改性主要是通过形成化学键实现的。

纳米二氧化硅颗粒表面存在—OH，它可以与硅烷偶联剂中的烷氧基、酰氧基等基团形成化学键结合，而硅烷偶联剂另一段的氨基、环氧基等基团可以标记上¹²⁵I，从而实现对纳米二氧化硅颗粒进行放射性核素标记。由于硅烷偶联剂与纳米二氧化硅颗粒是通过化学键的形式结合的，¹²⁵I也是标记在硅烷偶联剂中的氨基、环氧基等基团上。所以，这种方法对纳米二氧化硅颗粒进行¹²⁵I标记，能够获得比较稳定的标记产物，所获得的标记产物能够应用于纳米二氧化硅颗粒的体内显像和生物学分布研究。

本发明优点在于：

1、选用化学活泼性高的放射性核素¹²⁵I，它具有合适的半衰期，为60天，可以用于纳米二氧化硅颗粒体内显像和生物学分布研究，使放射性污染易于控制和处理。放射性核素¹²⁵I可以发射γ射线，穿透力强，可以定量和直观的检测纳米羟基磷灰石的体内生物学分布和显像。利用¹²⁵I发射γ射线的特性，可以在不进行组织消化、不使用液体闪烁技术的情况下，简便快捷地对纳米二氧化硅颗粒的体内显像和生物学分布研究。

2、采用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅颗粒进行表面改性，硅烷偶联中烷氧基、酰氧基等基团与纳米二氧化硅颗粒中的—OH进行化学键结合，¹²⁵I则标记到硅烷偶联剂中的氨基、环氧基等基团上，通过这种标记方法所得到的¹²⁵I标记产物稳定，可以用于纳米二氧化硅颗粒的体内显像和分布学研究。

3、硅烷偶联剂是通过纳米二氧化硅表面的-OH进行结合，不会改变纳米二氧化硅颗粒的组成相；硅烷偶联剂属于低分子的有机硅化物，通过它对纳米二氧化硅进行¹²⁵I标记，对纳米二氧化硅颗粒的尺寸大小影响很小。通过透射电镜(TEM)检测，纳米二氧化硅颗粒标记前后的组成相没有发生变化，粒径变化很小，仍属于纳米颗粒的范畴。

【附图说明】

图1为硅胶薄层纸层析法(ITLC/SG法)对标记后的纳米二氧化硅颗粒的鉴定结果图；

图2为标记后纳米二氧化硅颗粒的室温环境下32天的稳定性变化的结果图；

图3a为纳米二氧化硅颗粒标记前的粒径图；

图3b为纳米二氧化硅颗粒标记后的粒径图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明提供的一种标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒及其制备方法的具体实施方式做详细说明。

实施例1

一种标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒的制备方法一、纳米二氧化硅颗粒的硅烷氨基化

将纳米二氧化硅颗粒置于含有50％乙醇的0.01mol/L盐酸水溶液中，40KHz频率下超声30min，用无水乙醇反复清洗后备用。在90mL乙醇溶剂中加入10mL氨基丙基三乙氧基硅烷(分子式为：(CH₃CH₂O)₃SiCH₂CH₂CH₂NH₂)的稀释溶液(偶联剂：乙醇＝1：5，V/V)，滴加草酸使溶液pH值为3～4，室温下继续搅拌水解1h。将200mg纳米二氧化硅颗粒加入到水解偶联剂溶液中，50～60℃的水浴中搅拌反应6h，过滤，用乙醇洗涤，真空干燥得到氨基改性纳米二氧化硅颗粒。

二、¹²⁵I-BH标记物的制备

将5mg对羟基苯丙酸琥珀酰亚胺脂试剂(Bolton-hunter试剂，BH试剂)溶解在500μl重蒸馏苯中，取5μgBH试剂苯溶液于小反应管内，氮气吹干后，依次加入2μl分析纯的N，N二甲基甲酰胺(DMF)和1.5μl Na¹²⁵I溶液(60MBq)，然后加入5μl(20μg)氯胺T(Ch-T)溶液，室温下反应1min后马上加入5μl(60μg)的偏重亚硫酸钠，和50μl(200μg)的碘化钾溶液(0.05mol/L pH7.4的磷酸缓冲液新鲜配制)，混匀终止反应。在上述反应液中加入5μl N，N二甲基甲酰胺(DMF)，250μl重蒸馏苯提取¹²⁵I-BH试剂，再小心吸出苯溶液于小反应管中，并氮气吹干，即得¹²⁵I-BH标记物。

三、¹²⁵I-BH标记物与氨基化的纳米二氧化硅颗粒连接

将上述步骤(2)中装有¹²⁵I-BH标记物的小反应管置于冰浴中，加入50μl上述步骤(1)中制得的硅氨基化的纳米二氧化硅溶液(含量为100μg，在0.05mol/L pH8.4的硼酸缓冲液，并通过40KHz超声振荡15min)，冰浴中搅拌反应30min，再加入150μl0.2mol/L的甘氨酸溶液(用0.05mol/L pH8.4的硼酸缓冲液配制)，室温下继续搅拌反应15min，以除去过量的¹²⁵I-BH标记物。

将上述小反应管中取出反应液到5ml的离心管中，加入2ml50％乙醇水溶液，超声振荡20min后，40C，3000rpm离心10min，吸去上清液，沉淀物即为标记产物。用4ml50％乙醇水溶液分二次离心洗涤沉淀物，再用2ml乙醇离心洗涤沉淀物后，加入1ml乙醇，超声振荡20min，-200C放存备用。

四、标记产物的鉴定

采用硅胶薄层纸层析法(ITLC/SG法)进行鉴定。以快速硅胶薄层层析纸(ITLC/SG)为载体，用2.5％BSA(W/W)的0.01mol/L pH7.4的PBS缓冲液展开，然后将每条层析纸剪成1cm等距离的小纸条，放入放射性测量试管中进行测定。¹²⁵I-BH标记物、¹²⁵I-甘氨酸和¹²⁵I^-Rf值都在0.80～1.00范围，而已标记的纳米二氧化硅颗粒Rf值是0.00，在纸层析条原点不动，与未标记的纳米二氧化硅颗粒在纸层析条中展开行为相同。经以上方法鉴定所制得的标记产物放射性化学纯度≥95％(见图1)。

五、标记产物的稳定性检测

将标记产物分散于0.01mol/LpH值为7.4的PBS溶液中，室温保存，定期采用硅胶薄层纸层析法(ITLC/SG法)检测溶液中放射性物质的性质，根据纸层析条带原点位置上的放射性计数与整个纸层析条带放射性计数的比值计算未解离的标记产物的百分率，从而评价标记产物的稳定性。结果显示，室温放置32天后，标记产物的稳定性良好(见图2)。

六、标记产物的表征

采用透射电镜(TEM)检测标记前后纳米二氧化硅颗粒的粒径尺寸变化情况。其结果请见图3a及图3b所示，纳米二氧化硅颗粒在标记前后，其几何尺寸基本未变化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒，该标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒可由下述方法制备获得，其步骤为：

(a)、采用硅烷偶联剂通过水解反应对纳米二氧化硅颗粒进行表面改性；

(b)、在室温条件下，采用氯胺T氧化法对BH试剂进行¹²⁵I标记，制备¹²⁵I-BH标记物；

(c)、在冰浴条件下，通过水解反应将¹²⁵I-BH标记物与改性的纳米二氧化硅颗粒进行连接；

所述的步骤(a)是将纳米二氧化硅颗粒加入到水解氨基丙基三乙氧基硅烷溶液中，50～60℃的水浴中搅拌反应6h、过滤、洗涤，真空干燥得到氨基改性的纳米二氧化硅颗粒；

所述的步骤(c)是将步骤(b)制得的¹²⁵I-BH标记物装在小反应管后，置于冰浴中，加入步骤(a)中制得氨基改性的纳米二氧化硅颗粒，冰浴中搅拌反应30min，再加入甘氨酸溶液，室温下继续搅拌反应15min，从上述小反应管中取出反应液移至离心管中，加入乙醇水溶液，超声振荡后，离心，吸取上清液，沉淀物即为标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒；

所述BH试剂是对羟基苯丙酸琥珀酰亚胺脂；

所述的硅烷偶联剂的通式为RSiX₃，其中R代表能够标记¹²⁵I的氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基或甲基丙乙烯酰氧基，X代表能够与二氧化硅表面羟基发生水解反应的卤素、烷氧基或酰氧基。

2.根据权利要求1所述的标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒，其特征在于：步骤(a)中所述的硅烷偶联剂是氨基丙基三乙氧基硅烷。

3.一种标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒的制备方法：其步骤为：

(a)、采用硅烷偶联剂通过水解反应对纳米二氧化硅颗粒进行表面改性；

(b)、在室温条件下，采用氯胺T氧化法对BH试剂进行¹²⁵I标记，制备¹²⁵I-BH标记物；

(c)、在冰浴条件下，通过水解反应将¹²⁵I-BH标记物与改性的纳米二氧化硅颗粒进行连接；

所述的步骤(a)是将纳米二氧化硅颗粒加入到水解氨基丙基三乙氧基硅烷溶液中，50～60℃的水浴中搅拌反应6h、过滤、洗涤，真空干燥得到氨基改性的纳米二氧化硅颗粒；

所述的步骤(c)是将步骤(b)制得的¹²⁵I-BH标记物装在小反应管后，置于冰浴中，加入步骤(a)中制得氨基改性的纳米二氧化硅颗粒，冰浴中搅拌反应30min，再加入甘氨酸溶液，室温下继续搅拌反应15min，从上述小反应管中取出反应液移至离心管中，加入乙醇水溶液，超声振荡后，离心，吸取上清液，沉淀物即为标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒；

所述BH试剂是对羟基苯丙酸琥珀酰亚胺脂；

所述的硅烷偶联剂的通式为RSiX₃，其中R代表能够标记¹²⁵I的氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基或甲基丙乙烯酰氧基，X代表能够与二氧化硅表面羟基发生水解反应的卤素、烷氧基或酰氧基。

4.根据权利要求3所述的标记放射性核素¹²⁵I的纳米二氧化硅颗粒，其特征在于：步骤(a)中所述的硅烷偶联剂是氨基丙基三乙氧基硅烷。

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