CN103041407B - 核-壳型纳米造影剂、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核-壳型纳米造影剂，包括钆离子，以及组装在钆离子外作为保护基团的人血清白蛋白。本发明还提供了上述核-壳型纳米造影剂的制备方法。本发明结合纳米技术，以人血清白蛋白为载体包裹顺磁性金属钆离子，实现了MRI成像，提高了生物相容性和肿瘤靶向性，所制备的核-壳型纳米造影剂粒径小，生物毒性低，本发明提供的制备方法简单。

Description

核-壳型纳米造影剂、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及分子影像技术，具体涉及一种核-壳型纳米造影剂、其制备方法及应用。
背景技术
肿瘤是威胁人类健康的重要疾病之一，肿瘤的早期诊断和治疗是提高患者生存质量和治愈率的关键。目前，应用于肿瘤的分子显像技术有光学成像技术、CT成像技术、MRI分子成像技术、超声分子影像技术、SPECT技术、PET技术以及近红外荧光成像技术。其中，MRI（核磁共振成像）是一种利用生物体不同组织在外磁场影响下产生不同磁共振信号来成像的医学影像技术，具有无电离辐射、深度渗透、高分辨率、无需放射性同位素标记、可实现多核与多参数成像、无需改变体位便可实行任意方位层面的扫描、较高的对比度而无骨质伪影、能反映被检组织水质子周围环境并获取相关生理生化信息等优点，成为临床最有效的诊断手段之一，已经被普遍用于肿瘤的诊断和发病机理的研究。
MRI造影剂是一类能够缩短成像时间、提高成像对比度和清晰度的一种成像增强对比剂，它能改变体内局部组织中水质子的弛豫速率，提高正常与患病部位的成像对比度，从而显示体内器官的功能状态。目前临床上应用最为广泛的造影剂是Gd（DTPA）.H2O（商品名为Magnevist）。另外还有其他钆的配合物与锰的配合物被批准用于临床，如离子型造影剂Gd-DOTA和Mn-DPDP，非离子型造影剂Gd-DTPA-BMA和Gd-HP-DO3A。但仍不能很好的解决肿瘤靶向性低的问题和生物毒性的问题。
人血清白蛋白是血浆中含量最高的蛋白质，现有技术中出现了以人血清白蛋白作为载体的纳米药物，该纳米药物具有良好的生物相容性和肿瘤靶向性，原因在于肿瘤细胞对人血清白蛋白作为载体的纳米药物具有选择吞噬性，肿瘤细胞代谢旺盛，会主动摄取纳米药物中的人血清白蛋白，为自身能量来源，而正常细胞无上述效应，因此，以人血清白蛋白为载体的纳米粒子在解决多模态纳米影像探针的肿瘤靶向性问题上具有潜在的价值。
另外，直径大于20nm的纳米粒子易被网状内皮系统（RES）吞噬，导致其效率和灵敏度降低。直径小于10nm的纳米粒子易被体内的淋巴系统所清理，生物毒性降低。同时，直径小于10nm的纳米粒子更易利用肿瘤组织内血管系统的高渗透性，实现肿瘤直接靶向，不仅能进入病变器官或组织，还能进入肿瘤细胞内部。因此，直径小于10nm的多模态纳米影像探针在解决肿瘤靶向性问题及生物毒性问题上均有潜在的价值。
发明内容
本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，本发明一方面提出一种核-壳型纳米造影剂，包括钆离子，以及组装在钆离子外作为保护基团的人血清白蛋白。
优选地，所述造影剂直径小于10nm。
本发明另一方面提供了制备所述的核-壳型纳米造影剂的方法，包括：
钆离子与人血清白蛋白混合，得到第一混合液；
将第一混合液的pH值调至10.0-14.0，反应得到核-壳型纳米造影剂溶液。
优选地，所述制备方法，还包括：将核-壳型纳米造影剂溶液置于透析袋，分别于缓冲液及双蒸水中透析。
优选地，所述钆离子与人血清白蛋白物质的量之比为12-19。
优选地，反应温度为5-35℃。
优选地，反应时间为0.5-240h。
优选地，反应时间为1-5h。
本发明再一方面提供了所述核-壳型纳米造影剂在MRI成像中的应用。
本发明的有益效果在于，结合纳米技术，以人血清白蛋白为载体包裹顺磁性金属钆离子，实现了MRI成像，提高了生物相容性和肿瘤靶向性；所制备的核-壳型纳米造影剂粒径小，生物毒性低；制备方法简单。附图说明
图1是实施例1中制备的核-壳型纳米造影剂的透射电镜图。
图2是本发明的核-壳型纳米造影剂注射小鼠前后MRI成像对比图。具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明综合了纳米技术、人血清白蛋白的肿瘤靶向性与顺磁性物质的MRI造影功能三者，发明了一种造影剂，有效实现了MRI成像。
本发明的造影剂为核-壳型纳米造影剂为钆离子组成核心，人血清白蛋白作为保护基团组装而成的分子级聚集体，这种分子聚集体为一种金属纳米簇，即钆纳米簇。人血清白蛋白作为保护基团将钆离子封闭起来，钆纳米簇结构稳定。钆离子为顺磁性金属，具有核磁共振响应，且钆离子有7个未配对电子，顺磁性较高。另外，钆纳米簇还具金属纳米簇的其他优点，如水溶性，同时，还具有良好的生物相容性和光稳定性，因此，钆纳米簇为高性能的生物标记物，还可作为MRI造影剂。本发明的钆纳米簇以人血清白蛋白为载体，还可提高生物相容性和肿瘤靶向性。
本发明还提供制备该核-壳型纳米造影剂的方法，主要包括以下步骤：
首先，将钆离子与人血清白蛋白混合，得到第一混合液，将第一混合液的pH值调至10.0-14.0，反应得到钆纳米簇溶液，即为核-壳型纳米造影剂溶液。制备第一混合液时可通过搅拌、震荡、超声等方式来帮助均匀混合。调节第一混合液pH值可选用NaOH溶液或KOH溶液。反应在室温下进行，优选为5-35℃，伴随温和搅拌或置于摇床上轻微震荡。反应时间优选为0.5-24h，更优选为1-5h，最优选为1-2h。所述钆离子与人血清白蛋白的物质的量的比优选为为12-19，更优选为12或19。
然后，形成在溶液中的核-壳型纳米造影剂可以进一步纯化。将核-壳型纳米造影剂溶液置于透析袋，分别于缓冲液及双蒸水中透析。透析的目的是去除无机小分子。所述缓冲液优选为PBS溶液。将核-壳型纳米造影剂溶液置于透析袋，首先于PBS溶液中透析1-300h，每1-12h更换PBS溶液；再置于双蒸水内透析1-12h。
接着，将所得透析液进行冷冻干燥，产物置于4℃下保存。
以下为实施例。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
原料与试剂：
HAS（人血清白蛋白）溶液；GdCl3.6H2O；NaOH溶液；PBS（磷酸盐缓冲液）溶液；双蒸水。
实施例1
a、钆纳米簇的制备：
将56mg氯化钆溶于15mL水中得到钆离子溶液，将15mL钆离子溶液加入到15mL HSA溶液（50mg/mL）中，混合均匀，再加入1mol/L NaOH溶液1.5mL，调节pH值为强碱性（pH10.0-14.0），将所得混合液于室温下置于摇床反应1h，形成钆纳米簇溶液（核-壳型纳米造影剂溶液）。
b、核-壳型纳米造影剂纯化：
将所得核-壳型纳米造影剂溶液移入透析袋，室温下，将透析袋置于500ml PBS缓冲液内透析24h，每12h换液新的PBS缓冲液，后将透析袋置于500ml双蒸水内透析12h，除去溶液中无机小分子。
c、核-壳型纳米造影剂干燥
将透析液进行冷冻干燥，得到核-壳型纳米造影剂粉末，置于4℃下保存。
图1是本实施例中制备的核-壳型纳米造影剂的透射电镜图，由图1可知，本发明的核-壳型纳米造影剂粒径小（直径小于10nm），分散性好，悬浮稳定性好。
实施例2
a、钆纳米簇的制备：
将112mg氯化钆溶于20mL水中得到钆离子溶液，将20mL钆离子溶液加入到30mL HSA溶液（50mg/mL）中，混合均匀，再加入1mol/L NaOH溶液2mL，调节pH值为强碱性（pH10.0-14.0），将所得混合液于室温下置于摇床反应2h，形成钆纳米簇溶液（核-壳型纳米造影剂溶液）。
b、核-壳型纳米造影剂纯化：
将所得核-壳型纳米造影剂溶液移入透析袋，室温下，将透析袋置于500ml PBS缓冲液内透析72h，每12h换液新的PBS缓冲液，后将透析袋置于500ml双蒸水内透析6h，除去溶液中无机小分子。
c、核-壳型纳米造影剂干燥
将透析液进行冷冻干燥，得到核-壳型纳米造影剂粉末，置于4℃下保存。
实施例3
a、钆纳米簇的制备：
将560mg氯化钆溶于100mL水中得到钆离子溶液，将100mL钆离子溶液加入到300mL HSA溶液（40mg/mL）中，混合均匀，再加入2mol/L NaOH溶液1mL，调节pH值为强碱性（pH10.0-14.0），将所得混合液于室温下置于摇床反应5h，形成钆纳米簇溶液（核-壳型纳米造影剂溶液）。
b、核-壳型纳米造影剂纯化：
将所得核-壳型纳米造影剂溶液移入透析袋，室温下，将透析袋置于500ml PBS缓冲液内透析72h，每12h换液新的PBS缓冲液，后将透析袋置于500ml双蒸水内透析6h，除去溶液中无机小分子。
c、核-壳型纳米造影剂干燥
将透析液进行冷冻干燥，得到核-壳型纳米造影剂粉末，置于4℃下保存。
应用例1
取体重为35-40g的雄性小鼠，腹腔注射0.8mL10%水合氯醛麻醉，进行MRI成像（图2中左图所示），然后静脉注射实施例1中制备的核-壳型纳米造影剂，进行MRI成像（图2中右图所示）。
从图2中可以看出，所述核-壳型纳米造影剂能够获得良好的MRI成像效果，能观察到对比度更大、更清晰的图像。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种核-壳型纳米造影剂，其特征在于，由钆离子，以及组装在钆离子外作为保护基团的人血清白蛋白组成，所述核-壳型纳米造影剂的直径小于10nm。
2.制备权利要求1所述的核-壳型纳米造影剂的方法，包括：
钆离子与人血清白蛋白混合，得到第一混合液，所述钆离子与人血清白蛋白的物质的量之比为12-19：1；
将第一混合液的pH值调至10.0-14.0，于5-35℃反应1-5h得到核-壳型纳米造影剂溶液；
将核-壳型纳米造影剂溶液置于透析袋，分别于缓冲液及双蒸水中透析。
3.权利要求1所述的核-壳型纳米造影剂在MRI成像中的应用。
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