CN103251962A - 磁共振造影材料及其制备方法和造影剂 - Google Patents

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本发明涉及一种磁共振造影材料及其制备方法和造影剂，该造影材料的化学式为AMn[Fe(CN)6]，其中，A为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+或NH4 +。该磁共振造影材料性质稳定、不易分解和电离、毒性低，特别是在强酸溶液中能稳定存在而不分解，适合作为口服磁共振造影剂使用。

Description

磁共振造影材料及其制备方法和造影剂
【技术领域】
本发明涉及医疗成像领域，尤其涉及一种磁共振造影材料及其制备方法和造影剂。
【背景技术】
磁共振成像(MRI)是断层成像的一种。其是利用磁共振现象从人体中获得电磁信号，并重建出人体信息，进行疾病诊断的一种方法。MRI与电子计算机X射线断层扫描技术(CT)和正电子发射断层显像(PET)相比具有无电离辐射损伤，具有更高的软组织分辨能力和原生三维断面成像等优点，已广泛地应用于全身各脏器的影像诊断。磁共振对照试剂(也称造影剂)可用来缩短成像时间，能有效地提高病灶与正常组织对比度/噪声比及图像的信噪比，对更早、更小地发现病灶和显示病灶的全貌(如病变的内容、血供、邻近关系等)有十分重要的价值。
传统的常用磁共振造影剂有马根维显、欧乃影、莫迪司等。这些造影剂为含Gd的络合物，由于Gd的毒性较高，容易引起系统性肾原纤维化疾病和肾原纤维化皮肤病，所以美国食品药品监督管理局已经对此发出警告。此外，这些造影剂在胃酸中不能稳定存在，不能进行口服，必须进行静脉注射，给患者造成一定的痛苦，而且不能够进行胃肠道造影，限制了MRI的应用范围。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种可以直接口服、毒性低且应用范围广的磁共振造影材料及其制备方法。
一种磁共振造影材料，化学式为AMn[Fe(CN)6]，其中，A为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+或NH4 +。
优选的，所述造影材料为纳米颗粒，粒径为5～200nm。
一种磁共振造影材料的制备方法，包括如下步骤：
分别制备A3[Fe(CN)6]水溶液和可溶性锰盐水溶液，其中，A为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+或NH4 +；
向所述A3[Fe(CN)6]水溶液或可溶性锰盐水溶液中加入辅料，溶解得到含有辅料的A3[Fe(CN)6]水溶液或含有辅料的可溶性锰盐水溶液；
将含有辅料的A3[Fe(CN)6]水溶液与可溶性锰盐水溶液混合均匀或者将A3[Fe(CN)6]水溶液与含有辅料的可溶性锰盐水溶液混合均匀，控制反应温度在0～60℃，充分反应后除去杂质，干燥后得到化学式为AMn[Fe(CN)6]的纳米磁共振造影材料。
优选的，所述可溶性锰盐为MnCl2·4H2O、Mn(NO3)2、MnSO4、MnB4O7·9H2O、醋酸锰、柠檬酸锰及葡萄糖酸锰中的至少一种。
优选的，所述辅料为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、壳聚糖、右旋糖酐、丙三醇、十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸、酒石酸、淀粉、环糊精及聚乙烯醇中的至少一种。
优选的，所述除去杂质包括如下步骤：
使用离心法除去大颗粒杂质；
使用透析法除去剩余未反应的原料；以及
使用透析法、分子排阻色谱法及超滤法中的至少一种方法除去多余辅料。
该磁共振造影材料的制备方法工艺简单，原料易得，产率高。制得的磁共振纳米造影材料性质稳定，如在pH＝1的盐酸中、生理盐水和纯水中放置24小时后，溶液颜色无明显变化，澄清透明，测定溶液中游离的CN-和Mn2+含量，在PH＝1的盐酸中、生理盐水中和水中都仅为几个PPM，稳定性好、不易分解和电离、毒性低，特别是在强酸溶液中能稳定存在而不分解，适合作为口服磁共振造影剂使用，从而应用范围更为广泛。
此外，还有必要提供一种可以直接口服、毒性低且应用范围广的磁共振造影剂。
一种磁共振造影剂，其为主要包括磁共振造影材料及辅料的水溶液，其中，所述磁共振造影材料的化学式为AMn[Fe(CN)6]，A为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+或NH4 +，所述水溶液中化合物AMn[Fe(CN)6]的质量百分数为0.1～30％，辅料的质量百分数为0～20％。
优选的，所述辅料为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、壳聚糖、右旋糖酐、丙三醇、十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸、酒石酸、淀粉、环糊精、甘露醇、对羟基苯甲酸酯、山梨酸、苯甲酸、苯甲酸钠、糖精钠及聚乙烯醇中的至少一种。
该磁共振造影剂中含有上述造影材料AMn[Fe(CN)6]，性能稳定，在强酸溶液中造影材料也不易分解和电离，毒性小，适合作为口服试剂使用。
【附图说明】
图1为实施例1所制备的KMn[Fe(CN)6]造影材料透射电子显微镜图片；
图2为实施例6的稳定性实验结果；
图3为实施例7中造影剂在0.5T磁场下弛豫率实验结果；
图4为实施例7中造影剂在1.5T磁场下弛豫率实验结果；
图5为实施例8中细胞毒性实验结果。
【具体实施方式】
下面主要结合附图及具体实施例对磁共振造影材料及其制备方法和造影剂作进一步详细的说明。
一实施方式的磁共振造影剂，其为主要包括磁共振造影材料及辅料的水溶液。其中，磁共振造影材料的化学式为AMn[Fe(CN)6]，A为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+或NH4 +。水溶液中化合物AMn[Fe(CN)6]的质量分数为0.1～30％，辅料的质量分数为0～20％。
本实施方式的辅料优选聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、壳聚糖、右旋糖酐(Dextran)、丙三醇、十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸、酒石酸、淀粉、环糊精、甘露醇、对羟基苯甲酸酯、山梨酸、苯甲酸、苯甲酸钠、糖精钠及聚乙烯醇中的至少一种。
该磁共振造影剂中含有造影材料AMn[Fe(CN)6]，性能稳定，在强酸溶液中造影材料也不易分解和电离，毒性小，适合作为口服试剂使用，应用范围广。
本实施方式磁共振造影剂中的磁共振造影材料粒径优选为5～200nm范围内的纳米颗粒，易于吸收进入组织部位。
该磁共振造影材料可以采用如下制备方法，包括如下步骤：
分别制备A3[Fe(CN)6]水溶液和可溶性锰盐水溶液，其中，A为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+或NH4 +；
向A3[Fe(CN)6]水溶液或可溶性锰盐水溶液中加入辅料，溶解得到含有辅料的A3[Fe(CN)6]水溶液或含有辅料的可溶性锰盐水溶液；
将含有辅料的A3[Fe(CN)6]水溶液与可溶性锰盐水溶液混合均匀或者将A3[Fe(CN)6]水溶液与含有辅料的可溶性锰盐水溶液混合均匀，控制反应温度在0～60℃，充分反应后除去杂质，干燥后得到化学式为AMn[Fe(CN)6]的纳米磁共振造影材料。
其中，可溶性锰盐优选为MnCl2·4H2O、Mn(NO3)2、MnSO4、MnB4O7·9H2O、醋酸锰、柠檬酸锰及葡萄糖酸锰中的至少一种。
除去杂质可以采用如下方法：
使用离心法除去大颗粒杂质；
使用透析法除去剩余未反应的原料；以及
使用透析法、分子排阻色谱法及超滤法中的至少一种方法除去多余的辅料。
在得到磁共振造影材料之后，可以将其溶于蒸馏水中，定标后，加入辅料，控制造影材料在水溶液中的质量百分数为0.1～30％，辅料的质量分数为0～20％，即可得到本实施方式的磁共振造影剂。
以下为具体实施例部分：
实施例1：
称取6.58g的K3[Fe(CN)6]溶解到100mL水中，得到200mmol/L的K3[Fe(CN)6]水溶液，再将10g PVP溶于铁氰化钾水溶液中，得到溶液X；
将3.96g MnCl2·4H2O溶于100mL水中，搅拌，得到200mmol/L的氯化锰溶液；
将氯化锰溶液缓慢滴加到溶液X中，搅拌速度为800rpm，反应温度为25℃，反应时间为30min，再将反应后的溶液离心，速度为10000rpm，时间为20min，取上层清液，用丙酮和水进行洗涤，然后进行透析，经冷冻干燥后，得到磁共振造影材料KMn[Fe(CN)6]3.5g，其元素分析数据如下：K：12.4％，Mn：18.0％，Fe：18.3％，CN：51.3％，与分子式符合，另外通过液相色谱分析其中含有PVP为0.45g。如图1所示，该磁共振造影材料KMn[Fe(CN)6]的粒径约为25nm。
将得到的磁共振造影材料加水溶解，配制成100mL、质量百分浓度为0.65％的溶液，加入40mg的柠檬酸钠，并加入20mg的甘露醇，即得到含有KMn[Fe(CN)6]的磁共振造影剂。
实施例2：
称取3.96g MnCl2·4H2O溶于100mL水中，搅拌至完全溶解，得到200mmol/L的氯化锰溶液，再将12g PVP溶于氯化锰溶液中，得到溶液X；
将6.58g的K3[Fe(CN)6]溶解到100mL水中，得到200mmol/L的铁氰化钾水溶液；
将铁氰化钾溶液缓慢滴加到溶液X中，搅拌速度为800rpm，反应温度为25℃，反应时间为120min，再将反应后的溶液离心，速度为5000rpm，时间为30min，取上层清液，用丙酮和水进行洗涤，然后进行透析，经过冷冻干燥后，得到磁共振造影材料KMn[Fe(CN)6]3.6g；
将得到的磁共振造影材料加水溶解，配制成80mL、质量百分浓度为1.625％的溶液，加入35mg的柠檬酸钠，并加入20mg苯甲酸钠，即得到含有KMn[Fe(CN)6]的磁共振造影剂。
实施例3：
称取3.96g MnCl2·4H2O溶于100mL水中，搅拌至完全溶解，得到200mmol/L的氯化锰溶液，将15g PVP溶于氯化锰溶液中，得到溶液X；
称取5.62g的Na3[Fe(CN)6]溶解到100mL水中，得到200mmol/L的铁氰化钠水溶液；
将铁氰化钠溶液缓慢滴加到溶液X中，搅拌速度为800rpm，反应温度为25℃，反应时间为60min，再将反应后的溶液离心，速度为8000rpm，时间为20min，取上层清液，用丙酮和水洗涤，然后进行透析，经过冷冻干燥后，得到磁共振造影材料NaMn[Fe(CN)6]3.1g；
将得到的磁共振造影材料加水溶解，配制成100mL、质量百分浓度为1.625％的溶液，加入60mg的柠檬酸钠，并加入30mg山梨酸，即得到含有NaMn[Fe(CN)6]的磁共振造影剂。
实施例4：
称取6.58g的K3[Fe(CN)6]溶解到100mL水中，得到200mmol/L的K3[Fe(CN)6]水溶液，再将20g右旋糖酐(Dextran)加入至铁氰化钾溶液中，加热搅拌至完全溶解，得到溶液X；
将3.96g MnCl2·4H2O溶于100mL水中，搅拌，得到200mmol/L的氯化锰溶液；
将氯化锰溶液缓慢滴加到溶液X中，搅拌速度为1000rpm，反应温度为25℃，反应时间为60min，再将反应后的溶液离心，速度为20000rpm，时间为10min，取上层清液，过葡聚糖凝胶柱，除去多余的右旋糖酐，然后进行透析，经过冷冻干燥后，得到磁共振造影材料KMn[Fe(CN)6]3.5g；
将得到的磁共振造影材料加水溶解，配制成150mL、质量百分浓度为0.65％的溶液，加入55mg的酒石酸，并加入22mg甘露醇，即得到含有KMn[Fe(CN)6]的磁共振造影剂。
实施例5：
称取3.96g MnCl2·4H2O溶于100mL水中，搅拌至完全溶解，得到200mmol/L的氯化锰溶液，再将12g右旋糖酐溶于氯化锰溶液中，得到溶液X；
称取5.62g的Na3[Fe(CN)6]溶解到100mL水中，得到200mmol/L的铁氰化钠水溶液；
将铁氰化钠溶液缓慢滴加到溶液X中，搅拌速度为800rpm，反应温度为30℃，反应时间为45min，再将反应后的溶液离心，速度为15000rpm，时间为15min，取上层清液，用超滤的方法除去多余的右旋糖酐，然后进行透析，经过冷冻干燥后，得到磁共振造影材料NaMn[Fe(CN)6]3.1g；
将得到的磁共振造影材料加水溶解，配制成50mL、质量百分浓度为0.975％的溶液，加入20mg苯甲酸，并加入7mg糖精钠，即得到含有NaMn[Fe(CN)6]的磁共振造影剂。
实施例6：
稳定性试验
将实施例1中制得的KMn[Fe(CN)6]分别放入pH＝1的盐酸、生理盐水和纯水中，放置24小时后，观察其稳定性情况如下：
溶液颜色无明显变化，澄清透明，测定溶液中CN-和Mn2+含量，在pH＝1的盐酸中、生理盐水中和纯水中都仅为几个PPM，如图2所示，CN-含量远远低于抽烟人体内的量，Mn2+含量也远远小于中毒剂量，说明纳米KMn[Fe(CN)6]稳定性很好，特别是在酸中能够稳定存在，不分解，且毒性小，适合作为口服磁共振造影材料。
实施例7：
弛豫率实验
弛豫率是评价磁共振造影剂造影效果的重要指标，取实施例1中制得的磁共振造影剂若干，将其分别稀释为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mmol/L，分别放入200μL样品管中，放入37℃水浴中加热15min后放入仪器探头内5min后开始测量，磁场强度为0.5T，1.5T。
弛豫率结果如图3和图4所示，在0.5T磁场下，测得造影剂的弛豫率r1＝7.75，r2＝26.74下，可以进行T1造影；在1.5T磁场下，测得造影剂的弛豫率r1＝5.09，r2＝52.23，可以进行T2造影。由此可知，在不同磁场强度下，该磁共振造影剂可实现不同功能的造影。
实施例8：
毒性实验
将实施例1制得的KMn[Fe(CN)6]纳米造影剂配制成不同浓度，分别放入细胞培养液中，进行细胞培养，时间为24小时；在各种浓度下，并未发现细胞有任何异常，结果如图5所示。
同时将实施例1制得的KMn[Fe(CN)6]纳米造影剂采用灌胃的方法，对小鼠进行急毒实验，随机选择昆明种小鼠40只，体重18.0～20.5g，随机分为4组，每组各10只。禁食16小时，不禁水。
以实施例1制得的KMn[Fe(CN)6]造影材料进行高中低三个剂量组给药，分别为(5mg/Kg，50mg/Kg，500mg/Kg)给予小鼠一次口服灌胃。观察给药后小鼠中毒症状，并连续观察进食、行为活动及体重增长情况7天；结果如表1所示：
表1小鼠口服灌胃磁共振造影剂后体重增长情况
Figure BDA0000136587780000081
对照组和给药组小鼠的体重增长，进食和行为活动未发现明显差异，说明该纳米磁共振造影剂无明显毒副作用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种磁共振造影材料，其特征在于，化学式为AMn[Fe(CN)6]，其中，A为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+或NH4 +。
2.如权利要求1所述的磁共振造影材料，其特征在于，所述造影材料为纳米颗粒，粒径为5～200nm。
3.一种磁共振造影材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
分别制备A3[Fe(CN)6]水溶液和可溶性锰盐水溶液，其中，A为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+或NH4 +；
向所述A3[Fe(CN)6]水溶液或可溶性锰盐水溶液中加入辅料，溶解得到含有辅料的A3[Fe(CN)6]水溶液或含有辅料的可溶性锰盐水溶液；
将含有辅料的A3[Fe(CN)6]水溶液与可溶性锰盐水溶液混合均匀或者将A3[Fe(CN)6]水溶液与含有辅料的可溶性锰盐水溶液混合均匀，控制反应温度在0～60℃，充分反应后除去杂质，干燥后得到化学式为AMn[Fe(CN)6]的磁共振造影材料。
4.如权利要求3所述的磁共振造影材料的制备方法，其特征在于，所述可溶性锰盐为MnCl2·4H2O、Mn(NO3)2、MnSO4、MnB4O7·9H2O、醋酸锰、柠檬酸锰及葡萄糖酸锰中的至少一种。
5.如权利要求3所述的磁共振造影材料的制备方法，其特征在于，所述辅料为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、壳聚糖、右旋糖酐、丙三醇、十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸、酒石酸、淀粉、环糊精及聚乙烯醇中的至少一种。
6.如权利要求3所述的磁共振造影材料的制备方法，其特征在于，所述除去杂质包括如下步骤：
使用离心法除去大颗粒杂质；
使用透析法除去剩余未反应的原料；以及
使用透析法、分子排阻色谱法及超滤法中的至少一种方法除去多余辅料。
7.一种磁共振造影剂，其特征在于，所述磁共振造影剂为包括磁共振造影材料及辅料的水溶液，其中，所述磁共振造影材料的化学式为AMn[Fe(CN)6]，A为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+或NH4 +，所述水溶液中化合物AMn[Fe(CN)6]的质量百分数为0.1～30％，辅料的质量百分数为0～20％。
8.如权利要求7所述的磁共振造影剂，其特征在于，所述辅料为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、壳聚糖、右旋糖酐、丙三醇、十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸、酒石酸、淀粉、环糊精、甘露醇、对羟基苯甲酸酯、山梨酸、苯甲酸、苯甲酸钠、糖精钠及聚乙烯醇中的至少一种。
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