CN104689344B - 应用于老年痴呆症的早期快速检测及其多模态成像的影像制剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用于老年痴呆症的早期、快速检测试剂及其多模态成像的影像制剂，这些试剂由生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇与卟啉衍生物组成，通过原位生物作用定点合成对相关病灶部位精准靶向快速标记的成像检测试剂，可以实现非侵入式的实时动态的高灵敏快速示踪和监测，且无生物毒副作用，检测方法简便易行。该类药物可以实现对老年痴呆症的早期、快速、多模态（如CT、超声、荧光以及MRI等）成像检测，具有广阔的医学应用前景。

Description

应用于老年痴呆症的早期快速检测及其多模态成像的影像 制剂

技术领域

本发明涉及应用于老年痴呆症的早期快速检测及其多模态成像的新型影像制剂，这些试剂由生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇与卟啉衍生物组成，通过原位生物作用定点合成对相关病灶部位精准靶向快速标记的成像检测试剂，可以实现非侵入式的实时动态的高灵敏快速示踪和监测，且无生物毒副作用，检测方法简便易行。

背景技术

老年期痴呆是以认知和视觉空间障碍为主要特征的中枢神经系统退行性疾病，已经成为威胁老年人健康的主要疾病之一，其危害性已超过了心脏病、中风、糖尿病和癌症。目前，随着全球人口老龄化的加快，AD发病率呈逐年升高的趋势，已经带来了一系列的医学和社会问题，引起了医学界和社会各界的重视。

阿尔茨海默病是老年痴呆症最常见的类型。2011年，美国国立老龄研究所和阿尔茨海默病协会根据疾病进程将AD分为临床前AD(即AD高危人群)、轻度认知功能障碍(mildcognitive impairment，MCI)及AD痴呆，并分别发布了3个阶段的诊断指南，重点关注了AD的早期诊断和治疗。然而，到目前为止，对于AD的治疗，仍无特别有效方法。所以，早期诊断成为提高AD患者生存率的重要途径。现有的常用于诊断AD的影像学方法主要包括MRI(核磁共振成像)，SPECT(单光子发射断层成像)，PET(正电子发射断层成像)，但这些方法均有一定的局限性，例如：MRI虽然对AD的诊断提供了形态学和一定功能学的依据，但缺乏特异性；SPECT的敏感性和特异性也不强，达不到早期诊断AD的目的，而PET则因为价格昂贵，限制了它的应用。到目前为止仍未见能型对AD型老年痴呆症进行早期、快速、多模态成像的试剂相关的报道。

本发明所述试剂生物相容性好，无毒副作用，可以通过在脑部病变部位的特异性富集，实现对老年痴呆症(尤其是阿尔兹海默病)进行早期、快速、多模态(如CT、超声、荧光以及MRI等)成像检测，具有广阔的医学应用前景。

发明内容

发明目的：针对目前现有检测技术的缺陷，本发明公开了应用于老年痴呆症的早期快速检测及其多模态成像的新型影像制剂，这些制剂由生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇与卟啉衍生物组成，通过原位生物作用定点合成对相关病灶部位精准靶向快速标记的成像检测试剂，可以实现非侵入式的实时动态的高灵敏快速示踪和监测，且无生物毒副作用，检测方法简便易行。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了应用于老年痴呆症的早期快速检测及其多模态成像的影像制剂，所述影像制剂由生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇与卟啉衍生物组成，并通过原位生物作用定点合成对相关病灶部位精准靶向快速标记的成像检测试剂。

其中，上述过渡金属离子是铈、锌离子中的一种或任意两种的混合物。

其中，上述贵金属离子是金离子、银离子、铂离子中的一种或任意两种的混合物。

其中，上述纳米簇是金纳米簇、银纳米簇、铂纳米簇等中的一种或任意两种的混合物。

其中，上述卟啉衍生物为四-对-磺酸基-苯基卟啉。

具体制备措施如下：

首先制备生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇和卟啉试剂，具体步骤是：

1)将相关的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇和卟啉试剂分别溶于超纯水，均配制成一定的浓度。

2)用荧光光谱仪、紫外分光光度仪等对相关的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇和卟啉试剂的荧光发射、紫外吸收光谱等进行表征。对生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物等试剂与靶向分子如Aβ蛋白等蛋白分子及相关生物活性物质之间的相互作用进行电化学、荧光和紫外吸收光谱等检测，获得相关制剂作用的标准曲线。

3)利用已配制的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物等检测试剂对实验组的体液(如血液或血清等)或者尿液等进行测试，相比较于标准溶液，老年痴呆症的实验组的光学以及电化学特性发生了显著的变化，而正常对照组无明显变化。

上述的影像制剂在老年痴呆症的早期快速检测方面的应用。

其中，上述的应用，包括以下步骤：将该制剂用于老年痴呆症成像时，将金属离子及其纳米簇试剂和卟啉通过尾静脉注射或局部注射到正常对照模型鼠和老年痴呆症模型鼠体内，金属离子及其纳米簇和卟啉试剂可快速在脑的病灶部位富集，使用小动物活体荧光成像仪、CT、超声以及MRI对模型鼠进行成像。

上述的应用，其具体步骤是：

1)构建老年痴呆症模型鼠；

2)将0.1～0.5mL无菌的浓度为0.1～100mmol/L的过渡金属离子、0.1～100mmol/L贵金属离子及其纳米簇和卟啉试剂溶液，注射到正常对照模型鼠和老年痴呆症模型鼠上，经过1～72小时的非侵入式的实时动态的高灵敏快速示踪和监测，观测体内循环在老年痴呆症模型鼠上实现药物在病变部位的特异性富集与相关病灶部位的精准靶向快速标记成像；

3)用活体荧光成像仪、CT及MRI对脑进行成像并对其进行定性及定量分析。

其中，上述的注射方法为尾静脉注射或局部注射。

有益效果：本发明与现有技术方法相比，具有以下优点和效果：

本研究采用的制剂由生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其原位生物合成的纳米簇与卟啉衍生物组成，通过与靶向生物活性分子定点作用实现相关病灶部位的精准靶向标记与快速成像检测，可进行活体非侵入式的实时动态的高灵敏快速示踪和监测，且无生物毒副作用，检测方法简便易行，有效避免了传统纳米材料合成过程中引入的化学试剂以及纳米材料稳定剂对有机体造成的生物毒性，同时避免了传统纳米材料易被网状内皮系统捕获后被清除从而不能到达病灶组织的缺点，以便实现活体靶向成像分析。结果表明：通过CT、超声、荧光以及MRI等成像检测能快速识别模型鼠的脑部发病部位并富集在该区域，实现靶向病灶部位的精准标记，同时富集的程度随着老年痴呆模型鼠月龄的增大而增加。以上结果说明该类药物可以实现对老年痴呆症的早期、快速、多模态(如CT、超声、荧光以及MRI等)成像检测。该发明可实现无损伤、原位、实时动态靶向的老年痴呆症成像，进行多形态与多模态的同步诊断及准确靶向定位与治疗，具有广阔的医学应用前景。

附图说明

图1正常对照模型鼠和老年痴呆症模型鼠在420nm激发下获取的荧光信号强度对比图。

具体实施方式

以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。

实施例1

首先制备生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇和卟啉试剂，具体步骤是：

1)将相关的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇和卟啉试剂分别溶于超纯水，均配制成一定的浓度。

2)用荧光光谱仪、紫外分光光度仪等对相关的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇和卟啉试剂的荧光发射、紫外吸收光谱等进行表征。对生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物等试剂与靶向分子如Aβ蛋白等蛋白分子及相关生物活性物质之间的相互作用进行电化学、荧光和紫外吸收光谱等检测，获得相关制剂特异性作用的依据。

3)利用已配制的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物等检测试剂对实验组的体液(如血液或血清等)或者尿液等进行测试，相比较于标准溶液，老年痴呆症的实验组的光学以及电化学特性发生了显著的变化，而正常对照组无明显变化。

步骤1)所述金属离子是金离子、银离子、铂离子、锌离子等中的一种或任意两种的混合物；所述纳米簇是金纳米簇、银纳米簇、铂纳米簇中的一种或任意两种的混合物；所述卟啉为四-对-磺酸基-苯基卟啉(TSPP)。

实施例2

老年痴呆症模型鼠活体成像分析：应用于老年痴呆症早期、快速、多模态检测的金属离子及其纳米簇和卟啉试剂，该试剂用于老年痴呆症成像时，将金属离子及其纳米簇试剂和卟啉通过尾静脉注射或局部注射到正常对照模型鼠和老年痴呆症模型鼠体内，金属离子及其纳米簇和卟啉试剂可快速在脑的病灶部位富集，使用小动物活体荧光成像仪对模型鼠进行成像；其具体步骤是：

(1)构建老年痴呆症模型鼠；

(2)将0.3mL无菌的浓度为10mmol/L的过渡金属离子、10mmol/L的贵金属离子及其纳米簇和卟啉试剂溶液，注射到正常对照模型鼠和老年痴呆症模型鼠上，经过1～72小时的非侵入式的实时动态的高灵敏快速示踪和监测，观测体内循环在老年痴呆症模型鼠上实现药物在病变部位的特异性富集与相关病灶部位的精准靶向快速标记成像；所述过渡金属离子是锌离子、贵金属离子为金离子的混合物；所述纳米簇是金纳米簇；所述卟啉为四-对-磺酸基-苯基卟啉(TSPP)；

3)利用活体荧光成像仪对脑部进行成像并对其进行定性及定量分析。

具体为，利用活体荧光成像仪成像，分别选取1小时、4小时、8小时、12小时、24小时、48小时等不同时间点，然后将该实验模型鼠用5％异氟烷进行气体麻醉，将其置于小动物活体成像仪操作平台上，选择420nm和480nm等波长激发即可采集到脑部病变区域的图像。

结果显示，正常对照模型鼠头部无荧光产生，而老年痴呆症模型鼠上病变区域的荧光强度随着时间呈现先增加后减弱的变化，说明试剂中的离子或者纳米簇等制剂可以特意性的原位合成或者富集在病变区域，而后又逐渐代谢。同时荧光强度显示相同条件下，老年痴呆症月龄大的模型鼠富集的更多，荧光强度更大，说明病变的程度更深。小动物活体成像仪对正常组和实验组在420nm激发下，获取的荧光信号强度对比结果参见图1。

实施例3

与实施例2相同，所不同的是采用的0.1mL无菌的浓度为100mmol/L的过渡金属离子和100mmol/L贵金属离子。所述过渡金属离子是铈离子、贵金属离子是铂离子；所述纳米簇是银纳米簇；所述卟啉为四-对-磺酸基-苯基卟啉(TSPP)。结果与实施例2相同。

实施例4

与实施例2相同，所不同的是采用的0.5mL无菌的浓度为0.1mmol/L的过渡金属离子和100mmol/L贵金属离子。所述过渡金属离子是锌离子；贵金属离子是银离子；所述纳米簇是铂纳米簇；所述卟啉为四-对-磺酸基-苯基卟啉(TSPP)。结果与实施例2相同。

Claims (4)

1.应用于老年痴呆症的早期、快速、实时动态监测与多模态成像的检测试剂在制备老年痴呆症疾病药物方面的应用，所述检测试剂由金属离子及其纳米簇试剂和卟啉衍生物组成，所述金属离子为过渡金属离子和贵金属离子，所述过渡金属离子为锌离子或铈离子；所述贵金属离子为金离子、银离子、铂离子中的一种或任意两种的混合物，所述纳米簇是金纳米簇、银纳米簇、铂纳米簇中的一种或任意两种的混合物，所述卟啉衍生物为四-磺酸基苯基卟啉。

2.权利要求1所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将该制剂用于老年痴呆症成像时，将金属离子及其纳米簇试剂和卟啉通过尾静脉注射或局部注射到正常对照模型鼠和老年痴呆症模型鼠体内，金属离子及其纳米簇和卟啉试剂可快速在脑的病灶部位富集，使用小动物活体荧光成像仪、CT、超声以及MRI对模型鼠进行成像。

3.权利要求1或2所述的应用，其特征在于，其具体步骤是：

1）构建老年痴呆症模型鼠；

2）将0.1~0.5 mL无菌的浓度为0.1~100mmol/L的过渡金属离子、0.1~100mmol/L贵金属离子及其纳米簇和卟啉试剂溶液，注射到正常对照模型鼠和老年痴呆症模型鼠上，经过1~72小时的非侵入式的实时动态的高灵敏快速示踪和监测，观测体内循环在老年痴呆症模型鼠上实现药物在病变部位的特异性富集与相关病灶部位的精准靶向快速标记成像；

3）用活体荧光成像仪、CT及MRI对脑进行成像并对其进行定性及定量分析。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的注射方法为尾静脉注射或局部注射。