CN105343899A - 一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法 - Google Patents

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朱君
易帆
乔宇
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Abstract

本发明的提供一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法，该方法首先制备了不同长径比的纳米金棒，其次在纳米金棒表面，以1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）为偶联剂，将螯合剂与纳米金棒连接，最后与钆盐反应，形成钆螯合物。即在纳米金棒表面嫁接了磁共振成像物质，因此具有近红外成像和磁共振成像的双种功能。该双功能造影剂具有生物相容性好，分散均匀、性能稳定、近红外和磁共振信号均较强的特点。所得的产物能满足临床应用的需求。

Description

一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料的制备领域，具体地涉及一种纳米金棒的制备及其表面修饰，合成具有双模态成像的纳米材料。
背景技术
当前，在对早期癌症检测和诊断时，必须借助于能够识别健康组织和癌症组织的生物医学成像技术。金纳米颗粒由于具有突出的表面等离子共振性质，能够在特殊波长对光进行吸收和散射，当入射光的波长与金纳米粒子的自由电子的振动频率发生共振耦合时，会产生等离子共振现象，在紫外到可见光谱范围具有较强的吸收峰，能增强某些特定组织的光信号，从而提高了成像对比度，在医学光成像领域中具有潜在的应用价值。但用于生物医学光成像技术的波长应被调控在近红外波段（800-l200nm），而普通的金纳米胶体在该波段由于光波被血液和软组织的吸收都处于最小，不利于深层组织病变的检测和治疗。因此，制备金纳米棒有望将金纳米颗粒的近红外成像的有效手段。
当今的多种分子影像技术，如磁共振成像（MRI）技术、正电子发射断层摄影（PET）、光学成像等在药物研发、疾病治疗中都已有一定的应用，但由于自身灵敏度、选择性、分辨率以及安全性等方面的不足，在实验室研究或者临床应用都受到了极大的限制。双模态分子影像技术的出现和发展为这个问题的解决提供了可能，它通过将两种不同分子影像探针进行“合二为一”，使其能同时用两种分子影像技术进行检测，不仅克服了单一分子影像技术的固有局限性，而且使不同分子影像技术的优势得到互补，更重要的是还大大扩宽了分子影像技术的研究范围与应用前景。随着分子生物学、化学合成等技术的发展，特别是纳米材料与技术的发展，双模态分子影像探针的研究取得了可喜的成绩。双模态分子影像探针，如PET-光学探针、PET-MRI探针以及MRI-荧光探针等已成功应用于小动物活体成像，甚至部分成果已应用于临床工作中。其中，以MRI-光学双模态探针的研究与进展最引人注目。但是，基于纳米金棒的MRI-光学双模态探针的还未见报道。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的提供一种基于纳米金棒的MRI-光学双模态探针的制备方法，该方法在纳米金棒表面嫁接了磁共振成像物质，因此具有近红外成像和磁共振成像的双种功能。该双功能造影剂具有生物相容性好，分散均匀、性能稳定、近红外和磁共振信号均较强的特点。所得的产物能满足临床应用的需求。
为了实现这样的目的，在本发明的技术方案中，首先制备了不同长径比的纳米金棒，其次在纳米金棒表面，以1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）为偶联剂，将螯合剂与纳米金棒连接，最后与钆盐反应，形成钆螯合物。
一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）纳米金棒的制备：在5毫升水中，加入高氯酸金和表面活性剂，保持其摩尔比0.1:1，搅拌均匀后，加入还原剂，还原剂与高氯酸金的摩尔比为1:1，继续搅拌，当溶液由深棕黄色变为无色后，加入10μL金种子，待溶液稳定后，加入一定量的盐溶液，保持反应温度15-30℃，反应8-24小时后，离心，洗涤，得到纳米金棒；
（2）纳米金棒的修饰：将纳米金棒重新分散于水中，调节pH为5-9，加入一定浓度的功能性小分子，搅拌过夜；离心，弃去上清；重新分散后，加入螯合剂，以及与螯合剂等摩尔的NHS和EDC，室温下搅拌24小时后，加入钆盐，加入量与螯合剂等摩尔，搅拌24小时后，将产物过滤，离心，洗涤，即获得基于金纳米棒的双功能造影剂。
所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯80-聚氧丙烯30-聚氧乙烯80、聚氧乙烯100-聚氧丙烯70-聚氧乙烯100和聚氧乙烯20-聚氧丙烯70-聚氧乙烯20中的至少一种。
所述的表面活性剂为硼氢化钠、硼氢化钾、维生素C、柠檬酸三钠中的一种。
所述的盐为氯化钠、氯化镁、氯化钙、硫酸钠、硝酸钾、硝酸钠中的一种。
所述的功能性小分子为巯基化的聚乙二醇、硫醇，11-巯基十一酸，三乙氧基巯醇、巯基十六酸中的一种。
所述的螯合剂为二乙基三胺五乙酸（DTPA），1,4,7,10-四氮杂环十二烷,N,N’,N’’,N’’’四乙酸（DOTA）和5,8-双羧甲基-11-[2-(甲基氨基)-2-氧代乙基]-3-氧代-2,5,8,11-四氮杂十三烷基-13-羧酸（DTPA-BMA）的一种。。
所述的钆盐为硝酸镉（Gd(NO3)3·6H2O）、氯化镉（GdCl3·6H2O），硫酸镉（Gd2(SO4)3·8H2O）和乙酸镉（Gd(OOCCH3)3·xH2O）的一种。
本发明的优点在于：
（1）本发明通过偶联的方法将连接到金纳米棒表面，即可得到双功能造影剂。所用原料生物安全性高，部分已是商业化产品。
（2）本发明制备的双功能造影剂具有良好的物理化学稳定性、发光性能和磁共振成像性能。
（3）本发明中的制备方法工艺简单，可操作性强，能进一步满足生产和应用。
附图说明
图1为本发明实施例1所得的紫外光谱图。
图2为本发明实施例2所得的紫外光谱图。
图3为本发明实施例3所得的紫外光谱图。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。
实施例1：
a.在5毫升水中，加入0.2mmol高氯酸金和1mmol十六烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀后，加入0.2mmol维生素C，继续搅拌，当溶液由深棕黄色变为无色后，加入10μL金种子，待溶液稳定后，加入0.01g氯化钠，保持反应温度25°C，反应12小时后，离心，洗涤，得到纳米金棒。
b.将纳米金棒重新分散于水中，调节pH为5，加入0.1mmol，11-巯基十一酸，搅拌过夜。离心，弃去上清。重新分散后，依次加入0.1mmol，DTPA、NHS和EDC，室温下搅拌24小时后，加入0.1mmol，GdCl3·6H2O搅拌24小时后，将产物过滤，离心，洗涤，即获得基于金纳米棒的双功能造影剂。该造影剂的磁共振强度为982。
图1为本发明实施例1所得的紫外光谱图。
实施例2：
a.在5毫升水中，加入0.1mmol高氯酸金和0.5mmol聚乙二醇辛基苯基醚，搅拌均匀后，加入0.1mmol硼氢化钠，继续搅拌，当溶液由深棕黄色变为无色后，加入10μL金种子，待溶液稳定后，加入0.05g氯化镁，保持反应温度20°C，反应12小时后，离心，洗涤，得到纳米金棒。
b.将纳米金棒重新分散于水中，调节pH为8，加入0.05mmol，巯基十六酸，搅拌过夜。离心，弃去上清。重新分散后，依次加入0.05mmol，DOTA、NHS和EDC，室温下搅拌24小时后，加入0.05mmol，Gd(NO3)3·6H2O搅拌24小时后，将产物过滤，离心，洗涤，即获得基于金纳米棒的双功能造影剂。该造影剂的磁共振强度为536。
图2为本发明实施例2所得的紫外光谱图。
实施例3：
a.在5毫升水中，加入0.1mmol高氯酸金和0.2mmol聚氧乙烯100-聚氧丙烯70-聚氧乙烯100，搅拌均匀后，加入0.1mmol柠檬酸三钠，继续搅拌，当溶液由深棕黄色变为无色后，加入10μL金种子，待溶液稳定后，加入0.01g硫酸钠，保持反应温度30°C，反应12小时后，离心，洗涤，得到纳米金棒。
b.将纳米金棒重新分散于水中，调节pH为9，加入0.05mmol，巯基十六酸，搅拌过夜。离心，弃去上清。重新分散后，依次加入0.05mmol，DTPA、NHS和EDC，室温下搅拌24小时后，加入0.05mmol，Gd2(SO4)3·8H2O搅拌24小时后，将产物过滤，离心，洗涤，即获得基于金纳米棒的双功能造影剂。该造影剂的磁共振强度为1021。
图3为本发明实施例3所得的紫外光谱图。

Claims (7)

1.一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）纳米金棒的制备：在5毫升水中，加入高氯酸金和表面活性剂，保持其摩尔比0.1:1，搅拌均匀后，加入还原剂，还原剂与高氯酸金的摩尔比为1:1，继续搅拌，当溶液由深棕黄色变为无色后，加入10μL金种子，待溶液稳定后，加入一定量的盐溶液，保持反应温度15-30℃，反应8-24小时后，离心，洗涤，得到纳米金棒；
（2）纳米金棒的修饰：将纳米金棒重新分散于水中，调节pH为5-9，加入一定浓度的功能性小分子，搅拌过夜；离心，弃去上清；重新分散后，加入螯合剂，以及与螯合剂等摩尔的NHS和EDC，室温下搅拌24小时后，加入钆盐，加入量与螯合剂等摩尔，搅拌24小时后，将产物过滤，离心，洗涤，即获得基于金纳米棒的双功能造影剂。
2.根据权利要求1所述一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯80-聚氧丙烯30-聚氧乙烯80、聚氧乙烯100-聚氧丙烯70-聚氧乙烯100和聚氧乙烯20-聚氧丙烯70-聚氧乙烯20中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为硼氢化钠、硼氢化钾、维生素C、柠檬酸三钠中的一种。
4.根据权利要求1所述一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法，其特征在于，所述的盐为氯化钠、氯化镁、氯化钙、硫酸钠、硝酸钾、硝酸钠中的一种。
5.根据权利要求1所述一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法，其特征在于，所述的功能性小分子为巯基化的聚乙二醇、硫醇，11-巯基十一酸，三乙氧基巯醇、巯基十六酸中的一种。
6.根据权利要求1所述一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法，其特征在于，所述的螯合剂为二乙基三胺五乙酸（DTPA），1,4,7,10-四氮杂环十二烷,N,N’,N’’,N’’’四乙酸（DOTA）和5,8-双羧甲基-11-[2-(甲基氨基)-2-氧代乙基]-3-氧代-2,5,8,11-四氮杂十三烷基-13-羧酸（DTPA-BMA）的一种。
7.根据权利要求1所述一种具有双模态成像的金纳米棒的制备方法，其特征在于，所述的钆盐为硝酸镉（Gd(NO3)3·6H2O）、氯化镉（GdCl3·6H2O），硫酸镉（Gd2(SO4)3·8H2O）和乙酸镉（Gd(OOCCH3)3·xH2O）的一种。
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