CN105664187A - 聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法 - Google Patents

聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法 Download PDF

Info

Publication number
CN105664187A
CN105664187A CN201610030321.5A CN201610030321A CN105664187A CN 105664187 A CN105664187 A CN 105664187A CN 201610030321 A CN201610030321 A CN 201610030321A CN 105664187 A CN105664187 A CN 105664187A
Authority
CN
China
Prior art keywords
manganese oxide
oxide nanometer
contrast medium
polyethylene glycol
contrast agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610030321.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105664187B (zh
Inventor
李菁菁
徐凯
代岳
王姗
徐敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xuzhou Medical College
Original Assignee
Xuzhou Medical College
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xuzhou Medical College filed Critical Xuzhou Medical College
Priority to CN201610030321.5A priority Critical patent/CN105664187B/zh
Publication of CN105664187A publication Critical patent/CN105664187A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105664187B publication Critical patent/CN105664187B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
    • A61K49/08—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by the carrier
    • A61K49/10—Organic compounds
    • A61K49/12—Macromolecular compounds
    • A61K49/126—Linear polymers, e.g. dextran, inulin, PEG
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
    • A61K49/18—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes
    • A61K49/1818—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开一种聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法，4mmol的四水合氯化锰与10mL聚乙二醇二羧酸在通氮条件下磁力搅拌加热至90-100℃溶解为均一溶液；继续加热到140℃反应1小时，再加热到180℃反应4小时；停止加热，冷却至室温后透析除去未反应的聚乙二醇分子和锰离子，得到水溶性的聚乙二醇修饰的氧化锰纳米对比剂；将氧化锰纳米对比剂保存在4℃条件中。一步制备法制备氧化锰磁共振纳米对比剂步骤简单，对制备条件要求宽松，采用聚乙二醇二羧酸作为反应溶剂和表面活性剂制备的氧化锰纳米对比剂粒径小、大小均一、分散性好、稳定，表面修饰的聚乙二醇减少纳米粒子的非特异性吸附，所携带的羧基可用于靶向分子的连接，具有良好的生物相容性。

Description

聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法
技术领域
本发明涉及一种对比剂的制备方法，具体涉及一种聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法。
背景技术
磁共振成像技术自1973年提出后，被广泛应用于生物医学领域，并已经成为临床诊断和基础研究中必不可少的重要工具之一。磁共振分子成像利用磁共振成像技术对体内特定分子进行成像，以达到对病变早期、特异性诊断与疗效监测的目的（申宝忠，分子影像学(第二版)，北京：人民卫生出版社，2010：2-413）。磁共振分子成像除了拥有良好的组织穿透性和空间分辨率之外，磁共振成像信号的取得不依赖于结合与未结合试剂的分离或者光的使用，不易受到周围微环境的影响，因此在浑浊和悬浮样品检测中具有明显的优势（PerezJ.M.；JosephsonL.；O’LoughlinT.；HogemannD.；WeisslederR.Nat.Biotech. 2002,20,816-820.）。尽管磁共振成像技术已在临床上得到了广泛的应用，但是其灵敏度相对较低的缺陷成为限制其发展的主要障碍。
在磁共振成像技术中，对比剂的使用对于改善MRI的灵敏度以便更好地反映活体条件下生物细胞内的正常或病理状态具有重要作用。常用的MRI对比剂分为两类：一类是以氧化铁纳米粒子为基础的阴性信号对比剂（negativecontrastagent），能产生强烈的T2阴性信号造影，在MRI和多模式成像中应用较多。另一类是以钆离子螯合物Gd-DTPA为代表的阳性信号对比剂（positivecontrastagent），在临床上广泛使用。为了降低Gd3+本身的毒性，人们采取制备钆离子螯合物的方式来提高对比剂的生物相容性（LiW.-H.；LuoJ.；.ChenZ.-N.InorganicChemistryCommunications. 2011,14,1898-1900.）。但螯合物的形成会降低对比剂的对比度，因为与水合钆离子的8-9个位点来说，钆离子螯合物中可与水质子交换的配位点的数目只有1-2个。另一方面，绝大多数的钆对比剂的血液循环时间较短，对组织和细胞缺少选择性，难于表面功能化也限制了其进一步应用。同时，钆离子螯合物中的Gd3+一旦去螯合或者与人体中存在的其他离子如Zn2+等交换螯合后被释放有可能会带来潜在的毒性（TasciottiE.；LiuX.W.；BhavaneR.；PlantK.；LeonardA.D.；PriceB.K.；ChengM.M.C.；DecuzziP.；TourJ.M.；RobertsonF.；FerrariM.Nat.Nanotechnol. 2008,3,151-157.），而且有报道指出钆基对比剂会对生物体肾小管造成直接损害，引起肾细胞纤维化（沈晶；HoppeH.；SpagnuoloS.；FroehlichJ.M.；NievergeltH.；DinkelH.P.；GretenerS.国际医学放射学杂志，2010，3，292.）。
随着纳米技术的飞速发展，MRI纳米对比剂的开发引起了人们越来越多的关注，除了最早出现的四氧化三铁阴性纳米对比剂外，更多的阳性纳米对比剂被逐渐开发出来，比如Gd2O3纳米对比剂。与Gd-DTPA、Gd-DOTA相比，Gd2O3纳米粒子作为对比剂不但拥有更高的弛豫率，而且由于纳米粒子的特性，更易于进行表面功能化（BridotJ.-L.；FaureA.-C.；LaurentS.；RiviereC.；BilloteyC.；HibaB.；JanierM.；JosserandV.；CollJ.-L.；ElstL.V.；MullerR.；RouxS.；PerriatP.；TillementO.J.Am.Chem.Soc. 2007,129,5076-5084.FaucherL.；TremblayM.；LagueuxJ.；GossuinY.；FortinM.-A.ACSAppl.Mater.Interfaces 2012,4,4506-4515.LiJ.J.；YouJ.；DaiY.；ShiM.L.；HanC.P.；XuK.Anal.Chem. 2014,86,11306-11311.SunS.-K；DongL.-X.；CaoY.；SunH.-R.；YanX.-P.Anal.Chem. 2013,85,8436-8441.）。同时，许多研究者考虑用Mn2+替代Gd3+，因为锰是人体必需的微量元素，并且Mn2+具有作为对比剂的优良特性，如自旋磁矩大，弛豫率高等,基于Mn的MRI纳米对比剂也因此引起了人们的兴趣（HuangJ.；XieJ.；ChenK.；BuL.H.；LeeS.；ChengZ.；LiX.G.；ChenX.Y.Chem.Commun. 2014,46,6684-6686.ChenN.；ShaoC.；QuY.；LiS.；GuW.；ZhengT.；YeL.；YuC.ACSAppl.Mater.Interfaces. 2014,6,19850-19857.）。
氧化锰纳米对比剂的制备通常采用两步法：首先引入高温热分解法，即以高沸点的十八烯作为溶剂，以油酸锰化合物为前体制备油酸锰纳米粒子。为了实现油酸锰的生物医学应用，再对制备得到的油酸锰纳米粒子进行表面修饰以提高其水溶性、分散性和稳定性（NaH.B.；LeeJ.H.；AnK.；ParkY.I.；ParkM.；LeeI.S.；NamD.-H.；KimS.T.；KimS.-H.；KimS.-W.；LimK.-H.；KimK.-S.；KimS.-O.；HyeonT.Angew.Chem.Int.Ed. 2007,46,5397-5401.）。但是这种制备水溶性氧化锰纳米对比剂的方法操作步骤繁杂，而且在由油相向水相的转移过程中会造成沉淀、弛豫率降低等问题。因此，开发一步法制备具有良好生物相容性和较高弛豫率的水溶性氧化锰纳米对比剂仍然十分必要。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法，解决传统合成氧化锰纳米对比剂中实验条件苛刻、操作步骤复杂繁多的缺陷。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法，包括以下步骤：
4mmol的四水合氯化锰与10mL聚乙二醇二羧酸在通氮条件下磁力搅拌加热至90-100℃溶解为均一溶液；
随后继续加热到140℃反应1小时，然后再加热到180℃反应4小时；
停止加热，冷却至室温后透析除去未反应的聚乙二醇分子和锰离子，得到水溶性的聚乙二醇修饰的氧化锰纳米对比剂；
将氧化锰纳米粒子保存在4℃条件中。
进一步的，所述的聚乙二醇二羧酸的分子量为600。
本发明的有益效果是：一步制备法制备氧化锰纳米对比剂步骤简单，对制备条件要求相对宽松，另外，采用聚乙二醇二羧酸作为反应溶剂和表面活性剂，一步法制备的氧化锰纳米对比剂粒径小，在1.78nm左右，大小均一、分散性好、稳定，而且表面修饰的聚乙二醇减少纳米粒子的非特异性吸附，所携带的羧基可用于靶向分子的连接，制备的氧化锰纳米对比剂具有良好的生物相容性，在磁共振成像时有助于增强T1信号。
附图说明
图1A为本发明所制备氧化锰纳米对比剂的透射电镜；
图1B为本发明所制备氧化锰纳米对比剂的高分辨电镜图；
图1C为本发明所制备氧化锰纳米对比剂粒径大小分布图；
图2A为本发明所制备氧化锰纳米对比剂MRI弛豫率测定曲线图；
图2B为不同浓度水溶性氧化锰纳米对比剂的MRI图像和T1map图；
图3为本发明所制备氧化锰纳米对比剂的傅立叶变换红外吸收光谱；
图4A为本发明所制备氧化锰纳米对比剂的X射线光电子能谱分析（XPS）图谱（C1s）；
图4B为本发明所制备氧化锰纳米对比剂的X射线光电子能谱分析（XPS）图谱（O1s）；
图4C为本发明所制备氧化锰纳米对比剂的X射线光电子能谱分析（XPS）图谱（Mn2p）；
图5为本发明所制备氧化锰纳米对比剂的细胞生物相容性评估图；
图6为组织病理分析本发明所制备氧化锰纳米对比剂在体生物相容性评估图；
图7为肾癌移植瘤裸鼠模型在尾静脉注射本发明所制备氧化锰纳米对比剂后不同时间下的磁共振成像图像。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法，包括以下步骤：
4mmol的四水合氯化锰与10mL聚乙二醇二羧酸在通氮条件下磁力搅拌加热至90-100℃溶解为均一溶液；随后继续加热到140℃反应1小时，然后再加热到180℃反应4小时；停止加热，冷却至室温后透析除去未反应的聚乙二醇分子和锰离子，得到水溶性的聚乙二醇修饰氧化锰纳米对比剂；将氧化锰纳米对比剂保存在4℃条件中，聚乙二醇二羧酸的分子量为600。
如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B所示，本发明制备的氧化锰纳米对比剂粒径小，在1.78nm左右、大小均一、分散性好、稳定，弛豫率为12.942mM.s-1；
如图3所示，2916cm-1处有C-H收缩峰；在1587cm-1处有C=O振动峰；在1118cm-1处有C-O-C振动峰，说明氧化锰纳米对比剂表面成功修饰上聚乙二醇二羧酸分子；
如图4A所示，对于C1s，284.8eV是-C-C-，286.3eV是-C-O-，289.2eV是羧基中的-COO，287.5eV是-C=O-；如图4B所示，对于O1s，531.5eV对应金属-氧结合，532.2eV是-C-O-和羧基中的氧；如图4C所示，对于Mn2p，653.8eV是Mn2p1/2，641.8eV是Mn2p3/2。XPS图谱结果说明氧化锰纳米对比剂的形成及其表面成功修饰上聚乙二醇二羧酸分子。采用聚乙二醇二羧酸作为反应溶剂和表面活性剂，一步法制备的氧化锰纳米对比剂表面修饰的聚乙二醇减少纳米粒子的非特异性吸附，所携带的羧基可用于靶向分子的连接。
如图5所示，将不同浓度的聚乙二醇修饰的氧化锰纳米对比剂溶液与肾癌786-0细胞株共培养24小时后，与未加入纳米对比剂的对照组细胞相比较，发现聚乙二醇修饰的氧化锰纳米对比剂具有良好的生物相容性。
如图6所示，将制备的聚乙二醇修饰的氧化锰纳米对比剂通过尾静脉注射到小鼠体内，饲养24小时和7天后解剖分离小鼠心脏、肺、肝、脾、肾5个器官，进行HE染色，与未注射聚乙二醇修饰的氧化锰纳米对比剂的小鼠作为对照组，病理结果显示聚乙二醇修饰的氧化锰纳米对比剂对小鼠的各个器官无明显毒性，生物相容性好。
如图7所示，将制备的聚乙二醇修饰的氧化锰纳米对比剂通过尾静脉注射到肾癌移植瘤裸鼠体内，在不同时间点进行磁共振成像扫描，观察裸鼠的肝脏、肾脏、肿瘤等器官的T1变化，发现各器官在不同时间有不同的T1信号增强。

Claims (2)

1.一种聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法，其特征在于，包括以下步骤：
4mmol的四水合氯化锰与10mL聚乙二醇二羧酸在通氮条件下磁力搅拌加热至90-100℃溶解为均一溶液；
随后继续加热到140℃反应1小时，然后再加热到180℃反应4小时；
停止加热，冷却至室温后透析除去未反应的聚乙二醇分子和锰离子，得到水溶性的聚乙二醇修饰的氧化锰纳米对比剂；
将氧化锰纳米对比剂保存在4℃条件中。
2.根据权利要求1所述的一种聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法，其特征在于，所述的聚乙二醇二羧酸的分子量为600。
CN201610030321.5A 2016-01-18 2016-01-18 聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法 Active CN105664187B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610030321.5A CN105664187B (zh) 2016-01-18 2016-01-18 聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610030321.5A CN105664187B (zh) 2016-01-18 2016-01-18 聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105664187A true CN105664187A (zh) 2016-06-15
CN105664187B CN105664187B (zh) 2018-09-28

Family

ID=56301195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610030321.5A Active CN105664187B (zh) 2016-01-18 2016-01-18 聚乙二醇修饰的氧化锰磁共振纳米对比剂的一步制备法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105664187B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111484083A (zh) * 2020-04-10 2020-08-04 上海交通大学 一种氧化锰纳米簇的制备及其应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101241788A (zh) * 2007-01-15 2008-08-13 中国科学院化学研究所 在生理缓冲液中能够高度溶解并稳定分散的生物相容性磁性纳米晶体及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101241788A (zh) * 2007-01-15 2008-08-13 中国科学院化学研究所 在生理缓冲液中能够高度溶解并稳定分散的生物相容性磁性纳米晶体及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
柏玮等: ""超顺磁性氧化铁纳米粒子的制备及性能检测"", 《重庆医科大学学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111484083A (zh) * 2020-04-10 2020-08-04 上海交通大学 一种氧化锰纳米簇的制备及其应用
CN111484083B (zh) * 2020-04-10 2022-02-11 上海交通大学 一种氧化锰纳米簇的制备及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN105664187B (zh) 2018-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fernández-Barahona et al. Iron oxide nanoparticles: An alternative for positive contrast in magnetic resonance imaging
Shen et al. Iron oxide nanoparticle based contrast agents for magnetic resonance imaging
Boehm-Sturm et al. Low-molecular-weight iron chelates may be an alternative to gadolinium-based contrast agents for T1-weighted contrast-enhanced MR imaging
Bai et al. Synthesis of ultrasmall Fe3O4 nanoparticles as T 1–T 2 dual-modal magnetic resonance imaging contrast agents in rabbit hepatic tumors
Hu Recent advances of bioresponsive nano-sized contrast agents for ultra-high-field magnetic resonance imaging
CN104258425A (zh) 一种rgd修饰的超小磁性氧化铁纳米颗粒的制备方法及其应用
CN104689346B (zh) 用于肿瘤mri/ct成像和光热治疗的多功能纳米探针及应用
Asl Applications of nanoparticles in magnetic resonance imaging: a comprehensive review
Li et al. The renal clearable magnetic resonance imaging contrast agents: state of the art and recent advances
CN104436220A (zh) 一种壳聚糖磁性纳米微球的制备方法及其用途
CN102813943A (zh) 造影剂及其制备方法
CN108030933A (zh) 一种高灵敏度双模态磁共振造影剂及其制备方法
Perera et al. Biocompatible Nanoparticles of KGd (H2O) 2 [Fe (CN) 6]· H2O with Extremely High T 1-Weighted Relaxivity Owing to Two Water Molecules Directly Bound to the Gd (III) Center
Kuźnik et al. Multiwalled carbon nanotube hybrids as MRI contrast agents
CN105079826A (zh) 一种rgd@bbn双靶向mr/光学双模态分子探针的制备和应用
CN104591105B (zh) 一种硒化钴纳米材料及其应用
CN104258423A (zh) 一种用于脑胶质瘤的钆掺杂碳酸锰双模式成像探针
CN109395101A (zh) 靶向血脑屏障和脑胶质瘤的磁共振对比剂的制备方法
CN105797174B (zh) 一种基于纳米氧化石墨烯的磁共振成像造影剂及其制备方法
CN104225630B (zh) 适用于mri/pa及其他成像的多模式自组装纳米探针
Cabrera-García et al. Gd-Si oxide nanoparticles as contrast agents in magnetic resonance imaging
Mohanta et al. Influence of oxidation degree of graphene oxide on its nuclear relaxivity and contrast in MRI
Xu et al. Tannin–Mn coordination polymer coated carbon quantum dots nanocomposite for fluorescence and magnetic resonance bimodal imaging
CN107441512B (zh) 一种顺磁性一氧化锰纳米颗粒的制备方法及其应用
CN104815340A (zh) 磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant