CN107899025A - 一种葡聚糖‑钆mri纳米显影剂及其制备方法 - Google Patents

一种葡聚糖‑钆mri纳米显影剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107899025A
CN107899025A CN201711093500.4A CN201711093500A CN107899025A CN 107899025 A CN107899025 A CN 107899025A CN 201711093500 A CN201711093500 A CN 201711093500A CN 107899025 A CN107899025 A CN 107899025A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gadolinium
glucan
mri
nanometers
preparation
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
CN201711093500.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107899025B (zh
Inventor
窦红静
王灏
徐源
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.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
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 Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201711093500.4A priority Critical patent/CN107899025B/zh
Publication of CN107899025A publication Critical patent/CN107899025A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107899025B publication Critical patent/CN107899025B/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
    • A61K49/1821—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 coated or functionalised microparticles or nanoparticles
    • A61K49/1824—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 coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles
    • A61K49/1827—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 coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles having a (super)(para)magnetic core, being a solid MRI-active material, e.g. magnetite, or composed of a plurality of MRI-active, organic agents, e.g. Gd-chelates, or nuclei, e.g. Eu3+, encapsulated or entrapped in the core of the coated or functionalised nanoparticle
    • A61K49/1851—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 coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles having a (super)(para)magnetic core, being a solid MRI-active material, e.g. magnetite, or composed of a plurality of MRI-active, organic agents, e.g. Gd-chelates, or nuclei, e.g. Eu3+, encapsulated or entrapped in the core of the coated or functionalised nanoparticle having a (super)(para)magnetic core coated or functionalised with an organic macromolecular compound, i.e. oligomeric, polymeric, dendrimeric organic molecule
    • A61K49/1863—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 coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles having a (super)(para)magnetic core, being a solid MRI-active material, e.g. magnetite, or composed of a plurality of MRI-active, organic agents, e.g. Gd-chelates, or nuclei, e.g. Eu3+, encapsulated or entrapped in the core of the coated or functionalised nanoparticle having a (super)(para)magnetic core coated or functionalised with an organic macromolecular compound, i.e. oligomeric, polymeric, dendrimeric organic molecule the organic macromolecular compound being a polysaccharide or derivative thereof, e.g. chitosan, chitin, cellulose, pectin, starch
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种葡聚糖‑钆MRI纳米显影剂及其制备方法，本发明载体通过接枝共聚反应诱导自组装的方法一步高效地合成葡聚糖‑聚丙烯酸酯纳米载体，再通过修饰接入肼基，通过物理或者化学键合接入钆离子，最终制备得到葡聚糖‑钆MRI纳米显影剂，该显影剂为核磁共振显影剂，应用在生物医疗领域。本发明公开的制备方法简单，高效，产量高，成本低，制备得到的纳米显影剂粒径均一，稳定性好，钆离子负载率高，性能优良，纵向弛豫率高，是商业钆喷酸葡胺注射液纵向弛豫率7‑14倍，此外该体系毒性低，具有良好的生物相容性，在疾病的诊断及治疗领域具有广阔的应用前景。

Description

一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医疗领域用的核磁共振显影剂制备领域，尤其涉及一种具有高弛豫率的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂及其制备方法。
背景技术
核磁共振成像MRI具有很多优异的性能，非侵入性，使用无电离辐射性，高空间分辨率，高软组织分辨率，广泛应用于临床，在各种疾病的诊断起着至关重要的作用。MRI造影剂可分为两类，增强T1造影信号的T1加权造影剂(正增强造影，亮度造影剂)和减弱T2造影信号的T2加权造影剂(负增强造影，暗度造影剂)。MRI造影剂的有效性由它的纵向弛豫效能r1和横向弛豫效能r2定义，即在浓度为1mmol/L的造影剂溶液中，氢质子的弛豫率增强值，并与体内组织或其他MRI造影剂比较。
尽管T2造影剂可以敏感地跟踪标记细胞，但是临床上MRI造影剂中T1加权造影剂应用更广泛，其中最常用的是基于钆离子低分子螯合物，如钆喷酸葡胺注射液。然而，低分子量的钆螯合物通常具有较低的T1加权弛豫率。此外，由于其分子量小，因此在血液循环能迅速扩散，导致其具有一定的毒性和较短的成像时间窗口以及较低的成像质量，限制其临床应用范围。
葡聚糖，作为多糖的一种，是一种典型的碳水化合物，具有良好生物相容性和生物功能性，在自然界中广泛易得且可降解，具有羟基官能团，可以进行化学改性或进一步修饰，备受研究者青睐。葡聚糖能够提高纳米粒子对细胞的黏附从而增加其进入细胞的能力。此外，葡聚糖还具有识别某些特定细胞的功能，在生物医药领域具有巨大的应用前景。
为了改进小分子钆螯合物作为MRI造影剂的限制，研究人员把钆载入聚合物囊泡，树枝状聚合物，脂质体或胶束载体，形成大分子杂化体系。大分子杂化体系的形成，可以很大程度上提高钆的核磁共振成像的弛豫率，其中性能最优的体系属树枝状聚合物及脂质体。然而，这些体系仍然存在一定的局限性，例如，树枝状聚合物载体合成繁琐，脂质体载体是热力学亚稳态，在体内生物环境中可能有不稳定的缺点。因此，开发一种合成简单，体内稳定性好，而且具有高性能(高弛豫率值)的核磁共振成像造影剂具有重要意义。目前，通过接枝诱导自组装方法制备具有交联结构的葡聚糖基纳米聚合物载体有望满足这一条件。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种具有高弛豫率的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，可以简化制备流程，提高效率，增加产量，降低成本，制备得到的杂化离子粒径均一，稳定性好，钆离子负载率高，性能优良，测得纵向弛豫率高，可以达到商业钆喷酸葡胺注射液纵向弛豫率7-14倍，同时，该体系毒性低，具有良好的生物相容性。
为实现上述目的，本发明提供了一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂及其制备方法。具体技术方案如下：
本发明公开一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将葡聚糖溶于水制备得到葡聚糖水溶液。
步骤二，将引发剂溶于水制备得到引发剂水溶液。
步骤三，将水溶性交联剂溶于水制备得到交联剂水溶液A。
步骤四，将油溶性单体溶于二甲基亚砜制备得到交联剂二甲基亚砜溶液B。
步骤五，将丙烯酸酯类单体溶于二甲基亚砜制备得到单体二甲基亚砜溶液C。
步骤六，在惰性气体保护下，向所述葡聚糖水溶液中加入所述引发剂水溶液，同时均匀搅拌，调节pH值(酸性实验条件更优)，反应5min后，体系产生足够自由基，然后加入所述单体二甲基亚砜溶液C，随着单体加入，接枝共聚物生成，单体接枝率增加，由于接枝聚合物的亲疏水作用力，聚合物发生自组装形成聚集体，反应30min后，然后加入所述交联剂水溶液A和所述交联剂二甲基亚砜溶液B的任一种进行交联，反应4-24h结束，然后进行透析或离心去除杂质，得到葡聚糖-聚丙烯酸酯纳米载体水溶液。
步骤七，将所述葡聚糖-聚丙烯酸酯纳米载体水溶液，先升温，在恒温条件下，保持一定温度，逐滴滴加水合肼，并进行回流搅拌反应，反应一段时间后，结束反应，采用透析的方法除去多余未反应的水合肼，得到修饰有肼基团的纳米载体。
步骤八，将所述修饰有肼基团的纳米载体与钆螯合物反应，一段时间之后，反应结束，然后采用透析或者离心的方法除去未反应的钆螯合物及残存的催化剂，得到葡聚糖-钆纳米杂化体系，所述葡聚糖-钆纳米杂化粒子体系为葡聚糖-钆MRI纳米显影剂。
进一步地，步骤一中所述葡聚糖水溶液浓度为50mg/mL。
进一步地，步骤二中所述引发剂为硝酸铈铵、过硫酸铵、过硫酸钾、高锰酸钾和过氧化氢的任一种。
进一步地，步骤三中所述水溶性交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺和N,N-双丙烯酰胱胺的任一种，步骤四中所述油溶性单体为二烯丙基二硫醚和双(2-甲基丙烯酰氧基乙基)二硫醚的任一种。
进一步地，步骤五中所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸缩水甘油酯和寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的任一种。
进一步地，步骤六中所述葡聚糖-聚丙烯酸酯纳米载体具有交联结构。
进一步地，步骤八中所述修饰有肼基团的纳米载体与所述钆螯合物的反应为物理混合搅拌一段时间。
进一步地，步骤八中所述修饰有肼基团的纳米载体与所述钆螯合物的反应为向所述修饰有肼基团的纳米载体中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)，然后加入N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，活化10-30min，然后加入所述钆螯合物，搅拌，进行化学反应一段时间。
进一步地，步骤八中所述钆螯合物为二乙烯三胺五乙酸钆(Gd-DTPA)、乙二氨四乙酸钆(Gd-EDTA)、1,2-环已二胺四乙酸钆(Gd-CyDTA)、三乙烯四胺六乙酸钆(Gd-TTHA)、1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四羧酸钆(Gd-DOTA)、2-[4,7,10-三(羧甲基)-1,4,7,10-四氮杂环十二-1-基]乙酸钆(Gd-DOTP)、10-(2-羟基丙基)-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7-三乙酸钆(Gd-(HP-DO3A))、硫酸钆、硝酸钆、氯化钆、碳酸钆、乙酰丙酮钆、异丙醇钆、三(四甲基环戊二烯)钆、三(环戊二烯)化钆、草酸钆和三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钆中的任一种。
本发明公开的制备方法制得的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂为核磁共振显影剂，应用于生物医疗领域，所述葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的纵向弛豫率是商业钆喷酸葡胺注射液纵向弛豫率的7-14倍(根据文献查到r1值在一般在3.12-4.8mM-1s-1)。本发明公开的技术方案中，首先采用接枝共聚诱导自组装的方法制备了具有交联结构的葡聚糖-聚丙烯酸酯纳米载体。
本发明公开的制备方法通过接枝共聚反应诱导自组装的方法一步高效地合成葡聚糖基纳米载体，再通过对载体修饰改性，接入钆离子螯合物。其中葡聚糖基纳米载体的制备方法简单，高效，所得载体水溶液浓度可高达40mg/mL，产量高，成本低廉。所得纳米载体粒径均一，稳定性好。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明公开的具有高弛豫率的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法所制备得到的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂粒径均一，稳定性好，钆离子负载率高(可高达22.6wt％)，性能优良，纵向弛豫率可高达44.4mM-1s-1，是商业钆喷酸葡胺注射液纵向弛豫率7-14倍，高于其他大部分类似聚合物钆MRI纳米显影剂的性能。
2、本发明公开的具有高弛豫率的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法所制备得到的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂毒性低，具有良好的生物相容性，在生物医疗领域具有广阔的应用前景。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂在水溶液中粒径及粒径分布图；
图2为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖基纳米载体在水溶液中粒径及粒径分布图；
图3为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂纵向弛豫率图；
图4为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂横向弛豫率图；
图5为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂不同钆离子浓度T1加权的核磁共振成像图；
图6为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂对淋巴管内皮细胞的存活率图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例进一步详细描述本发明。应理解，实施方式只是为了举例说明本发明，而非以任何形式限制发明的范围。
如图1-图6所示，其中图1为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂在水溶液中粒径及粒径分布图，图2为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖基纳米载体在水溶液中粒径及粒径分布图，图3为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂纵向弛豫率图，图4为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂横向弛豫率图，图5为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂不同钆离子浓度T1加权的核磁共振成像图，图6为本发明较佳实施例1中制备的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂对淋巴管内皮细胞的存活率图。本发明较佳实施例1：
第一步：将1.5g葡聚糖(分子量为40000Da)溶于30ml水，搅拌直至充分溶解，形成葡聚糖水溶液。
第二步：将0.67g硝酸铈铵溶于水制备得到硝酸铈铵水溶液。
第三步：将0.144g二烯丙基二硫交联剂溶于0.5ml二甲亚砜制备得到交联剂二甲基亚砜溶液B。
第四步：将1.224ml丙烯酸缩水甘油酯单体溶于2.5ml二甲基亚砜制备得到单体二甲基亚砜溶液C。
第五步：通氮脱氧1h，在氮气保护和均匀搅拌下向葡聚糖水溶液加入含有0.67g硝酸铈铵的稀硝酸溶液，调节pH在1-2之间，反应5min，加入单体二甲基亚砜溶液C，反应30min，半小时后加入交联剂二甲基亚砜溶液B，30℃下反应4h，反应结束后，转入截留分子量为14,000Da的透析袋，在纯水中透析除去未反应的葡聚糖和单体等杂质，即得到葡聚糖基纳米载体水溶液。得到的纳米载体在水溶液浓度高达40mg/mL，颗粒分散性好，保存稳定性好，常温下其流体力学直径在138nm左右，如图2。
第六步：将上述制备葡聚糖基纳米粒子水溶液，配置成浓度为8mg/mL的水溶液，取200mL,升温至100℃，保持该温度，一边搅拌一边逐滴滴加30mL质量分数为85％的水合肼，回流下反应3h，冷却到室温，溶液转入透析袋，透析3天除去未反应的水合肼，得到肼基修饰的葡聚糖基纳米载体水溶液。
第七步：将上述制备得到肼基修饰的葡聚糖基纳米载体水溶液配置成1mg/mL，取40mL，加入15mL钆喷酸葡胺注射液(钆的浓度为0.5mol/L)，常温下搅拌24h，反应结束，溶液转入透析袋，透析3天除去未反应的水合肼，得到葡聚糖-钆MRI纳米显影剂水溶液。
该葡聚糖-钆MRI纳米显影剂在水溶液中分散性好，保存稳定性好，常温下其流体力学直径在185nm左右(图1)，钆被较好地包覆在纳米粒子中，钆离子负载率高(可高达22.6wt％)，性能优良，纵向弛豫率可高达44.4mM-1s-1(图3)，是商业钆喷酸葡胺注射液纵向弛豫率(文献中r1值在3.12-4.8mM-1s-1区间)9-14倍，高于其他大部分类似聚合物钆MRI纳米显影剂的性能，此外该葡聚糖-钆MRI纳米显影剂具有良好的生物相容性，浓度为0.5mmol/L时，存活率可达96.56％(MTT，24h)。
本发明较佳实施例2：
第一步：将1.5g葡聚糖(分子量为40000Da)溶于30ml水，搅拌直至充分溶解，形成葡聚糖水溶液。
第二步：将0.67g硝酸铈铵溶于水制备得到硝酸铈铵水溶液。
第三步：将0.144g二烯丙基二硫交联剂溶于0.5ml二甲亚砜，制备得到交联剂二甲基亚砜溶液B。
第四步：将0.75ml丙烯酸甲酯单体溶于2.5ml二甲基亚砜制备得到单体二甲基亚砜溶液C。
第五步：通氮脱氧1h，在氮气保护和均匀搅拌下向葡聚糖水溶液加入含有0.67g硝酸铈铵的稀硝酸溶液，调节pH在1-2之间，反应5min，加入单体二甲基亚砜溶液C，反应30min，加入交联剂二甲基亚砜溶液B，30℃下反应4h，反应结束后，转入截留分子量为14000Da的透析袋，在纯水中透析除去未反应的葡聚糖和单体等杂质，即得到葡聚糖基纳米载体水溶液。得到的纳米载体在水溶液浓度高达42mg/mL，颗粒分散性好，保存稳定性好，常温下其流体力学直径在70nm左右。
第六步：将上述制备葡聚糖基纳米粒子水溶液，配置成浓度为8mg/mL的水溶液，取200mL,升温至100℃，保持该温度，一边搅拌一边逐滴滴加30mL质量分数为85％的水合肼，回流下反应3h，冷却到室温，溶液转入透析袋，透析3天除去未反应的水合肼，得到肼基修饰的葡聚糖基纳米载体水溶液。
第七步：将上述制备得到肼基修饰的葡聚糖基纳米载体水溶液配置成1mg/mL，取40mL，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)100mg，和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)60mg，常温下，活化30min，加入15mL钆喷酸葡胺注射液(钆的浓度为0.5mol/L)，常温下搅拌24h，反应结束，溶液转入透析袋，透析3天除去未反应的钆螯合物及残存的催化剂，得到葡聚糖-钆MRI纳米显影剂水溶液。
该葡聚糖-钆MRI纳米显影剂在水溶液中分散性好，保存稳定性好，常温下其流体力学直径在119nm左右，钆被较好地包覆在纳米粒子中，钆离子负载率高(可高达20.6wt％)，性能优良，纵向弛豫率可高达38.3mM-1s-1，是商业钆喷酸葡胺注射液纵向弛豫率(文献中r1值在3.12-4.8mM-1s-1区间)8-12倍，高于其他大部分类似聚合物钆MRI纳米显影剂的性能，此外该葡聚糖-钆MRI纳米显影剂具有良好的生物相容性，浓度为0.5mmol/L时，存活率可达93.28％(MTT，24h)。
本发明较佳实施例3：
第一步：将1.5g葡聚糖(分子量为40000Da)溶于30ml水，搅拌直至充分溶解，形成葡聚糖水溶液。
第二步：将0.67g硝酸铈铵溶于水制备得到硝酸铈铵水溶液。
第三步：将0.122g N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂溶于5ml水，制备得到交联剂水溶液B。
第四步：将0.75ml丙烯酸甲酯单体溶于2.5ml二甲基亚砜制备得到单体二甲基亚砜溶液C。
第五步：通氮脱氧1h，在氮气保护和均匀搅拌下向葡聚糖水溶液加入含有0.67g硝酸铈铵的稀硝酸溶液，调节pH在1-2之间，反应5min，加入单体二甲基亚砜溶液C，反应30min，加入交联剂水溶液B，30℃下反应8h，反应结束后，转入截留分子量为14000Da的透析袋，在纯水中透析除去未反应的葡聚糖和单体等杂质，即得到葡聚糖基纳米载体水溶液。得到的纳米载体在水溶液浓度高达36mg/mL，颗粒分散性好，保存稳定性好，常温下其流体力学直径在66nm左右。
第六步：将上述制备葡聚糖基纳米粒子水溶液，配置成浓度为28mg/mL的水溶液，取200mL,升温至100℃，保持该温度，一边搅拌一边逐滴滴加50mL质量分数为85％的水合肼，回流下反应3h，冷却到室温，溶液转入透析袋，透析3天除去未反应的水合肼，得到肼基修饰的葡聚糖基纳米载体水溶液。
第七步：将上述制备得到肼基修饰的葡聚糖基纳米载体水溶液配置成1mg/mL，取40mL，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)80mg，和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)40mg，常温下，活化20min，加入50mg 1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四羧酸钆(Gd-DOTA)，常温下搅拌24h，反应结束，溶液转入透析袋，透析3天除去未反应的钆螯合物及残存的催化剂，得到葡聚糖-钆MRI纳米显影剂水溶液。
该葡聚糖-钆MRI纳米显影剂在水溶液中分散性好，保存稳定性好，常温下其流体力学直径在106nm左右，钆被较好地包覆在纳米粒子中，钆离子负载率高(可高达18.6wt％)，性能优良，纵向弛豫率可高达34.1mM-1s-1，是商业钆喷酸葡胺注射液纵向弛豫率(文献中r1值在3.12-4.8mM-1s-1区间)7-11倍，高于其他大部分类似聚合物钆MRI纳米显影剂的性能，此外该葡聚糖-钆MRI纳米显影剂具有良好的生物相容性，浓度为0.5mmol/L时，存活率可达93.68％(MTT，24h)。
本发明较佳实施例4：
第一步：将1.5g葡聚糖(分子量为40000Da)溶于30ml水，搅拌直至充分溶解，形成葡聚糖水溶液。
第二步：将0.6g过硫酸胺溶于水制备得到过硫酸胺水溶液。
第三步：将0.06g L-胱氨酸双丙烯酰胺溶于5ml水，制备得到交联剂水溶液B。
第四步：将0.78ml丙烯酸乙酯单体溶于2.5ml二甲基亚砜制备得到单体二甲基亚砜溶液C。
第五步：通氮脱氧1h，在氮气保护和均匀搅拌下向葡聚糖水溶液加入含有0.6g过硫酸胺水溶液，反应5min，加入单体二甲基亚砜溶液C，反应30min，加入交联剂水溶液B，70℃下反应4h，反应结束后，转入截留分子量为14000Da的透析袋，在纯水中透析除去未反应的葡聚糖和单体等杂质，即得到葡聚糖基纳米载体水溶液。得到的纳米载体在水溶液浓度高达43mg/mL，颗粒分散性好，保存稳定性好，常温下其流体力学直径在112nm左右。
第六步：将上述制备葡聚糖基纳米粒子水溶液，配置成浓度为28mg/mL的水溶液，取200mL,升温至100℃，保持该温度，一边搅拌一边逐滴滴加50mL质量分数为85％的水合肼，回流下反应4h，冷却到室温，溶液转入透析袋，透析3天除去未反应的水合肼，得到肼基修饰的葡聚糖基纳米载体水溶液。
第七步：将上述制备得到肼基修饰的葡聚糖基纳米载体水溶液配置成1mg/mL，取40mL，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)120mg，和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)60mg，常温下，活化30min，加入60mg乙二氨四乙酸钆(Gd-EDTA)，常温下搅拌24h，反应结束，溶液转入透析袋，透析3天除去未反应的钆螯合物及残存的催化剂，得到葡聚糖-钆MRI纳米显影剂水溶液。
该葡聚糖-钆MRI纳米显影剂在水溶液中分散性好，保存稳定性好，常温下其流体力学直径在128nm左右，钆被较好地包覆在纳米粒子中，钆离子负载率高(可高达19.6wt％)，性能优良，纵向弛豫率可高达42.6mM-1s-1，是商业钆喷酸葡胺注射液纵向弛豫率(文献中r1值在3.12-4.8mM-1s-1区间)8.9-13.7倍，高于其他大部分类似聚合物钆MRI纳米显影剂的性能，此外该葡聚糖-钆MRI纳米显影剂具有良好的生物相容性，浓度为0.5mmol/L时，存活率可达90.74％(MTT，24h)。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一，将葡聚糖溶于水制备得到葡聚糖水溶液；
步骤二，将引发剂溶于水制备得到引发剂水溶液；
步骤三，将水溶性交联剂溶于水制备得到交联剂水溶液A；
步骤四，将油溶性单体溶于二甲基亚砜制备得到交联剂二甲基亚砜溶液B；
步骤五，将丙烯酸酯类单体溶于二甲基亚砜制备得到单体二甲基亚砜溶液C；
步骤六，在惰性气体保护下，向所述葡聚糖水溶液中加入所述引发剂水溶液，同时均匀搅拌，调节pH值，反应5min，然后加入所述单体二甲基亚砜溶液C，反应30min，然后加入所述交联剂水溶液A和所述交联剂二甲基亚砜溶液B的任一种，反应4-24h，然后进行透析或离心得到葡聚糖-聚丙烯酸酯纳米载体水溶液；
步骤七，将所述葡聚糖-聚丙烯酸酯纳米载体水溶液，在恒温条件下，逐滴滴加水合肼，并进行回流搅拌反应，反应结束后透析，得到修饰有肼基团的纳米载体；
步骤八，将所述修饰有肼基团的纳米载体与钆螯合物反应，然后进行透析或者离心，得到葡聚糖-钆纳米杂化粒子体系，所述葡聚糖-钆纳米杂化粒子体系为葡聚糖-钆MRI纳米显影剂。
2.如权利要求1所述的一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述葡聚糖水溶液浓度为50mg/mL。
3.如权利要求1所述的一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，其特征在于，步骤二中所述引发剂为硝酸铈铵、过硫酸铵、过硫酸钾、高锰酸钾和过氧化氢的任一种。
4.如权利要求1所述的一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述水溶性交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺和N,N-双丙烯酰胱胺的任一种，步骤四中所述油溶性单体为二烯丙基二硫醚和双(2-甲基丙烯酰氧基乙基)二硫醚的任一种。
5.如权利要求1所述的一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，其特征在于，步骤五中所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸缩水甘油酯和寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的任一种。
6.如权利要求1所述的一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，其特征在于，步骤六中所述葡聚糖-聚丙烯酸酯纳米载体具有交联结构。
7.如权利要求1所述的一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，其特征在于，步骤八中所述修饰有肼基团的纳米载体与所述钆螯合物的反应为物理混合搅拌。
8.如权利要求1所述的一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，其特征在于，步骤八中所述修饰有肼基团的纳米载体与所述钆螯合物的反应为向所述修饰有肼基团的纳米载体中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，然后加入N-羟基琥珀酰亚胺，活化10-30min，然后加入所述钆螯合物，搅拌反应。
9.如权利要求1所述的一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法，其特征在于，步骤八中所述钆螯合物为二乙烯三胺五乙酸钆、乙二氨四乙酸钆、1,2-环已二胺四乙酸钆、三乙烯四胺六乙酸钆、1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四羧酸钆、2-[4,7,10-三(羧甲基)-1,4,7,10-四氮杂环十二-1-基]乙酸钆、10-(2-羟基丙基)-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7-三乙酸钆、硫酸钆、硝酸钆、氯化钆、碳酸钆、乙酰丙酮钆、异丙醇钆、三(四甲基环戊二烯)钆、三(环戊二烯)化钆、草酸钆和三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钆中的任一种。
10.如权利要求1-9任一所述的一种葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的制备方法制备得到的葡聚糖-钆MRI纳米显影剂，其特征在于，所述葡聚糖-钆MRI纳米显影剂为核磁共振显影剂，所述葡聚糖-钆MRI纳米显影剂的纵向弛豫率是商业钆喷酸葡胺注射液纵向弛豫率的7-14倍。
CN201711093500.4A 2017-11-08 2017-11-08 一种葡聚糖-钆mri纳米显影剂及其制备方法 Active CN107899025B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711093500.4A CN107899025B (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种葡聚糖-钆mri纳米显影剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711093500.4A CN107899025B (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种葡聚糖-钆mri纳米显影剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107899025A true CN107899025A (zh) 2018-04-13
CN107899025B CN107899025B (zh) 2020-12-11

Family

ID=61843780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711093500.4A Active CN107899025B (zh) 2017-11-08 2017-11-08 一种葡聚糖-钆mri纳米显影剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107899025B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109568608A (zh) * 2018-12-27 2019-04-05 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种多聚糖基纳米粒子造影剂及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1314430A (zh) * 2001-04-26 2001-09-26 南京大学 一种壳聚糖－聚丙烯酸复合物的纳米微球及其制法和用途
CN1587278A (zh) * 2004-07-22 2005-03-02 上海交通大学 基于水溶性多糖的纳米粒子的高效制备方法
CN102161729A (zh) * 2011-02-25 2011-08-24 上海交通大学 水溶性多糖与疏水性单体形成纳米粒子的制备方法
CN104974305A (zh) * 2014-04-08 2015-10-14 上海交通大学 肿瘤微环境敏感多糖基纳米粒子的制备方法
CN105939732A (zh) * 2013-12-03 2016-09-14 通用医疗公司 分子成像探针
CN106902360A (zh) * 2015-12-22 2017-06-30 上海交通大学 磁共振、荧光双显影纳米凝胶探针及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1314430A (zh) * 2001-04-26 2001-09-26 南京大学 一种壳聚糖－聚丙烯酸复合物的纳米微球及其制法和用途
CN1587278A (zh) * 2004-07-22 2005-03-02 上海交通大学 基于水溶性多糖的纳米粒子的高效制备方法
CN102161729A (zh) * 2011-02-25 2011-08-24 上海交通大学 水溶性多糖与疏水性单体形成纳米粒子的制备方法
CN105939732A (zh) * 2013-12-03 2016-09-14 通用医疗公司 分子成像探针
CN104974305A (zh) * 2014-04-08 2015-10-14 上海交通大学 肿瘤微环境敏感多糖基纳米粒子的制备方法
CN106902360A (zh) * 2015-12-22 2017-06-30 上海交通大学 磁共振、荧光双显影纳米凝胶探针及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAO WANG等: "Self-Assembly Assisted Fabrication of Dextran-Based Nanohydrogels with Reduction-Cleavable Junctions for Applications as Efficient Drug Delivery Systems", 《SCIENTIFIC REPORTS》 *
VINCENT DARRAS等: "Chitosan modified with gadolinium diethylenetriaminepentaacetic acid for magnetic resonance imaging of DNA/chitosan nanoparticles", 《CARBOHYDRATE POLYMERS》 *
YAJUN HUANG等: "Versatile Types of MRI-Visible Cationic Nanoparticles Involving Pullulan Polysaccharides for Multifunctional Gene Carriers", 《ACS APPL. MATER. INTERFACES》 *
童天钦等: "用于潜在MRI造影剂的DTPA酰胺", 《精细化工》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109568608A (zh) * 2018-12-27 2019-04-05 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种多聚糖基纳米粒子造影剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107899025B (zh) 2020-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104974305B (zh) 肿瘤微环境敏感多糖基纳米粒子的制备方法
CN100575376C (zh) 一种具有生物相容性的磁性温敏纳米粒子及其合成方法
CN101935070B (zh) 丙烯酸类聚合物纳米水凝胶诱导原位合成超顺磁性四氧化三铁纳米粒子的方法
CN104449674B (zh) 壳聚糖棒状微晶荧光探针、制备方法及对痕量金属离子的检测方法
CN110041475A (zh) 一种两亲性嵌段共聚物、其壳交联胶束及制备方法和应用
CN107880877A (zh) 一种单分散聚合物荧光微球的制备方法及其应用
CN102657881B (zh) 一种Fe3O4纳米磁共振造影剂材料的制备方法
CN107828032B (zh) 一种超支化星状聚离子液体及其制备方法和应用
CN107899025A (zh) 一种葡聚糖‑钆mri纳米显影剂及其制备方法
CN109939624A (zh) 一种生物相容性涂层可控的核壳型磁性粒子的制备方法
CN102380109B (zh) 一种两亲性多糖包裹超顺磁纳米粒子构建的磁共振造影剂及其制备方法
CN102516562B (zh) 一种以磁性杂化微球为交联点的凝胶的制备方法
CN113651911A (zh) 一种通过原子转移自由基聚合制备的近红外二区荧光成像造影剂及其应用
CN107456577B (zh) 一种双模式磁共振引导光热诊疗剂的制备方法
CN104623693B (zh) 一种具有药物释放功能的荧光纳米复合物的制备方法
CN104892815A (zh) 表面带正电荷具有聚集诱导荧光增强性质的荧光纳米微球及其生物应用
CN1122674C (zh) 一种磁性聚合物纳米微球及其制备方法
CN108175864A (zh) 一种多模态成像纳米探针及其合成方法
CN109503770B (zh) 一种具有高弛豫率的水溶性交联纳米聚合物及其合成方法和用途
CN102940893B (zh) 具有上转换发光和磁共振成像双功能的造影剂及其制备方法
CN106084110A (zh) 具有pH响应性和聚集诱导荧光增强性质的荧光纳米微球及其应用
CN109568608A (zh) 一种多聚糖基纳米粒子造影剂及其制备方法
CN101962463A (zh) 非水解可生物降解丙烯酸类聚合物纳米水凝胶的制备方法
CN114045168A (zh) 一种水溶性合金量子点纳米酶及其制备方法和应用
CN112999367A (zh) 荧光磁共振双模态成像纳米传感材料及制备方法和应用

Legal Events

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