CN108219782A - 一种近红外荧光探针及基于该探针的多模态纳米造影剂及其制备和应用 - Google Patents
一种近红外荧光探针及基于该探针的多模态纳米造影剂及其制备和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108219782A CN108219782A CN201810321717.4A CN201810321717A CN108219782A CN 108219782 A CN108219782 A CN 108219782A CN 201810321717 A CN201810321717 A CN 201810321717A CN 108219782 A CN108219782 A CN 108219782A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- contrast agent
- met
- modal
- particle
- 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
Links
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000523 sample Substances 0.000 title description 17
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 59
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 claims abstract description 43
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229960003351 prussian blue Drugs 0.000 claims abstract description 21
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000015 thermotherapy Methods 0.000 claims abstract description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 11
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 claims description 10
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 claims description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 10
- QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N Dicylcohexylcarbodiimide Chemical compound C1CCCCC1N=C=NC1CCCCC1 QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N N-Hydroxysuccinimide Chemical compound ON1C(=O)CCC1=O NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 claims description 8
- 238000002601 radiography Methods 0.000 claims description 7
- -1 carboxyl Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 5
- 239000000276 potassium ferrocyanide Substances 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 3
- XOGGUFAVLNCTRS-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;iron(2+);hexacyanide Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] XOGGUFAVLNCTRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 241001062009 Indigofera Species 0.000 claims 1
- DDFGTVSLZJLQEV-UHFFFAOYSA-N [C](C1CCCCC1)C1CCCCC1 Chemical compound [C](C1CCCCC1)C1CCCCC1 DDFGTVSLZJLQEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 claims 1
- RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N diazene Chemical compound N=N RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000071 diazene Inorganic materials 0.000 claims 1
- ACTRVOBWPAIOHC-XIXRPRMCSA-N succimer Chemical compound OC(=O)[C@@H](S)[C@@H](S)C(O)=O ACTRVOBWPAIOHC-XIXRPRMCSA-N 0.000 claims 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 claims 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 30
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 abstract 1
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical group OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- ACTRVOBWPAIOHC-UHFFFAOYSA-N succimer Chemical compound OC(=O)C(S)C(S)C(O)=O ACTRVOBWPAIOHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 5
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 5
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 5
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 4
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- KRQUFUKTQHISJB-YYADALCUSA-N 2-[(E)-N-[2-(4-chlorophenoxy)propoxy]-C-propylcarbonimidoyl]-3-hydroxy-5-(thian-3-yl)cyclohex-2-en-1-one Chemical compound CCC\C(=N/OCC(C)OC1=CC=C(Cl)C=C1)C1=C(O)CC(CC1=O)C1CCCSC1 KRQUFUKTQHISJB-YYADALCUSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 2
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 0 CC(C)(C(CC=C1C(SCCNC(C(CCSC)N)=O)=C(C=C[C@]2C(C)(C)C(C=C(CC3)S(O)(=O)=O)=C3C(CCCCC*)CC2)C=CC1)C(CCCCC*)CCC1=CC2)C1=CC2S(O)(=O)=O Chemical compound CC(C)(C(CC=C1C(SCCNC(C(CCSC)N)=O)=C(C=C[C@]2C(C)(C)C(C=C(CC3)S(O)(=O)=O)=C3C(CCCCC*)CC2)C=CC1)C(CCCCC*)CCC1=CC2)C1=CC2S(O)(=O)=O 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-WFGJKAKNSA-N Dimethyl sulfoxide Chemical compound [2H]C([2H])([2H])S(=O)C([2H])([2H])[2H] IAZDPXIOMUYVGZ-WFGJKAKNSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 2
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000007626 photothermal therapy Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000010898 silica gel chromatography Methods 0.000 description 2
- DWNBOPVKNPVNQG-LURJTMIESA-N (2s)-4-hydroxy-2-(propylamino)butanoic acid Chemical compound CCCN[C@H](C(O)=O)CCO DWNBOPVKNPVNQG-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- QGKMIGUHVLGJBR-UHFFFAOYSA-M (4z)-1-(3-methylbutyl)-4-[[1-(3-methylbutyl)quinolin-1-ium-4-yl]methylidene]quinoline;iodide Chemical compound [I-].C12=CC=CC=C2N(CCC(C)C)C=CC1=CC1=CC=[N+](CCC(C)C)C2=CC=CC=C12 QGKMIGUHVLGJBR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- HIYWOHBEPVGIQN-UHFFFAOYSA-N 1h-benzo[g]indole Chemical compound C1=CC=CC2=C(NC=C3)C3=CC=C21 HIYWOHBEPVGIQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 208000032612 Glial tumor Diseases 0.000 description 1
- 206010018338 Glioma Diseases 0.000 description 1
- GSYTVXOARWSQSV-BYPYZUCNSA-N L-methioninamide Chemical compound CSCC[C@H](N)C(N)=O GSYTVXOARWSQSV-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- 125000000393 L-methionino group Chemical group [H]OC(=O)[C@@]([H])(N([H])[*])C([H])([H])C(SC([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- 239000007987 MES buffer Substances 0.000 description 1
- 239000002616 MRI contrast agent Substances 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 238000012879 PET imaging Methods 0.000 description 1
- 206010057249 Phagocytosis Diseases 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005576 amination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003759 clinical diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000013170 computed tomography imaging Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229940056319 ferrosoferric oxide Drugs 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M indocyanine green Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCCN1C2=CC=C3C=CC=CC3=C2C(C)(C)C1=CC=CC=CC=CC1=[N+](CCCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=C(C=CC=C3)C3=C2C1(C)C MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960004657 indocyanine green Drugs 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 238000010253 intravenous injection Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 125000005647 linker group Chemical group 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002558 medical inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052603 melanterite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001434 methanylylidene group Chemical group [H]C#[*] 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 1
- 230000008782 phagocytosis Effects 0.000 description 1
- 238000012636 positron electron tomography Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000004614 tumor growth Effects 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
- A61K41/0052—Thermotherapy; Hyperthermia; Magnetic induction; Induction heating therapy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/0002—General or multifunctional contrast agents, e.g. chelated agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/001—Preparation for luminescence or biological staining
- A61K49/0013—Luminescence
- A61K49/0017—Fluorescence in vivo
- A61K49/0019—Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules
- A61K49/0021—Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules the fluorescent group being a small organic molecule
-
- 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
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/22—Echographic preparations; Ultrasound imaging preparations ; Optoacoustic imaging preparations
- A61K49/222—Echographic preparations; Ultrasound imaging preparations ; Optoacoustic imaging preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, liposomes
- A61K49/225—Microparticles, microcapsules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
- C07D209/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom condensed with one carbocyclic ring
- C07D209/04—Indoles; Hydrogenated indoles
- C07D209/10—Indoles; Hydrogenated indoles with substituted hydrocarbon radicals attached to carbon atoms of the hetero ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
- C09K2211/1007—Non-condensed systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
- C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
- C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
Abstract
本发明公开了一种肿瘤靶向的近红外荧光探针Met‑IR‑782及其制备方法。所述的荧光探针荧光强度强，稳定性好，且具有高效的光热转换效率。基于上述荧光探针，本发明制备了一种多模态纳米造影剂，所述的多模态纳米造影剂具有核壳结构，以Fe3O4纳米粒子为核，普鲁士蓝包裹在Fe3O4纳米粒子表面为壳，Met‑IR‑782以酰胺键键合在Fe3O4纳米粒子上。本发明的多模态纳米造影剂可实现MRI、荧光、光声成像的多模态造影，实现肿瘤的综合与精确诊断；借助普鲁士蓝和IR‑782的光热性能以及Fe3O4纳米粒子的磁热性能，所述的多模态纳米造影剂可实现肿瘤的磁热疗及光热疗。
Description
技术领域
本发明属于生物与医学纳米材料技术领域，涉及一种近红外荧光探针和基于该探针的肿瘤多模态成像纳米造影剂，以及它们的制备方法和应用。
背景技术
随着分子影像技术的发展，分子影像已广泛应用于细胞、组织及临床医学检验等学科。其中，临床上已使用11C标记的蛋氨酸(11C-Met)等作为PET/CT造影剂，对乳腺癌、肺癌、脑胶质瘤等进行诊断。尽管这些PET/CT造影剂有着各自的优点，但是也存在着许多不足，如对患者有损伤、容易受到体内骨骼等的影响、设备昂贵、操作复杂等。
除PET/CT成像外，常见的成像技术还有核磁共振成像(MRI)、光学成像和超声成像。核磁共振成像(MRI)是一种临床常用的成像手段，是一种无辐射损伤的安全检测手段。光学成像技术作为安全、无损、高效、低成本、实时、在位的成像诊断技术，已逐渐成为生物组织无损检测技术领域的另一研究热点。荧光分子成像技术作为光学成像领域的一门新兴技术，已成为研究基因表达、基因测序、临床诊断等方面的重要技术手段。光声成像(PAI)是近年来发展起来的一种采集光激发产生的超声信号为光声信号进行成像的技术。这种技术结合了光学成像的高选择特性和超声成像的深穿透特性两大优点，可得到高分辨率和高对比度的成像结果。
上述成像技术及采用的示踪剂已逐步应用于临床。四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子是一种已在临床获得应用的MRI造影剂。吲哚菁绿(ICG)是一种苯并吲哚七甲川菁染料，也是被美国FDA批准在临床上使用的近红外荧光染料。但ICG存在无靶向性的缺点。为了得到肿瘤靶向的荧光染料，研究者们已开发出一系列带有活性基团的ICG衍生物，以便修饰靶向配体。普鲁士蓝是一种FDA批准的临床药物，具有很好的体内生物安全性，其在近红外波长区域有强吸收，能有效增加近红外激光对组织的穿透，可作为一种高效的光声成像造影剂。
多模态成像技术是分子影像技术的重要发展方向之一，将光声成像、荧光成像、MRI成像等结合到一起，弥补了单一成像技术的不足，实现综合与更加精准的影像学诊断。多模态成像技术迫切需要开发与之相应的新型多模态造影剂。只需一次注射单一造影剂，便可实现两种或多种成像功能。
热疗是利用高温来杀伤肿瘤的一种治疗方法，其中磁热和光热是常用的两种热疗方式，即分别利用材料的磁热和光热转换性能有效地将磁和光能转换为热能，并产生高温杀伤肿瘤细胞。热疗可特异性的杀伤肿瘤细胞而对正常细胞无影响，因此被医学界称之为“绿色疗法”。比如，具有较高组织穿透能力的近红外光可以被广泛的应用于热疗中。其中，用于肿瘤的光热治疗被定义为能将近红外光的能量集中到肿瘤区域，使肿瘤区域升温达到43℃从而治疗肿瘤。而ICG等近红外染料可以在近红外光照射下达到热疗效果。
发明内容
技术问题：
本发明的目的在于提供一种肿瘤靶向的近红外荧光探针及其制备方法，所述的荧光探针具有较强的荧光强度，稳定性好不易淬灭，且具有高效的光热转换效率。
本发明的另一目的在于针对单一影像技术单独使用的局限性可能造成疾病检测信息不全面等问题，基于所述的近红外荧光探针，提供一种肿瘤靶向的多模态纳米造影剂及其制备方法，作为示踪剂可同时实现MRI、荧光、光声成像中两种以上多模态成像功能，实现肿瘤的综合与精确诊断。
同时，本发明的另一目的还在于提供所述的多模态纳米造影剂的应用。
技术方案：
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种肿瘤靶向的近红外荧光探针，其特征在于，具有如下式(Ⅰ)所示的结构，
所述的近红外荧光探针的制备方法，其合成路径如图1(以X＝K为例)所示，包括以下步骤：
1)在氮气或氩气的保护下，以无水DMF或DMSO为溶剂，式(Ⅱ)结构的荧光染料(IR-782)和巯基乙胺反应，制得式(Ⅲ)中间产物(NH2-IR-782)；
2)在氮气或氩气的保护下，以无水DMF或DMSO为溶剂，在偶联剂二环己基碳二亚胺(DCC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的作用下，中间产物(NH2-IR-782)和甲硫氨酸(Met)反应后制得式(Ⅰ)结构的偶联产物(Met-IR-782)，
所述的肿瘤靶向的近红外荧光探针(Met-IR-782)的发射波长为650-850nm，具有较强的荧光强度，具有较好的稳定性，不易淬灭，适合作为近红外荧光探针。且其中的甲硫氨酸(Met)可作为肿瘤靶向基团。
所述的NH2-IR-782的制备是，在氮气或氩气的保护下，将化合物IR-782和巯基乙胺反应后制得。具体地，IR-782和巯基乙胺的摩尔比为1：(1-10)，反应温度为25-50℃，氮气或氩气保护，反应时间为12-24小时，反应体系的溶剂为无水DMF或DMSO。收集反应液并加入过量甲苯或乙醚，离心(1000-3000rpm，5-15min)一次以上取沉淀经柱层析后即得。所述层析柱可采用硅胶柱，硅胶的规格为200-300目，洗脱液为甲醇和乙酸乙酯的混合液，甲醇与乙酸乙酯体积比为1:(1-10)。
所述的Met-IR-782制备是，在氮气或氩气的保护下，将NH2-IR-782和Met反应后制得化合物Met-IR-782。具体地，Met与DCC和NHS的摩尔比为1：(3-15)，NH2-IR-782和Met的摩尔比为1:(1-5)，氮气或氩气保护，反应温度为25-50℃，反应时间为12-24小时，反应体系的溶剂为无水DMF或DMSO。收集反应液并加入过量甲苯或乙醚，离心(1000-3000rpm，5-15min)一次以上取沉淀经柱层析后即得。所述层析柱可采用硅胶柱，硅胶的规格为200-300目，洗脱液为甲醇和乙酸乙酯的混合液，甲醇与乙酸乙酯体积比为1:(1-10)。
基于上述肿瘤靶向的近红外荧光探针，本发明还提供了一种多模态纳米造影剂及其制备方法，在选择Fe3O4纳米粒子作为MRI(T2)造影剂部分的基础上，以普鲁士蓝作为光声成像及MRI(T1)造影剂部分，再采用所制备的近红外荧光探针Met-IR-782作为光学探针部分。
一种多模态纳米造影剂，其特征在于，包括Fe3O4纳米粒子、普鲁士蓝和近红外荧光探针Met-IR-782，所述多模态纳米造影剂具有核壳结构，以Fe3O4纳米粒子为核，普鲁士蓝包裹在Fe3O4纳米粒子表面为壳，Met-IR-782分布在核壳结构上并以酰胺键键合在Fe3O4纳米粒子上。
所述的Fe3O4纳米粒子为表面带有羧基的Fe3O4纳米粒子，优选为巯基丁二酸(DMSA)修饰的Fe3O4纳米粒子，即DMSA@Fe3O4纳米粒子，尺寸为5-30nm。所述的多模态纳米造影剂中Fe3O4纳米粒子具有MRI造影的功能，且具有肿瘤磁热疗功能。
所述的多模态纳米造影剂中，Fe3O4纳米粒子作为普鲁士蓝的反应原料及载体，其中的普鲁士蓝(PB)为包裹在Fe3O4纳米粒子表面的壳层，厚度优选为1-8nm。普鲁士蓝可作为所述的多模态纳米造影剂中的光声成像及MRI(T1)造影剂部分。
所述的多模态纳米造影剂中，作为光学探针部分的近红外荧光探针Met-IR-782具有肿瘤靶向功能(Met)，且具有较高的光热转换效率。Met-IR-782以酰胺键(Met中的NH2-和Fe3O4纳米粒子表面的羧基)健合在Fe3O4纳米粒子上并分布在核壳结构上。所述多模态纳米造影剂的结构示意图如图2。
所述多模态纳米造影剂采用以下方法制备，包括以下步骤：
1)制备近红外荧光探针Met-IR-782，将Met-IR-782与表面带有羧基的Fe3O4纳米粒子进行偶联反应；
2)以步骤1)制得的Fe3O4纳米粒子作为铁源，在Fe3O4纳米粒子表面原位合成普鲁士蓝，制得所述的多模态纳米造影剂。
上述步骤1)也可以直接采用表面带有羧基的Fe3O4纳米粒子、Met及NH2-化荧光染料NH2-IR-782一步偶联。
所述表面带有羧基的Fe3O4纳米粒子优选DMSA@Fe3O4纳米粒子。
具体地，步骤1)是在氮气或氩气的保护下，以无水DMF或DMSO为溶剂，在偶联剂二环己基碳二亚胺(DCC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的作用下，Met-IR-782(或Met和NH2-IR-782)和表面带有羧基的Fe3O4纳米粒子进行偶联反应，反应温度为25-50℃，反应时间为12-24小时。
当使用“一步法”直接偶联Fe3O4纳米粒子与Met和NH2-IR-782时，三者质量比为(20-100mg)：(100-300mg)：(5-20mg)。
当偶联Met-IR-782与Fe3O4纳米粒子时，二者质量比为(50-300mg)：(20-100mg)。
具体地，步骤2)是在酸性条件下，步骤1)制得的Fe3O4纳米粒子中加入亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])，搅拌12-24h反应制得所述的多模态纳米造影剂。
当在Fe3O4纳米粒子(如DMSA@Fe3O4纳米粒子)表面制备普鲁士蓝壳层的时候，反应体系的pH值优选为2.5-5.5，Fe3O4纳米粒子与亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])的摩尔比优选为(3-10)：1。
所述的多模态纳米造影剂通过静脉注射，可以累积到肿瘤部位，实现肿瘤的靶向多模态造影，亦可实现肿瘤的磁热及光热疗。
本发明还涉及所述的多模态纳米造影剂在制备造影剂中的应用。
进一步地，本发明还涉及所述的多模态纳米造影剂在制备肿瘤热疗中的磁热和/或光热制剂中的应用。
有益效果：根据本发明的肿瘤靶向的近红外荧光探针，具有较强的荧光强度，稳定性好不易淬灭，通过肿瘤细胞对Met的依赖性，偶联的Met实现肿瘤的靶向荧光成像。基于所述的荧光探针构建的多模态纳米造影剂，可实现荧光/MRI/光声两两组合的双模态造影，亦可实现肿瘤的荧光/MRI/光声三模态造影，以实现在体实时肿瘤成像，从而为肿瘤治疗提供更综合精确的信息，检测灵敏度高、检测成本低，特别适合代替放射性造影剂用于体内成像。同时，所述的多模态纳米造影剂具有磁热及光热转换性能，可实现肿瘤的磁热疗及光热疗，亦可实现肿瘤的磁热及光热协同治疗。所述的多模态纳米造影剂结构新颖，制备工艺简单，且水溶性、生物相容性好，灵敏度高，能准确靶向至肿瘤组织，具有较好的肿瘤成像及光热治疗效果。本发明的多模态纳米造影剂弥补了单一影像技术造影的不足，对肿瘤的诊疗具有重要意义。
附图说明
图1是甲硫氨酸偶联的IR-782近红外荧光染料的合成路径；
图2是IR-782近红外荧光染料偶联的PB-Fe3O4纳米探针结构。1、Fe3O4纳米粒子，2、普鲁士蓝，3、IR-782近红外荧光染料，4、甲硫氨酸；
图3为近红外荧光探针Met-IR-782的1H NMR图谱；
图4中的A图是IR-782，Met-IR-782和ICG的紫外可见吸收光谱；B图是IR-782，Met-IR-782和ICG的荧光光谱；C图是用60W的灯泡照射后，在782nm处的ICG，IR-782，Met-IR-782和NH2-IR-782的吸光度；D图是在25至60℃范围内的不同温度下，在782nm处的ICG，IR-782，Met-IR-782和NH2-IR-782的吸光度；
图5为多模态纳米造影剂的透射电镜图；
图6为多模态纳米造影剂体外MRI成像效果；
图7为多模态纳米造影剂应用于小鼠肿瘤近红外荧光成像照片，激发波长为780nm；
图8为多模态纳米造影剂的光热升温曲线；其中横坐标为时间，纵坐标为温度，不同的曲线代表不同的近红外光强度；
图9为多模态纳米造影剂的细胞毒性实验；
图10为多模态纳米造影剂对4T1乳腺癌荷瘤小鼠的磁热和光热协同治疗肿瘤生长曲线图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。但是需要指出的是，实施本发明并非限于实施例中所描述的具体方式，任何熟悉本专业的技术人员，在本发明范围内，可利用所揭示的技术内容作出更改或变动，从而得到效果基本相同的实施方式或方法。凡是未脱离本发明技术构思和宗旨，对所述实施例所作的任何修改、等同或等效的变化与修饰，均仍属于本发明技术方案。本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。
本发明的近红外荧光探针Met-IR-782以巯基乙胺为连接基团，将近红外荧光染料IR-782与肿瘤细胞对之具有依赖性的Met连接，所得化合物荧光强度强，稳定性好，且具有高效的光热转换效率。其制备方法是首先将IR-782和巯基乙胺反应，制得胺基化中间产物NH2-IR-782，再与甲硫氨酸酰胺化反应制得偶联产物Met-IR-782。
本发明的多模态纳米造影剂具有核壳结构，以Fe3O4纳米粒子为核，普鲁士蓝包裹在Fe3O4纳米粒子表面为壳，Met-IR-782以酰胺键健合在Fe3O4纳米粒子上。所述的多模态纳米造影剂在选择Fe3O4纳米粒子作为MRI(T2)造影剂部分的基础上，选择普鲁士蓝作为光声成像及MRI(T1)造影剂部分，再选择所制备的近红外荧光染料IR-782作为光学探针部分，将MRI、PAI和荧光成像结合成一个整体，实现肿瘤的多模态成像。同时，将Fe3O4纳米粒子的磁热性能和普鲁士蓝及IR-782的光热性能组装到一起，从而实现肿瘤的磁热和光热治疗。
本发明的多模态纳米造影剂的制备方法为：首先将Fe3O4纳米粒子、Met及氨基化近红外荧光染料(NH2-IR-782)进行“一步法”偶联，或者通过先制备Met-IR-782，再偶联Fe3O4纳米粒子的两步法将三者偶联到一起。再利用Fe3O4纳米粒子作为铁源，在Fe3O4纳米粒子表面原位合成普鲁士蓝；最终得到尺寸合适、均一性好、生物相容性高的多模态纳米造影剂。
实施例1近红外荧光探针Met-IR-782及其制备方法
1)NH2-IR-782的制备
IR-782(104.3mg，自制，其制备可参见S.A.Hilderbrand,et al.BioconjugateChem.2005,16:1275-1281.)和巯基乙胺(27.3mg)溶于5mL DMSO中，氮气或氩气保护，25℃下反应16h。反应结束后，向反应液中加入过量的甲苯30mL后离心(3000rpm/min，10min)得沉淀，再向反应液中加入过量的乙醚30mL后离心(3000rpm/min，10min)得沉淀，将沉淀加入300目硅胶层析柱，以乙酸乙酯/甲醇(体积比5:1)混合液为洗脱溶剂，得88.1mg产物中间产物NH2-IR-782，产率约为67％。
2)Met-IR-782的制备
甲硫氨酸(14.9mg)、DCC(103mg)和NHS(57.5mg)溶于5ml DMSO中，氮气或氩气保护，25℃下反应12h。离心去沉淀后，加入NH2-IR-782(109.6mg)，25℃下反应24h。反应结束后，向反应液中加入过量的乙醚30mL后离心(3000rpm/min，10min)得深绿色沉淀。将深绿色沉淀在300目硅胶层析柱中以乙酸乙酯/甲醇为洗脱液(v/v 5:1)进行柱层析分离，减压挥发溶剂，得78.4mg近红外荧光探针Met-IR-836,产率约为51％，其1HNMR谱图见附图3。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6),d(ppm):7.61-7.87CCHC(CH)S,CCHCHCS,CCHCHCS,6.01-6.17CCHCHC,5.41-5.54CCHCHC,3.97-4.10NCH2CH2CH2CH2,3.02-3.21 CH2CH(NH2)CO,SCH2CH2NH,SCH2CH2NH,CCH2CH2CH2C,CCH2CH2CH2C,2.58-2.81 NCH2CH2CH2,CH3SCH2CH2CH,2.27-2.40CH3SCH2CH2CH,CH3SCH2CH2CH,1.49-1.89 CH3C(CH3)C,CH3C(CH3)C,CCH2CH2CH2C,NCH2CH2CH2CH2,NCH2CH2CH2CH2。
实施例2近红外荧光探针Met-IR-782的紫外可见吸收光谱和荧光光谱
取Met-IR-782探针10μg溶解于1mL PBS(0.1M，pH 7.2)缓冲溶液中，混合均匀后加入石英比色皿中静置5min。随后，将比色皿放入UV-Vis紫外全波长分光光度仪(UV-3600，Shimadzu，Japan)中检测Met-IR-782探针的吸收光谱，结果如附图4A所示。另取一份Met-IR-782探针10μg于1mL PBS(0.1M，pH 7.2)缓冲溶液中，混合均匀并加入石英比色皿中静置5min。随后，使用荧光全波长检测仪(Hitachi F-4600，Japan)检测探针在782nm激发波长下的发射光谱，结果如附图4B。IR-782、Met-IR-782和ICG的吸收峰和发射峰分别出现在780nm和835nm左右，其中Met-IR-782的最大吸收峰比未连Met的IR-782红移了3nm，Met-IR-782中320-400nm处为Met的吸收峰。
实施例3近红外荧光探针Met-IR-782的光稳定性和热稳定性
取Met-IR-782探针10μg溶解于1mL PBS(0.1M，pH 7.2)缓冲溶液中，混合均匀后置于60W灯泡下30cm处持续照射6h，并在0，1，2，3，4，5，6h时间点检测探针的平均吸收强度，结果如附图4C。另取Met-IR-782探针10μg溶解于1mL PBS(0.1M，pH 7.2)缓冲溶液中，混合均匀后置于恒温混匀仪(Eppendorf Thermo Mixer C，Germany)中。在25，30，35，40，45，50，55，60℃下检测探针的平均吸收强度。结果如附图4D所示，可见Met-IR-782置于60W灯泡下照射1h后，其平均吸收强度在90％以上。同时，ICG与NH2-IR-782在照射1h后，其平均吸收强度为86％，并且在继续照射5h后降至63％。Met-IR-782在升温至60℃后仍有92％的平均吸收强度，而ICG在60℃时其平均吸收强度为75％。
实施例4多模态纳米造影剂的制备
1)DMSA@Fe3O4纳米粒子的制备
分别取28g FeCl3·6H2O和20g FeSO4·7H2O于80mL纯水中混匀，氮气保护下水浴加热至70℃，剧烈搅拌并加入氨水(25％)。搅拌10min后加入10mL油酸(OA)并在70℃下继续反应3h。反应结束后，水浴升温至90℃挥发氨水，冷却后磁分离并用乙醇和纯水分别清洗3次后置于正己烷中，得Fe3O4@OA的正己烷溶液。取含Fe3O4@OA的正己烷溶液40mL(Fe3O4@OA纳米颗粒5mg/mL)，加入40mL的DMSA丙酮溶液(DMSA 2.5mg/mL)均匀混合，60℃加热冷凝回流反应5h，纯水清洗3次，磁分离后溶于去离子水中调pH至10，超声分散后调pH至7并置于透析带中透析72h，磁分离得Fe3O4纳米颗粒，4℃保存备用。
2)Fe3O4@Met-IR-782
DMSA@Fe3O4(100mg)、EDC(100mg)和NHS(50mg)溶于5mL MES缓冲液(pH5.5)中，氮气或氩气保护，室温反应12h。磁分离后，加入5mL含有Met-IR-782的碳酸盐缓冲液(4mg/mL，pH8.0)，室温反应24h。反应结束后，磁分离弃液体并加入乙醚洗涤3次，磁分离得Fe3O4@Met-IR-782置于4℃保存备用。
3)普鲁士蓝壳层的制备
在100mL的pH 3.0溶液中加入铁含量100mg的Fe3O4@Met-IR-782溶液混匀，随后逐滴加入铁含量10mg的亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])，搅拌20min后，经过13000透析袋透析24h，最终得到所述的多模态纳米造影剂。上述制备的多模态纳米造影剂的透射电镜图见附图5，可见其形貌为类球形，尺寸在20nm左右。
实施例5多模态纳米造影剂的制备
DMSA@Fe3O4纳米粒子、普鲁士蓝壳层的制备同实施例4，其中近红外荧光探针Met-IR-782与Fe3O4纳米粒子采用“一步法”直接偶联。方法如下：
DMSA@Fe3O4(100mg)、DCC(100mg)和NHS(50mg)溶于5mL DMSO中，氮气或氩气保护，25℃下反应12h。磁分离后，向反应液中加入NH2-IR-782(20mg)和Met(10mg)，25℃下反应24h。反应结束后，磁分离弃液体并加入乙醚30mL，洗涤、磁分离后得Fe3O4@IR-782@Met。
实施例6多模态纳米造影剂MRI应用
取实施例1制备的多模态纳米造影剂200μL(浓度为200μg/mL)，以纯水作为对照，加入可拆卸96孔板孔中。室温下，通过磁共振扫描仪(Micro-7T，Bruker，德国)，测定T1及T2值。结果如附图6所示，说明多模态纳米造影剂可实现MRI造影。
实施例7 Met-IR-782的小动物活体成像应用
取5周龄雌性BALB/c小鼠(体重18g)1只，于右后背部皮下接种1×106个4T1细胞。根据公式计算肿瘤尺寸，当肿瘤尺寸达到150mm3时，经尾静脉注射200μL的Met-IR-782(200μg/mL)。4h后，在小动物活体成像系统(IVIS Spectrum，PerkinElmer，美国)下，激发波长调至780nm，发射波长调至830nm，拍摄成像效果，结果如附图7所示，可见多模态纳米造影剂中的Met-IR-782可作活体荧光分子成像的示踪剂。
实施例8多模态纳米造影剂的光热转换效果
称取6mg实施例4所制备的多模态造影剂，用超纯水配置成浓度3mg/mL的溶液，通过780nm的近红外光探头(西安铭辉光学器件公司，中国)辐照10min，期间通过光纤温度传感器(FOT-M，FISO科技公司，加拿大)监测溶液温度。结果如附图8所示，可见多模态纳米造影剂具有显著的光热转换性能，并且其热转换效率与近红外光的强度呈正相关。
实施例9多模态纳米造影剂的细胞吞噬及释放
收集处于对数生长期的HUVECs和293细胞接种于96孔板中，加入实施例4制备的浓度梯度为12.5-100μg/mL的多模态纳米造影剂，共培养24h后，用常规MTT法检测细胞活性，结果如附图9所示，表明多模态纳米造影剂具有良好的生物相容性。
实施例10多模态纳米造影剂在肿瘤磁热及光热治疗中的应用
取4-5周龄雌性BALB/c小鼠(体重16-20g)12只，随机分为两组。其中一组的6只小鼠，分别于右后背部皮下接种1×106个4T1细胞。根据公式计算肿瘤尺寸，当肿瘤尺寸达到60mm3时，按照铁含量10mg/kg的浓度分别注射实施例4中多模态纳米造影剂。对实验组的小鼠进行磁场(深圳双平SPG-06-II，410kHz，1.8kA m-1)和近红外光(西安铭辉光学器件公司，780nm，2W/cm2)照射进行磁热及光热协同治疗。结果如附图10所示，表明所述多模态纳米造影剂可通过磁场及近红外光照射产生热效应，从而杀伤肿瘤组织。
Claims (10)
1.一种肿瘤靶向的近红外荧光探针，其特征在于，具有如下式(Ⅰ)所示的结构，
2.权利要求1所述的近红外荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在氮气或氩气的保护下，以无水DMF或DMSO为溶剂，式(Ⅱ)结构的荧光染料IR-782和巯基乙胺反应，制得式(Ⅲ)中间产物NH2-IR-782；
2)在氮气或氩气的保护下，以无水DMF或DMSO为溶剂，在偶联剂二环己基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的作用下，中间产物NH2-IR-782和甲硫氨酸反应后制得式(Ⅰ)结构的偶联产物，记为Met-IR-782。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中IR-782和巯基乙胺的摩尔比为1：(1-10)，反应温度为25-50℃，反应时间为12-24小时；步骤2)中甲硫氨酸与二环己基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1：(3-15)，NH2-IR-782和甲硫氨酸的摩尔比为1:(1-5)，反应温度为25-50℃，反应时间为12-24小时。
4.一种多模态纳米造影剂，其特征在于，包括Fe3O4纳米粒子、普鲁士蓝和近红外荧光探针Met-IR-782，所述多模态纳米造影剂具有核壳结构，以Fe3O4纳米粒子为核，普鲁士蓝包裹在Fe3O4纳米粒子表面为壳，Met-IR-782分布在核壳结构上并以酰胺键键合在Fe3O4纳米粒子上。
5.根据权利要求4所述的多模态纳米造影剂，其特征在于，所述的Fe3O4纳米粒子为巯基丁二酸修饰的Fe3O4纳米粒子DMSA@Fe3O4，尺寸为5-30nm；鲁士蓝壳层厚度为1-8nm。
6.权利要求4所述的多模态纳米造影剂的制备方法，包括以下步骤：
1)制备近红外荧光探针Met-IR-782，将Met-IR-782与表面带有羧基的Fe3O4纳米粒子进行偶联反应；或者采用表面带有羧基的Fe3O4纳米粒子、甲硫氨酸及NH2-IR-782直接偶联反应；
2)以步骤1)得到的Fe3O4纳米粒子作为铁源，在Fe3O4纳米粒子表面原位合成普鲁士蓝，制得所述的多模态纳米造影剂。
7.根据权利要求6所述的多模态纳米造影剂的制备方法，其特征在于，步骤1)是在氮气或氩气的保护下，以无水DMF或DMSO为溶剂，在偶联剂二环己基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的作用下，Met-IR-782和表面带有羧基的Fe3O4纳米粒子进行偶联反应，Met-IR-782与Fe3O4纳米粒子的质量比为(50-300mg)：(20-100mg)；或者，表面带有羧基的Fe3O4纳米粒子、甲硫氨酸及NH2-IR-782直接偶联反应，它们的质量比为(20-100mg)：(100-300mg)：(5-20mg)；反应温度为25-50℃，反应时间为12-24小时。
8.根据权利要求6所述的多模态纳米造影剂的制备方法，其特征在于，步骤2)是在pH值为2.5-5.5的条件下，在步骤1)的Fe3O4纳米粒子中加入亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]，Fe3O4纳米粒子与亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的摩尔比为(3-10)：1，搅拌反应制得所述的多模态纳米造影剂。
9.权利要求4所述的多模态纳米造影剂在制备造影剂中的应用。
10.权利要求4所述的多模态纳米造影剂在制备肿瘤热疗中的磁热和/或光热制剂中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810321717.4A CN108219782B (zh) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | 一种近红外荧光探针及基于该探针的多模态纳米造影剂及其制备和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810321717.4A CN108219782B (zh) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | 一种近红外荧光探针及基于该探针的多模态纳米造影剂及其制备和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108219782A true CN108219782A (zh) | 2018-06-29 |
| CN108219782B CN108219782B (zh) | 2020-04-21 |
Family
ID=62657752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810321717.4A Active CN108219782B (zh) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | 一种近红外荧光探针及基于该探针的多模态纳米造影剂及其制备和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108219782B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108727245A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-11-02 | 广州中医药大学(广州中医药研究院) | 一种水杨酸类化合物及其制备方法和应用 |
| CN111024634A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-17 | 湖南大学 | 基于普鲁士蓝的纳米探针及其制备方法和应用 |
| CN111103275A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-05-05 | 电子科技大学 | Pat先验信息辅助的基于cnn和自适应ekf的动态fmt重建方法 |
| CN111420053A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-07-17 | 珠海市人民医院 | 一种可胞内聚集的多功能磁性纳米粒复合物及其制备方法 |
| CN113149966A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-23 | 中国药科大学 | Nir/pet双模态造影剂及其制备方法与应用 |
| CN113683602A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-23 | 中国人民解放军陆军军医大学 | 一种用于缺氧肿瘤多模态治疗的七甲川花菁小分子和制备方法及应用 |
| CN115120748A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-30 | 深圳市人民医院 | 一种靶向肿瘤的光声多模成像和光热治疗的纳米金属有机框架分子探针及其制备方法 |
| CN115607690A (zh) * | 2021-07-15 | 2023-01-17 | 广东精观生物医药科技有限公司 | 一种分子探针及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102603695A (zh) * | 2012-02-10 | 2012-07-25 | 山东大学 | 一种氨基酸-荧光团类化合物及其应用 |
| CN106432315A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-02-22 | 湘潭大学 | 一种基于氟硼吡咯的Cys荧光探针的制备方法和应用 |
| CN106432257A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-02-22 | 湘潭大学 | 基于罗丹明的gsh水溶性荧光探针的制备方法和应用 |
-
2018
- 2018-04-11 CN CN201810321717.4A patent/CN108219782B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102603695A (zh) * | 2012-02-10 | 2012-07-25 | 山东大学 | 一种氨基酸-荧光团类化合物及其应用 |
| CN106432257A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-02-22 | 湘潭大学 | 基于罗丹明的gsh水溶性荧光探针的制备方法和应用 |
| CN106432315A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-02-22 | 湘潭大学 | 一种基于氟硼吡咯的Cys荧光探针的制备方法和应用 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108727245B (zh) * | 2018-07-02 | 2021-09-28 | 广州中医药大学(广州中医药研究院) | 一种水杨酸类化合物及其制备方法和应用 |
| CN108727245A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-11-02 | 广州中医药大学(广州中医药研究院) | 一种水杨酸类化合物及其制备方法和应用 |
| CN111103275A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-05-05 | 电子科技大学 | Pat先验信息辅助的基于cnn和自适应ekf的动态fmt重建方法 |
| CN111103275B (zh) * | 2019-12-24 | 2021-06-01 | 电子科技大学 | Pat先验信息辅助的基于cnn和自适应ekf的动态fmt重建方法 |
| CN111024634A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-17 | 湖南大学 | 基于普鲁士蓝的纳米探针及其制备方法和应用 |
| CN111420053A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-07-17 | 珠海市人民医院 | 一种可胞内聚集的多功能磁性纳米粒复合物及其制备方法 |
| CN111420053B (zh) * | 2020-04-02 | 2022-09-09 | 珠海市人民医院 | 一种可胞内聚集的多功能磁性纳米粒复合物及其制备方法 |
| CN113149966A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-23 | 中国药科大学 | Nir/pet双模态造影剂及其制备方法与应用 |
| CN115607690A (zh) * | 2021-07-15 | 2023-01-17 | 广东精观生物医药科技有限公司 | 一种分子探针及其制备方法和应用 |
| CN115607690B (zh) * | 2021-07-15 | 2023-12-15 | 广东精观生物医药科技有限公司 | 一种分子探针及其制备方法和应用 |
| CN113683602A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-23 | 中国人民解放军陆军军医大学 | 一种用于缺氧肿瘤多模态治疗的七甲川花菁小分子和制备方法及应用 |
| CN115120748A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-30 | 深圳市人民医院 | 一种靶向肿瘤的光声多模成像和光热治疗的纳米金属有机框架分子探针及其制备方法 |
| CN115120748B (zh) * | 2022-06-22 | 2023-06-23 | 深圳市人民医院 | 一种靶向肿瘤的光声多模成像和光热治疗的纳米金属有机框架分子探针及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108219782B (zh) | 2020-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108219782A (zh) | 一种近红外荧光探针及基于该探针的多模态纳米造影剂及其制备和应用 | |
| CN106390143B (zh) | 肿瘤靶向核磁共振/荧光双模态成像造影剂及其制备和应用 | |
| Rong et al. | Protein-based photothermal theranostics for imaging-guided cancer therapy | |
| Liu et al. | Recent advances in organic-dye-based photoacoustic probes for biosensing and bioimaging | |
| CN105770893B (zh) | 一种铋基复合纳米材料及其肿瘤诊断与治疗应用 | |
| CN106008525B (zh) | 一种小分子有机纳米肿瘤光热治疗试剂及其制备方法 | |
| CN107551279A (zh) | 具有近红外光热效应和多模态成像功能的超小蛋白复合纳米粒及其制备方法和应用 | |
| CN104826127A (zh) | 光热和光动联合抗肿瘤的以叶酸介导的金纳米星为载体的药物传递系统的制备方法及应用 | |
| KR20170043862A (ko) | 종양 진단 및 치료용 나노입자 | |
| CN107812200B (zh) | Bsa-钆离子络合物包载的空心金纳米壳及制备方法 | |
| Li et al. | uPAR targeted phototheranostic metal-organic framework nanoprobes for MR/NIR-II imaging-guided therapy and surgical resection of glioblastoma | |
| Thangudu et al. | Recent advances in near infrared light responsive multi-functional nanostructures for phototheranostic applications | |
| CN104162174A (zh) | 一种金包覆氧化铁星形核壳结构纳米颗粒的制备及其成像和热疗的应用 | |
| CN104258391B (zh) | 一种多功能刺激敏感型聚合物-纳米金笼载体及其制备方法 | |
| CN108472724A (zh) | 金纳米颗粒及生态型制造方法 | |
| CN109464677A (zh) | 一种用于肿瘤靶向诊疗的近红外光控纳米颗粒及制备方法 | |
| Du et al. | J-aggregates albumin-based NIR-II fluorescent dye nanoparticles for cancer phototheranostics | |
| CN109453394A (zh) | 基于介孔纳米碳球掺杂金纳米颗粒材料的探针及其制备 | |
| Fang et al. | Oxyhemoglobin-monitoring photodynamic theranostics with an 808 nm-excited upconversion optical nanoagent | |
| CN108514642A (zh) | 一种树状大分子稳定的超小四氧化三铁/金纳米花的制备方法 | |
| CN105999267B (zh) | 二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物及制备方法及应用 | |
| Liu et al. | Functionalized polydopamine nanospheres as in situ spray for photothermal image-guided tumor precise surgical resection | |
| CN109420181A (zh) | 一种用于肿瘤荧光成像及光热/光动力治疗的多功能纳米粒子 | |
| CN108578427A (zh) | 叶酸修饰的金纳米颗粒及其制备方法与在制备放射增敏治疗药物中的应用 | |
| CN112546221A (zh) | 一种肿瘤诊疗药物及其制备方法和应用 |
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 |