CN108578715A - 一种沸石咪唑骨架材料在磁共振成像中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沸石咪唑骨架材料在磁共振成像中的应用，本发明创造性的将沸石咪唑骨架材料作为超极化129Xe的主体超分子笼(载体)，获得了一种基于沸石咪唑骨架纳米粒子的可对温度做出灵敏响应的超极化129Xe磁共振造影剂，有适用于生物微环境温度检测的前景。

Description

一种沸石咪唑骨架材料在磁共振成像中的应用
技术领域
本发明属于磁共振成像技术领域，具体涉及一种沸石咪唑骨架材料在磁共振成像中的应用。
背景技术
磁共振成像因其无电离辐射、无损伤、高的组织穿透性和空间分辨率使其成为一种重要的临床疾病诊断手段。传统的磁共振成像信号来源于身体内水或者脂肪的质子，存在较强的背景信号干扰。在医学诊断中，为了提高病灶部位和正常部位的组织对比度，临床上通常会使用含有顺磁性金属(如Gd3+，Mn2+)的化合物作为造影剂。调查表明，在现如今的MRI实验中，有40％～50％的实验都要用到造影剂(J.Magn.Reson.Imaging.,1999，10，477-484)。虽然这类基于顺磁金属的造影剂可以有效的提高组织对比度，但是因传统的磁共振成像信号来源于质子，灵敏度较低，往往需要较大浓度的造影剂才能够获得较好的组织对比度，而大浓度的造影剂含有大浓度的金属离子，有可能对身体造成一定程度的危害。
129Xe是一种无毒无害的惰性气体，在生物体内无背景信号干扰，并且对化学环境十分敏感，化学位移变化大，可溶于多种溶剂，十分适合作为探针分子应用于生物医学领域。但是热极化状态的129Xe磁共振信号弱，难以实现对目标区域的探测。采用自旋交换光泵(SEOP)技术可将129Xe的极化度提高50000倍以上，可作为一种造影剂实现对动物和人体肺部的结构和功能成像(NMR Biomed.,2008,21,217-225；NMR Biomed.,2011,24,170-175；J.Magn.Reson.Imaging,2013,37,313-331；J.Magn.Reson.Imaging,2014,39,346-359)，但是因129Xe本身不具有靶向性，难以实现对不同目标物的特异性探测。
穴番是一种笼状化合物，其对129Xe具有较高的亲和力，利用穴番作为129Xe主体分子，通过对穴番进行功能化的修饰，可实现对目标物的特异性识别，然后结合超极化129Xe磁共振信号放大方法—化学交换饱和转移(Hyper-CEST)(Science，2006，314,446-449)，就可实现对目标物的高灵敏探测。但是穴番存在不易修饰，价格昂贵，且水溶性差的缺点，因此需要寻找可替代穴番的笼状分子。
沸石咪唑酯骨架结构(Zeolitic Imidazole Framework,ZIF)材料是一种新型的金属有机框架材料(Metal Organic Frameworks,MOF)，其作为MOF家族的一员，近年来也受到广泛的关注，大的比表面积，可生物降解性，易于合成，价格较为低廉等优势使其成为一种最具生物应用潜力的材料，并且沸石咪唑骨架材料对多种气体具有较好的吸附能力。但是，到目前为止，还没有文献报道将沸石咪唑骨架材料作为129Xe的主体分子来构建基于沸石咪唑骨架的超极化129Xe磁共振造影剂。
发明内容
基于上述现有技术，本发明提供了一种沸石咪唑骨架材料在磁共振成像中的应用，本发明创造性地将沸石咪唑骨架材料作为超极化129Xe的主体超分子笼(载体)，获得了一种基于沸石咪唑骨架纳米粒子的可对温度做出灵敏响应的超极化129Xe磁共振造影剂，有适用于生物微环境温度检测的前景。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种沸石咪唑骨架材料在磁共振成像中的应用。
进一步，以超极化129Xe作为磁共振成像的气体造影剂，沸石咪唑骨架材料作为超极化129Xe的载体。
进一步，所述的沸石咪唑骨架材料为沸石咪唑骨架材料ZIF-8。
与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：
1、相对于传统磁共振造影剂，本发明以沸石咪唑骨架材料为载体的超极化129Xe造影剂在体内无背景信号干扰，并且超极化129Xe磁共振具有极高的灵敏度。
2、相比较传统的将穴番作为超极化129Xe磁共振造影剂的载体，本发明所使用的沸石咪唑骨架材料具有易于合成、价格低廉和生物兼容性好的特点。
附图说明
图1为沸石咪唑骨架材料ZIF-8在298K时的Hyper-CEST图谱。
图2为温度对沸石咪唑骨架材料ZIF-8的Hyper-CEST效果的影响图。
图3为沸石咪唑骨架材料ZIF-8在298K和310K时的Hyper-CEST成像效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例中所采用的主要试剂和仪器如下：
沸石咪唑骨架材料ZIF-8的制备方法参照文献(Chem.Commun.,2011,47,2071–2073)合成。
核磁共振仪(400MHz Bruker AV400wide bore spectrometer)。
实施例1
沸石咪唑骨架材料ZIF-8在298K时的Hyper-CEST图谱测试实验
1、实验方法：
具体的实验步骤如下：
1.1、选取粒径80nm左右的沸石咪唑骨架材料ZIF-8；
1.2、称取9.75mg沸石咪唑骨架材料ZIF-8，加入1mL超纯水中，在室温(25℃)下超声30min，使沸石咪唑骨架材料ZIF-8充分分散，得到分散液；
1.3、取20uL分散液，用超纯水稀释至2mL，混匀后转移至10mm核磁样品管中进行测试实验；
1.4、测试时，Xe气体(10％N2，88％He，2％Xe)在流经超极化仪器之后通入核磁样品管中，通气20s后，停止通气，接着利用选择性脉冲饱和部分超极化129Xe信号后，利用90°脉冲激发129Xe信号，再进行采样，测试温度利用核磁共振仪自带温度控制单元控制温度在298K，试验所选择谱宽为174ppm，饱和照射范围为54ppm-228ppm，饱和照射脉冲强度为6.5μT，每隔1ppm或者2ppm取一个点，各点分别饱和照射10s，然后采集获得一系列129Xe谱图，对溶解态129Xe信号进行积分，记录其积分值为Mz，关闭饱和照射脉冲后采集129Xe谱，对溶解态129Xe信号进行积分，记录其积分值M0，然后以Mz/M0为纵坐标，以饱和照射位点为横坐标进行作图，即可得到Hyper-CEST谱图。
2、实验结果：
实验结果如图1所示，从图1中可以看出，在低浓度条件下，ZIF-8纳米粒子具有较好的Hyper-CEST效果，最强Hyper-CEST效果出现于84ppm。
实施例2
温度对沸石咪唑骨架材料ZIF-8的Hyper-CEST效果的影响实验
1、实验方法：
具体的实验步骤如下：
1.1、选取粒径80nm左右的沸石咪唑骨架材料ZIF-8；
1.2、称取9.75mg沸石咪唑骨架材料ZIF-8，加入1mL超纯水中，在室温(25℃)下超声30min，使沸石咪唑骨架材料ZIF-8充分分散，得到分散液；
1.3、取20uL分散液，用超纯水稀释至2mL，混匀后转移至10mm核磁样品管中进行测试实验；
1.4、测试时，Xe气体(10％N2，88％He，2％Xe)在流经超极化仪器之后通入核磁样品管中，通气20s后，停止通气，接着利用选择性脉冲饱和部分超极化129Xe信号后，利用90°脉冲激发信号，再进行采样，测试温度利用核磁共振仪自带温度控制单元控制温度在278-318K，每隔4K升温一次，根据实施例1获得的最强Hyper-CEST效果位点，利用6.5μT的脉冲强度饱和照射最强Hyper-CEST效果位点处10s，然后采集获得一系列129Xe谱图，然后采集获得一系列129Xe谱图，对溶解态129Xe信号进行积分，记录其积分值为Mz，关闭饱和照射脉冲后采集129Xe谱，对溶解态129Xe信号进行积分，记录其积分值M0，然后以Mz/M0为纵坐标，以温度为横坐标进行作图，即可得到沸石咪唑骨架材料ZIF-8的Hyper-CEST效果随温度的变化图。
2、实验结果：
实验结果如图2所示，从图2中可以看出，在温度低于298K时，Hyper-CEST效果随温度的升高几乎不变，当温度超过298K时，Hyper-CEST效果随着温度的升高迅速减小，当超过310K时，几乎无Hyper-CEST效果。
实施例3
沸石咪唑骨架材料ZIF-8在298K和310K时的Hyper-CEST成像效果实验
1、实验方法：
具体的实验步骤如下：
1.1、选取粒径80nm左右的沸石咪唑骨架材料ZIF-8；
1.2、称取9.75mg沸石咪唑骨架材料ZIF-8，加入1mL超纯水中，在室温(25℃)下超声30min，使沸石咪唑骨架材料ZIF-8充分分散，得到分散液；
1.3、取20uL分散液，用超纯水稀释至2mL，混匀后转移至10mm核磁样品管中进行测试试验；
1.4、在成像谱仪中进行调谐，匀场，采集定位像，选择合适的层和层厚(30mm)；
1.5、进行Hyper-CEST成像时，采用RARE序列进行数据采集，重复采样4次，层厚30mm，采样矩阵32×32，FOV为30×30mm2，回波时间4.97ms，重复时间82.3ms，加速因子8，K空间采用中心编码方式编码；采样时，先使用6.5μT的饱和脉冲饱和照射笼内129Xe信号5s，获得饱和图像；之后再利用相同的脉冲饱和照射笼内129Xe信号对称位置(以溶解态129Xe为对称中心)获得未饱和图像，测试温度利用核磁共振仪自带温度控制单元控制温度为298K和310K，升温后稳定10min再进行测试；
1.6、使用Matlab程序进行数据处理和图像重建，以未饱和图像与饱和图像的差值除以未饱和图像，重建即得Hyper-CEST图像。
2、实验结果：
实验结果如图3所示，从图3中可以看出，通过Hyper-CEST的方式可对不同的温度进行成像。

Claims (3)

1.一种沸石咪唑骨架材料在磁共振成像中的应用。
2.根据权利要求1所述的沸石咪唑骨架材料在磁共振成像中的应用，其特征在于：以超极化129Xe作为磁共振成像的气体造影剂，沸石咪唑骨架材料作为超极化129Xe的载体。
3.根据权利要求1所述的沸石咪唑骨架材料在磁共振成像中的应用，其特征在于：所述的沸石咪唑骨架材料为沸石咪唑骨架材料ZIF-8。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113546182A (zh) * 2020-04-24 2021-10-26 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种金属有机骨架纳米粒子在超灵敏磁共振成像中的应用
CN115894952A (zh) * 2022-11-25 2023-04-04 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种微孔水的制备方法及其在制备惰性气体磁共振信号增强试剂中的应用
CN116688243A (zh) * 2022-09-26 2023-09-05 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种用于超极化129Xe MRI的可显影介入导丝及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107596391A (zh) * 2017-11-09 2018-01-19 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 金属有机框架基纳米诊疗探针的制备方法及其产品和应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107596391A (zh) * 2017-11-09 2018-01-19 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 金属有机框架基纳米诊疗探针的制备方法及其产品和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MARIE-ANNE SPRINGUEL-HUET ET AL.: "Flexibility of ZIF-8 materials studied using 129Xe NMR", 《CHEM. COMMUN.》 *
孙献平等: "超极化129Xe磁共振波谱和成像及在生物医学中的应用", 《物理》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113546182A (zh) * 2020-04-24 2021-10-26 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种金属有机骨架纳米粒子在超灵敏磁共振成像中的应用
CN116688243A (zh) * 2022-09-26 2023-09-05 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种用于超极化129Xe MRI的可显影介入导丝及其制备方法
WO2024066204A1 (zh) * 2022-09-26 2024-04-04 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种用于超极化129Xe MRI的可显影介入导丝及其制备方法
CN116688243B (zh) * 2022-09-26 2024-06-04 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种用于超极化129Xe MRI的可显影介入导丝及其制备方法
CN115894952A (zh) * 2022-11-25 2023-04-04 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种微孔水的制备方法及其在制备惰性气体磁共振信号增强试剂中的应用
CN115894952B (zh) * 2022-11-25 2024-03-26 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种微孔水的制备方法及其在制备惰性气体磁共振信号增强试剂中的应用

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