CN109045309A - 一种铁基t1加权磁共振成像造影剂及其制备方法 - Google Patents

一种铁基t1加权磁共振成像造影剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铁基T1加权磁共振成像造影剂及其制备方法，属造影剂领域。将碳源、EDTA、铁源与水混合，加热进行反应至获得透明红棕色溶液后冷却至室温，透析所得。其中，碳源、EDTA及铁源的摩尔比依次为(3～8):(1～6):1，碳源选自谷胱甘肽、柠檬酸和半胱氨酸中的至少一种，铁源选自可溶性铁盐和可溶性亚铁盐中的至少一种。该制备方法操作简单可控，有效降低生产成本。本发明提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂生物相容性佳、适用范围广、可用于T1加权磁共振成像，解决了钆基造影剂生物毒性高及以往铁基造影剂主要用于T2加权磁共振成像不足的问题，同时可实现荧光和磁共振双模式成像，提高临床诊断的准确性。

Description

一种铁基T1加权磁共振成像造影剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及造影剂领域，且特别涉及一种铁基T1加权磁共振成像造影剂及其制备方法。
背景技术
磁共振成像以其优越的空间分辨率、极好的穿透性和缺乏辐射性而闻名，其比其他非侵入性成像技术更具吸引力。造影剂通常被用来提高磁共振成像的对比度以提高诊断的准确性，它们通常分为T2加权造影剂和T1加权造影剂。T2加权造影剂产生负对比信号(变暗)，通常目标组织产生的负对比信号和体内出血产生的负对比信号之间容易发生混淆。T1加权造影剂产生一个正对比信号(变亮)，因为受较少的干扰是一个有利的选择。
目前，临床使用的是T1加权造影剂，主要为小分子钆螯合物(Gd-DTPA及其线型、环型多胺多羧类螯合物)和大分子钆螯合物(大分子钆螯合物、生物大分子修饰的钆螯合物、叶酸修饰的钆螯合物、树状大分子显影剂、脂质体修饰的显影剂和含钆富勒烯显影剂等)。钆基造影剂容易积聚在人体产生毒性和副作用,如导致患有肾衰竭的患者肾源性纤维化。这大大限制了其临床应用的范围和程度。此外，钆螯合物造影剂的成本高昂以及只能应用于单一的磁共振成像，这也限制了其在临床上的广泛应用。
铁离子(Fe2+和Fe3+)具有多个不成对电子，理论上可作为磁共振成像造影剂。同时铁元素广泛存在于生命系统中，是血红蛋白的重要生理成分。因此，与钆基造影剂相比，铁基磁共振成像造影剂理论上具有更好的生物形容性。但是目前研究的铁基造影剂，如Fe3O4纳米颗粒，主要用于T2加权磁共振成像，不能解决T2加权造影剂存在的问题。因此，合成高生物相容性的铁基T1加权磁共振成像造影剂应用于T1加权磁共振成像具有很好的临床意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其成本低，生物相容性佳、适用范围广、可同时应用于光学和T1加权磁共振成像，同时双模式生物成像可提高临床诊断的准确性。
本发明的另一目的在于提供一种制备铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法，其操作简单可控，便于规模化生产。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，铁基T1加权磁共振成像造影剂的合成原料包括摩尔比依次为(3～8):(1～6):1的碳源、EDTA以及铁源，碳源选自谷胱甘肽、柠檬酸和半胱氨酸中的至少一种，铁源选自可溶性铁盐和可溶性亚铁盐中的至少一种。
本发明提出一种制造铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法，其包括：
将碳源、EDTA、铁源与水混合，得到混合料液，将混合料液加热至140～200℃后保温进行反应，至反应获得透明红棕色溶液后冷却至室温，透析所得。
其中，碳源、EDTA以及铁源的摩尔比依次为(3～8):(1～6):1，碳源选自谷胱甘肽、柠檬酸和半胱氨酸中的至少一种，铁源选自可溶性铁盐和可溶性亚铁盐中的至少一种，优选地，碳源选为谷胱甘肽。
本发明提出一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其由上述制造铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法制得。
本发明实施例的一种铁基T1加权磁共振成像造影剂及其制备方法的有益效果是：
谷胱甘肽、柠檬酸和半胱氨酸主要作为铁基T1加权磁共振成像造影剂的碳源，EDTA(乙二胺四乙酸)作为螯合剂与铁源形成水溶性络合物，将其与碳源稳定的结合，进而形成铁掺杂的碳纳米颗粒，其中，铁源主要作为造影剂的造影成分。由于该铁基T1加权磁共振成像造影剂结构稳定，能在pH 2.5～11.0的范围使用，其适用范围广泛，同时发现其具有较佳的生物相容性，可能原因是其为碳纳米颗粒，同时铁元素广泛存在于生命系统中，是血红蛋白的重要生理成分，因此提高该铁基T1加权磁共振成像造影剂的生物形容性。同时，由于成品为掺杂有铁的碳纳米颗粒，根据碳纳米颗粒的性质，其不仅带有荧光性质，且抗光漂白能力强。同时，由于铁源价格低廉，从而降低成本。
水热法制备上述铁基T1加权磁共振成像造影剂，制备方式简单可控，有效降低制作成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂的低倍TEM图；
图2为本发明提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂的高倍TEM图；
图3为本发明提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂中谷胱甘肽的添加量对于铁基T1加权磁共振成像造影剂的影响示意图；
图4为本发明提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂中EDTA的添加量对于铁基T1加权磁共振成像造影剂的影响示意图；
图5为本发明试验例1提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂的弛豫率测定结果图；
图6为本发明试验例2提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂的荧光激发和发射光谱图；
图7为本发明试验例3提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂在不同的pH环境中荧光随时间的变化示意图。
图8为本发明试验例4提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂对于细胞的毒性影响示意图；
图9为本发明试验例5提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂用于细胞荧光和磁共振成像示意图；
图10为本发明试验例6提供的未注射铁基T1加权磁共振成像造影剂的小鼠磁共振成像图；
图11为本发明试验例6提供的注射铁基T1加权磁共振成像造影剂后的小鼠磁共振成像图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种铁基T1加权磁共振成像造影剂及其制备方法进行具体说明。
本发明提供一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，请参阅图1以及图2，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，其生物相容性佳、适用范围广、带有荧光性质且荧光稳定、抗光漂白能力强，可同时应用于光学和T1加权磁共振成像。
其中，铁基T1加权磁共振成像造影剂的原料包括碳源、EDTA以及铁源。碳源选自谷胱甘肽、柠檬酸和半胱氨酸中的至少一种。例如碳源为谷胱甘肽、或柠檬酸、或半胱氨酸，或为柠檬酸和半胱氨酸的混合物等，优选地，碳源选为谷胱甘肽，其水热反应的效率佳。
经实际的单因子试验优选所得，在碳源、EDTA以及铁源的总添加量不变，EDTA的添加量不变的情况下，采用谷胱甘肽作为碳源，如图3所示，谷胱甘肽和铁源的摩尔比范围为(3～8)：1，优选为(4～7)：1；在谷胱甘肽、EDTA以及铁源的总添加量不变，谷胱甘肽的添加量不变的情况下，如图4所示，EDTA和铁源的摩尔比范围为(1～6)：1，优选为(1.5～4)：1。其中，采用柠檬酸和半胱氨酸替代谷胱甘肽，在上述比例条件下，同样可以有效进行反应，得到铁基T1加权磁共振成像造影剂。
综上，碳源、EDTA以及铁源的摩尔比为(3～8):(1～6):1，优选为(4～7):(1.5～5):1，更优选为(4.5～6):(1.5～4):1。例如碳源、EDTA以及铁源的摩尔比为(4.5～6):(1.6～3.8):1、(4.6～5.9):(1.7～3.5):1、(4.7～5.5):(1.9～3.3):1或(5～5.5):(1.9～2.5):1等。
其中，本发明中，谷胱甘肽、柠檬酸和半胱氨酸主要作为铁基T1加权磁共振成像造影剂的碳源，EDTA作为螯合剂与铁源形成水溶性络合物，将其与碳源稳定的结合，进而形成掺杂有铁的碳纳米颗粒，其中，铁源主要作为造影剂的造影成分。由于该铁基T1加权磁共振成像造影剂结构稳定，能在pH 2.5～11.0的范围使用，其适用范围广泛，同时发现其具有较佳的生物相容性，可能原因是其为碳纳米颗粒，同时铁元素广泛存在于生命系统中，是血红蛋白的重要生理成分，因此提高该铁基T1加权磁共振成像造影剂的生物形容性。同时，由于成品为铁掺杂的碳纳米颗粒，根据碳纳米颗粒的性质，其不仅带有荧光，且抗光漂白能力强。同时，由于铁源价格低廉，从而降低成本。
其中，铁源选自可溶性铁盐和可溶性亚铁盐中的至少一种，例如为可溶性铁盐、可溶性亚铁盐或二者的混合物等。
本发明较佳的实施例中，可溶性亚铁盐选自硫酸亚铁和氯化亚铁中的任意一种，例如为硫酸亚铁或氯化亚铁等。本发明较佳的实施例中，可溶性铁盐选自硫酸铁和氯化铁中的任意一种。
其中，根据现有的相关资料，结合本发明实际内容，推断三价铁离子比二价铁离子效果更佳，得到的铁基T1加权磁共振成像造影剂更为稳定，性能更佳，然而实际试验过程中发现，二价铁离子比三价铁离子效果更佳，因此，本发明较佳的实施例中，铁源为可溶性亚铁盐。
本发明还提供一种制造铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法，本发明采用水热法制得，除此以外，本发明还可以采用其他的现有的方式制得，在此不做具体的赘述。
具体地，该制备方法包括：
将碳源、EDTA、铁源与水混合，得到混合料液，将混合料液加热进行水热反应，至水热反应获得透明红棕色溶液后冷却至室温，透析所得，其中，碳源选自谷胱甘肽、柠檬酸和半胱氨酸中的至少一种。例如碳源为谷胱甘肽、或柠檬酸、或半胱氨酸，或为柠檬酸和半胱氨酸的混合物等，优选地，碳源选为谷胱甘肽，其水热反应的效率佳，在140～200℃可以有效使谷胱甘肽碳化，同时在该温度范围内碳化效率高于柠檬酸和半胱氨酸。
本发明较佳的实施例中，碳源、EDTA以及铁源的摩尔比依次为(3～8):(1～6):1，本发明较佳的实施例中，优选为(4～7):(1.5～5):1，更优选为(4.5～6):(1.5～4):1。例如碳源、EDTA以及铁源的摩尔比为(4.5～6):(1.6～3.8):1、(4.6～5.9):(1.7～3.5):1、(4.7～5.5):(1.9～3.3):1或(5～5.5):(1.9～2.5):1等。
铁源选自可溶性铁盐和可溶性亚铁盐中的至少一种。例如为可溶性铁盐、可溶性亚铁盐或二者的混合物等。
本发明较佳的实施例中，可溶性亚铁盐选自硫酸亚铁和氯化亚铁中的任意一种，例如为硫酸亚铁或氯化亚铁等。本发明较佳的实施例中，可溶性铁盐选自硫酸铁和氯化铁中的任意一种。
其中，根据现有的相关资料，结合本发明实际内容，推断三价铁离子比二价铁离子效果更佳，得到的铁基T1加权磁共振成像造影剂性能更佳，然而实际试验过程中发现，二价铁离子比三价铁离子效果更佳，因此，本发明较佳的实施例中，铁源为可溶性亚铁盐。
本发明较佳的实施例中，为了保证较佳的碳化效果，以及便于可控化操作，保温进行5～7h，例如保温进行反应5h、5.5h、6h、6.5h和7h中的任意点值或任意两点之间的范围值。
本发明较佳的实施例中，透析的步骤包括，采用2～7kDa的透析袋透析20～36h。可选地，期间每间隔5～6h进行一次换水。
水热反应过程中，为了保证反应的平稳进行，本发明较佳的实施例中，碳源、EDTA以及铁源的总质量设为质量A，质量A与水的添加量之比为(5.2～10.5g)：(450～550mL)，例如(7.0～9.5g)：(460～545mL)、(8.0～9.5g)：(465～530mL)、(8.2～9.2g)：(470～525mL)或(8.5～9.0g)：(470～500mL)等。
上述制备方法简单可控，可大规模化生产，同时有效降低制作成本。需要说明的是，该制备方法中，铁源的选择与上述提供的铁基核磁共振造影剂的原料相似，该制备方法中，铁源较佳的选择也为可溶性亚铁盐，具体理由及具体化合物的选择参见上述铁基核磁共振造影剂中的描述，在此不做赘述。
请参阅图1以及图2，本发明提供一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其由上述制造铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法制得。该造影剂为掺杂有铁的碳纳米颗粒，其成本低，生物相容性佳、适用范围广、可同时应用于荧光和T1加权磁共振成像。同时，双模式生物成像有利于提高临床诊断的准确性。
以下结合实施例对本发明的铁基T1加权磁共振成像造影剂的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，其合成所需的原料包括摩尔比依次为3:1:1的谷胱甘肽、EDTA以及铁源，铁源为可溶性亚铁盐。
铁基T1加权磁共振成像造影剂由以下方法制得：
将3.32g谷胱甘肽(GSH)，1.34g EDTA和0.54g FeSO4·7H2O溶于500mL蒸馏水中，得到混合溶液；将混合溶液在加热至160℃保温6h进行反应，然后将经反应所获得的透明红棕色溶液冷却到室温，使用一个5kDa的透析袋透析24h所得。
实施例2
一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，其合成所需的原料包括摩尔比依次为4:2:1的谷胱甘肽、EDTA以及铁源，铁源为可溶性亚铁盐。
铁基T1加权磁共振成像造影剂由以下方法制得：
将4.42g谷胱甘肽(GSH)，2.68g EDTA和0.54g FeSO4·7H2O溶于500mL蒸馏水中，得到混合溶液；将混合溶液在加热至140℃保温8h进行反应，然后将经反应所获得的透明红棕色溶液冷却到室温，使用一个5kDa的透析袋透析24h所得。
实施例3
一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，其合成所需的原料包括摩尔比依次为5:2:1的谷胱甘肽、EDTA以及铁源，铁源为可溶性亚铁盐。
铁基T1加权磁共振成像造影剂由以下方法制得：
将5.53g谷胱甘肽(GSH)，2.68g EDTA和0.54g FeSO4·7H2O溶于500mL蒸馏水中，得到混合溶液；将混合溶液在加热至140℃保温8h进行反应，然后将经反应所获得的透明红棕色溶液冷却到室温，使用一个5kDa的透析袋透析24h所得。
实施例4
一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，其合成所需的原料包括摩尔比依次为4:5:1的谷胱甘肽、EDTA以及铁源，铁源为可溶性亚铁盐。
铁基T1加权磁共振成像造影剂由以下方法制得：
将4.42g谷胱甘肽(GSH)，6.69g EDTA和0.54g FeSO4·7H2O溶于500mL蒸馏水中，得到混合溶液；将混合溶液在加热至180℃保温6h进行反应，然后将经反应所获得的透明红棕色溶液冷却到室温，使用一个5kDa的透析袋透析24h所得。
实施例5
一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，其合成所需的原料包括摩尔比依次为6:4:1的谷胱甘肽、EDTA以及铁源，铁源为可溶性亚铁盐。
铁基T1加权磁共振成像造影剂由以下方法制得：
将6.63g谷胱甘肽(GSH)，5.36g EDTA和0.54g FeSO4·7H2O溶于500mL蒸馏水中，得到混合溶液；将混合溶液在加热至180℃保温4h进行反应，然后将经反应所获得的透明红棕色溶液冷却到室温，使用一个5kDa的透析袋透析24h所得。
实施例6
一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，其合成所需的原料包括摩尔比依次为5:2:1的谷胱甘肽、EDTA以及铁源，铁源为可溶性亚铁盐。
铁基T1加权磁共振成像造影剂由以下方法制得：
将5.53g谷胱甘肽(GSH)，2.68g EDTA和0.54g FeSO4·7H2O溶于500mL蒸馏水中，得到混合溶液；将混合溶液在加热至180℃保温6h进行反应，然后将经反应所获得的透明红棕色溶液冷却到室温，使用一个5kDa的透析袋透析24h所得。
实施例7
一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，其合成所需的原料包括摩尔比依次为5:4:1的谷胱甘肽、EDTA以及铁源，铁源为可溶性亚铁盐。
铁基T1加权磁共振成像造影剂由以下方法制得：
将5.53g谷胱甘肽(GSH)，5.36g EDTA和0.54g FeSO4·7H2O溶于500mL蒸馏水中，得到混合溶液；将混合溶液在加热至200℃保温4h进行反应，然后将经反应所获得的透明红棕色溶液冷却到室温，使用一个5kDa的透析袋透析24h所得。
实施例8
一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，其合成所需的原料包括摩尔比依次为8:5:1的谷胱甘肽、EDTA以及铁源，铁源为可溶性亚铁盐。
铁基T1加权磁共振成像造影剂由以下方法制得：
将8.84g谷胱甘肽(GSH)，6.69g EDTA和0.54g FeSO4·7H2O溶于500mL蒸馏水中，得到混合溶液；将混合溶液在加热至160℃保温6h进行反应，然后将经反应所获得的透明红棕色溶液冷却到室温，使用一个5kDa的透析袋透析24h所得。
实施例9
其与实施例1的不同之处仅在于，采用半胱氨酸替换谷胱氨酸进行制备，即其合成所需的原料包括摩尔比依次为3:1:1的半胱氨酸、EDTA以及铁源。
实施例10
其与实施例1的不同之处仅在于，采用柠檬酸替换谷胱氨酸进行制备，即其合成所需的原料包括摩尔比依次为3:1:1的柠檬酸、EDTA以及铁源。
试验例1
合成的铁基T1加权磁共振成像造影剂，即铁掺杂的碳纳米颗粒(Fe-CQDs)用3T临床磁共振系统(SIEMENS,Germany)进行弛豫率的测定。将不同浓度的Fe-CQDs溶液(0、0.07、0.14、0.28、0.56、0.84mmol·L-1)装在EP管中，然后置于一个自制的水池中，测定参数描述如下:T1-weighted TSE dynamic序列，TR/TE＝300.0/2.91ms，DFOV＝190.62mm，slicethickness＝3mm。将不同浓度Fe-CQDs溶液测得的弛豫时间的倒数为纵坐标，Fe-CQDs溶液浓度为横坐标进行线性拟合，所得的直线斜率即为弛豫率。测定结果如图5所示，与空白组相比，含有Fe-CQDs的溶液呈现出明显的正对比，且随着Fe-CQDs浓度的增大，正对比度越来越强，说明该造影剂具有增强正对比度的能力。线性拟合结果显示该造影剂的横向弛豫率(r1)为3.92mM–1·s–1，与目前临床应用的钆基造影剂有相近的值，具有应用于临床磁共振成像的潜力。
试验例2
透析得到的铁基T1加权磁共振成像造影剂溶液用PerkinElmer LS-55荧光分光光度计(Perkin-Elmer,USA)对荧光性质进行表征，分别扫描荧光激发和荧光发射光谱。结果如图6所示，该造影剂最大激发波长为370nm左右，最大发射波长为450nm左右，且发射波长随激发波长的改变而发生变化。
试验例3
将本发明制得的铁基T1加权磁共振成像造影剂溶液(实施例6)的pH用缓冲溶液分别调整为2.5、3.5、4.5、5.8、6.5、7.4、8、9、10及11，并保持造影剂的浓度相同。之后用荧光分光光度计测定不同pH条件下铁基T1加权磁共振成像造影剂放置不同时间的荧光强度，结果如图7所示。根据图7，说明本发明提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂稳定性高，能在pH2.5～11.0的范围使用，其适用范围广泛。
试验例4
Fe-CQDs对细胞的存活率影响用非小细胞肺癌细胞(A459)进行测试，采用CCK8法。简而言之，以每孔5×105个的细胞密度接种于96孔培养板中培养24h。为了检测细胞毒性，10μL不同浓度的Fe-CQDs(cFe：0，25，50，100，125，150，175，200和250μg/mL)被添加到培养孔中和A459细胞孵育24h，添加10μL CCK8，然后孵育2h，通过测量490nm处的吸光度来计算细胞存活率。所有孵育过程均在37℃，CO2浓度为5％的条件下进行。计算公式：细胞存活率＝[(As–Ab)/(Ac–Ab)]×100％。结果如图8所示，与空白组相比，添加有不同浓度Fe-CQDs的实验组细胞存活率均大于85％。该结果显示我们合成的Fe-CQDs具有优良的生物相容性。
试验例5
A549细胞接种于6孔培养板中培养24h。不同浓度的Fe-CQDs(cFe：0，62.5，125和250μg/mL)被添加到培养孔中和A459细胞孵育24h，吸弃培养基，细胞用磷酸盐缓冲溶液(PBS)漂洗三次去除多余的Fe-CQDs并用2mL无水甲醇固定10分钟，吸弃固定液，之后将细胞用PBS洗三次，最后用荧光显微镜(Olympus BX51、日本)进行细胞的荧光成像。成像结果如图9A所示，与空白组对比，与造影剂孵育后的细胞有明显的荧光，且随着造影剂浓度的增大，细胞发出的荧光越来越亮。这结果说明合成的造影剂可用于荧光成像。
A549接种培养皿中培养24h。不同浓度的Fe-CQDs(cFe：0，62.5，125和250μg/mL)被添加到培养皿中和A459细胞孵育24h，吸弃培养基。用PBS洗2次，吸弃残余液体。加入0.25％胰酶，使胰酶充分接触细胞。于孵箱内消化30～60s。在显微镜下观察，当细胞变圆、间隙增大时，加入培养基终止消化。用移液枪将细胞从培养皿底部吹下来。再将细胞悬液转移到离心管中。1000rpm离心5min。吸弃上清液。将离心管浸入自制的水箱中。然后，水箱放置在3TMRI系统的八通道头部线圈下进行磁共振成像。参数描述如下:T1-weighted 2D-FLASHs序列，TR/TE＝300/2.91ms,slice thickness＝3mm,DFOV＝200mm。成像结果如图9B所示，与空白组相比，与造影剂孵育后的细胞具有明显的磁共振成像正对比度，这个结果说明我们合成的铁基T1加权磁共振成像造影剂具有用于T1加权磁共振成像的潜力。
试验例6
6周大的雌性Balb/c小鼠最初以流速为1L/min的5％异氟烷麻醉。麻醉后,异氟醚被维持在0.8–1.2％浓度。通过尾静脉注入Fe-CQDs溶液(5mg Fe/kg)。注射Fe-CQDs10分钟后用3T临床磁共振系统(SIEMENS,Germany)用作小鼠整体扫描成像，使用八通道头颈线圈。参数描述如下:T1-weighted TSE dynamic序列，TR/TE＝200.0/9.50ms，DFOV＝150mm，slice thickness＝3mm。图10和图11为注射Fe-CQDs前后小鼠的磁共振成像结果，对比后我们发现注射Fe-CQDs后小鼠的磁共振成像成像上显示出更高的成像正对比度。该结果说明Fe-CQDs可作为生物体的T1加权磁共振成像造影剂。
同时采用谷胱甘肽、柠檬酸和半胱氨酸制备的铁基T1加权磁共振成像造影剂时，虽然反应效率不同，虽然制得的铁基T1加权磁共振成像造影剂的性能相似，但均满足上述生物相容性佳、适用范围广、可同时应用于光学和核磁共振成像的特点。
综上所述，本发明实施例提供的铁基T1加权磁共振成像造影剂，其成本低，生物相容性佳、适用范围广、可同时应用于光学和核磁共振成像，同时双模式生物成像克服了磁共振灵敏度低的缺点。本发明实施例提供的制备铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法，其操作简单可控，便于规模化生产，同时进一步有效降低制作成本。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其特征在于，其为铁掺杂的碳纳米颗粒，所述铁基T1加权磁共振成像造影剂的合成原料包括摩尔比依次为(3～8):(1～6):1的碳源、EDTA以及铁源，所述碳源选自谷胱甘肽、柠檬酸和半胱氨酸中的至少一种，所述铁源选自可溶性铁盐和可溶性亚铁盐中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的铁基T1加权磁共振成像造影剂，其特征在于，所述碳源、所述EDTA以及所述铁源的摩尔比为(4～7):(1.5～5):1；
优选地，所述碳源为谷胱甘肽。
3.根据权利要求1所述的铁基T1加权磁共振成像造影剂，其特征在于，所述铁源为可溶性亚铁盐。
4.根据权利要求1所述的铁基T1加权磁共振成像造影剂，其特征在于，所述可溶性亚铁盐选自硫酸亚铁和氯化亚铁中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的铁基T1加权磁共振成像造影剂，其特征在于，所述可溶性铁盐选自硫酸铁和氯化铁中的任意一种。
6.一种制造铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法，其特征在于，其包括：
将碳源、EDTA、铁源与水混合，得到混合料液，将所述混合料液加热至140～200℃后保温进行反应，至反应获得透明红棕色溶液后冷却至室温，透析所得；
其中，所述碳源、所述EDTA以及所述铁源的摩尔比依次为(3～8):(1～6):1，所述碳源选自谷胱甘肽、柠檬酸和半胱氨酸中的至少一种，所述铁源选自可溶性铁盐和可溶性亚铁盐中的至少一种；
优选地，所述碳源为谷胱甘肽。
7.根据权利要求6所述的制造铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法，其特征在于，所述保温进行4～8h。
8.根据权利要求6所述的制造铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法，其特征在于，所述透析的步骤包括，采用2～7kDa的透析袋透析20～36h。
9.根据权利要求6所述的制造铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法，其特征在于，所述碳源、所述EDTA以及所述铁源的总质量设为质量A，所述质量A与所述水的添加量之比为(5.2～17.4g)：(450～550mL)。
10.一种铁基T1加权磁共振成像造影剂，其特征在于，其由权利要求6～9任意一项所述的制造铁基T1加权磁共振成像造影剂的制备方法制得。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021144006A1 (en) 2020-01-14 2021-07-22 Seinberg Liis Metal-based core nanoparticles, synthesis and use
CN114525127A (zh) * 2021-12-31 2022-05-24 宁波市第一医院 一种碳量子点纳米组装体的制备方法及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104162173A (zh) * 2014-08-12 2014-11-26 江苏大学 一种荧光-mri双模态影像探针的制备方法及其应用
CN105112052A (zh) * 2015-08-19 2015-12-02 徐州医学院 一种荧光-磁共振双模态碳量子点的制备方法
CN106075475A (zh) * 2016-07-13 2016-11-09 上海师范大学 牛血清蛋白包覆四氧化三铁纳米粒子t1‑mri造影剂及其制备方法
CN106563134A (zh) * 2016-10-28 2017-04-19 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种靶向性荧光磁性纳米材料及其制备和应用
CN107955606A (zh) * 2017-11-30 2018-04-24 长春工业大学 一种双稀土掺杂碳点磁共振/ct/荧光多模态成像探针及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104162173A (zh) * 2014-08-12 2014-11-26 江苏大学 一种荧光-mri双模态影像探针的制备方法及其应用
CN105112052A (zh) * 2015-08-19 2015-12-02 徐州医学院 一种荧光-磁共振双模态碳量子点的制备方法
CN106075475A (zh) * 2016-07-13 2016-11-09 上海师范大学 牛血清蛋白包覆四氧化三铁纳米粒子t1‑mri造影剂及其制备方法
CN106563134A (zh) * 2016-10-28 2017-04-19 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种靶向性荧光磁性纳米材料及其制备和应用
CN107955606A (zh) * 2017-11-30 2018-04-24 长春工业大学 一种双稀土掺杂碳点磁共振/ct/荧光多模态成像探针及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHIEN-LIANG LIU ET AL: "One-Step, Room-Temperature Synthesis of Glutathione-Capped Iron-Oxide Nanoparticles and their Application in In Vivo T 1 -Weighted Magnetic Resonance Imaging", 《SMALL》 *
RASHMITA DAS ET AL: "Carbon quantum dots from natural resource: A review", 《MATERIALS TODAY CHEMISTRY》 *
SACHCHIDANAND SRIVASTAVA ET AL: "Magnetic-Nanoparticle-Doped Carbogenic Nanocomposite: An Effective Magnetic Resonance/Fluorescence Multimodal Imaging Probe", 《SMALL》 *
YANG XU ET AL: "Carbon Quantum Dot Stabilized Gadolinium Nanoprobe Prepared via a One-Pot Hydrothermal Approach for Magnetic Resonance and Fluorescence Dual-Modality Bioimaging", 《ANAL. CHEM.》 *
黄启同 等: "碳量子点的合成与应用", 《化学进展》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021144006A1 (en) 2020-01-14 2021-07-22 Seinberg Liis Metal-based core nanoparticles, synthesis and use
CN114525127A (zh) * 2021-12-31 2022-05-24 宁波市第一医院 一种碳量子点纳米组装体的制备方法及其应用
CN114525127B (zh) * 2021-12-31 2023-12-12 宁波市第一医院 一种碳量子点纳米组装体的制备方法及其应用

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