CN110152023B - 一种t1-t2双核磁共振成像造影剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种t1-t2双核磁共振成像造影剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于核磁共振技术领域，涉及一种T1‑T2双核磁共振成像造影剂及其制备方法和应用，所述造影剂包括羧甲基壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米粒子，所述磁性纳米粒子的粒径为5‑25nm，水合粒径为20‑200nm，所述造影剂具有超顺磁性和突出的T1与T2弛豫增强效果，具有较好的长循环效果，功能发挥完毕后，能够被机体代谢，且制备方法简单、条件温和、成本低，本发明提供的造影剂能够冻干，以固体形式进行保存时保存期长，使用去离子水复溶时，性质几乎不发生改变。

Description

一种T1-T2双核磁共振成像造影剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于核磁共振技术领域，涉及一种造影剂及其制备方法和应用，具体涉及一种T1-T2双核磁共振成像造影剂及其制备方法和应用。
背景技术
据显影增强类型，目前使用的核磁共振造影剂分为两类：阳性造影剂和阴性造影剂。它们分别通过增强局部区域的1/T1或1/T2弛豫效率来达到图像信号增强画面变亮或画面变暗的效果。常用的阴性造影剂是铁，但很多由于粒径较大，性质不稳定，或由于制备方法的限制只能在有机相稳定，使得应用受限。
此外，多数造影剂仅具有一种造影增强的效果，不能同时实现两种造影效果，使诊断疾病时的精确性受到限制。例如，核磁共振造影剂钆-二乙烯三胺五乙酸(Gd-DTPA)，虽然已经被批准用于临床，但由于其螯合的钆离子容易释出，造成毒性，而且不具有长循环和靶向效果，使得应用受到限制；另外，这种造影剂虽然具有T1和T2同时造影效果，但是T1造影效果要明显好于T2造影效果；阴性造影剂SPIO的造影效果则相反。CN 104174037 A公开了一种具有T1、T2造影功能的掺混型造影剂的制备方法，该方法是以双头双亲有机分子做模板剂，在芳香酸存在的条件下，掺混稀土离子和ⅥB～ⅧB族离子，在自蒸压体系中制备的一种掺混型造影剂，其具有纳米级粒径和较好的T1、T2造影效果；但其并不能够长期稳定存在于水溶液中，操作复杂，成本也较高。
羧甲基壳聚糖是一种水溶性壳聚糖衍生物，有许多特性，如抗菌性强，具有保鲜作用，是一种两性聚电解质等。在化妆品、保鲜、医药等方面有多种应用，也是近年来研究得较多的壳聚糖衍生物之一。羧甲基壳聚糖是近年来出现的一种化工合成物，在医药、化工、环保、保健品方面都有重要的意义。而其稳定的性质和抗菌抗感染，降脂和防治动脉硬化等药理作用注定了它在人类未来的日常生活中将发挥更大作用。
CN 104162174 A公开了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，包括：(1)聚乙烯亚胺包覆的银纳米种子的制备；(2)“一步”水热法合成带有银种子的氧化铁纳米颗粒；(3)在金生长溶液中制备星形复合纳米颗粒；(4)星形复合纳米颗粒的表面进行聚乙烯亚胺和透明质酸修饰。该发明虽然操作简单，反应条件温和，易于纯化，但其只能用于T2加权成像，具有一定的局限性，精确度也不够。
CN 103417992 A公开了一种四氧化三铁纳米颗粒靶向核磁共振造影剂的制备方法，包括：(1)水热法合成聚乙烯亚胺包覆的Fe3O4纳米颗粒(Fe3O4-PEI)； (2)Fe3O4-PEI纳米颗粒表面修饰异硫氰酸荧光素；(3)将两种不同分子量的透明质酸分别连接在纳米颗粒的表面，得到四氧化三铁纳米颗粒靶向核磁共振造影剂。本发明反应条件温和，操作工艺简单，易于分离纯化；该发明制备的Fe3O4磁性纳米颗粒具有良好的胶体稳定性、生物相容性和肿瘤靶向性，但也只能用于T2加权成像。
发明内容
本发明的目的在于提供一种T1-T2双核磁共振成像造影剂及其制备方法和应用，所述制备方法简单、合成稳定性好，制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的粒径均一，所得造影剂同时具有T1和T2造影增强的效果。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种T1-T2双核磁共振成像造影剂，所述造影剂包括羧甲基壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米粒子，所述羧甲基壳聚糖的分子式为：
Figure BDA0002040447330000031
其中，n为100-500中的任意整数，n的取值例如可以是100、120、150、 200、220、250、280、300、320、350、380、400、420、450、480或500。若羧甲基壳聚糖的分子量过小，则羧甲基壳聚糖无法有效地包裹四氧化三铁纳米颗粒，导致部分四氧化三铁发生团聚；若羧甲基壳聚糖的分子量过大，会使造影剂的粘稠度过大，影响造影效果。本发明所用羧甲基壳聚糖的聚合度n为 100-500，通过调节羧甲基壳聚糖与四氧化三铁纳米颗粒的质量比使羧甲基壳聚糖完美地包覆四氧化三铁纳米颗粒，得到粒径均一的磁性纳米粒子。
本发明通过羧甲基壳聚糖的胺基与四氧化三铁的铁原子螯合，形成Fe-N键，阻碍了四氧化三铁纳米颗粒的团聚，从而使制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的粒径均一，同时具有T1和T2造影增强的效果。
所述磁性纳米粒子的粒径为5-25nm，例如可以是5nm、8nm、10nm、12nm、 15nm、18nm、20nm、22nm或25nm。如果粒径大于25nm，磁性纳米粒子的T1成像效果会减弱，如果粒径小于5nm，磁性纳米粒子的T2成像效果将会显著削弱。
所述磁性纳米粒子的水合粒径为20-200nm，例如可以是20nm、30nm、40nm、 50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、 150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或200nm。如果磁性纳米粒子的水合粒径大于200nm，磁性纳米粒子的T1成像效果会减弱，如果磁性纳米粒子的水合粒径小于20nm，磁性纳米粒子的T2成像效果会显著削弱。
优选地，所述磁性纳米粒子的饱和磁化强度为70-90emu/g，例如可以是 70emu/g、72emu/g、74emu/g、76emu/g、78emu/g、80emu/g、82emu/g、84emu/g、86emu/g、88emu/g或90emu/g，如果磁性纳米粒子的饱和磁化强渡超过90emu/g，磁性纳米粒子的T1成像信号会削弱，如果磁性纳米粒子的饱和磁化强度小于 70emu/g，磁性纳米粒子的T2成像信号会削弱。
优选地，所述磁性纳米粒子中铁原子与羧甲基壳聚糖的质量比为 (25.5-44.2):100，例如可以是25.5:100、28:100、30:100、32:100、34:100、36:100、 38:100、40:100、42:100或44.2:100。本发明通过限定铁原子与羧甲基壳聚糖的质量比使羧甲基壳聚糖充分结合到四氧化三铁纳米颗粒的表面，形成粒径均一且始终的磁性纳米粒子，而铁原子与羧甲基壳聚糖质量比过大或过小会使磁性纳米粒子的粒径过大或过小，从而引起T1成像效果或T2成像效果的削弱。
第二方面，本发明提供了如第一方面所述的造影剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将羧甲基壳聚糖溶于去离子水，通入氮气或惰性气体后，升温得到反应体系A；
(2)将三价铁盐和二价铁盐溶于强酸中，得到溶液B；
(3)将溶液B注入反应体系A中，调节pH为碱性，回流得到反应体系C；
(4)冷却反应体系C至室温，离心后去除上清液，得到沉淀D；
(5)使用去离子水洗涤沉淀D后离心；
(6)重复步骤(5)操作至少三次，得到沉淀E；
(7)使用去离子水溶解沉淀E，超声分散后过滤溶液，得到所述造影剂。
本发明所述室温为室内温度，只要为20-30℃内的任意温度，都是本发明所述室温的范围。
优选地，步骤(1)所述羧甲基壳聚糖溶于去离子水后所得溶液中羧甲基壳聚糖的浓度为10-20g/L，例如可以是10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L、15g/L、 16g/L、17g/L、18g/L、19g/L或20g/L，浓度过大或过小会造成最终得到的磁性纳米粒子的粒径过大或过小，从而影响T1的成像效果或T2的成像效果。
优选地，步骤(1)所述惰性气体包括氦气、氖气或氩气中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氦气与氖气的组合，氦气与氩气的组合，氖气与氩气的组合或氦气、氖气与氩气的组合。
优选地，步骤(1)所述通入氮气或惰性气体的时间为20-50min，例如可以是20min、25min、30min、35min、40min、45min或50min，优选为35-45min。
优选地，步骤(1)所述升温为油浴升温至80-120℃，例如可以是80℃、82℃、 84℃、86℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃、100℃、102℃、104℃、 106℃、108℃、110℃、112℃、114℃、116℃、118℃或120℃，优选为102℃。只有在80-120℃的温度范围内才能得到粒径均一的磁性纳米粒子，温度过高或过低都会使制备得到的磁性纳米粒子的粒径不均一，影响T1与T2成像效果。
优选地，步骤(2)所述三价铁盐与二价铁盐的摩尔比为2:(1-2)，例如可以是2:1、2:1.1、2:1.2、2:1.3、2:1.4、2:1.5、2:1.6、2:1.7、2:1.8、2:1.9或2:2，本领域技术人员可以根据所需磁性纳米粒子中三价铁与二价铁的组成比例进行合理地选择。
优选地，步骤(2)所述三价铁盐为FeCl3·6H2O。
优选地，步骤(2)所述二价铁盐为FeCl2·4H2O和/或FeSO4·7H2O。
优选地，步骤(2)所述强酸中氢离子的浓度为0.5-3mol/L，例如可以是 0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L或3mol/L。本发明所述强酸为无机强酸，包括盐酸、硝酸或硫酸中的任意一种或至少两种的组成，在0.5-3mol/L 的氢离子浓度条件下不会产生沉淀，从而保证了最后制备得到的磁性纳米粒子的粒径均一，保证了成像效果。
优选地，步骤(3)所述调节pH为使用质量分数为25-28wt.％的氨水调节 pH，本发明所述氨水的质量分数为25-28wt.％，例如可以是25wt.％、25.5wt.％、 26wt.％、26.5wt.％、27wt.％、27.5wt.％或28wt.％。
优选地，步骤(3)所述碱性的pH值为8-11，例如可以是8、8.2、8.5、8.8、 9、9.2、9.5、9.8、10、10.2、10.5、10.8或11。
优选地，步骤(3)所述回流的时间为40-120min，例如可以是40min、50min、 60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min，优选为80-100min。
优选地，步骤(3)所述回流的温度为80-120℃，例如可以是80℃、85℃、 90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃，优选为90-110℃。
优选地，步骤(4)所述离心的转速为20000-25000r/min，例如可以是 20000r/min、21000r/min、22000r/min、23000r/min、24000r/min或25000r/min，离心的时间为60-120min，例如可以是60min、70min、80min、90min、100min、 110min或120min。
优选地，步骤(5)所述离心的转速为20000-25000r/min，例如可以是 20000r/min、21000r/min、22000r/min、23000r/min、24000r/min或25000r/min，离心的时间为60-120min，例如可以是60min、70min、80min、90min、100min、 110min或120min。
优选地，步骤(6)重复步骤(5)操作3-6次，例如可以是3次、4次、5 次或6次，优选为3次。
优选地，步骤(7)所述过滤为使用0.22μm的滤膜进行过滤。
本发明所述离心的转速较高，实现了快速的固液分离，提高了制备磁性纳米粒子的效率，且超声分散时磁性纳米粒子均匀地分散于去离子水中，经过 0.22μm的滤膜过滤后得到的造影剂中的磁性纳米粒子的粒度均一，T1与T2成像效果好。
作为本发明第二方面所述方法的优选技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)将羧甲基壳聚糖溶于去离子水，得到浓度为10-20g/L的羧甲基壳聚糖溶液，通入氮气或惰性气体20-50min后，升温至80-120℃得到反应体系A；
(2)将摩尔比为2:(1-2)的三价铁盐和二价铁盐溶于氢离子的浓度为 0.5-3mol/L强酸中，得到溶液B；
(3)将溶液B注入反应体系A中，使用质量分数为25-28wt.％的氨水调节 pH为8-11，80-120℃回流40-120min得到反应体系C；
(4)冷却反应体系C至室温，20000-25000r/min离心60-120min后去除上清液，得到沉淀D；
(5)使用去离子水洗涤沉淀D后于20000-25000r/min离心60-120min；
(6)重复步骤(5)操作至少三次，得到沉淀E；
(7)使用去离子水溶解沉淀E，超声分散后使用0.22μm的滤膜过滤溶液，得到所述造影剂。
本发明所述造影剂中铁原子的浓度随步骤(7)所用去离子水的量变化，本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的浓度。
第三方面，本发明提供了如第一方面所述的造影剂在制备T1-T2双核磁共振加权成像试剂中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的造影剂具有超顺磁性和突出的T1与T2弛豫增强效果，T1和T2弛豫时间倒数在较大的浓度范围内随着造影剂中铁浓度的变化呈线性变化，说明本发明提供的造影剂是一种理想的T1-T2双核磁共振成像造影剂；
(2)本发明提供的造影剂的粒径小，具有良好的穿透性且粒径均一，易于纯化，离子表面为负电荷，对于肿瘤的靶向性强，在水中的稳定性良好，水合粒径为20-200nm，长时间存放时没有明显波动；
(3)本发明提供的造影剂制备方法简单，条件温和，成本低，易于推广和应用；
(4)本发明提供的造影剂能够冻干，以固体形式进行保存时保存期长，使用去离子水复溶时，性质几乎不发生改变。
附图说明
图1为实施例1提供的造影剂中磁性纳米粒子的透射电镜图；
图2为实施例1提供的造影剂中磁性纳米粒子的水合粒径分布图；
图3为实施例1提供的造影剂中磁性纳米粒子的Zeta电位分布图；
图4为实施例1提供的造影剂中磁性纳米粒子的红外谱图；
图5(a)为实施例1提供的造影剂的T1和T2加权成像图片；
图5(b)为实施例1提供的造影剂的T1弛豫时间倒数随造影剂中铁原子浓度变化的线性关系图；
图5(c)为实施例1提供的造影剂的T2弛豫时间倒数随造影剂中铁原子浓度变化的线性关系图；
图6为实施例1提供的造影剂的磁滞回线图；
图7为实施例1提供的造影剂的X射线衍射图谱。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。本发明具体实施方式中所用羧甲基壳聚糖由北京华威锐科化工有限公司购买，其羧甲基壳聚糖的分子式为：
Figure BDA0002040447330000091
其中，n为100-500中的任意整数。
实施例1
本实施例提供了一种T1-T2双核磁共振成像造影剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将1g羧甲基壳聚糖溶于50mL去离子水，得到浓度为20g/L的羧甲基壳聚糖溶液，放置于三口烧瓶，通入氮气30min后，油浴升温至102℃得到反应体系A，其中羧甲基壳聚糖的分子式为：
Figure BDA0002040447330000092
其中，n为100-500中的任意整数；
(2)取FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O溶于氢离子浓度为1mol/L的盐酸溶液中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:1.5；
(3)将溶液B注入反应体系A中，缓慢滴加质量分数为25wt.％的氨水调节pH至10，100℃回流100min得到反应体系C；
(4)冷却反应体系C至25℃，23000r/min离心90min后去除上清液，得到沉淀D；
(5)使用去离子水洗涤沉淀D后于23000r/min离心90min；
(6)重复步骤(5)操作三次，得到沉淀E；
(7)使用去离子水溶解沉淀E，超声分散后使用0.22μm的滤膜过滤溶液，得到所述造影剂，所得造影剂的磁性纳米粒子中铁原子与羧甲基壳聚糖的质量比为35:100。
通过透射电镜观察，实施例1制备得到的造影剂中磁性纳米粒子为球形，水合粒径为200nm。
性能测试：
图1为实施例1制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的透射电镜图，由图1 可知，磁性纳米粒子的粒径小且均一，实施例1制备得到的磁性纳米粒子的粒径不超过25nm。
室温下，利用马尔文激光粒度仪测定实施例1制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的水合动力学，所得水合粒径分布图如图2所示，由图2可知，实施例1 制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的水合粒径为50.51nm，而且图2的峰值突出，实施例1制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的粒径分布均一。
室温下，利用马尔文激光粒度仪测定实施例1制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的表面电位，所得Zeta电位分布图如图3所示，由图3可知，磁性纳米粒子的表面电位为负值，且峰值突出，说明羧甲基壳聚糖成功包覆在Fe3O4纳米颗粒上。
图4为实施例1制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的红外图谱，由图4可知，红外图谱在580cm-1处出现了Fe-O伸缩振动特征峰；598cm-1处出现了Fe-N 伸缩振动特征峰；1070cm-1处出现了羧甲基壳聚糖骨架的C-O-C伸缩振动特征峰；在1406cm-1处出现了羧甲基壳聚糖-CH2(C-H)的对称变形振动特征峰；在 1598cm-1处出现了羧酸盐的吸收峰，说明羧甲基壳聚糖上的羧甲基已与Fe3O4表面的-OH形成化学键结合，以上说明羧甲基壳聚糖已成功接枝于Fe3O4表面。
使用7.0T小动物核磁成像扫描仪测定实施例1制备得到的造影剂的T1和 T2加权成像，并记录相应的弛豫时间。T1加权成像及T1弛豫时间的测量参数为 TR 300ms，TE 6.06ms；T2加权成像及T2弛豫时间的测量参数为TR 300ms，TE 50ms。图5(a)为实施例1制备得到的造影剂的T1和T2加权成像图片，图5 (b)为实施例1提供的造影剂的T1弛豫时间倒数随造影剂中铁原子浓度变化的线性关系图，图5(c)为实施例1提供的造影剂的T2弛豫时间倒数随造影剂中铁原子浓度变化的线性关系图，由图5(a)、图5(b)以及图5(c)可知，实施例1制备得到的造影剂同时具有T1和T2成像增强效果。
图6为实施例1制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的磁滞回线图，由图6 可知，实施例1制备得到的造影剂中磁性纳米粒子为超顺磁材料，磁饱和强度为79emu/g。
图7为实施例1制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的X射线衍射图，从图中的衍射峰位置可知，由图7可知，衍射峰分别属于Fe3O4(220)、(311)、(400)、 (422)、(511)、(440)，从而说明纳米粒子中含有Fe3O4。
实施例2
本实施例提供了一种T1-T2双核磁共振成像造影剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将1g羧甲基壳聚糖溶于去离子水，得到浓度为15g/L的羧甲基壳聚糖溶液，放置于三口烧瓶，通入氮气40min后，油浴升温至110℃得到反应体系A，其中羧甲基壳聚糖的分子式为：
Figure BDA0002040447330000121
其中，n为100-500中的任意整数；
(2)取FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O溶于氢离子浓度为1.5mol/L的盐酸溶液中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:1.2。
(3)将溶液B注入反应体系A中，缓慢滴加质量分数为27wt.％的氨水调节pH至11，110℃回流90min得到反应体系C；
(4)冷却反应体系C至25℃，22000r/min离心100min后去除上清液，得到沉淀D；
(5)使用去离子水洗涤沉淀D后于22000r/min离心100min；
(6)重复步骤(5)操作三次，得到沉淀E；
(7)使用去离子水溶解沉淀E，超声分散后使用0.22μm的滤膜过滤溶液，得到所述造影剂，所得造影剂的磁性纳米粒子中铁原子与羧甲基壳聚糖的质量比为40:100。
通过透射电镜观察，实施例2制备得到的造影剂中磁性纳米粒子为球形，水合粒径的上限为200nm。实施例2制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的磁饱和强度为85emu/g。
实施例3
本实施例提供了一种T1-T2双核磁共振成像造影剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将羧甲基壳聚糖溶于去离子水，得到浓度为18g/L的羧甲基壳聚糖溶液，放置于三口烧瓶，通入氮气40min后，油浴升温至90℃得到反应体系A，其中羧甲基壳聚糖的分子式为：
Figure BDA0002040447330000131
其中，n为100-500中的任意整数；
(2)取FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O溶于氢离子浓度为2mol/L的硫酸溶液中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:1.8。
(3)将溶液B注入反应体系A中，缓慢滴加质量分数为28wt.％的氨水调节pH至11，90℃回流80min得到反应体系C；
(4)冷却反应体系C至25℃，21000r/min离心80min后去除上清液，得到沉淀D；
(5)使用去离子水洗涤沉淀D后于21000r/min离心80min；
(6)重复步骤(5)操作三次，得到沉淀E；
(7)使用去离子水溶解沉淀E，超声分散后使用0.22μm的滤膜过滤溶液，得到所述造影剂，所得造影剂的磁性纳米粒子中铁原子与羧甲基壳聚糖的质量比为30:100。
通过透射电镜观察，实施例3制备得到的造影剂中纳米粒子为球形，水合粒径的上限为200nm，实施例3制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的磁饱和强度为82emu/g。
实施例4
本实施例提供了一种T1-T2双核磁共振成像造影剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将羧甲基壳聚糖溶于去离子水，得到浓度为12g/L的羧甲基壳聚糖溶液，放置于三口烧瓶，通入氩气20min后，油浴升温至80℃得到反应体系A，其中羧甲基壳聚糖的分子式为：
Figure BDA0002040447330000141
其中，n为100-500中的任意整数；
(2)取FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O溶于氢离子浓度为0.5mol/L的盐酸溶液中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:1。
(3)将溶液B注入反应体系A中，缓慢滴加质量分数为26wt.％的氨水调节pH至8，120℃回流40min得到反应体系C；
(4)冷却反应体系C至25℃，20000r/min离心120min后去除上清液，得到沉淀D；
(5)使用去离子水洗涤沉淀D后于20000r/min离心120min；
(6)重复步骤(5)操作三次，得到沉淀E；
(7)使用去离子水溶解沉淀E，超声分散后使用0.22μm的滤膜过滤溶液，得到所述造影剂，所得造影剂的磁性纳米粒子中铁原子与羧甲基壳聚糖的质量比为25.5:100。
通过透射电镜观察，实施例4制备得到的造影剂中纳米粒子为球形，水合粒径的上限为200nm，实施例4制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的磁饱和强度为87emu/g。
实施例5
本实施例提供了一种T1-T2双核磁共振成像造影剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将羧甲基壳聚糖溶于去离子水，得到浓度为10g/L的羧甲基壳聚糖溶液，放置于三口烧瓶，通入氩气20min后，油浴升温至80℃得到反应体系A，其中羧甲基壳聚糖的分子式为：
Figure BDA0002040447330000151
其中，n为100-500中的任意整数；
(2)取FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O溶于氢离子浓度为3mol/L的硫酸溶液中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:2。
(3)将溶液B注入反应体系A中，缓慢滴加质量分数为26wt.％的氨水调节pH至9，80℃回流120min得到反应体系C；
(4)冷却反应体系C至25℃，25000r/min离心80min后去除上清液，得到沉淀D；
(5)使用去离子水洗涤沉淀D后于25000r/min离心80min；
(6)重复步骤(5)操作三次，得到沉淀E；
(7)使用去离子水溶解沉淀E，超声分散后使用0.22μm的滤膜过滤溶液，得到所述造影剂，所得造影剂的磁性纳米粒子中铁原子与羧甲基壳聚糖的质量比为44.2:100。
通过透射电镜观察，实施例5制备得到的造影剂中纳米粒子为球形，水合粒径的上限为200nm，实施例5制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的磁饱和强度为90emu/g。
对实施例2-5制备得到的造影剂进行性能测试，实施例2-5制备得到的造影剂中磁性纳米粒子的粒径均一，不超过25nm，所得磁性纳米粒子的水合粒径的上限不超过200nm。且通过性能测试发现，实施例2-5制备得到的造影剂中羧甲基壳聚糖成功包覆在Fe3O4纳米颗粒上，制备得到的造影剂同时具有T1和T2成像增强效果。
综上所述，本发明制备得到造影剂中的磁性纳米粒子的粒径均一，不超过 25nm，且磁性纳米粒子的水合粒径不超过200nm，且制备方法简单、条件温和、成本低，制备得到的造影剂具有超顺磁性和突出的T1与T2弛豫增强效果，具有较好的长循环效果，功能发挥完毕后，能够被机体代谢。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (22)

1.一种T1-T2双核磁共振成像造影剂，其特征在于，所述造影剂包括羧甲基壳聚糖包覆的四氧化三铁磁性纳米粒子，所述羧甲基壳聚糖的结构式 为：
Figure FDA0003542171280000011
其中，n为100-500，n为整数；所述磁性纳米粒子的粒径为5-25nm；所述磁性纳米粒子的水合粒径为20-200nm；
所述磁性纳米粒子的饱和磁化强度为70-90emu/g；
所述磁性纳米粒子中铁原子与羧甲基壳聚糖的质量比为(25.5-44.2):100。
2.根据权利要求1所述的造影剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将羧甲基壳聚糖溶于去离子水，通入氮气或惰性气体后，升温得到反应体系A；所述升温为油浴升温至80-120℃；
(2)将三价铁盐和二价铁盐溶于强酸中，得到溶液B；所述强酸中氢离子的浓度为0.5-3mol/L；
(3)将溶液B注入反应体系A中，调节pH为碱性，回流得到反应体系C；
(4)冷却反应体系C至室温，离心后去除上清液，得到沉淀D；所述离心的转速为20000-25000r/min，离心的时间为60-120min；
(5)使用去离子水洗涤沉淀D后离心；
(6)重复步骤(5)操作至少三次，得到沉淀E；
(7)使用去离子水溶解沉淀E，超声分散后过滤溶液，得到所述造影剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述羧甲基壳聚糖溶于去离子水后所得溶液中羧甲基壳聚糖的浓度为10-20g/L。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述惰性气体包括氦气、氖气或氩气中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述通入氮气或惰性气体的时间为20-50min。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述通入氮气或惰性气体的时间为35-45min。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述升温为油浴升温至102℃。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述三价铁盐与二价铁盐的摩尔比为2:(1-2)。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述三价铁盐为FeCl3·6H2O。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述二价铁盐为FeCl2·4H2O和/或FeSO4·7H2O。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述调节pH为使用质量分数为25-28wt.％的氨水调节pH。
12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述碱性的pH值为8-11。
13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述回流的时间为40-120min。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述回流的时间为80-100min。
15.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述回流的温度为80-120℃。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述回流的温度为90-110℃。
17.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述离心的转速为20000-25000r/min，离心的时间为60-120min。
18.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(6)重复步骤(5)操作3-6次。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，步骤(6)重复步骤(5)操作3次。
20.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(7)所述过滤为使用0.22μm的滤膜进行过滤。
21.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将羧甲基壳聚糖溶于去离子水，得到浓度为10-20g/L的羧甲基壳聚糖溶液，通入氮气或惰性气体20-50min后，升温至80-120℃得到反应体系A；
(2)将摩尔比为2:(1-2)的三价铁盐和二价铁盐溶于氢离子的浓度为0.5-3mol/L强酸中，得到溶液B；
(3)将溶液B注入反应体系A中，使用质量分数为25-28wt.％的氨水调节pH为8-11，80-120℃回流40-120min得到反应体系C；
(4)冷却反应体系C至室温，20000-25000r/min离心60-120min后去除上清液，得到沉淀D；
(5)使用去离子水洗涤沉淀D后于20000-25000r/min离心60-120min；
(6)重复步骤(5)操作至少三次，得到沉淀E；
(7)使用去离子水溶解沉淀E，超声分散后使用0.22μm的滤膜过滤溶液，得到所述造影剂。
22.一种如权利要求1所述的造影剂在制备T1-T2双核磁共振加权成像试剂中的应用。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114306650B (zh) * 2022-01-21 2022-12-06 南方医科大学 一种磁性四氧化三铁纳米粒及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1702782A (zh) * 2005-05-25 2005-11-30 中山大学 一种水基磁性液体及其制备方法
CN1979699A (zh) * 2006-11-09 2007-06-13 上海交通大学 氧化铁粒子悬浮液的制备方法
CN102309762A (zh) * 2011-09-06 2012-01-11 薛万江 乳糖化羧甲基壳聚糖磁性纳米粒基因载体的制备方法
CN104758956A (zh) * 2015-04-03 2015-07-08 国家纳米科学中心 一种肿瘤靶向的t1-t2双核磁共振成像造影剂及其制备方法和应用
CN105288662A (zh) * 2015-10-22 2016-02-03 湖北大学 一种t1-t2双模态mri造影剂及其制备方法和应用
CN105327367A (zh) * 2015-11-17 2016-02-17 国家纳米科学中心 一种成像剂、制备方法和用途
CN106256765A (zh) * 2016-07-28 2016-12-28 华南理工大学 一种磁性羧甲基壳聚糖纳米材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1702782A (zh) * 2005-05-25 2005-11-30 中山大学 一种水基磁性液体及其制备方法
CN1979699A (zh) * 2006-11-09 2007-06-13 上海交通大学 氧化铁粒子悬浮液的制备方法
CN102309762A (zh) * 2011-09-06 2012-01-11 薛万江 乳糖化羧甲基壳聚糖磁性纳米粒基因载体的制备方法
CN104758956A (zh) * 2015-04-03 2015-07-08 国家纳米科学中心 一种肿瘤靶向的t1-t2双核磁共振成像造影剂及其制备方法和应用
CN105288662A (zh) * 2015-10-22 2016-02-03 湖北大学 一种t1-t2双模态mri造影剂及其制备方法和应用
CN105327367A (zh) * 2015-11-17 2016-02-17 国家纳米科学中心 一种成像剂、制备方法和用途
CN106256765A (zh) * 2016-07-28 2016-12-28 华南理工大学 一种磁性羧甲基壳聚糖纳米材料及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Carboxymethyl chitosan based nanocomposites containing chemically bonded quantum dots and magnetic nanoparticles;Yongling Ding等;《Applied Surface Science》;20170928;第433卷;第188-196页 *
CARBOXYMETHYL CHITOSAN-Fe3O4 NANOPARTICLES: SYNTHESIS CHARACTERIZATION;Nurul Hidayah Ahmad Safee等;《The Malaysian Journal of Analytical Sciences》;20101231;第14卷(第2期);第3040-3050页 *
In vivo aggregation-induced transition between T1 and T2 relaxations of magnetic ultra-small iron oxide nanoparticles in tumor microenvironment;Huige Zhou等;《Nanoscale》;20170130;第9卷;第63-68页 *
壳聚糖衍生物的制备及其在药物载体中的应用研究;李海浪;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20141015(第10期);中文摘要第2页第2段，正文第56页第3段至第58页第8段、第73页第1段 *

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