CN113304270B - 水溶性磁球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水溶性磁球的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液加至所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中反应,收集水溶性磁球;其中,制备所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的步骤包括:制备油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液,提供柠檬酸溶液,并于搅拌下将所述柠檬酸溶液滴加至所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中,搅拌反应,所得产物与甲基叔丁基醚混合,收集沉淀。本发明实现了宏量制备分散性好、磁化率好、磁饱和强度高、无剩磁的水溶性SPION的目的。
Description
技术领域
本发明涉及磁性纳米微球的宏量制备领域,特别涉及一种水溶性磁球的制备方法。
背景技术
纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,这些特性使其成为炙手可热的研究对象。而超顺磁性氧化铁纳米粒(SPION)由于具有独特的超顺磁性、低毒性及良好的生物相容性,成为近年来国内外医用纳米材料和靶向研究领域的新焦点,目前主要用于磁共振成像(MRI)、磁热疗、细胞标记和成像以及药物靶向转运等。
SPION在医学方面的应用需考虑胶体稳定性、生物相容性及血浆半衰期三个重要因素。其中,胶体稳定性的影响因素是氧化铁晶核的尺寸,当晶核尺寸小到一定程度时,能避免因重力导致的沉降,另外SPION的粒径也取决于晶核尺寸,而粒径与血液长循环相关,因此血浆半衰期也与晶核尺寸息息相关。除此之外,用生物相容性好的聚合物对超顺磁性氧化铁纳米粒进行表面修饰可使其具有良好的生物相容性。另外,合适的粒径及适当的表面修饰有助于延长SPION在血液中的循环时间并避免其被网状内皮系统(RES)所吞噬。
SPION的水合粒径是影响其体内血液长循环、血浆半衰期及MRI成像的关键因素,纳米粒水合粒径过大易被RES识别吞噬从而被体内免疫系统清除,而粒径<10nm的在血液循环中能被肾小球滤过从而被肾脏排出体外。另外,小粒径的纳米材料有较高的比表面积,未经生物相容性好的聚合物包覆的SPION水溶性不够好,与生理环境不相容,在血液中易聚集为大颗粒,进而被RES识别吞噬。作为MRI对比剂,要求SPION具有较小的粒径,良好的水溶性及生物相容性,因此,选择合适的包覆材料制备出粒径较小的水溶性SPION十分重要。传统的水溶性SPION的制备例如:
一种新型稳定的纳米级超顺磁氧化铁溶液的制备方法,包括如下步骤:步骤一:称取乙酰丙酮铁、1,2-十二烷二醇、油酸、油胺、二苯醚反应物,其质量比为:1:2.9:2.4:2.3:30.4,混合均匀,在氮气环境中,搅拌加热至200℃,恒温30分钟,再加热至220℃,恒温30分钟后,停止加热,冷却至室温;向反应液中加入乙醇进行沉淀,乙醇的质量与反应物总质量的比为2:1,沉淀离心5000g×10分钟收集,所得固体复溶于正己烷中,正己烷与反应物总质量的比为1:1,再向溶液中加入乙醇进行第二次沉淀,乙醇的质量与正己烷质量的比为2:1,沉淀离心5000g×10分钟收集,所得固体复溶于正己烷,离心5000g×10分钟除去沉淀物后,旋转蒸发正己烷,得到超顺磁性氧化铁纳米粒固体颗粒;步骤二:取步骤一合成得到超顺磁性氧化铁纳米粒颗粒、柠檬酸、N,N-二甲基甲酰胺,其质量比为1:0.1:10和1:1:100之间,氮气环境下搅拌加热至80℃,纳米粒颗粒完全溶解之后,冷却到室温,离心5000g×10分钟,收集上清,得到超顺磁性氧化铁纳米粒的N,N-二甲基甲酰胺溶液;步骤三:取步骤二中超顺磁性氧化铁纳米颗粒溶液、羟乙基淀粉溶液、N,N-二甲基甲酰胺,其质量比为1:0.1:5和1:1:20之间,混合均匀,氮气环境下搅拌加热至85℃,恒温2个小时,之后冷却至室温;加入甲基叔丁基醚进行沉淀,甲基叔丁基醚与超顺磁性氧化铁纳米颗粒溶液质量比为2:1~5:1之间,离心5000g×10分钟,收集沉淀;将沉淀冷冻真空干燥,得到超顺磁性氧化铁纳米粒固体,置于干燥器中储存;所述羟乙基淀粉溶液的配制方法是:称取羟乙基淀粉固体10克,加入90克超纯水配制而成。
一种pH响应型超小氧化铁纳米粒子组装体的制备工艺,该pH响应型超小氧化铁纳米粒子组装体以如下步骤制备的油酸包覆的超小氧化铁纳米粒子为原料,该包括:(1)将油酸钠和六水合三氯化铁溶解在水、乙醇和己烷的混合溶液中,在50℃~80℃条件下搅拌2小时~6小时,油相部分萃取并烘干得到油铁复合物;(2)将步骤(1)中油铁复合物溶解在油醇、油酸和二苯醚的混合溶液中,氩气保护下在200℃~280℃下搅拌,经不良溶剂沉淀,得到油酸包覆的超小氧化铁纳米粒子。其中,步骤(1)中油酸钠、六水合三氯化铁、水、乙醇和己烷的投料比为(30g~80g):(10g~20g):(50mL~150mL):(50mL~200mL):(100mL~300mL),所述步骤(2)中油铁复合物、油醇、油酸和二苯醚的投料比为(0.5g~2g):(0.5g~2g):(0.3g~0.6g):(5g~15g),步骤(2)中不良溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙醚和二甲亚砜中的一种或多种。
采用如上所述的传统的SPION制备工艺制备的SPION,分散性欠佳。
发明内容
基于此,本发明的主要目的是提供一种水溶性磁球的制备方法。采用该制备方法制备水溶性磁球,具有很好的分散性。
具体技术方案包括:
一种水溶性磁球的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
制备柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液,提供羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液,将所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液加至所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中反应,收集水溶性磁球;
其中,制备所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的步骤包括:
制备油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液,提供柠檬酸溶液,并于搅拌下将所述柠檬酸溶液滴加至所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中,搅拌反应,所得产物与甲基叔丁基醚混合,收集沉淀。
在其中一个实施例中,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的溶剂包含三氯甲烷或/和正己烷;或/和所述柠檬酸溶液的溶剂包含N,N-二甲基甲酰胺。
在其中一个实施例中,滴加所述柠檬酸溶液的过程中,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的温度为28℃~32℃,所述柠檬酸溶液滴加结束控制搅拌反应的条件为:温度75℃~85℃,时长为1.5h~2.5h。
在其中一个实施例中,滴加所述柠檬酸溶液的过程中,滴加的速度为55mL/h~65mL/h,搅拌的速度450rpm~550rpm。
在其中一个实施例中,所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液包含柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒的体积浓度为15%~25%;或/和所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液包含羟乙基淀粉或/和葡聚糖的浓度为100mg/mL~200mg/mL;或/和所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液的体积与所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的体积比为1:(8~15)。
在其中一个实施例中,所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液是于搅拌下滴加至所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中,滴加的速度为55mL/h~65mL/h,搅拌的速度为450rpm~550rpm。
在其中一个实施例中,将所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液滴加至所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液后控制反应的温度为80℃~90℃、反应的时长为1.5h~2.5h。
在其中一个实施例中,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液包含油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒18mg/mL~22mg/mL;或/和所述柠檬酸溶液包含柠檬酸2mg/mL~10mg/mL;或/和所述柠檬酸溶液的体积是所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的体积的1.8倍~2.2倍。
在其中一个实施例中,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒的步骤包括:
混合六水合三氯化铁、油酸钠、乙醇、水以及正己烷,对所得体系A进行升温、冷凝回流,从冷凝回流产物中分离出油相,对所述油相进行水洗、旋转蒸发,制备铁-油酸络合物;
混合所述铁-油酸络合物、二苯醚以及油醇,对所得体系B进行加热并真空除氧,升温,所得产物与丙酮混合,离心,收集沉淀。
在其中一个实施例中,对所述体系A升温至所述体系A的温度为65℃~75℃,冷凝回流的时长为3.5h~4.5h。
在其中一个实施例中,加热使所述体系B于90℃~110℃条件下维持0.8h~1.5h。
在其中一个实施例中,所述的六水合三氯化铁、油酸钠、乙醇、水以及正己烷的用量比为(10.5g~15g):(30g~40g):(70mL~90mL):(50mL~70mL):(130mL~150mL)。
在其中一个实施例中,所述的铁-油酸络合物、油醇以及二苯醚的用量比为(30g~40g):(60g~70g):(180g~220g)。
在其中一个实施例中,所述体系B经加热并真空除氧后升温至190℃~210℃并维持0.3h~0.6h。
与现有技术相比,本发明具备如下有益效果:
本发明在采用柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液、羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液制备水溶性磁球的过程中,通过对柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的制备工艺的调整,制备出具有很好的分散性的水溶性磁球。
同时,本发明实现了宏量制备磁化率好、磁饱和强度高、无剩磁的水溶性SPION的目的。采用本发明方法可制备出水合粒径为30nm左右的在水中溶解性良好的SPION,此方法原料简单易得、工艺简单、易于放大生产,有望用于MRI成像、靶向给药等领域。
附图说明
图1为本发明实施例1中铁-油酸的红外图谱;
图2为本发明实施例1中USPIO-油酸的透射电镜图;
图3为本发明实施例1中USPIO-油酸的磁滞曲线图;
图4为本发明实施例1中USPIO-油酸的红外图谱;
图5为本发明实施例1中USPIO-油酸在正己烷中的粒径分布图;
图6为本发明实施例1中USPIO-柠檬酸在DMF中的粒径分布图;
图7为本发明实施例1中USPIO-HES在水溶液中的粒径分布图;
图8为本发明实施例1中USPIO-HES的透射电镜图;
图9为本发明实施例1中USPIO-HES的磁滞曲线图;
图10为本发明实施例1中USPIO-HES在大鼠体内的血池成像图;
图11为本发明实施例1所得USPIO-柠檬酸的粒径测试结果图;
图12为本发明对比例1所得USPIO-柠檬酸的粒径测试结果图;
图13为本发明对比例2所得USPIO-柠檬酸的粒径测试结果图;
图14为本发明实施例1和对比例1所得USPIO-柠檬酸离心结果的比较图;
图15为本发明实施例1所得水溶性磁球与马根维显的成像效果图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将对本发明进行更全面的描述。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种水溶性磁球的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
制备柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液,提供羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液,将所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液加至所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中反应,收集水溶性磁球;
其中,制备所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的步骤包括:
制备油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液,提供柠檬酸溶液,并于搅拌下将所述柠檬酸溶液滴加至所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中,搅拌反应,所得产物与甲基叔丁基醚混合,收集沉淀。
可以理解的是,为了实现很好的沉淀,可以对甲基叔丁基醚的使用体积进行适度调整,包括但不限于所得产物与3倍体积的甲基叔丁基醚混合。
收集水溶性磁球的过程可以包括:将所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖的溶液滴加至所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中,所得产物与有机溶剂混合,离心除去所述有机溶剂。所述有机溶剂可以选自甲基叔丁基醚、乙醚以及乙醇中的至少一种。在用所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒制备羟乙基淀粉或/和葡聚糖修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒的步骤中,为了实现较好的沉淀效果,可以适度调整有机溶剂的用量,例如有机溶剂与所得产物的体积比高于3/4。
发明人在对水溶性磁球的研究中发现,水溶性磁球往往有大颗粒存在或者有修饰不完全的颗粒存在,相应的溶液在长期放置或者经离心处理的过程中会出现明显沉淀。基于此,发明人通过对油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液、柠檬酸溶液混合方式的优化以及两种溶液溶剂种类的整体调整,有效避免水溶性磁球溶液在长期放置或者经离心处理的过程中出现明显沉淀的情形。
在其中一个示例中,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的溶剂包含三氯甲烷或/和正己烷。
在其中一个示例中,所述柠檬酸溶液的溶剂包含N,N-二甲基甲酰胺。
在其中一个示例中,滴加所述柠檬酸溶液的过程中,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的温度为28℃~32℃(例如可以为28℃、30℃、32℃或这些值之间的任意值),所述柠檬酸溶液滴加结束控制搅拌反应的条件为:温度75℃~85℃,时长为1.5h~2.5h(例如为75℃、2.5h,85℃、1.5h,78℃、2h)。
在其中一个示例中,滴加所述柠檬酸溶液的过程中,滴加的速度为55mL/h~65mL/h(例如为55mL/h、60mL/h、65mL/h),搅拌的速度450rpm~550rpm(例如450rpm、500rpm、550rpm)。
在其中一个示例中,所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液包含柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒的体积浓度为15%~25%(例如15%、20%、25%)。
在其中一个示例中,所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液包含羟乙基淀粉或/和葡聚糖的浓度为100mg/mL~200mg/mL(例如100mg/mL、150mg/mL、200mg/mL)。优选地,所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液所含羟乙基淀粉或/和葡聚糖的浓度为150mg/mL。
在其中一个示例中,所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液的体积与所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的体积比为1:(8~15)(例如为1:8、1:12、1:15)。
本发明中柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的溶剂种类包括但不限于DMF,为促进溶解,可以在制备该溶液时进行搅拌,搅拌的条件例如80℃~90℃、5min~15min。羟乙基淀粉溶液的溶剂可以采用水,葡聚糖溶液的溶剂也可以采用水;离心的条件包括但不限于3500rpm~4500rpm、4.5min~5.5min(例如3500rpm、5.5min,4500rpm、4.5min,4000rpm、5min);收集所得沉淀还可以进行干燥,干燥的温度包括但不限于100℃~120℃。
在其中一个示例中,所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液是于搅拌下滴加至所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中,滴加的速度为55mL/h~65mL/h(例如为55mL/h、60mL/h、65mL/h),搅拌的速度为450rpm~550rpm(例如450rpm、500rpm、550rpm)。
在其中一个示例中,将所述羟乙基淀粉或/和葡聚糖溶液滴加至所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液后控制反应的温度为80℃~90℃、反应的时长为1.5h~2.5h,例如80℃反应2.5h、90℃反应1.5h、85℃反应2h。
在其中一个示例中,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液包含油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒18mg/mL~22mg/mL(例如为18mg/mL、20mg/mL、20mg/mL);或/和所述柠檬酸溶液包含柠檬酸2mg/mL~10mg/mL(例如2mg/mL、7mg/mL、10mg/mL);或/和所述柠檬酸溶液的体积是所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的体积的1.8倍~2.2倍(例如为1.8倍、2倍、2.2倍)。
在其中一个示例中,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒的步骤包括:
混合六水合三氯化铁、油酸钠、乙醇、水以及正己烷,对所得体系A进行升温、冷凝回流,从冷凝回流产物中分离出油相,对所述油相进行水洗、旋转蒸发,制备铁-油酸络合物;
混合所述铁-油酸络合物、二苯醚以及油醇,对所得体系B进行加热并真空除氧,升温,所得产物与丙酮混合,离心,收集沉淀。
可以理解的是,制备油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒的步骤中:对油相进行水洗的次数可以适度进行调整,例如乙醇沉淀洗涤1-2遍;本发明实施例为了实现较好的沉淀效果,可以对丙酮的使用量进行调整,例如丙酮的体积为所述产物的至少5倍,例如5倍。
制备油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒的步骤中:离心的条件包括但不限于6500rpm~7500rpm、20min~30min(例如6500rpm、30min,7500rpm、20min,7000rpm、25min)。收集沉淀之后还可以对沉淀进行干燥,干燥的温度包括但不限于100℃~120℃(例如100℃、110℃、120℃)。
在其中一个示例中,对所述体系A升温至所述体系A的温度为65℃~75℃(例如65℃、70℃、75℃),冷凝回流的时长为3.5h~4.5h(例如3.5h、4h、4.5h)。
在其中一个示例中,加热使所述体系B于90℃~110℃(例如90℃、100℃、110℃)条件下维持0.8h~1.5h(例如0.8h、1.2h、1.5h)。
在其中一个示例中,所述的六水合三氯化铁、油酸钠、乙醇、水以及正己烷的用量比为(10.5g~15g):(30g~40g):(70mL~90mL):(50mL~70mL):(130mL~150mL),例如10.5g:40g:70mL:50mL:150mL、15g:30g:70mL:70mL:130mL、12g:35g:80mL:60mL:140mL。
在其中一个示例中,所述的铁-油酸络合物、油醇以及二苯醚的用量比为(30g~40g):(60g~70g):(180g~220g)。
在其中一个示例中,所述体系B经加热并真空除氧后升温至190℃~210℃并维持0.3h~0.6h。
实施例1:
一种小粒径水溶性磁球的制备方法,通过以下步骤实现:
(1)取10.8g六水合三氯化铁与36.5g油酸钠溶于由80mL无水乙醇、60mL去离子水以及140mL正己烷组成的混合溶剂中,磁力搅拌,升温至70℃,冷凝回流反应4h,分液漏斗取上层有机层溶液,用30mL去离子水洗涤三次,旋转蒸发除去正己烷及水,得到红棕色粘稠状铁-油酸络合物;
(2)取步骤(1)中制备的铁-油酸络合物36g与64.4g油醇及200g二苯醚混溶,磁力搅拌,100℃下恒温1h并真空除氧,升温至200℃恒温0.5h,得到黑色液体,25g反应物用250g丙酮沉淀,7000rpm离心25min,110℃干燥,得到超小粒径的四氧化三铁-油酸(USPIO-油酸);
(3)取步骤(2)中制备的USPIO-油酸100mg溶于5mL三氯甲烷中,配制为20mg/mL的透明黑色溶液A,将A转入圆底烧瓶中,30℃下磁力搅拌;将0.04g柠檬酸溶于10mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,配制为4mg/mL的无色透明溶液B。室温下,将溶液B加入上述容器中,随后升温至80℃,搅拌2.0h,加入3倍体积的甲基叔丁基醚使溶液沉淀,7000rpm离心10min,弃去上清,沉淀用10mL DMF重新分散,得到USPIO-柠檬酸;
该步骤中,溶液B是在搅拌下(搅拌速度为500rpm)滴加(滴加速度为60mL/h中)至透明黑色溶液A;
(4)取步骤(3)中制备的USPIO-柠檬酸8mL,加入40mL DMF进行稀释,磁力搅拌,85℃恒温10min;取15g羟乙基淀粉(HES)溶于100mL去离子水中,配制为15%(wt/v)的微黄色透明溶液,取4mL 15%HES溶液缓慢滴加(滴加速度为60mL/h)到上述容器中,85℃下继续搅拌(搅拌速度为500rpm)2h,用39mL无水乙醇沉淀,4000rpm离心5min,110℃干燥,得到超小粒径的水溶性磁球USPIO-HES。
实施例2:
一种小粒径水溶性磁球的制备方法,通过以下步骤实现:
(1)取10.8g六水合三氯化铁与36.5g油酸钠溶于由80mL无水乙醇、60mL去离子水以及140mL正己烷组成的混合溶剂中,磁力搅拌,升温至70℃,冷凝回流反应4h,分液漏斗取上层有机层溶液,用30mL去离子水洗涤三次,旋转蒸发除去正己烷及水,得到红棕色粘稠状油酸铁络合物;
(2)取步骤(1)中制备的铁-油酸36g与64.4g油醇及200g二苯醚混溶,磁力搅拌,100℃下恒温1h并真空除氧,升温至200℃恒温0.5h,得到黑色液体,25g反应物用250g丙酮沉淀,7000rpm离心25min,110℃干燥,得到超小粒径的四氧化三铁-油酸(USPIO-油酸);
(3)取步骤(2)中制备的USPIO-油酸100mg溶于5mL三氯甲烷中,配制为20mg/mL的透明黑色溶液A,将A转入圆底烧瓶中,30℃下磁力搅拌;将0.04g柠檬酸溶于10mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,配制为4mg/mL的无色透明溶液B。室温下,将溶液B加入上述容器中,随后升温至80℃,搅拌2.0h,加入3倍体积的甲基叔丁基醚使溶液沉淀,7000rpm离心10min,弃去上清,沉淀用10mL DMF重新分散,得到USPIO-柠檬酸;
该步骤中,溶液B是在搅拌下(搅拌速度为500rpm)滴加(滴加速度为60mL/h中)至透明黑色溶液A;
(4)取步骤(3)中制备的USPIO-柠檬酸8mL,加入40mL DMF进行稀释,磁力搅拌,85℃恒温10min;取15g葡聚糖(Dextran,Mw≈40000)溶于100mL去离子水中,配制为15%(wt/v)的透明溶液,取4mL 15%Dextran溶液缓慢滴加(滴加速度为60mL/h)到上述容器中,85℃下继续搅拌(搅拌速度为500rpm)2h,用39mL无水乙醇沉淀,4000rpm离心5min,110℃干燥,得到超小粒径的水溶性磁球USPIO-Dextran。
实施例3:
一种小粒径水溶性磁球的制备方法,通过以下步骤实现:
(1)取12g六水合三氯化铁与30g油酸钠溶于由70mL无水乙醇、50mL去离子水以及130mL正己烷组成的混合溶剂中,磁力搅拌,升温至65℃,冷凝回流反应3.5h,分液漏斗取上层有机层溶液,用30mL去离子水洗涤三次,旋转蒸发除去正己烷及水,得到红棕色粘稠状铁-油酸络合物;
(2)取步骤(1)中制备的铁-油酸络合物30g与60g油醇及180g二苯醚混溶,磁力搅拌,90℃下恒温0.8h并真空除氧,升温至190℃恒温0.3h,得到黑色液体,反应物用6倍体积的丙酮沉淀,6500rpm离心20min,100℃干燥,得到超小粒径的四氧化三铁-油酸(USPIO-油酸);
(3)取步骤(2)中制备的USPIO-油酸溶于三氯甲烷中,配制为18mg/mL的透明黑色溶液A,将A转入圆底烧瓶中,10℃下磁力搅拌;将柠檬酸溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,配制为2mg/mL的无色透明溶液B。室温下,将溶液B加入上述容器中,随后升温至75℃,搅拌1.5h,加入3倍体积的甲基叔丁基醚使溶液沉淀,6500rpm离心8min,弃去上清,沉淀用10mLDMF重新分散,得到USPIO-柠檬酸;
该步骤中,溶液B是在搅拌下(搅拌速度为550rpm)滴加(滴加速度为65mL/h中)至透明黑色溶液A;
(4)取步骤(3)中制备的USPIO-柠檬酸,加入DMF进行稀释,磁力搅拌(体积浓度为15%),80℃恒温5min;取羟乙基淀粉(HES)溶于去离子水中,配制为100mg/mL的微黄色透明溶液,取1/8倍体积的HES溶液缓慢滴加(滴加速度为65mL/h)到上述容器中,80℃下继续搅拌(搅拌速度为550rpm)1.5h,用39mL无水乙醇沉淀,3500rpm离心4.5min,100℃干燥,得到超小粒径的水溶性磁球USPIO-HES。
实施例4:
一种小粒径水溶性磁球的制备方法,通过以下步骤实现:
(1)取15g六水合三氯化铁与40g油酸钠溶于由90mL无水乙醇、70mL去离子水以及150mL正己烷组成的混合溶剂中,磁力搅拌,升温至75℃,冷凝回流反应4.5h,分液漏斗取上层有机层溶液,用30mL去离子水洗涤三次,旋转蒸发除去正己烷及水,得到红棕色粘稠状铁-油酸络合物;
(2)取步骤(1)中制备的铁-油酸络合物40g与70g油醇及220g二苯醚混溶,磁力搅拌,110℃下恒温1.5h并真空除氧,升温至210℃恒温0.6h,得到黑色液体,反应物用7倍体积的丙酮沉淀,7500rpm离心30min,120℃干燥,得到超小粒径的四氧化三铁-油酸(USPIO-油酸);
(3)取步骤(2)中制备的USPIO-油酸溶于三氯甲烷中,配制为22mg/mL的透明黑色溶液A,将A转入圆底烧瓶中,30℃下磁力搅拌;将柠檬酸溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,配制为10mg/mL的无色透明溶液B。室温下,将溶液B加入上述容器中,随后升温至85℃,搅拌2.5h,加入3倍体积的甲基叔丁基醚使溶液沉淀,7500rpm离心15min,弃去上清,沉淀用10mLDMF重新分散,得到USPIO-柠檬酸;
该步骤中,溶液B是在搅拌下(搅拌速度为450rpm)滴加(滴加速度为55mL/h中)至透明黑色溶液A;
(4)取步骤(3)中制备的USPIO-柠檬酸,加入DMF进行稀释(体积浓度为25%),磁力搅拌,90℃恒温15min;取羟乙基淀粉(HES)溶于去离子水中,配制为20%(wt/v)的微黄色透明溶液,取1/15倍体积的HES溶液缓慢滴加(滴加速度为55mL/h)到上述容器中,95℃下继续搅拌(搅拌速度为450rpm)2.5h,用无水乙醇沉淀,4500rpm离心5.5min,120℃干燥,得到超小粒径的水溶性磁球USPIO-HES。
对比例1至对比例2:
对比例1是实施例1的对比例,相对于实施例1的差别之处仅在于步骤(3)中,透明黑色溶液A和溶液B没有采用滴加而是将溶液B倒入透明黑色溶液A中直接混合,透明黑色溶液A的温度为30℃,混合后80℃反应2小时。
对比例2是实施例1的对比例,相对于实施例1的差别之处仅在于步骤(3)中,透明黑色溶液A和溶液B没有采用滴加而是将溶液B倒入透明黑色溶液A中直接混合,透明黑色溶液A的温度为80℃,混合后80℃反应2小时。
就实施例1来讲,图1为实施例1中铁-油酸的红外图谱;图2为实施例1中USPIO-油酸的透射电镜图;图3为实施例1中USPIO-油酸的磁滞曲线图;图4为实施例1中USPIO-油酸的红外图谱;图5为实施例1中USPIO-油酸在正己烷中的粒径分布图;图6为实施例1中USPIO-柠檬酸在DMF溶液中的粒径分布图;图7为实施例1中USPIO-HES在水溶液中的粒径分布图;图8为实施例1中USPIO-HES的透射电镜图;图9为实施例1中USPIO-HES的磁滞曲线图;图10为实施例1中USPIO-HES在大鼠体内的血池成像图。这些图示结果显示,实施例1实现了宏量制备分散性好、磁化率好、磁饱和强度高、无剩磁的水溶性SPION的目的。
取实施例1、对比例1、对比例2的USPIO-柠檬酸,测试粒径,结果见表1,以及图11、图12、图13。
表1
粒径(nm) | PDI | ||
实施例1 | 49.45 | 0.19 | 图11 |
对比例1 | 87.7 | 0.27 | 图12 |
对比例2 | 292.8 | 0.52 | 图13 |
取实施例1和对比例1制备的USPIO-柠檬酸,在DMF溶液中均分分散,然后在5000rpm的转速下离心,结果见图14,图中左侧对应实施例1制备的USPIO-柠檬酸、右侧对应对比例1制备的USPIO-柠檬酸,根据图示结果可知,实施例1的USPIO-柠檬酸经离心也不会出现沉淀,说明实施例1制备的USPIO-柠檬酸没有大颗粒或者修饰不完全的颗粒等存在。采用同样的方法对实施例2至实施例4、对比例2制备的USPIO-HES进行了测试。结果实施例2至实施例4所得结果同实施例1,即未出现任何的沉淀。对比例2同对比例1,沉淀量大,说明里面的USPIO-柠檬酸粒径分散不均匀,存在大颗粒和未修饰完全的纳米粒。
同时,发明人还对实施例1制备的USPIO-HES的成像效果进行测试,为了验证USPIO-HES的MRI成像能力,我们采用市售MRI对比剂--马根维显作为对照,在同等浓度下(铁和钆的浓度均为4mg/mL,注射体积0.6mL),它们在大鼠血池成像能力存在差异。结果显示:实施例1能够提升成像的背景亮度,见图15,从中可知,USPIO-HES和马根维显都能够对血池进行T1显像,但是USPIO-HES在血池有效成像时间在1小时以上,而马根维显在血池有效成像时间小于5分钟。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种水溶性磁球的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
制备柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液,提供羟乙基淀粉或葡聚糖溶液,将所述羟乙基淀粉或葡聚糖溶液于搅拌下滴加至所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中反应,滴加的速度为55mL/h~65mL/h,搅拌的速度为450rpm~550rpm,反应的温度为80℃~90℃,反应的时长为1.5h~2.5h,所得产物与有机溶剂混合,离心除去所述有机溶剂,收集水溶性磁球;
所述有机溶剂可以选自甲基叔丁基醚或乙醇中的至少一种;所述有机溶剂与所得产物的体积比高于3/4;所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒的体积浓度为15%~25%;所述羟乙基淀粉溶液中羟乙基淀粉的浓度为100mg/mL~200mg/mL,所述葡聚糖溶液中葡聚糖的浓度为100mg/mL~200mg/mL;所述羟乙基淀粉或葡聚糖溶液的体积与所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的体积比为1:(8~15);
其中,制备所述柠檬酸修饰的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的步骤包括:
制备油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液,提供柠檬酸溶液,并于搅拌下将所述柠檬酸溶液滴加至所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液中,搅拌反应,搅拌反应的条件为:温度为75℃~85℃,时长为1.5h~2.5h;所得产物与3倍体积的甲基叔丁基醚混合,收集沉淀;
所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的溶剂包含三氯甲烷或/和正己烷;滴加所述柠檬酸溶液的过程中,滴加的速度为55mL/h~65mL/h,搅拌的速度为450rpm~550rpm,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的温度为28℃~32℃。
2.根据权利要求1所述的水溶性磁球的制备方法,其特征在于,所述羟乙基淀粉或葡聚糖溶液的溶剂为水。
3.根据权利要求1所述的水溶性磁球的制备方法,其特征在于,所述离心的条件包括:转速为3500rpm~4500rpm,离心时间为4 .5min~5 .5min。
4.根据权利要求1所述的水溶性磁球的制备方法,其特征在于,所述柠檬酸溶液的溶剂包含N,N-二甲基甲酰胺。
5.根据权利要求1至4任一项所述的水溶性磁球的制备方法,其特征在于,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液包含油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒18mg/mL~22mg/mL;所述柠檬酸溶液包含柠檬酸2mg/mL~10mg/mL;所述柠檬酸溶液的体积是所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒溶液的体积的1.8倍~2.2倍。
6.根据权利要求1至4任一项所述的水溶性磁球的制备方法,其特征在于,所述油酸包裹的油溶性四氧化三铁纳米粒的步骤包括:
混合六水合三氯化铁、油酸钠、乙醇、水以及正己烷,对所得体系A进行升温、冷凝回流,从冷凝回流产物中分离出油相,对所述油相进行水洗、旋转蒸发,制备铁-油酸络合物;
混合所述铁-油酸络合物、二苯醚以及油醇,对所得体系B进行加热并真空除氧,升温,所得产物与丙酮混合,离心,收集沉淀。
7.根据权利要求6所述的水溶性磁球的制备方法,其特征在于,对所述体系A升温至所述体系A的温度为65℃~75℃,冷凝回流的时长为3.5h~4.5h。
8.根据权利要求7所述的水溶性磁球的制备方法,其特征在于,加热使所述体系B于90℃~110℃条件下维持0.8h~1.5h。
9.根据权利要求7或者8所述的水溶性磁球的制备方法,其特征在于,所述的六水合三氯化铁、油酸钠、乙醇、水以及正己烷的用量比为(10.5g~15g):(30g~40g):(70mL~90mL):(50mL~70mL):(130mL~150 mL)。
10.根据权利要求7或者8所述的水溶性磁球的制备方法,其特征在于,所述的铁-油酸络合物、油醇以及二苯醚的用量比为(30g~40g):(60g~70g): (180g~220g)。
11.根据权利要求7或者8所述的水溶性磁球的制备方法,其特征在于,所述体系B经加热并真空除氧后升温至190℃~210℃并维持0.3h~0.6h。
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