TWI445550B - Magnetic composite nanoparticles having multiple reactive functional groups of the method for its preparation - Google Patents
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Description
本發明係有關一種磁性奈米粒子複合物及其製備方法，特別是指一種具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物及其製備方法。
近年來，許多專家學者多致力於多成份及多功能性奈米複合物的開發與應用，主因為單一成分奈米粒子受限於其單一性質，無法滿足各種新穎及延伸應用。因此，必須結合其他材料以增加粒子的新穎性與功能性。一般而言，多成份奈米複合物可分為核殼奈米粒子複合物(core-shell nanoparticles)及混成奈米複合物(hybrid nanocomposite particles)兩大類。混成奈米複合物指的是顆粒由兩種以上成份所組成，且其成份均勻分佈於顆粒整體內部。至於核殼奈米粒子複合物主要可分為核殼複合奈米粒子(core-shell nanocomposite colloids)和中空球(hollow spheres)二種特殊材料。核層(core)與殼層(shell)的材質特性均會影響複合顆粒本身整體的物化特性如催化活性、反應性、選擇性及顆粒溶解性及生物親和性等。
就生物醫學及檢測上來說，磁性奈米複合物是較受矚目的，其主要應用於磁振照影(MRI)之顯影劑，以提高影像上的對比效果，以及作為藥物釋放等。目前所用之顯影劑大部分為core-shell結構，以一高分子做為殼層將三氧化二鐵(Fe2O3)或四氧化三鐵(Fe3O4)包覆在內層，其例子大小約為10~30nm，另外有以微泡沫(microbubble)的型式作為顯影劑，其核層為氣泡，殼層為PVA，將磁粒子包覆在裡面，其優點為可同時做為MRI與超音波影像之顯影劑，但其粒徑過大為其缺點，大約為3.98μm。上述用於磁振照影(MRI)的磁性奈米粒子均需較複雜且長時間的製備程序，以及使用交聯劑或包覆劑，造成生物毒性較高與不易純化。再者，磁性奈米粒子多功能性不足。
有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種嶄新的
具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物及其製備方法，其能有效克服上述之該等問題，並作為一種智慧型MRI顯影劑及藥物載體。
本發明之主要目的在提供一種具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物及其製備方法，其以簡單、快速、低成本的製程方式製備出一種殼體為具有多重反應性官能基之導電高分子，核體為超順磁磁性奈米粒子之磁性奈米粒子複合物。
本發明之另一目的在提供一種具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物及其製備方法，其磁性奈米粒子複合物可固定上螢光偵測物子或特殊抗體，成為智慧型MRI顯影劑及藥物載體。
本發明之再一目的在提供一種具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物及其製備方法，其製備過程不需使用界面活性劑、分散劑、交聯劑等，因此生物毒性較習知的磁性奈米粒子複合物低。
為達上述之目的，本發明提供一種具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物，其包含有一核層；以及一包覆於核層外的殼層，其中核層係由磁性奈米粒子所組成，殼層是具有多重反應性官能基之導電高分子所構成。
本發明尚提供上述之磁性奈米粒子複合物的製備方法，其包含有下列步驟：首先，將一Fe3+與一Fe2+混合液均勻混合，並加入一鹼性水溶液，以形成數個磁性奈米粒子；隨後將磁性奈米粒子分離出來；以及將磁性奈米粒子與一種生物可相容水可溶性自身酸摻雜聚苯胺衍生物均勻混合形成一混合液，並利用一酸性溶液調整該混合液之pH為4~5之間，接續對混合物進行震盪反應與分離，以將數個磁性奈米複合物分離出來，以製成同時具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
本發明之精神所在係提出一種嶄新的具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物及其製作方法，其包括有一磁性奈米粒子；以及一包覆磁性奈米粒子的導電高分子，其具有多重反應性官能基。此磁性奈米粒子複合物除因具有磁性可應用於磁振造影之顯影劑與追蹤劑，更因為具有多重反應性官能基，因此可固定上螢光偵測物子或特殊抗體，作為智慧型MRI顯影劑及藥物載體。再者，本發明之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物在製作時不需使用界面活性劑或分散劑就可製備出粒徑小且易分散於水中之磁性奈米粒子複合物，低生物毒性，純化步驟簡單。
首先，請參閱第1圖，其係本發明之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物的結構示意圖。如圖所示，本發明之智慧型顯影劑包含有一由超順磁磁性奈米粒子所構成之核層10，其中此超順磁磁性奈米粒子為四氧化三鐵(Fe3O4)(MNP)；與一包覆於核層10外周圍之殼層12，其是具有多重反應性官能基之導電高分子所構成，此多重反應性官能基(R)為，其中R'=CH2CH2,CH=CH，M=H、Li、Na、K、NH4 +。此導電高分子為聚苯胺衍生物。
此殼層12因具有多重反應性官能基可固定上螢光偵測物子或特殊抗體，作為智慧型MRI顯影劑及藥物載體。
請參閱第2圖，其係上述本發明之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物的製作方法流程圖。如圖所示，如步驟S1所述，將Fe3+與Fe2+混合液以一攪拌裝置均勻混合，並於65℃下緩慢加入氫氧
化鈉(NaOH)水溶液，於75~80℃與攪拌反應5~7分鐘終止反應，此時會生成粒徑為5~10奈米之磁性奈米粒子，其中[Fe3+]：[Fe2+]：[NaOH]之莫耳比為2：3：8；如步驟S2所述，冷卻後，使用分離裝置將磁性奈米粒子分離出來，並用水洗至少五次；如步驟S3所述，將磁性奈米粒子與一種生物可相容水可溶性自身酸摻雜聚苯胺衍生物均勻混合後，並用1N HCl調整pH為4~5之間，再將其混合液置於超音波震盪器中，於15~20分鐘震盪反應30分鐘，再利用分離裝置將磁性奈米複合物分離出來，以去離水洗至少五次，可製成具有多重反應性官能基之磁性奈米複合物，其粒徑為15~30奈米。此多重反應性官能基為，其中R'=CH2CH2,CH=CH，M=H、Li、Na、K、NH4 +。
上述之分離裝置為分液漏斗及強力永久磁鐵。此外，利用上述之磁性奈米粒子複合物所製成之顯影劑具超順磁特性，且最大濃度為0~25mg/mL。
由上述之製程步驟可發現本發明之製備過程簡單、快速、低成本，且不需使用界面活性劑或分散劑，就可以製作出粒徑小且、分散於水中且具有多重反應性官能基之磁性奈米複合物。
上述之生物可相容水可溶性自身酸摻雜聚苯胺衍生物之結構如下式I所示。
其中，0<x<1；R1,R2,R3,R4可分別為-H,-CH3,-C2H5,-C3H7,
-F,-Cl,-Br,-I,-COR7,-OCOR7,-NO2,-COOR7，或-CN等(其中R7可為C1-C8烷基)，R5,R6可分別為-COR8COOH或-COR8COO-(其中，R8可為C2-C4烷基或烯基)。
而其環酸酐的部分可以為：
X=-H、-CH2CH=CH2、 、-CH=CHCH2(CH2)nCH3 其中n=4、8、10、14、18。
以下係本發明之具體實施例，其係用以清楚說明本發明之較佳方式。
在室溫將0.7g(4.32×10-3mole)氯化鐵(FeCl3)、1.07g(6.48×10-3mole)氯化亞鐵水溶液(FeCl2．4H2O)和400mL二次水加入三頸瓶中，在氮氣環境下以磁石攪拌5分鐘，使FeCl3和FeCl2．4H2O完全溶解。加入20mL 0.864N之氫氧化鈉(NaOH)水溶液，溫度升至80℃，此時即會有磁性奈米粒子Fe3O4(MNP)生成。將產物快速冷卻，並於超音波震盪器中震盪，使磁性奈米粒子均勻分散於水溶液中。然後將此混合溶液倒入分液漏斗中，在漏斗外以強力磁鐵吸附磁粒子，讓漏斗中的水溶液由漏斗下方流出，得以和磁性奈米粒子分離。最後，加入二次水反覆萃洗磁粒子數次，直至水溶液呈中性、無色為止，由第3圖(a)之TEM圖可知其粒徑大小約為8奈米(nm)。第5圖之(a)為MNP之紅外線光譜圖，在586cm-1為MNP的Fe-O(vFe-O)伸縮振動，利用超導量子干涉儀
(Superconducting Quantum Interference Device,SQUID)量測奈米粒子的飽和磁化強度為66.2emu/g，其飽和磁化強度皆會隨著磁場強度增強而增加且會通過原點，具有超順磁的特性，如第6圖(a)所示。
將聚苯胺(polyaniline,PAn)二甲基亞碸(DMSO)溶液(0.41mg/mL)在室溫下緩慢滴入奈米MNP水溶液(1.22mg/mL)中，此時PAn分子遇水會行聚集反應，同時會將MNP包覆起來，生成核層為MNP，殼層為PAn的磁性奈米複合物，隨後將磁性奈米複合物從溶液中分離出來，並分散於二次水中，製備成MNP/PAn複合物，其結構式如第4圖(a)所示。
取10mL的奈米MNP水溶液(6.4mg/mL)與4mL濃度為1.85mg/mL的poly[N-(sodium 1-tone-butyrate)]aniline(SPAnNa)水溶液均勻混合後，將此混合溶液置於超音波震盪器下滴入0.5M HCl，當SPAnNa遇到酸會行聚集反應，同時會將MNP包覆起來，生成內核為MNP外殼為poly[N-(1-tone-butyric acid)]aniline(SPAnH)的磁性奈米複合物。將磁性奈米複合物從溶液中分離出來，並分散於二次水中，製備成MNP/SPAnH composites，其結構式如第4圖(b)所示。
第5圖(c)為MNP/SPAnH複合物(composites)之紅外線光譜圖，在582cm-1依然有Fe-O(vFe-O)伸縮振動，在2844以及2927cm-1處有飽和對稱及非對稱C-H(vC-H)伸縮振動，在1707cm-1處有-COOH基團的C=O(vC=O)伸縮振動，在3410cm-1處有-COOH的O-H(vO-H)伸縮振動，這表示MNP的確包覆一層高分子(SPAnH)。利用SQUID量測奈米粒子的飽和磁化強度為53.2emu/g，具有超順磁的特性，如第6圖(b)所示。
取10mL的奈米MNP水溶液(6.4mg/mL)與4mL濃度為
3.7mg/mL的SPAnNa水溶液均勻混合後，將此混合溶液置於超音波震盪器下滴入0.5M HCl，當SPAnNa遇到酸會行聚集反應，同時會將奈米MNP磁粒子包覆起來，生成內核為MNP外殼為SPAnH的磁性奈米複合物，將磁性奈米複合物從溶液中分離出來，並分散於二次水中，製備成MNP/SPAnH複合物，其結構式如第4圖(a)所示。
第5圖(c)為MNP/SPAnH composites之紅外線光譜圖，在582cm-1依然有Fe-O(vFe-O)伸縮振動，在2844以及2927cm-1處有飽和對稱及非對稱C-H(vC-H)伸縮振動，在1707cm-1處有-COOH基團的C=O(vC=O)伸縮振動，在3410cm-1處有-COOH的O-H(vO-H)伸縮振動，這表示MNP的確包覆一層高分子(SPAnH)。利用SQUID量測奈米粒子的飽和磁化強度為32.6emu/g，具有超順磁的特性，如第6圖(e)所示。
取10mL的奈米MNP水溶液(6.4mg/mL)與4mL濃度為4.9mg/mL的SPAnNa水溶液均勻混合後，將此混合溶液置於超音波震盪器下滴入0.5M HCl，當SPAnNa遇到酸會行聚集反應，同時會將奈米MNP磁粒子包覆起來，生成內核層為MNP，殼層為SPAnH的磁性奈米複合物，將磁性奈米粒子複合物從溶液中分離出來，並分散於二次水中，製備成MNP/SPAnH複合物，其結構式如第4圖(a)所示。
由第3圖(b)之TEM圖可知其粒徑大小為18nm，第5圖(c)為MNP/SPAnH複合物之紅外線光譜圖，在582cm-1依然有Fe-O(vFe-O)伸縮振動，在2844以及2927cm-1處有飽和對稱及非對稱C-H(vC-H)伸縮振動，在1707cm-1處有-COOH基團的C=O(vC=O)伸縮振動，在3410cm-1處有-COOH的O-H(vO-H)伸縮振動，這表示MNP的確包覆一層高分子(SPAnH)。利用SQUID量測奈米粒子的飽和磁化強度為37.6emu/g，具有超順磁的特性，如第6圖(d)所示。
取10mL的奈米MNP水溶液(6.4mg/mL)與4mL濃度為7.4mg/mL的SPAnNa水溶液均勻混合後，將此混合溶液置於超音波震盪器下滴入0.5M HCl，當SPAnNa遇到酸會行聚集反應，同時會將奈米MNP磁粒子包覆起來，生成內核為MNP外殼為SPAnH的磁性奈米粒子複合物，將磁性奈米粒子複合物從溶液中分離出來，並分散於二次水中，製備成MNP/SPAnH composites，其結構式如第4圖(a)所示。
第5圖(c)為MNP/SPAnH composites之紅外線光譜圖，在582cm-1依然有Fe-O(vFe-O)伸縮振動，在2844以及2927cm-1處有飽和對稱及非對稱C-H(vC-H)伸縮振動，在1707cm-1處有-COOH基團的C=O(vC=O)伸縮振動，在3410cm-1處有-COOH的O-H(vO-H)伸縮振動，這表示MNP的確包覆一層高分子(SPAnH)。利用SQUID量測奈米粒子的飽和磁化強度為49.1emu/g，具有超順磁的特性，如第6圖(c)所示。
於已塗佈1%明膠(gelatin)的96 well多孔培養盤之每個well中放入10,000顆150μL的人類臍帶靜脈血管內皮細胞(human umbilical vein endothelial cell,HUVEC)混合液，將其置入溫度為37℃、含有5%二氧化碳(CO2)之潮濕培養箱中，讓細胞進行貼附生長，24小時(hr)後於每個well中加入50μL(25、50、100、150μg/mL)分散於M199培養基的MNP溶液，並置入37℃、5% CO2潮濕培養箱中，24hr後開始進行繼數觀察細胞生長。細胞繼數開始先移除M199，加入120μL 2,3-Bis(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide inner salt(XTT)反應液，利用ELISA reader(BIO-TEK,model EL 808)於490nm測其OD值，以評估MNP是否具有生物毒性。
第7圖為HUVEC在濃度25-150μg/mL的MNP環境下培養
1-8天所得到之細胞粒線體活性相對應培養時間的表現，同時以不含現MNP之細胞培養環境做為控制組。在經過一天培養後，雖然HUVEC細胞數量皆比控制組少，且細胞數隨著加入的MNP濃度的增加而更明顯減少，可能是因為MNP的加入改變培養液的本質，造成HUVEC細胞不適應而逐漸脫離貼附基材而出現細胞數目的降低，但剩餘細胞到了第二天細胞開始適應環境而貼附生長，且在第二天到第四天開始進行對數生長增殖，此時期細胞快速分裂增殖使其細胞數快速增加，第四天過後進入緩慢生長期直至第八天，由第二天至第四天之細胞對數增殖期計算出細胞生長速率與控制組並無差異(shown in Table 1)，因此MNP在此濃度範圍對HUVEC並未造成明顯的生物毒性。
於已塗佈1% gelatin的96 well多孔培養盤之每個well中放入10,000顆150μL的HUVEC混合液，將其置入37℃、5% CO2潮濕培養箱中，讓細胞進行貼附生長，24hr後於每個well中加入50μL(25、50、100、150μg/mL)分散於M199的MNP/SPAnH溶液，並置入37℃、5% CO2潮濕培養箱中，24小時後開始進行繼數觀察細胞生長，細胞繼數開始先移除M199，加入120μL XTT反應液，置於培養箱反應3小時，之後每well取出100μL已反應的XTT反應液，利用ELISA reader(BIO-TEK,model EL 808)於490nm測其OD值，以評估MNP/SPAnH是否具有生物毒性。
第8圖為HUVEC在濃度25-150μg/mL的MNP/SPAnH composites環境下培養1-7天所得到之細胞粒線體活性相對應培養時間的表現，同時以不含有MNP/SPAnH composites之細胞培養環境做為控制組。在經過一天培養後，在含有MNP/SPAnH composites環境下培養之HUVEC細胞數量皆比控制組少，且細胞數隨著加入的MNP/SPAnH composites濃度的增加有明顯減少，可能是因為
MNP/SPAnH composites的加入改變培養液的本質，造成HUVEC細胞不適應而逐漸脫離貼附基材而出現細胞數目的降低，但剩餘細胞到了第二天細胞開始適應環境而貼附生長，且在第二天到第五天開始進行對數生長增殖，此時期細胞快速分裂增殖使其細胞數快速增加，第五天過後進入緩慢生長期直至第七天，由第二天至第五天之細胞對數增殖期計算出細胞生長速率與控制組並無差異(表一)，因此MNP/SPAnH composites在此濃度範圍對HUVEC並未造成明顯的生物毒性。
於直徑3.5cm的dish塗佈1% gelatin並加入含有20,000顆2mL的HUVEC混合液，置入37℃、5% CO2潮濕培養箱中，讓細胞進行貼附生長，24hr後於dish中加入100μL分散於M199的MNP/SPAnH複合物溶液，24hr後開始將dish中的液體，之後以1mL Hanks' balance slat solution(HBSS)清洗，清洗後以Live/Dead染劑對細胞進行染色，之後再以HBSS清洗乾淨，以confocal(Leica Germany,model TCS SP2)觀察細胞生長趨勢。
第9圖為control and MNP/SPAnH複合物(150μg/mL)與HUVEC共培養1-7天的細胞螢光圖，培養第一天後，HUVEC在含有MNP/SPAnH複合物環境下培養之細胞數量比control少，但細胞數目隨著培養天數增加而增加，與control有一樣的生長趨勢，這說明MNP/SPAnH複合物並不具生物毒性，與細胞生長曲線圖的結果相符和。
取10mL的奈米MNP水溶液(6.4mg/mL)與4mL濃度為
3.7mg/mL的Poly[N-(sodium-1-one-2-vinyl-butyrate)]aniline(MPAnNa)水溶液均勻混合後，將此混合溶液置於超音波震盪器下，滴入0.5M HCl，當MPAnNa遇到酸會行聚集反應，同時會將MNP包覆起來，生成內核為MNP外殼為Poly[N-(1-one-2-vinyl-butyric acid)]aniline(MPAnH)的磁性奈米粒子複合物，將磁性奈米粒子複合物從溶液中分離出來，以二次水不斷清洗至中性，並分散於二次水中，製備成MNP/MPAnH複合物，其結構式如第4圖(a)所示。
於已塗佈1% gelatin的96 well多孔培養盤之每個well中放入10,000顆150μL的HUVEC混合液，將其置入37℃、5% CO2潮濕培養箱中，讓細胞進行貼附生長，24hr後於每個well中加入50μL(25、50、100、150μg/mL)分散於M199的MNP/MPAnH溶液，並置入37℃、5% CO2潮濕培養箱中，24hr後開始進行繼數觀察細胞生長，細胞繼數開始先移除M199，加入120μL XTT反應液，利用ELISA reader(BIO-TEK,model EL 808)於490nm測其OD值，評估MNP/MPAnH是否具有生物毒性。第10圖為HUVEC在濃度25-150μg/mL的MNP/MPAnH複合物環境下培養1-7天所得到之細胞粒線體活性相對應培養時間的表現，同時以不含有MNP/MPAnH複合物之細胞培養環境做為控制組。在經過一天培養後，在含有MNP/MPAnH composites環境下培養之HUVEC細胞數量皆比控制組少，且細胞數隨著加入的MNP/MPAnH複合物濃度的增加而更明顯減少，可能是因為MNP/MPAnH複合物的加入改變培養液的本質，造成HUVEC細胞不適應而逐漸脫離貼附基材而出現細胞數目的降低，但剩餘細胞到了第二天細胞開始適應環境而貼附生長，且在第二天到第五天開始進行對數生長增殖，此時期細胞快速分裂增殖使其細胞數快速增加，第五天過後進入緩慢生長期直至第七天，由第二天至第五天之細胞對數增殖期計算出細胞生長速率與控制組並無差異(如表一所示)，因此MNP/MPAnH複合物在此濃度範圍對HUVEC並未造成明顯的生物毒性。
為了測試由本發明之磁性奈米粒子複合物所形成之顯影劑(MNP/SPAnH複合物)於老鼠體內代謝的狀況，因此分別於老鼠體內注射1.2mg/kg與6mg/kg的MNP/SPAnH複合物作為實驗組，並與未注射MNP/SPAnH複合物之控制組對照，每組皆為三重覆，並每天收集每隻老鼠的尿液與糞便至21天，之後將所收集之尿液以12M濃鹽酸混合將尿液中MNP/SPAnH複合物的鐵離子溶出來，利用ICP-OES測其鐵離子濃度，觀測其MNP/SPAnH複合物經由尿液代謝狀況，由第11圖可知尿液中鐵的含量在MNP/SPAnH複合物注射後第11天至第14天與control對照下有明顯增加的趨勢，這可能是因MNP/SPAnH複合物先經由肝臟代謝成水溶性產物後再經由腎臟代謝之後由尿液排出，且尿液中鐵的總含量分別占注射量的83%與69%，因此顯影劑大部分可由尿液代謝，不會殘留過多在體內。而所收集的糞便先將其烘乾後再磨成粉，之後以12M之王水將粉溶掉，利用ICP-OES測其鐵離子濃度，觀測其MNP/SPAnH經由糞便代謝狀況，由第10圖可知糞便中鐵的含量在MNP/SPAnH複合物注射後21天與control對照下並無明顯的增加，因此可判定MNP/SPAnH複合物經由肝臟代謝並不會代謝成脂溶性產物，所以不會由腸胃代代謝。
將含鐵濃度分別為0.32、0.648、0.96、1.292、1.96、3.2、4.8與6.48μmole/kg的MNP/SPAnH複合物在24孔盤中以1%的明膠配製成奈米磁膠體標準品，同時以不含有MNPSPAnH複合物做為控制組，利用3-T磁振造影(magnetic resonance imager,MRI)量測其自旋-自旋弛緩速度(spin-spin relaxation rate,R2)來定量鐵的濃度，由第13圖(a)之T2影像可知，當鐵濃度越高時在影像中所呈現的強度越強，且由第13圖(b)可知，R2會隨著MNP/SPAnH複合物中含鐵濃度的增加而增加，這是因為奈米磁膠體中的磁場梯度會
隨著鐵濃度的增加而增強，在濃度為0~1.96μmole/kg之間所測得之R2為線性範圍，其斜率為32.39 second-1 μmole/kg-1(R2=0.996)，因此將可用於觀測動物體內之MRI定量顯影劑。
所有動物實驗程序皆已經由動物實驗委員會認可，實驗所用的老鼠皆為公的Sprague-Dawley老鼠(250±50g)，所用之麻醉劑為ketamine(40mg/kg)與xylazine(10mg/kg)的混合物且由靜脈注射麻醉，將24隻老鼠分成二組，分別注射濃度為15μmole/kg與150μmole/kg的MNP/SPAnH複合物於體內，且分別於注射後第1、7、14以及21天個犧牲3隻老鼠，取出肝臟、脾臟、心臟、肺臟以及腎臟後以食鹽水清洗，再放入真空烘箱將其乾燥且磨成粉後以12N王水溶解，利用感應耦合電漿發射光譜儀(induced couple plasma optical emission spectrometry,ICP-OES)測其鐵離子濃度。
將濃度為1.5μmole/kg(n=3)、15μmole/kg(n=3)、75μmole/kg(n=3)與150μmole/kg(n=3)的MNP/SPAnH複合物從老鼠的尾靜脈注射入體內，以MRI T2影像觀察MNP/SPAnH複合物(15μmole/kg)注射後4hr內在腦、腎臟、肺臟以及肝臟內的分布，其T2影像擷取參數如下：TR/TE=2000ms/102ms、slice thickness=1.5mm、matrix size=194×320、FOV=68×100mm與voxelsize of 0.35×0.31×1.5mm3。第14圖為MNP/SPAnH注射後4hr內的MRI T2影像，由T2影像指出MNP/SPAnH複合物在4hr內並不會累積在腦、肺臟以及腎臟裡，但卻會累積在肝臟中且隨時間的增加而增加，因此以MRI T2影像觀察MNP/SPAnH複合物注射後30分鐘、7天、14天與21天在肝臟的長時間分布情形，將T2影像所得到的訊號強度進行Signal-to-noise ratio(SNR)轉換，如第15圖所示，當注射含鐵濃度為1.5、15、75以及150μmole/kg的MNP/SPAnH複合物30分鐘後，肝臟的SNR皆隨之
降低，降低百分比分別為10、45、60以及60%，SNR降低越多代表肝臟中鐵的濃度越高，注射濃度為1.5μmole/kg的SNR在注射後7天即可回復至100%，注射濃度為15μmole/kg的SNR必須在注射後14天才可回復至100%，注射濃度為75μmole/kg的SNR在注射後14天才回復至原本的70%，而注射濃度為150μmole/kg的SNR在注射後21天並沒有明顯回復的現象，這結果指出注射濃度越高時，肝臟所需的代謝時間就會越長，這與尿液代謝測試結果相符合，且部分MNP/SPAnH複合物會經由肝臟分解成水溶性產物由尿易代謝。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10‧‧‧核層
12‧‧‧殼層
第1圖係本發明之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物的結構示意圖。
第2圖係本發明之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物的製作方法流程圖。
第3圖(a)是MNP的電子顯微鏡照相圖。
第3圖(b)是MNP/SPAnH的電子顯微鏡照相圖。
第4圖(a)是MNP/PAn的反應結構示意圖。
第4圖(b)是MNP/SPAnH(MPAnH)的反應結構示意圖。
第5圖(a)是室溫下MNP的FT-IR光譜。
第5圖(b)是室溫下SPAnNa的FT-IR光譜。
第5圖(c)是室溫下MNP/SPAnH複合物的FT-IR光譜。
第6圖(a)是室溫下MNP的磁滯曲線圖。
第6圖(b)是室溫下包含有9.60重量百分比之SPAnH的MNP/SPAnH複合物的磁滯曲線圖。
第6圖(c)是室溫下包含有9.99重量百分比之SPAnH的MNP/SPAnH複合物的磁滯曲線圖。
第6圖(d)是室溫下包含有12.57重量百分比之SPAnH的MNP/SPAnH複合物的磁滯曲線圖。
第6圖(e)是室溫下包含有16.45重量百分比之SPAnH的MNP/SPAnH複合物的磁滯曲線圖。
第7圖為HUVEC在濃度25-150μg/mL的MNP環境下培養1-8天所得到之細胞粒線體活性相對應培養時間的表現，同時以不含有MNP之細胞培養環境做為控制組。
第8圖為HUVEC在濃度25-150μg/mL的MNP/SPAnH composites環境下培養1-7天所得到之細胞粒線體活性相對應培養時間的表現，同時以不含有MNP/SPAnH composites之細胞培養環境做為控制組。
第9圖為control and MNP/SPAnH複合物(150μg/mL)與HUVEC共培養1-7天的細胞螢光圖。
第10圖為HUVEC在濃度25-150μg/mL的MNP/MPAnH複合物環境下培養1-7天所得到之細胞粒線體活性相對應培養時間的表現，同時以不含有MNP/MPAnH複合物之細胞培養環境做為控制組。
第11圖為MNP/SPAnH尿液代謝圖表。
第12圖為MNP/SPAnH糞便代謝圖表。
第13圖為不同濃度的MNP/SPAnH在MRI下之定量影像圖。
第14圖為以MRI觀察MNP/SPAnH在不同臟器的累積情形。
第15圖為以MRI觀察不同濃度的MNP/SPAnH在肝臟的分佈。
10‧‧‧核層
12‧‧‧殼層
Claims (19)
- 一種具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物，其包含有：一核層，其係由磁性奈米粒子所組成，該磁性奈米粒子具有超順磁特性；以及一殼層，其係包覆於該核層外，該殼層是具有多重反應性官能基之導電高分子所構成；其中，該導電高分子為聚苯胺衍生物，其結構為：
- 如申請專利範圍第1項所述之磁性奈米粒子複合物，其中該磁性奈米粒子複合物是作為顯影劑或藥物載體。
- 如申請專利範圍第2項所述之磁性奈米粒子複合物，其中該磁性奈米粒子複合物作為顯影劑時最大濃度是25mg/mL。
- 如申請專利範圍第1項所述之磁性奈米粒子複合物，其中該磁性奈米粒子複合物之粒徑為15~30奈米。
- 如申請專利範圍第1項所述之磁性奈米粒子複合物，其中該磁性奈米粒子是四氧化三鐵(Fe3O4)。
- 一種具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其 包含有下列步驟：將一Fe3+與一Fe2+混合液均勻混合，並加入一鹼性水溶液，以形成數個磁性奈米粒子，該磁性奈米粒子具有超順磁特性；將該磁性奈米粒子分離出來；以及將該磁性奈米粒子與一種生物可相容水可溶性自身酸摻雜聚苯胺衍生物均勻混合形成一混合液，並利用一酸性溶液調整該混合液之pH為4~5之間，接續對該混合物進行震盪反應與分離，以將數個磁性奈米複合物分離出來，以製成同時具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物；其中，該生物可相容水可溶性自身酸摻雜聚苯胺衍生物之結構為：
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中該鹼性溶液是氫氧化鈉(NaOH)。
- 如申請專利範圍第7項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中該[Fe3+]：該[Fe2+]：該[NaOH]之莫耳比為2：3：8。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米 粒子複合物之製備方法，其中該Fe3+與Fe2+混合液加入該鹼性水溶液時的溫度是65℃。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中該Fe3+與Fe2+混合液與該鹼性水溶液係於75~80℃攪拌5~7分鐘。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中將該磁性奈米粒子分離出來後更包含有對該磁性奈米粒子進行一去離子水清洗步驟。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中該酸性溶液為鹽酸。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其所使用之環酸酐為：
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中該混合液進行該震盪反應時的溫度為15~20℃，震盪時間為30分鐘。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中將該磁性奈米粒子分離出來的步驟可以使用由一分液漏斗與一強力永久磁鐵所組構成之分離裝置。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中該磁性奈米粒子的粒徑為5~10奈米。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中該磁性奈米複合物之粒徑為15~30奈米。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中將該磁性奈米複合物分離出來後更可進行一去離子水清洗步驟。
- 如申請專利範圍第6項所述之具有多重反應性官能基之磁性奈米粒子複合物之製備方法，其中該磁性奈米粒子複合物可作為顯影劑或者藥物載體。
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