專利名稱：一種兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑及其制備方法。屬于生物醫(yī)用高分子材料、分子影像領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超順磁納米粒子在生物醫(yī)學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力而受到很多研究者的廣泛關(guān)注。利用有機(jī)相合成方法在高溫條件下，可以得到大小和形態(tài)可控的高質(zhì)量疏水性超順磁納米晶體(Chem Mater, 2004,16,3931 ;J Am Chem Soc，2004，126，273)，其可控性明顯優(yōu)于水相合成的超順磁納米粒。但是，這類高質(zhì)量超順磁納米粒只能分散于有機(jī)溶劑，無法分散于生理溶液中，使其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用受限。成功將這類超順磁納米粒轉(zhuǎn)移到水相并穩(wěn)定分散，可開拓其生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，如磁共振造影劑、磁靶向傳輸藥物，等等。以超順磁氧化鐵納米粒子(Superparamagnetic iron oxide, SP10)為代表的磁共振造影劑已在臨床上廣泛應(yīng)用(Eur. Radiol. 2001，11，2319)，其作用機(jī)理是通過提高單位有效濃度的橫向弛豫效率(transverse relaxation rate, R2)來加深暗信號(hào)，從而形成明顯的信號(hào)對(duì)比度。另外一類以釓-小分子配體為代表的順磁性造影劑，則是通過提高單位有效濃度的縱向弛豫效率(longitudinal relaxation rate, Rl)來增強(qiáng)亮信號(hào)，從而形成明顯的信號(hào)對(duì)比度。目前，可根據(jù)R2/R1比值把超順磁類磁共振造影劑分為三類(MagnReson Imaging 1988,6,647) :1) 1 < R2/R1 < 2 通常是小直徑(4nm)的單一鐵氧化物納米粒子，例如=Clariscan(R2/R1 = 1.69)，目前已處于心血管影像的臨床試用階段；11)2< R2/R1 < 25 通常是外面包裹親水材料的鐵氧化物聚集體，例如菲立磁O^eridex) (R2/Rl = 4)，常用于肝臟顯像；III)R2/R1 > 25 這一類造影劑由超順磁鐵氧化物群集體組成，顆粒的聚集行為限制了晶體與水分子間的接觸。目前，臨床上還沒有此類造影劑可以應(yīng)用。如何設(shè)計(jì)并開發(fā)出一種具有高橫向弛豫效能和高R2/R1比值的超順磁造影劑將進(jìn)一步拓展其在磁共振成像中的應(yīng)用。多糖是一類具有良好生物相容性的天然聚合物，目前葡聚糖、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素和殼聚糖在藥物和基因轉(zhuǎn)導(dǎo)中已得到廣泛應(yīng)用，其中葡聚糖因其具有良好的生物安全性而作為一種臨時(shí)性血漿替代品應(yīng)用于臨床。疏水性分子接枝改性的兩親性多糖在選擇性溶劑中可以自組裝形成膠束，這種膠束具有內(nèi)核疏水外殼親水的特殊結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用于疏水性物質(zhì)的裝載和包裹，并賦予裝載物良好的水溶性和生物相容性。將這類疏水性超順磁納米粒子包被于兩親性多糖自組裝形成的膠束體系中，可以形成具有核-殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合物，限制水分子與磁性納米粒子接觸，從而在保持良好磁學(xué)性能的同時(shí)降低Rl值，而提高R2/R1比值。這種納米復(fù)合物具備良好的生物相容性，并能實(shí)現(xiàn)表面多功能化。由于超順磁類納米粒子具備很好的橫向弛豫效能，該類復(fù)合納米材料可作為磁共振造影劑，用于磁共振成像的增強(qiáng)掃描，有利于發(fā)現(xiàn)微小病灶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑及其制備方法，其特點(diǎn)是制備一種具有良好生物相容性的兩親性多糖，形成膠束并負(fù)載有機(jī)相合成的疏水性超順磁納米粒子進(jìn)行相轉(zhuǎn)換，即從有機(jī)相轉(zhuǎn)換到水相。相轉(zhuǎn)換后包裹了超順磁納米粒子的復(fù)合物可穩(wěn)定分散于水相，具備超順磁性質(zhì)，且具有良好的生物相容性。本發(fā)明的另一目的是提供上述具有功能基團(tuán)的兩親性多糖的制備方法，該方法具有制備條件溫和，操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)施的特點(diǎn)。本發(fā)明目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑由以下組分組成兩親性葡聚糖與粒徑為4-16nm的超順磁納米粒子的重量比為2 1-6 1，兩親性葡聚糖包裹超順磁納米粒子形成的膠束分散于無菌生理鹽水中，該造影劑溶液的鐵濃度為 2-5mg/mL，體積為 5_20mL ；兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑的制備方法包括以下步驟1)兩親性多糖的制備稱取末端為羧基的疏水鏈段分子0.05-0. 5重量份和105-110%摩爾當(dāng)量的N，N’ -羰基二咪唑溶于1-10重量份的四氫呋喃中，在惰性保護(hù)氣體下，于溫度80-100°C回流3- 得到溶液A備用；將多糖0. 1-1重量份溶于1-50重量份的二甲基亞砜中，加熱至徹底溶解，惰性氣體保護(hù)下，注入溶液A，所得溶液加熱至130-180°C反應(yīng)5- ；再將上述反應(yīng)所得溶液加入100-500重量份乙酸乙酯中沉淀；所得沉淀用5-10重量份二甲基亞砜或三氯甲烷溶解，在100-500重量份乙酸乙酯中沉淀，重復(fù)三次，離心得到疏水鏈段改性的兩親性多糖；2)功能基團(tuán)修飾的兩親性多糖的制備(1)炔基修飾多糖的制備稱取戊炔酸0.01-0. 1重量份和105-110%摩爾當(dāng)量的N，N’ -羰基二咪唑溶于1-10重量份四氫呋喃中，惰性氣體保護(hù)下，于溫度80-100°C回流3- 得到溶液B備用；將多糖0. 1-1重量份溶于1-50重量份的二甲基亞砜中，加熱至徹底溶解，惰性氣體保護(hù)下，注入溶液B，所得溶液加熱至130-180°C反應(yīng)5- ；再將上述反應(yīng)所得溶液倒入100-500重量份乙醇中沉淀，沉淀溶于5-20重量份雙蒸水，用再生纖維素透析袋在去離子水中透析2-3天(每3- 換一次去離子水)除去未反應(yīng)的戊炔酸，冷凍干燥得到炔基修飾的多糖；(2)疏水鏈段改性炔基多糖的制備稱取末端為羧基的疏水鏈段分子0.05-0. 5重量份和105-110%摩爾當(dāng)量的N，N’ -羰基二咪唑溶于1-10重量份的四氫呋喃中，在惰性氣體保護(hù)下，于溫度80-100°C回流3-5h得到溶液C備用；將上述步驟(1)得到的炔基多糖0. 1-1重量份溶于1-50重量份的二甲基亞砜中，加熱至徹底溶解，惰性氣體保護(hù)下，注入溶液C，所得溶液加熱至130-180°C反應(yīng)5- ；再將上述反應(yīng)所得溶液加入100-500重量份乙酸乙酯中沉淀；所得沉淀用5-10重量份二甲基亞砜或三氯甲烷溶解，在100-500重量份乙酸乙酯沉淀，重復(fù)三次，離心得疏水鏈段改性的炔基多糖；(3)帶炔基的兩親性多糖膠束溶液的制備將上述步驟(2)得到的疏水鏈段改性炔基多糖0. 01-0. 05重量份溶于1_10重量份的四氫呋喃中；將上述溶液在溫度25-30°C，超聲功率130W，振幅65%下，滴入5-100重量份的純水或生理鹽水中，震蕩均勻，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去四氫呋喃得到帶炔基的兩親性多糖膠束溶液；(4)聚乙二醇修飾的兩親性多糖的制備稱取末端為疊氮的聚乙二醇0. 01-0. 1重量份、硫酸銅0. 01-0. 2重量份和抗壞血酸鈉0.01-0. 2重量份加入上述步驟C3)得到的膠束溶液中，惰性氣體保護(hù)下，于溫度30-70°C反應(yīng)48-%h，所得溶液用再生纖維素透析袋在去離子水中透析2-3天(每3- 換一次去離子水)除去未反應(yīng)的聚乙二醇分子，冷凍干燥得聚乙二醇修飾的兩親性多糖。(5)靶向基團(tuán)修飾的兩親性多糖的制備稱取末端為疊氮的靶向基團(tuán)分子0. 001-0. 05重量份、硫酸銅0. 01-0. 1重量份和抗壞血酸鈉0.01-0. 1重量份加入上述步驟C3)得到的膠束溶液中，惰性氣體保護(hù)下，于溫度30-40°C反應(yīng)48-%h，所得溶液用再生纖維素透析袋在去離子水中透析2-3天(每3- 換一次去離子水)除去未反應(yīng)的靶向基團(tuán)分子，冷凍干燥得靶向基團(tuán)修飾的兩親性多糖；兩親性多糖(疏水鏈段以硬脂酸為例)的化學(xué)反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑，其特征在于該磁共振造影劑由以下組分組成兩親性葡聚糖與粒徑為4-16nm的超順磁納米粒子的重量比為2 1-6 1，兩親性葡聚糖包裹超順磁納米粒子形成的膠束分散于無菌生理鹽水中，該造影劑溶液的鐵濃度為2-5mg/mL，體積為 5_20mLo
2.如權(quán)利要求1所述兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)兩親性多糖的制備稱取末端為羧基的疏水鏈段分子0. 05-0. 5重量份和105-110%摩爾當(dāng)量的N，N’ -羰基二咪唑溶于1-10重量份的四氫呋喃中，在惰性氣體保護(hù)下，于溫度80-100°C回流3- 得到溶液A備用；將多糖0. 1-1重量份溶于1-50重量份的二甲基亞砜中，加熱至徹底溶解，惰性氣體保護(hù)下，注入溶液A，所得溶液加熱至130-180°C反應(yīng)5- ；再將上述反應(yīng)所得溶液加入100-500重量份乙酸乙酯中沉淀；所得沉淀用5-10重量份二甲基亞砜或三氯甲烷溶解，在100-500重量份乙酸乙酯中沉淀，重復(fù)三次，離心得到疏水鏈段改性的兩親性多糖；2)功能基團(tuán)修飾的兩親性多糖的制備(1)炔基修飾多糖的制備稱取戊炔酸0.01-0. 1重量份和105-110%摩爾當(dāng)量的N，N’ -羰基二咪唑溶于1_10重量份四氫呋喃中，惰性氣體保護(hù)下，于溫度80-100°C回流3- 得到溶液B備用；將多糖0. 1-1重量份溶于1-50重量份的二甲基亞砜中，加熱至徹底溶解，惰性氣體保護(hù)下，注入溶液B，所得溶液加熱至130-180°C反應(yīng)5- ；再將上述反應(yīng)所得溶液倒入100-500重量份乙醇中沉淀，沉淀溶于5-20重量份雙蒸水，用再生纖維素透析袋在去離子水中透析2-3天(每3- 換一次去離子水)除去未反應(yīng)的戊炔酸，冷凍干燥得到炔基修飾的多糖；(2)疏水鏈段改性炔基多糖的制備稱取末端為羧基的疏水鏈段分子0. 05-0. 5重量份和105-110%摩爾當(dāng)量的N，N’ -羰基二咪唑溶于1-10重量份的四氫呋喃中，在惰性氣體保護(hù)下，于溫度80-100°C回流3- 得到溶液C備用；將上述步驟(1)得到的炔基多糖0. 1-1重量份溶于1-50重量份的二甲基亞砜，加熱至徹底溶解，惰性氣體保護(hù)下，注入溶液C，所得溶液加熱至130-180°C反應(yīng)5- ；再將上述反應(yīng)所得溶液加入100-500重量份乙酸乙酯中沉淀；所得沉淀用5-10重量份二甲基亞砜或三氯甲烷溶解，在100-500重量份乙酸乙酯沉淀，重復(fù)三次，離心得疏水鏈段改性的炔基多糖；(3)帶炔基的兩親性多糖膠束溶液的制備將上述步驟(2)得到的疏水鏈段改性炔基多糖0. 01-0. 05重量份溶于1-10重量份的四氫呋喃中；將上述溶液在溫度25-30°C，超聲功率130W，振幅65%下，滴入5-100重量份的純水或生理鹽水中，震蕩均勻，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去四氫呋喃得到帶炔基的兩親性多糖膠束溶液；(4)聚乙二醇修飾的兩親性多糖的制備稱取末端為疊氮的聚乙二醇0. 01-0. 1重量份、硫酸銅0. 01-0. 2重量份和抗壞血酸鈉0. 01-0. 2重量份加入上述步驟(3)得到的膠束溶液中，惰性氣體保護(hù)下，于溫度30-70°C反應(yīng)48-%h，所得溶液用再生纖維素透析袋在去離子水中透析2-3天(每3- 換一次去離子水)除去未反應(yīng)的聚乙二醇分子，冷凍干燥得聚乙二醇修飾的兩親性多糖。(5)靶向基團(tuán)修飾的兩親性多糖的制備稱取末端為疊氮的靶向基團(tuán)分子0. 001-0. 05重量份、硫酸銅0. 01-0. 1重量份和抗壞血酸鈉0. 01-0. 1重量份加入上述步驟(3)得到的膠束溶液中，惰性氣體保護(hù)下，于溫度30-40°C反應(yīng)48-%h，所得溶液用再生纖維素透析袋在去離子水中透析2-3天(每3- 換一次去離子水)除去未反應(yīng)的靶向基團(tuán)分子，冷凍干燥得靶向基團(tuán)修飾的兩親性多糖；3)兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建磁共振造影劑的制備將濃度為1-lOmg/mL單一分散在四氫呋喃或正己烷的超順磁納米粒子加入試劑瓶中，用惰性氣體吹干的方法去除有機(jī)溶劑，然后稱取超順磁納米粒子0. 01-0. 05重量份；再稱取兩親性多糖0. 01-0. 3重量份溶解于1-100重量份四氫呋喃或三氯甲烷溶液，所得溶液與上述干燥的納米粒子混合均勻，將所得溶液在溫度25-30°C，超聲功率130W，振幅65%下，滴入5-1000重量份的雙蒸水或生理鹽水中，震蕩均勻，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去四氫呋喃或三氯甲烷溶劑，制得兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑。
3.如權(quán)利要求2所述兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑的制備方法，其特征在于多糖為分子量lOOOOg/mol-lOOOOOg/mol的葡聚糖中的任一種。
4.如權(quán)利要求2所述兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑的制備方法，其特征在于多糖為分子量10000g/mOl-70000g/mOl的葡聚糖中的任一種。
5.如權(quán)利要求2所述兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑的制備方法，其特征在于末端為羧基的疏水鏈段為脂肪酸或磷脂，脂肪酸為C12-Cw的飽和脂肪酸或不飽和脂肪酸；磷脂為腦磷脂或卵磷脂。
6.如權(quán)利要求2所述兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑的制備方法，其特征在于末端為疊氮的聚乙二醇為350g/mOl-5000g/mOl的聚乙二醇中的任一種。
7.如權(quán)利要求2所述兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑的制備方法，其特征在于末端為疊氮的聚乙二醇為1500g/mOl-5000g/mOl的聚乙二醇中的任一種。
8.如權(quán)利要求2所述兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑的制備方法，其特征在于末端帶疊氮的靶向基團(tuán)分子為單克隆抗體或特異性短肽。
9.如權(quán)利要求2所述兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑的制備方法，其特征在于步驟幻中所述兩親性多糖為側(cè)鏈僅疏水鏈段改性的多糖、側(cè)鏈有聚乙二醇和疏水鏈修飾的多糖或側(cè)鏈有靶向基團(tuán)和疏水鏈段修飾的多糖的任一種。
10.如權(quán)利要求2所述兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑的制備方法，其特征在于步驟3)中所述超順磁納米粒子為Fe304、Mr^e2O4或Coi^e3O4中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩親性多糖包裹超順磁納米粒子構(gòu)建的磁共振造影劑及其制備方法，其特點(diǎn)是兩親性多糖以葡聚糖為主鏈接枝疏水鏈段分子(如脂肪酸)，在選擇性溶劑中自組裝形成膠束并可裝載疏水性超順磁納米粒子(如四氧化三鐵納米晶體)獲得水溶性納米復(fù)合物。該納米復(fù)合物具有良好的生物相容性，所裝載的納米粒子能保持其原有物理性質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。這種納米復(fù)合物作為磁共振造影劑，在磁共振增強(qiáng)成像、癌癥早期診斷、影像跟蹤療效評(píng)估等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)A61K49/18GK102380109SQ201110329489
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者吳昌強(qiáng), 艾華, 蘇紅瑩 申請(qǐng)人:四川大學(xué)