專利名稱：一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法
一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米超分子材料，特別是一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging)是近年來一種新型的高科技影像學(xué)檢查方法，采用非創(chuàng)傷性放射的方式獲得整個(gè)生命體的空間和時(shí)間解析三維(3D)影像。這種新的診斷技術(shù)雖然從20世紀(jì)80年代初才應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)，但由 于具有無電離輻射性(放射線)損害、無骨性偽影、能多方向(橫斷、冠狀、矢狀切面等)和多參數(shù)成像、高度的軟組織分辨能力、無需使用對比劑即可顯示血管結(jié)構(gòu)等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，目前已成為診斷和監(jiān)測一些疾病的主要手段，參見I) C. H. Po lman，S. C. Re ingo I d，G. Edan，M.Filippi, H. -P. Hartung, L. Kappos, F. D. Lublin, M. Metz Luanne, H. F. McFarland, P.ff. 0’ Connor, M. Sandberg-ffollheim, A. J. Thompson, B. G. ffeinshenker, J. S. Wolinsky.Ann. Neurol. 2005, 58, 840-846 ；2) C. H. Polman, J. S. Wolinsky, S. C. Reingold. Mult.Scler. 2005，11，5_12。但是磁共振成像檢測的缺點(diǎn)是靈敏度較低、檢測時(shí)間長和檢測費(fèi)用昂貴，因此需要輔助使用磁共振造影劑，以提升和擴(kuò)展磁共振成像在分子成像領(lǐng)域的應(yīng)用，參見:E. Terreno, D. D. Castelli, A. Viale, S. Aime. Chem. Rev. 2010, 110, 3019-3042。納米結(jié)構(gòu)是指那些定義在一到幾百納米之間且至少具有一維尺度的微觀結(jié)構(gòu)。由于其展現(xiàn)出的獨(dú)特和優(yōu)越的性質(zhì)，以及在多方面優(yōu)于宏觀結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，正在受到科學(xué)家的越來越多的關(guān)注，參見1) Handbook of Nanostructured Materials andNanotechnology, Academic Press, New York 2000 ；2) A. Thiaville, J. Miltat. Science1999，284，1939。正是因?yàn)樵诮橛^物理和構(gòu)筑納米器件方面展示出的獨(dú)一無二的應(yīng)用價(jià)值，在納米結(jié)構(gòu)這一廣泛研究領(lǐng)域中，對一維(ID)納米結(jié)構(gòu)(線、棒、帶、管)的研究一直處于核心地位，參見1) Z. L. Wang. Adv. Mater. 2000，12, 1295 ；2) J. Hu, T. ff. Odom, C. M. Lieber.Acc. Chem. Res. 1999,32,435 ；3) A special issue in MRS Bull. 1999, 24, 20-49。超分子自組裝是構(gòu)筑一維納米器件的最主要方法之一。由于分子之間存在著廣泛的非共價(jià)鍵力，包括疏水親水相互作用、靜電作用、氫鍵、微相分離和形狀效應(yīng)等，因此可以彼此間自發(fā)地組織形成高度規(guī)整的超分子結(jié)構(gòu)并顯示超出單體單純累加所具有的功能，參見I) H-J. Scheider. Angew. Chem. Int. Ed. 2009，48，3924-3977 ；2) D. M. Vriezema, M.
C.Aragones, J. A. A. ff. Elemans, J. J. L. M. Cornelissen, A. E. Rowan, R. J. M. Nolte. Chem.Rev. 2005，105，1445-1489。以環(huán)糊精為代表的大環(huán)主體與客體分子的包結(jié)配位相互作用通常是在生物兼容的水介質(zhì)中進(jìn)行的，而這一介質(zhì)對于其它非共價(jià)鍵相互作用并非十分有利。在超分子化學(xué)的研究中，環(huán)糊精是一類非常重要的主體化合物。未經(jīng)化學(xué)修飾的環(huán)糊精是由淀粉在環(huán)糊精糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下降解得到的，由D-(+)_吡喃葡萄糖通過α-1，4-糖苷鍵首尾相連形成的半天然化合物。由于環(huán)糊精具有疏水的空腔和親水的表面，可作為主體化合物與無機(jī)、有機(jī)和生物分子結(jié)合生成主/客體或超分子配合物，并可作為一種優(yōu)良的酶底物相互作用模型被應(yīng)用于多個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，參見1)J. Szejtli. Chem.Rev. 1998, 98, 1743-1753 ；2) ff. Saenger, J. Jacob, K. Gessler, T. Steiner, D. Hoffmann, H.Sanbe, K. Koizumi, S. M. Smith, T. Takaha. Chem. Rev. 1998，98，1787-1802。為了改善環(huán)糊精自身性質(zhì)的局限，一系列以環(huán)糊精為基礎(chǔ)的衍生物不斷被合成出來。其中，甲基化環(huán)糊精是一類在天然環(huán)糊精基礎(chǔ)上將羥基烷基化的化合物，參見1)S. Tomas, S. Wolfram.Angew. Chem. Int. Ed. 1998，37，3404 ；2)K. Harata. Chem. Rev. 1998，98，1803。由于環(huán)糊精的葡萄糖單元上的羥基發(fā)生了不同程度的取代，因此甲基化環(huán)糊精同天然環(huán)糊精相比，性質(zhì)發(fā)生了一些明顯的變化。比如空腔擴(kuò)展，參見Stefan, I. ;Frieder ff. L, D. Starch1996,48,225-232、柔性增力口，參 JAL R. C. Mino, A. B. Susan, Τ. Μ. Welcome, Μ. D. Pamela.Chem. Commun. 2004, 2216-2217，而且無論是在有機(jī)相還是水相中，甲基化環(huán)糊精的溶解度一般都明顯優(yōu)于天然環(huán)糊精。此外，仍舊疏水的空腔使甲基化環(huán)糊精對客體分子仍 具有鍵合能力，參見R. I. Gelb, L. M. Schwartz. J. Inclusion Phenom. Mol. Recognit.Chem. 1989，7，537-543。特別是，一旦環(huán)糊精葡萄糖單元上的羥基全部被取代形成所謂的全甲基化環(huán)糊精，其空腔尺寸，疏水區(qū)域，對客體鍵合能力與天然環(huán)糊精相比則將發(fā)生更為顯著的變化。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)分析，提供一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法，該制備方法工藝簡單、易于實(shí)施，制備的超分子納米纖維中組分之間具有較強(qiáng)的鍵合能力。本發(fā)明的技術(shù)方案一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法，其構(gòu)筑單元以橋聯(lián)全甲基化環(huán)糊精為主體(diPMCD)，以聚乙二醇修飾的金屬卟啉(錳卟啉)為客體，通過主-客體包結(jié)配位相互作用構(gòu)筑超分子組裝體，其制備方法步驟如下I)將6-異硫氰基-6-脫氧-全甲基化β -環(huán)糊精和乙二胺在氬氣保護(hù)下溶于乙腈溶劑中，在18-25°C溫度下攪拌8-12小時(shí)，旋蒸除去溶劑，將剩余固體用柱層析提純，得白色diPMCD固體，所述6-異硫氰基-6-脫氧-全甲基化β -環(huán)糊精、乙二胺與乙腈溶劑的用量比為 2mol Imol 50L ；2)將上述制得的diPMCD和錳卟啉溶解于水中并均勻混合，再加入抗壞血酸鈉即可制得超分子納米纖維，所述diPMCD、錳卟啉和抗壞血酸鈉在水中的濃度的濃度分別為0. 05mmol、0. OSmmoI 和 9. 90mmol。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該超分子納米纖維的制備方法，基于全甲基化β-環(huán)糊精和水溶性金屬卟啉二元超分子組裝構(gòu)筑的納米超分子纖維，制備方法簡單，組分之間具有較強(qiáng)的鍵合能力；該超分子納米纖維可以有效的在小鼠體內(nèi)成像，其在磁共振成像造影劑領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景并且提供了一種新的制備造影劑的方法。

圖I為該超分子納米纖維超分子組裝體的構(gòu)筑結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為在錳卟啉溶液中不斷加入diPMCD的紫外光譜變化圖。圖3為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的ROSEY 二維核磁譜圖。圖4為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的原子力顯微鏡圖像。圖5為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的透射電子顯微鏡圖像。圖6為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的動(dòng)態(tài)光散射圖。圖7為氯化錳、錳卟啉以及錳卟啉和diPMCD的納米纖維分別和NIH3T3細(xì)胞(正常細(xì)胞)進(jìn)行孵化后連續(xù)記錄三天的各組細(xì)胞的數(shù)量對比圖。圖8為氯化錳、錳卟啉以及錳卟啉和diPMCD的納米纖維分別和NIH3T3細(xì)胞( 正常細(xì)胞)進(jìn)行孵化72小時(shí)后活細(xì)胞的形態(tài)圖。圖9為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的磁共振實(shí)驗(yàn)Tl加權(quán)圖像。圖10為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的弛豫度曲線。圖11為錳卟啉和diPMCD的納米纖維在裸鼠體內(nèi)的磁共振Tl加權(quán)圖像。
具體實(shí)施方式實(shí)施例一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法，包括如下步驟I)將630mg 6_異硫氰基_6_脫氧-全甲基化β -環(huán)糊精和13mg乙二胺在氬氣保護(hù)下溶于IOmL乙腈溶劑中，在22°C溫度下攪拌10小時(shí)，旋蒸除去溶劑，剩余固體用柱層析提純，得300mg白色diPMCD固體，產(chǎn)率51%。IH NMR (400MHz, CDC13) δ 7. 54 (s, 2H)，6. 28 (s, 2H)，5. 13 (d, J=IO. 4Hz, I OH)，5. 0I (s, 2H)，4. 94 (s, 2H) ,4.20 - 3. 04 (m, 208H) · 13C NMR (IOOMHz, CDCl3) δ 182. 63，99. 88，99 08，98. 98，98. 82，82. 29，82. 10，81. 92，81. 76，81. 63，81. 10，80. 41，80. 24，80. 13，77. 26，71. 70，71. 44，71. 07，71. 00，70. 90，70. 83，70. 01，61. 64，61. 54，61. 41，61. 36，61. 32，59. 4I, 59. 24，59. 11，59. 04，58. 86，58. 71，58. 65，58. 53，58. 39，43. 95，42. 97. HRMS (MALDI) :m/z: [M+Na] +calcd for C128H226N4068S2Na+2994. 3638; found: 2994. 3680.2)將上述制得的15mg diPMCD和12. 5mg錳卟啉溶解于IOOmL水中并均勻混合，再加入200mg抗壞血酸鈉即可制得超分子納米纖維。圖I為該超分子納米纖維超分子組裝體的構(gòu)筑結(jié)構(gòu)示意圖。該超分子納米纖維的粒徑和形貌分別通過紫外光譜、核磁光譜、原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡和動(dòng)態(tài)光散射所表征，如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所不。該超分子納米纖維的體外和體內(nèi)磁共振實(shí)驗(yàn)I)將氯化錳、錳卟啉以及納米纖維分別與NIH3T3細(xì)胞(正常細(xì)胞)進(jìn)行孵化，連續(xù)記錄三天各組細(xì)胞的數(shù)量，如圖7所示，圖中表明，納米纖維的細(xì)胞毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于參照化合物氯化錳的細(xì)胞毒性；納米纖維的細(xì)胞毒性低于參錳卟啉的細(xì)胞毒性。2)在3特斯拉磁共振掃描儀掃描下，納米纖維的Tl加權(quán)圖像如圖9所示.如圖10所示，納米纖維的弛豫度通過線性擬合得到，為16. 88毫摩爾每升每秒。3)如圖11所示，納米纖維通過尾靜脈注射到裸鼠體內(nèi)，在3特斯拉磁共振掃描儀掃描下，該納米纖維可以使得小鼠的血管、腎臟和膀胱組織得到有效的圖像增強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法，其特征在于構(gòu)筑單元以橋聯(lián)全甲基化β-環(huán)糊精為主體(diPMCD)，以聚乙二醇修飾的金屬卟啉(錳卟啉)為客體，通過主-客體包結(jié)配位相互作用構(gòu)筑超分子組裝體，其制備方法步驟如下 1)將6-異硫氰基-6-脫氧-全甲基化β-環(huán)糊精和乙二胺在氬氣保護(hù)下溶于乙腈溶劑中，在18-25°C溫度下攪拌8-12小時(shí)，旋蒸除去溶劑，將剩余固體用柱層析提純，得白色diPMCD固體，所述6-異硫氰基-6-脫氧-全甲基化β -環(huán)糊精、乙二胺與乙腈溶劑的用量比為 2mol lmol 50L ； 2)將上述制得的diPMCD和錳卟啉溶解于水中并均勻混合，再加入抗壞血酸鈉即可制得超分子納米纖維，所述diPMCD、錳卟啉和抗壞血酸鈉在水中的濃度的濃度分別為O.05mmol、0. 05mmol 和 9. 90mmol。
全文摘要
一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法，其構(gòu)筑單元以diPMCD為主體，以錳卟啉為客體，通過主-客體包結(jié)配位相互作用構(gòu)筑超分子組裝體，其制備方法是將6-異硫氰基-6-脫氧-全甲基化β-環(huán)糊精和乙二胺在氬氣保護(hù)下溶于乙腈中，室溫下攪拌過夜，旋蒸除去溶劑，將剩余固體用柱層析提純，得白色diPMCD固體；將上述diPMCD和錳卟啉溶解于水中并均勻混合，再加入抗壞血酸鈉即可制得目標(biāo)物。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該超分子納米纖維的制備方法簡單，組分之間具有較強(qiáng)的鍵合能力；該超分子納米纖維可以有效的在小鼠體內(nèi)成像，其在磁共振成像造影劑領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景并且提供了一種新的制備造影劑的方法。
文檔編號(hào)A61K49/12GK102961765SQ20121054120
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者劉育, 劉博聞, 孫默, 張衡益 申請人:南開大學(xué)