本發(fā)明屬于mri診斷造影劑，涉及一種具有高弛豫性能的釓基造影劑復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、磁共振成像(mri)是一種非侵入性斷層掃描技術(shù)，以其卓越的空間分辨率、優(yōu)越的軟組織對比度、非電離輻射和缺乏組織穿透深度限制而聞名，在臨床腫瘤診斷中得到了廣泛的應(yīng)用。通過造影劑與mri的結(jié)合使用，能夠顯著增強正常組織與病理區(qū)域的區(qū)分，進一步拓展了mri技術(shù)的臨床應(yīng)用范圍。

2、t1型造影劑可通過縮短周圍水質(zhì)子的縱向弛豫時間而提供造影變亮信號，有利于病變部位的區(qū)分和組織形態(tài)研究，可以有效提高腫瘤早期診斷的精度。目前應(yīng)用于臨床的t1型造影劑大都為小分子gbcas，然而，大量臨床數(shù)據(jù)表明市售的gbcas存在一系列安全隱患。因此，如何提高釓基t1型造影劑的性能，以降低診斷所需劑量，是解決其安全性問題的一種潛在解決方法。

3、提高gbcas的性能，最直接有效的方式就是提高其弛豫率。與理論值相比，市售gbcas的弛豫率還有很大的可提升空間。具有較高弛豫率的釓基造影劑可以允許更低劑量給藥，從而降低釓離子誘導(dǎo)毒性的風(fēng)險。近年來，可用于提高gbcas弛豫率的手段包括：通過降低螯合劑的齒狀數(shù)來增加q值，通過增加gbcas的分子量來延長τr以及通過減弱配位水的配位鍵能來優(yōu)化τm等。

4、然而，現(xiàn)有技術(shù)手段難以同時平衡理想造影劑應(yīng)具備的高弛豫率、高熱力學(xué)穩(wěn)定性、較好的水溶性以及優(yōu)秀的生物可降解性等特征。因此，設(shè)計一種同時具備上述性質(zhì)的釓基t1型造影劑，更加契合臨床使用的安全性需求，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種具有高弛豫性能的釓基造影劑復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，通過在單分子膠束的相鄰嵌段間鑲嵌組裝有磷酸鈣，并將釓基造影劑包載于磷酸鈣中，可以顯著延長釓基造影劑旋轉(zhuǎn)相關(guān)時間，進而有效增大其弛豫率，同時釓基造影劑復(fù)合材料在酸性環(huán)境下具有優(yōu)異的生物可降解性能，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)快速的響應(yīng)降解釋放。

2、為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種具有高弛豫性能的釓基造影劑復(fù)合材料，所述釓基造影劑復(fù)合材料包括釓基造影劑、磷酸鈣和單分子膠束；

4、所述單分子膠束的相鄰嵌段間鑲嵌組裝有磷酸鈣；

5、所述釓基造影劑包載于磷酸鈣中。

6、本發(fā)明中，所述釓基造影劑復(fù)合材料為t1型造影劑；所述單分子膠束可以均勻分散在水中。

7、本發(fā)明提供的釓基造影劑復(fù)合材料，通過在單分子膠束的相鄰嵌段間鑲嵌組裝有磷酸鈣，并將釓基造影劑包載于磷酸鈣中，可以顯著延長釓基造影劑旋轉(zhuǎn)相關(guān)時間，進而有效增大其弛豫率；另外，磷酸鈣在酸性環(huán)境下具有優(yōu)異的生物可降解性能，可以在短時間內(nèi)進行快速降解釋放，因此，所述釓基造影劑復(fù)合材料能夠在保證高弛豫性能的同時，具有優(yōu)異的安全性能。

8、值得說明的是，以單分子膠束為模板，利用單分子膠束內(nèi)部的豐富的活性位點，將游離的磷酸根與鈣離子在單分子膠束內(nèi)嵌段沉淀組裝形成羥基磷灰石結(jié)構(gòu)的磷酸鈣，且因單分子膠束本身的單分散程度，可以引導(dǎo)控制形成的尺寸均一的磷酸鈣；同時由于釓基造影劑分子同樣富含羧基，在磷酸鈣組裝過程中可通過與鈣離子相互作用實現(xiàn)摻入，通過物理包載將釓基造影劑固定于磷酸鈣中，進而延長釓基造影劑旋轉(zhuǎn)相關(guān)時間，提高mri診斷的靈敏度。

9、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述釓基造影劑包括gd-do3a、gd-dota或gd-dtpa中的任意一種。

10、本發(fā)明中，gd-do3a、gd-dota和gd-dtpa均為市售產(chǎn)品。

11、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述單分子膠束包括環(huán)糊精基星型嵌段共聚物。

12、優(yōu)選地，所述環(huán)糊精基星型嵌段共聚物的平均粒徑為30-50nm，例如可以是32nm、35nm、36nm、38nm、40nm、42nm、45nm、46nm或48nm等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

13、優(yōu)選地，所述環(huán)糊精基星型嵌段共聚物的分子式為β-cd-g-[an-b-bm]21，其中，a為第一親水嵌段，n為第一親水嵌段的聚合度，b為第二親水嵌段，m為第二親水嵌段的聚合物。

14、優(yōu)選地，所述第一親水嵌段包括聚丙烯酸（paa）。

15、優(yōu)選地，所述n的取值為50-60，例如可以是51、52、53、54、55、56、57、58或59等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

16、優(yōu)選地，所述第二親水嵌段包括聚(聚乙二醇甲醚丙烯酸酯)或聚(聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯)。

17、優(yōu)選地，所述m的取值為8-20，例如可以是9、10、11、12、13、14、15、16、17、18或19等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

18、值得說明的是，需要嚴(yán)格控制第一親水嵌段和第二親水嵌段的聚合度，以得到合適的單分子膠束，進而有效增大釓基造影劑的縱向弛豫率。

19、值得說明的是，環(huán)糊精基星型嵌段共聚物中的嵌段富含羧基，因此可將游離的磷酸根與鈣離子在單分子膠束內(nèi)嵌段沉淀組裝形成磷酸鈣，并由于單分子膠束的單分散程度以及第二親水嵌段的親水型聚合物可以限制磷酸鈣的進一步生長，引導(dǎo)控制形成的尺寸均一的磷酸鈣，賦予材料良好的水溶性。

20、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述環(huán)糊精基星型嵌段共聚物的制備方法包括以下步驟：

21、（1）混合第一聚合單體、引發(fā)劑、催化組合物和第一溶劑，進行第一自由基聚合反應(yīng)，得到第一聚合物前驅(qū)體；

22、（2）混合第二聚合單體、催化組合物、第二溶劑和步驟（1）所得第一聚合物前驅(qū)體，進行第二自由基聚合反應(yīng)，得到環(huán)糊精基星型嵌段共聚物前驅(qū)體；

23、（3）將步驟（2）所得環(huán)糊精基星型嵌段共聚物前驅(qū)體進行水解反應(yīng)，得到所述環(huán)糊精基星型嵌段共聚物。

24、本發(fā)明中，以21-br-β-cd為引發(fā)劑，采用分段atrp聚合的方式依次聚合第一聚合單體和第二聚合單體，而后經(jīng)水解反應(yīng)，得到所述環(huán)糊精基星型嵌段共聚物。

25、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述催化組合物包括催化劑和催化劑配體。

26、優(yōu)選地，所述催化劑包括溴化亞銅或氯化亞銅；所述催化劑配體包括五甲基二乙烯三胺（pmdeta）。

27、優(yōu)選地，步驟（1）所述第一聚合單體包括丙烯酸叔丁酯（tba）。

28、優(yōu)選地，步驟（1）所述引發(fā)劑包括21-br-β-cd。

29、本發(fā)明中，所述21-br-β-cd是以β-環(huán)糊精為起始原料，與2-溴-異丁酰溴（bibb）反應(yīng)得到全溴化的大分子引發(fā)劑，對其制備方法不做具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可按照現(xiàn)有技術(shù)提供的方法進行制備。

30、優(yōu)選地，步驟（1）所述第一溶劑包括甲基乙基酮。

31、優(yōu)選地，步驟（1）所述引發(fā)劑和第一聚合單體的摩爾比為1:(500-600)，例如可以是1:510、1:520、1:530、1:540、1:550、1:560、1:570、1:580或1:590等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

32、優(yōu)選地，步驟（1）所述第一自由基聚合反應(yīng)的溫度為50-70℃，例如可以是52℃、55℃、56℃、58℃、60℃、62℃、65℃、66℃或68℃等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

33、優(yōu)選地，步驟（1）所述第一自由基聚合反應(yīng)的時間為5-8h，例如可以是5.5h、6h、6.5h、7h或7.5h等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

34、本發(fā)明中，步驟（1）所述第一自由基聚合反應(yīng)的具體方法包括：將引發(fā)劑溶解于第一溶劑中，而后向其中加入第一聚合單體和催化劑配體，并除去反應(yīng)體系中多余的氧氣，隨后在氬氣的氛圍下加入催化劑，在攪拌、溫度為50-70℃下進行第一自由基聚合反應(yīng)5-8h。

35、優(yōu)選地，步驟（2）所述第二聚合單體包括聚乙二醇甲醚丙烯酸酯（oeg）或聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（mpeg-mma）。

36、優(yōu)選地，步驟（2）所述第二溶劑包括二氧六環(huán)。

37、優(yōu)選地，步驟（2）所述第二聚合單體和第一聚合物前驅(qū)體的摩爾比為1:(90-110)，例如可以是1:92、1:95、1:96、1:98、1:100、1:102、1:105、1:106或1:108等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

38、優(yōu)選地，步驟（2）所述第二自由基聚合反應(yīng)的溫度為50-70℃，例如可以是52℃、55℃、56℃、58℃、60℃、62℃、65℃、66℃或68℃等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

39、優(yōu)選地，步驟（2）所述第二自由基聚合反應(yīng)的時間為22-30h，例如可以是23h、24h、25h、26h、27h、28h或29h等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

40、本發(fā)明中，步驟（2）所述第二自由基聚合反應(yīng)的具體方法包括：將第一聚合物前驅(qū)體、第二聚合單體和催化劑配體溶解于第二溶劑中，并除去反應(yīng)體系中多余的氧氣，而后在氬氣的氛圍下加入催化劑，在攪拌、溫度為50-70℃下進行第二自由基聚合反應(yīng)22-30h。

41、本發(fā)明中，對所述第一自由基聚合反應(yīng)和所述第二自由基聚合反應(yīng)的后處理步驟不做限定，具體后處理方法可按照現(xiàn)有技術(shù)提供的方法進行。

42、優(yōu)選地，步驟（3）所述水解反應(yīng)的溫度為20-30℃，例如可以是21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃或29℃等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

43、優(yōu)選地，步驟（3）所述水解反應(yīng)的時間為22-30h，例如可以是23h、24h、25h、26h、27h、28h或29h等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

44、本發(fā)明中，步驟（3）所述水解反應(yīng)的具體方法包括：將環(huán)糊精基星型嵌段共聚物前驅(qū)體溶于二氯甲烷中，而后加入三氟乙酸（tfa），隨后在溫度為20-30℃下水解反應(yīng)22-30h。

45、本發(fā)明中，步驟（3）所述水解反應(yīng)后還進行了抽濾、二氯甲烷洗滌和真空干燥。

46、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述釓基造影劑與單分子膠束的質(zhì)量比為1:(7-12)，例如可以是1:7.5、1:8、1:8.5、1:9、1:9.5、1:10、1:10.5、1:11或1:11.5等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

47、優(yōu)選地，所述釓基造影劑復(fù)合材料的平均粒徑為20-40nm，例如可以是22nm、25nm、26nm、28nm、30nm、32nm、35nm、36nm或38nm等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

48、優(yōu)選地，所述釓基造影劑復(fù)合材料的縱向弛豫率＞80mm-1s-1，例如可以是82mm-1s-1、85mm-1s-1、87mm-1s-1、90mm-1s-1、92mm-1s-1或95mm-1s-1等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

49、值得說明的是，所述釓基造影劑復(fù)合材料的縱向弛豫率＞80mm-1s-1，而商用gd-dtpa小分子的縱向弛豫率僅有4.36mm-1s-1，本發(fā)明的造影劑其縱向弛豫率值是商用造影劑的近20倍，表明本發(fā)明所述釓基造影劑復(fù)合材料具有非常高的靈敏度，即使用較少的量便可以達到一個更好的效果；另外，體外的釋放實驗也表明，釓基造影劑復(fù)合材料在酸性條件下5min便開始了分解，12h基本就可以分解完成，其具有良好的安全性能。以上兩點優(yōu)勢有效彌補了商用造影劑的缺陷，為未來的商業(yè)化鋪平了道路。

50、第二方面，本發(fā)明提供了一種如第一方面所述的釓基造影劑復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括：

51、混合單分子膠束、第一鹽溶液和第二鹽溶液，進行水熱反應(yīng)，得到所述釓基造影劑復(fù)合材料；

52、所述第一鹽溶液包括以下組分：釓基造影劑、磷酸鹽、鈉鹽和第一緩沖液；

53、所述第二鹽溶液包括以下組分：鈣鹽和第二緩沖液。

54、本發(fā)明提供的制備方法，通過一步水熱合成法即可使得游離的磷酸根與鈣離子在富含羧基的單分子膠束內(nèi)嵌段沉淀組裝形成磷酸鈣，且釓基造影劑小分子固定于得到的磷酸鈣中。所述制備方法工藝簡單便捷，成本低。

55、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述混合的方法包括：混合單分子膠束和第一鹽溶液，而后向其加入第二鹽溶液。

56、本發(fā)明中，所述混合在渦旋下進行。

57、優(yōu)選地，所述單分子膠束包括環(huán)糊精基星型嵌段共聚物。

58、優(yōu)選地，所述磷酸鹽包括磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鉀、磷酸二氫鉀或磷酸氫二鉀中的任意一種或至少兩種的組合。

59、優(yōu)選地，所述鈉鹽包括氯化鈉。

60、優(yōu)選地，所述第一緩沖液包括hepes鹽溶液。

61、優(yōu)選地，所述釓基造影劑、磷酸鹽和鈉鹽的摩爾比為1:(2-4):(60-80)，例如可以是1:2:60、1:2.5:60、1:3:70、1:3.5:70、1:3:80或1:4:80等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

62、優(yōu)選地，所述釓基造影劑和第一緩沖液的質(zhì)量體積比為1mg:(0.8-2)ml，例如可以是1mg:1ml、1mg:1.2ml、1mg:1.5ml、1mg:1.6ml或1mg:1.8ml等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

63、優(yōu)選地，所述鈣鹽包括氯化鈣、硝酸鈣或乙酸鈣中的任意一種或至少兩種的組合。

64、優(yōu)選地，所述第二緩沖液包括tris-hcl溶液。

65、優(yōu)選地，所述釓基造影劑和鈣鹽的摩爾比為1:(120-130)，例如可以是1:121、1:122、1:123、1:124、1:125、1:126、1:127、1:128或1:129等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

66、優(yōu)選地，所述鈣鹽和第二緩沖液的質(zhì)量體積比為(25-30)mg:1ml，例如可以是26mg:1ml、27mg:1ml、28mg:1ml或29mg:1ml等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

67、優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)的溫度為110-130°c，例如可以是112℃、115℃、116℃、118℃、120℃、122℃、125℃、126℃或128℃等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

68、優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)的時間為20-30min，例如可以是21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min或29min等，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

69、優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)后還依次進行了透析和凍干。

70、第三方面，本發(fā)明提供了一種造影用組合物，所述造影用組合物包括藥學(xué)上可接受的輔劑和第一方面所述的釓基造影劑復(fù)合材料；

71、所述輔劑包括稀釋劑。

72、本發(fā)明還提供了一種非醫(yī)療目的的造影方法，所述造影方法包括：向待造影的對象給予第一方面所述的釓基造影劑復(fù)合材料或第三方面所述的造影用組合物，并進行造影。

73、第四方面，本發(fā)明提供了一種如第一方面所述的釓基造影劑復(fù)合材料的應(yīng)用，所述釓基造影劑復(fù)合材料用于腫瘤磁共振成像或檢測試劑的制備。

74、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

75、（1）本發(fā)明提供的釓基造影劑復(fù)合材料，通過在單分子膠束的相鄰嵌段間鑲嵌組裝有尺寸均一的磷酸鈣，并通過物理包載將釓基造影劑固定于磷酸鈣中，可以顯著延長釓基造影劑旋轉(zhuǎn)相關(guān)時間，進而有效增大其弛豫率，提高mri診斷的靈敏度；

76、（2）本發(fā)明提供的釓基造影劑復(fù)合材料，所含的磷酸鈣材料在酸性環(huán)境下具有優(yōu)異的生物可降解性能和安全性能，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)快速的響應(yīng)降解釋放，延長成像的窗口時間；

77、（3）本發(fā)明提供的制備方法，通過一步水熱合成法即可使得游離的磷酸根與鈣離子在富含羧基的單分子膠束內(nèi)嵌段沉淀組裝形成磷酸鈣，且釓基造影劑固定于得到的磷酸鈣中；所述制備方法工藝簡單便捷，成本低。