基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]光聲成像是(Photoacoustic Imaging，PAI)是近十年新興的生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，是接收激發(fā)光輻照介質(zhì)產(chǎn)生的光致聲波(即光聲效應(yīng))信號響應(yīng)而獲得生物組織的斷層及三維立體圖像的一種成像方法，它兼具光學(xué)成像靈敏度高和聲學(xué)成像穿透度深的優(yōu)點(diǎn)，可以對深層組織進(jìn)行高分辨率、高對比度成像，從而已成為最有應(yīng)用前景的成像模式之一。由于生物體內(nèi)多種內(nèi)源性生物化學(xué)物質(zhì)，如脫氧血紅蛋白、含氧血紅蛋白、黑色素、油脂、水分等能夠受到特定波段的激發(fā)光激發(fā)，且這些組分多與生理功能密切相關(guān)，因此光聲成像能夠靈敏地反映生物體的生理結(jié)構(gòu)并提供解剖、功能、代謝、分子與基因等豐富的生物信息，已在腦組織的功能成像、腫瘤血管生成監(jiān)控等方面得到了應(yīng)用。但光的散射效應(yīng)會導(dǎo)致光強(qiáng)和光聲信噪比隨著生物組織的深度的增加而呈現(xiàn)指數(shù)級衰減，因而帶來成像分辨率降低的問題。近來，光聲造影劑的研發(fā)得到日益關(guān)注，通過外源性造影劑可改變局部組織的聲學(xué)和光學(xué)特性，進(jìn)一步提高光聲成像對比度和分辨率，在生物成像與臨床轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)方面展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。
[0003]目前常見的光聲造影劑有金納米顆粒、單碳納米管及一些其他相關(guān)的納米材料。這些材料粒徑較小，穩(wěn)定性好，但由于生物相容性與體內(nèi)可降解能力較差，構(gòu)成材料的細(xì)胞毒性較大，半衰期短而限制了廣泛應(yīng)用。而基于近紅外熒光染料和有機(jī)聚合物的光聲探針成為研宄熱點(diǎn)，其中亞甲基藍(lán)和吲哚菁綠是被美國食品藥品監(jiān)管局(FDA)認(rèn)證的光聲成像染料。亞甲基藍(lán)吸收峰在664nm附近，吲哚菁綠吸收峰在780nm附近，都屬于近紅外區(qū)域，這就為其廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。但由于這兩種染料體內(nèi)穩(wěn)定性較差，代謝周期短等不足，需要構(gòu)建包載染料分子的載體以最終實(shí)現(xiàn)其臨床應(yīng)用。
[0004]聚丙烯酸丁酯是一種常見的生物醫(yī)學(xué)材料，在醫(yī)學(xué)、制藥等領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用，常被用作制備醫(yī)藥中間體、臨床止血劑等。聚丙烯酸丁酯也是經(jīng)FDA認(rèn)證的用作醫(yī)用膠及腦動靜脈畸形栓塞治療的一種有效組分，具有其良好的生物相容性和體內(nèi)可降解性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑，該復(fù)合納米光聲造影劑具有良好的生物相容性和安全性，光聲成像靈敏度高，有望在生物醫(yī)學(xué)影像、靶向診斷與治療、藥物篩選與優(yōu)化、體內(nèi)標(biāo)記與示蹤等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，并在個性化醫(yī)療等方面具有潛在價(jià)值。
[0006]本發(fā)明的第二個目的是提供一種上述基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑的制備工藝，該制備工藝溫和環(huán)保、能耗低、無三廢及輻射與噪聲等污染產(chǎn)生，分離與提純工藝操作簡便，高產(chǎn)率及包載率，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是其結(jié)構(gòu)為以聚丙烯酸丁酯為主體組分，以亞甲基藍(lán)或吲哚菁綠為包載組分。
[0008]進(jìn)一步設(shè)置是包載組分為亞甲基藍(lán)，粒子直徑為525.1納米，電位為-4.52毫伏，亞甲基藍(lán)在復(fù)合納米光聲造影劑中的濃度為7.6微克/毫升。
[0009]進(jìn)一步設(shè)置是包載組分為吲哚菁綠，粒子直徑為272.0納米，電位為-5.98毫伏。吲哚菁綠在復(fù)合納米光聲造影劑中的濃度為5.8-6微克/毫升。
[0010]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個目的，其技術(shù)方案是包括以下步驟:
a.1.5毫升丙烯酸丁酯、100毫升葡聚糖溶液、6.4mg亞甲基藍(lán)或4.9mg吲哚菁綠為比例基數(shù)，按比例投料入反應(yīng)體系；
b.將反應(yīng)體系酸堿度調(diào)至2.0-3.0，常溫?cái)嚢韬蠹尤霘溲趸c稀溶液終止反應(yīng)；
c.反應(yīng)體系靜置4-7小時(shí)后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至離心管中離心提純；
d.棄去上層清液，以高純水洗滌、渦旋振蕩數(shù)次，至少重復(fù)離心步驟2次；
e.離心濃集后得復(fù)合納米光聲造影劑。
[0011]本發(fā)明所述開發(fā)新型復(fù)合納米光聲造影劑對發(fā)展醫(yī)用造影劑體系、拓展光聲造影劑的制備工藝、為光聲成像在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛適用性具有重要意義。
[0012]本發(fā)明得到亞甲基藍(lán)或吲哚菁綠包載的聚酯復(fù)合納米光聲造影劑，經(jīng)離心分離提純后產(chǎn)率。所得光聲造影劑的形貌與結(jié)構(gòu)由掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡分析得到(如圖3)，粒子直徑大小、尺寸分布及電位由激光粒度儀得到(如圖4)。在光聲場中，經(jīng)近紅外光激發(fā)產(chǎn)生光致聲波信號，探頭收集信號響應(yīng)重建圖像如圖5所示。與空白對照組(無包載的聚丙烯酸丁酯納米粒子)相比，亞甲基藍(lán)或吲哚菁綠包載的復(fù)合納米光聲造影劑可顯著提高光聲成像的對比度與分辨率，從而在生物醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
[0013]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。
【附圖說明】
[0014]圖1本發(fā)明所涉及的復(fù)合納米光聲造影劑的通用結(jié)構(gòu)；
圖2新型復(fù)合納米光聲造影劑的制備工藝流程；
圖3亞甲基藍(lán)包載的復(fù)合納米光聲造影劑(PBCA-MB)的掃描電子顯微鏡(左)和透射電子顯微鏡(右)圖；
圖4亞甲基藍(lán)包載的復(fù)合納米光聲造影劑(PBCA-MB，上行)和吲哚菁綠包載的復(fù)合納米光聲造影劑(PBCA-1CG，下行)的粒徑分布(左)與電位(右)表征圖；
圖5亞甲基藍(lán)包載的復(fù)合納米光聲造影劑(PBCA-MB，中行)和吲哚菁綠包載的復(fù)合納米光聲造影劑(PBCA-1CG，下行)兩種光聲造影劑與空白對照組(上行)成像圖。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0017]本發(fā)明所采用的制備原料均為商品獲得。
[0018]實(shí)施例1:將丙烯酸丁酯(1.5毫升)、葡聚糖溶液(100毫升)、亞甲基藍(lán)(6.4毫克)按比例投料入250毫升燒杯，反應(yīng)體系酸堿度以IM鹽酸溶液調(diào)節(jié)至2.0-3.0o常溫?cái)嚢韬蠹尤霘溲趸c稀溶液終止反應(yīng)。反應(yīng)體系靜置4-7小時(shí)，然后將全部反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至50毫升離心管中離心提純，棄去上層清液，并以高純水洗滌、渦旋振蕩數(shù)次。至少重復(fù)離心步驟2次，濃集后得復(fù)合納米光聲造影劑純品，可真空凍干或重新在高純水中分散于常溫下保存，亞甲基藍(lán)在復(fù)合納米光聲造影劑中的濃度為7.6微克/毫升。由動態(tài)光散射原理經(jīng)激光粒度儀測量，亞甲基藍(lán)包載的復(fù)合納米光聲造影劑粒徑為525.1納米，表面電位為-4.52毫伏。其微觀表面形貌與細(xì)微結(jié)構(gòu)可通過掃描電子顯微鏡或透射電子顯微鏡分析得清晰圖像，復(fù)合納米光聲造影劑與未包載的空白對照組在光聲場中成像與顯像效果證實(shí)復(fù)合納米光聲造影劑能夠顯著增強(qiáng)光聲成像的對比度與分辨率，在極低濃度下給出較強(qiáng)的光聲響應(yīng)信號，可以應(yīng)用于生物標(biāo)記與醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域。
[0019]實(shí)施例2:將丙烯酸丁酯(1.5毫升)、葡聚糖溶液(100毫升)、吲哚菁綠(4.9毫克)按比例投料入250毫升燒杯，反應(yīng)體系酸堿度以IM鹽酸溶液調(diào)節(jié)至2.0-3.0o常溫?cái)嚢韬蠹尤霘溲趸c稀溶液終止反應(yīng)。反應(yīng)體系靜置4-7小時(shí)，然后將全部反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至50毫升離心管中離心提純，棄去上層清液，并以高純水洗滌、渦旋振蕩數(shù)次。至少重復(fù)離心步驟2次，濃集后得復(fù)合納米光聲造影劑純品，吲哚菁綠在復(fù)合納米光聲造影劑中的濃度為5.8-6微克/毫升，優(yōu)選為5.8微克/毫升，可真空凍干或重新在高純水中分散于常溫下保存。由動態(tài)光散射原理經(jīng)激光粒度儀測量，吲哚菁綠包載的復(fù)合納米光聲造影劑粒徑為272.0納米，表面電位為-5.98毫伏。其微觀表面形貌與細(xì)微結(jié)構(gòu)可通過掃描電子顯微鏡或透射電子顯微鏡分析得清晰圖像，復(fù)合納米光聲造影劑與未包載的空白對照組在光聲場中成像與顯像效果證實(shí)復(fù)合納米光聲造影劑能夠顯著增強(qiáng)光聲成像的對比度與分辨率，在極低濃度下給出較強(qiáng)的光聲響應(yīng)信號，可以應(yīng)用于生物標(biāo)記與醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑，其特征在于:其結(jié)構(gòu)為以聚丙烯酸丁酯為主體組分，以亞甲基藍(lán)或吲哚菁綠為包載組分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑，其特征在于:包載組分為亞甲基藍(lán)，粒子直徑為525.1納米，電位為-4.52毫伏。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑，其特征在于:亞甲基藍(lán)在復(fù)合納米光聲造影劑中的濃度為7.6微克/毫升。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑，其特征在于:包載組分為吲哚菁綠，粒子直徑為272.0納米，電位為-5.98毫伏。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑，其特征在于引哚菁綠在復(fù)合納米光聲造影劑中的濃度為5.8-6微克/毫升。6.一種如權(quán)利要求1所述的基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑的制備工藝，其特征在于包括以下步驟: a.1.5毫升丙烯酸丁酯、100毫升葡聚糖溶液、6.4mg亞甲基藍(lán)或4.9mg吲哚菁綠為比例基數(shù)，按比例投料入反應(yīng)體系； b.將反應(yīng)體系酸堿度調(diào)至2.0-3.0，常溫?cái)嚢韬蠹尤霘溲趸c稀溶液終止反應(yīng)； c.反應(yīng)體系靜置4-7小時(shí)后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至離心管中離心提純； d.棄去上層清液，以高純水洗滌、渦旋振蕩數(shù)次，至少重復(fù)離心步驟2次； e.離心濃集后得復(fù)合納米光聲造影劑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于聚丙烯酸丁酯的復(fù)合納米光聲造影劑及其制備工藝，其中構(gòu)成主要組分為聚丙烯酸丁酯這一生醫(yī)材料，包載組分為亞甲基藍(lán)或吲哚菁綠，粒子直徑分別為525.1納米、272.0納米，電位分別為-4.52毫伏、-5.98毫伏。本發(fā)明的制備工藝溫和環(huán)保、能耗低、無三廢及輻射與噪聲等污染產(chǎn)生，分離與提純工藝操作簡便，高產(chǎn)率及包載率，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，是一種制備復(fù)合納米光聲造影劑通用工藝?；谶@一復(fù)合納米光聲造影劑具有良好的生物相容性和安全性，光聲成像靈敏度高，有望在生物醫(yī)學(xué)影像、靶向診斷與治療、藥物篩選與優(yōu)化、體內(nèi)標(biāo)記與示蹤等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，并在個性化醫(yī)療等方面具有潛在價(jià)值。
【IPC分類】A61K49/00
【公開號】CN104984364
【申請?zhí)枴緾N201510147597
【發(fā)明人】劉哲, 李宜鴻, 宋遠(yuǎn)會, 石長燦, 汪婕
【申請人】溫州生物材料與工程研究所
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年3月31日