專利名稱：一種熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束及其制備方法
技術領域：
本發明涉及高分子化學和生物醫學工程領域，具體涉及一種熱增強型負載液態氟
碳的聚合物納米超聲顯像膠束及其制備方法。
背景技術：
超聲是最常用、也是最重要的影像學手段之一，與其它影像手段比較，具有經濟、簡便、無輻射、可重復多次檢查和在床邊及術中使用等優勢，臨床應用廣泛，容易普及。
超聲造影劑及造影技術的出現及發展，為超聲分子影像學帶來了契機。目前常用的超聲造影劑屬于血池顯像劑，造影劑微氣泡直徑與紅細胞相近，達到了數微米，經靜脈注射入體內后，可通過肺循環到達全身組織臟器的微循環，通過改變掃查對象界面的聲阻抗差，產生造影顯像效果，提高了超聲對病灶的檢出能力和鑒別診斷能力。但由于普通造影劑屬于無組織特異性的全身性造影劑，對特定病灶的診斷能力尚不足。 為了更好的實現病灶特異性成像，有必要采用顆粒更小的超聲造影劑，納米級超聲造影劑是最理想的選擇。納米級微粒具有以下突出優勢l)獨特的納米尺寸，有利于減少腎臟排泄清除、網狀內皮系統吸收及吞噬細胞的識別，從而延長在體內的循環時間；2)可順利通過毛細血管內皮細胞間隙到達組織耙區，并可通過高通透高滯留效應(enhancedpermeability and retention effect,EPR效應)在病灶組織中實現被動靶向富集。對于腫瘤組織，由于腫瘤新生血管內皮細胞連接疏松，且缺乏淋巴回流，故納米微粒更容易從血管進入，但難以通過淋巴回流而返回血管內；3)容易與特異性配體鏈接，選擇性與病灶特異性分子結合，實現主動靶向成像。 目前，國內外研究的納米級超聲造影劑的主要分為納米級脂質體造影劑、納米級微泡造影劑和納米級液態氟碳乳劑三類，但目前存在制作工藝不成熟，顆粒偏大，易被清除，體內循環時間較短，不易進行表面修飾，回聲增強效果有限等不足。前兩類造影劑由于受外殼材料和制備方法本身的缺陷，均不同程度存在粒徑分布范圍較廣、在體內持續時間短、后方聲衰減較明顯、效果不穩定等缺點，氣體造影劑更由于在組織內部引入氣體而可能產生不利影響。而后一類造影劑雖顯像效果較好，但表面活性劑的活化十分不穩定，在體內高度稀釋和溫度較高的情況很容易發生造影劑失活并沉淀的現象。 因此，負載液態氟碳的聚合物納米自組裝載體成為該領域研究的突破口之一。相比于其他納米微粒，聚合物納米膠束具有以下優勢1)制備過程簡單，利用兩親性聚合物在水溶液中自組裝形成粒徑相對均一的納米微粒，并可包載疏水性的內容物；2)粒徑小且可控，從幾十納米到幾百納米，具有更強的組織滲透性，不易被清除；3)納米膠束的臨界膠束濃度極低，在水中具有很好的穩定性，在血液循環中具有較長的半衰期；4)容易進行化學修飾或弓I入靶向基團，實現主動靶向成像和治療。 另一方面，液態氟碳類造影劑性質穩定，超聲回聲效果顯著，其最突出的優勢是其可作為一種潛在的多功能造影劑，即不僅可以作為超聲造影劑，還可以作為CT、 MRI及核素
3顯像造影劑。
發明內容
本發明的目的在于根據現有超聲顯像試劑中存在的不足，提供一種熱增強型納米級負載液態氟碳的聚合物超聲顯像膠束。 本發明另一 目的在于提供上述熱增強型納米級負載液態氟碳的聚合物超聲顯像膠束的制備方法。 本發明上述目的通過以下技術方案予以實現 —種熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束，由以下按重量份數計的組分制成聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物l，液態氟碳類超聲顯像試劑1 20。 其中，所述聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物的結構中，聚乙二醇段的數均分子量為2. 0 6. OKD，聚丙交酯或聚己內酯段的數均分子量為15. 0 30. OKD。
作為一種優選方案，本發明熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束中，所述液態氟碳類超聲顯像試劑優選為全氟戊烷(perfluoropentane，可簡寫為PFP)。
本發明所設計的納米膠束由聚乙二醇(Polyethyeneglycol，可簡寫為PEG)與聚丙交酯(poly(D，L-lactic acid)，可簡寫為PDLLA)或聚己內酯(poly ( □-caprolactone)，可簡寫為PCL)的兩親性共聚物(可簡寫為PEG-PDLLA或PEG-PCL)制成。其中親水的PEG段生物相容性佳，疏水的PDLLA或PCL段更具有良好的生物相容性和生物可降解性。在自組裝過程中，PDLLA段或PCL段自發地形成膠束的疏水性內核，PEG段位于該核的表面，其內核則包負有疏水性的液態氟碳類超聲顯像試劑——全氟戊烷。全氟戊烷，它的沸點為29°C ，當被包負后再注入人體內，會由于溫度的升高而變為氣體，從而大大提高了瞬時超聲顯像效果，成為熱增強型超聲顯像試劑。 本發明熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的制備方法包括如下
步驟以聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物為原料，通過超聲乳化法在低溫
下包覆全氟戊烷，得到熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束。 其中，所述聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物的制備方法為用聚
乙二醇在辛酸亞錫的催化下引發單體丙交酯或己內酯的開環聚合，得到聚乙二醇與聚丙交
酯或聚己內酯的兩親性共聚物。 作為一種優選方案，本發明熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的制備方法包括如下步驟將1重量份共聚物與1 20重量份的全氟戊烷共溶于8體積的四氯化碳中，于冰浴中在超聲作用下分散至20體積0. 5 5. Owt^聚乙烯醇水溶液中，得到熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束。 本發明熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的研究得到了國家自
然科學基金面上項目(30870717)的支持。 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果 (1)該膠束由聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物制成，具有優良的生物相容性和降解性； (2)該膠束粒徑分布集中，位于20(T700nm之間，為納米級載體；
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(3)該膠束能夠在PEG末端進行化學修飾以鏈接靶向配體，從而實現該顯像試劑的靶向效果、提高顯像試劑的局部濃度并提高顯像效果等； (4)全氟戊烷被包負進該納米膠束后能夠顯著提高其在水中的穩定性并提高了超聲回聲特性，相對于表面活性劑活化的液態氟碳造影劑所需濃度更低、顯像效果由于熱增強效應會更為顯著。
圖1 3分別是實施例3中負載不同體積全氟戊烷的聚合物納米膠束的動態光散射粒徑分布柱狀圖。其中，圖1、圖2和圖3分別對應的全氟戊烷體積為0. 025ml、0. 05ml和0. lml，其粒徑分布位于400 500nm之間。 圖4 6分別是實施例4中負載不同體積全氟戊烷的聚合物納米膠束的初始體外超聲顯像圖片。其中，圖4、圖5和圖6分別對應的全氟戊烷體積為0. 025ml、0. 05ml和0. 1ml，
均有明顯的超聲顯像效果。 圖7是實施例4中經35t:左右水浴加熱后負載不同體積全氟戊烷的聚合物納米膠束的體外超聲顯像隨時間變化的灰度值柱狀圖。其中，該膠束表現出了明顯的瞬時熱增強效應。 圖8是實施例5中負載0. 1ml PFP的聚合物納米膠束在兔子皮下注射的超聲顯像圖片，其顯像效果明顯。
具體實施例方式
以下結合實施例來進一步解釋本發明，但實施例并不對本發明做任何形式的限定。 本發明基于兩親性共聚物PEG-PDLLA或PEG-PCL的納米膠束被用于負載全氟戊烷，所得膠束的粒徑采用動態光散射來測定。同時該膠束還通過不同溫度下的體外超聲顯像和動物皮下注射試驗來評價這一熱增強型的納米級超聲顯像試劑，即采用控溫水浴對注射器中相同體積的超聲顯像膠束溶液加熱，同時插入超聲探頭以對不同溫度下的溶液進行顯像。動物皮下注射顯像則以兔子為試驗對象，即時注射并顯像。
實施例1 1.聚合物納米超聲顯像膠束載體材料PEG-PDLLA或PEG-PCL的制備 氬氣保護下將0. 2g端羥基PEG(分子量在2. 0 3. OKg/mol)在50。C左右真空干燥
數小時后冷卻至室溫，然后注入1. 6 2. 4g干燥的丙交酯或口 -己內酯和少量辛酸亞錫。室
溫下真空干燥lh后加入無水甲苯20ml，在120°C回流12 24h聚合。反應結束后，在無水乙
醚中進行重沉淀，過濾后再用二氯甲烷溶解，于無水乙醚中進行二次重沉淀，經過濾和真空
干燥得到純樣品。 2.負載全氟戊烷的聚合物納米超聲顯像膠束的制備將40mg共聚物(PEG-PDLLA或PEG-PCL)分別與0. 025 、0. 05 、0. 1和0. 2ml全氟戊
烷共溶于8ml四氯化碳中，在超聲作用下于冰浴中分散于20ml 2wt%聚乙烯醇水溶液中，經長時間低溫攪拌揮發，除去溶劑四氯化碳即得。 實施例2負載全氟戊烷的聚合物納米超聲顯像膠束粒徑的測試
所得膠束的粒徑大小采用動態光散射系統進行測量，測試結果見圖1至3。圖 1 (0. 025ml PFP)、圖2 (0. 05ml PFP)和圖3 (0. 1ml PFP)分別為對應PFP濃度膠束的動態光 散射粒徑分布柱狀圖。可以看出，負載全氟戊烷的聚合物納米膠束的粒徑分布較窄，主要位 于400 500nm之間，為納米級。 實施例3負載全氟戊烷的聚合物納米超聲顯像膠束體外超聲顯像試驗 用2ml注射器吸滿制得的超聲顯像膠束溶液，置于即時溫度25t:左右的可控溫水
浴中并將超聲探頭置入進行顯像，分別記錄原始的超聲顯像圖像及加熱(即水浴溫度提高
到35t:左右)后不同時間的超聲顯像圖像，并測定其注射器內部區域的灰度值以進行比
較。測試結果見圖4至7。圖4至6顯示了不同PFP濃度的聚合物納米膠束的初始超聲顯
像圖像O. 025ml PFP(圖4)、0.05ml PFP(圖5)禾P 0. lml PFP(圖6)。從中可以看到，負載
全氟戊烷的聚合物納米膠束在體外有明顯的顯像效果，其顯像效果隨PFP的濃度的提高而
提高。圖7顯示了 35t:左右水浴加熱后不同時間對應膠束的超聲顯像灰度值。很明顯，該
負載全氟戊烷的聚合物納米膠束在加熱后具有明顯的瞬時增強效應，其超聲顯像灰度值在
一分鐘內隨時間的延長而有明顯增加，兩分鐘時則顯著降低，并且濃度愈高熱增強效應越明顯。 實施例4負載全氟戊烷的聚合物納米超聲顯像膠束動物皮下注射顯像試驗
用2ml注射器吸滿制得負載0. lml PFP的超聲顯像膠束溶液并注射于試驗動 物——兔子的皮下，進行即時超聲顯像觀察，測試結果見圖8。可以清楚地看到，圖8上部皮 下間隔組織區域內注射進入的納米膠束有明顯的超聲顯像效果。 以上測試結果表明，所得膠束的粒徑為400 500nm，為納米級。體外顯像實驗表明， 該負載全氟戊烷的聚合物納米膠束具有明顯的超聲顯像效果，其顯像效果隨全氟戊烷濃度 的提高而提高，并且熱增強效果顯著。動物皮下注射顯像實驗表明，該納米膠束在皮下具有 較好的超聲顯像效果。
權利要求
一種熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束，其特征在于由以下按重量份數計的組分制成聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物1，液態氟碳類超聲顯像試劑1~20。
2. 根據權利要求1所述的熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束，其特征在于所述聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物的結構中，聚乙二醇段的數均分子量為2. 0 6. OKD，聚丙交酯或聚己內酯段的數均分子量為15. 0 30. OKD。
3. 根據權利要求1所述的熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束，其特征在于所述液態氟碳類超聲顯像試劑是全氟戊烷。
4. 權利要求1 3中任意一條權利要求所述熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的制備方法，其特征在于包括如下步驟以聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物為原料，通過超聲乳化法在低溫下包覆全氟戊烷，得到熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束。
5. 根據權利要求4所述熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的制備方法，其特征在于所述聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物的制備方法為用聚乙二醇在辛酸亞錫的催化下引發單體丙交酯或己內酯的開環聚合，得到聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物。
6. 根據權利要求4所述熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的制備方法，其特征在于包括如下步驟將1重量份共聚物與1 20重量份的全氟戊烷共溶于8體積的四氯化碳中，于冰浴中在超聲作用下分散至20體積0. 5 5. Owt^聚乙烯醇水溶液中，除去油相溶劑四氯化碳后得到熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束。
7. 根據權利要求6所述熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的制備方法，其特征在于超聲作用后，經過低溫攪拌揮發以除去四氯化碳。
全文摘要
本發明公開了一種熱增強型負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束及其制備方法。本發明負載液態氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束由以下按重量份數計的組分組成聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內酯的兩親性共聚物1，液態氟碳類超聲顯像試劑1~20。本發明聚合物納米超聲顯像膠束負載的液態氟碳為全氟戊烷，所得膠束為納米級，粒徑分布較窄，具有顯著的體外超聲顯像效果及熱增強效應，在動物皮下顯像明顯，可望進一步應用于體內及其它組織器官，在診斷領域有中大的研究價值和應用前景。
文檔編號A61K47/34GK101780285SQ20101012172
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月5日 優先權日2010年3月5日
發明者帥心濤, 李皓, 鄭榮琴 申請人:中山大學