基于上轉換材料釓螯合物雙功能造影劑的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于上轉換材料釓螯合物雙功能造影劑的制備方法，制備步驟如下：以上轉換納米材料為基質，通過正硅酸乙酯（TEOS）和3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTES）共同作用制備表面氨基化二氧化硅。進一步地，以1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺（EDC）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）為偶聯劑，將螯合劑與表面氨基化二氧化硅連接，最后與釓鹽反應，形成釓螯合物，即可得到上轉換材料和釓螯合物結合的雙功能造影劑。本發明所用原料生物安全性高，部分已是商業化產品。其制備方法工藝簡單，可操作性強，能進一步滿足生產和應用。所制備的雙功能造影劑具有良好的物理化學穩定性、發光性能和磁共振成像性能。
【專利說明】基于上轉換材料釓螯合物雙功能造影劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種造影劑及其制備方法，特別是涉及一種基于上轉換材料釓螯合物雙功能造影劑及其制備方法，屬于納米生物醫藥材料領域。
【背景技術】
[0002]在當今的癌癥臨床診斷中，磁共振成像(MRI)技術已成為最有力的檢測手段之一。此技術已廣泛應用于人體組織或器官的檢查，特別用于腫瘤的早期診斷，可使治療成功率有很大程度的提高。但是，當MRI用來監測微小組織的病灶、分子活動或者細胞活動時靈敏度并不高。因此，為確保臨床診斷的靈敏度和準確性，45%以上的MRI檢查需要使用造影劑提高圖像對比度。近年來，隨著MRI成像新技術的發展及其在臨床診斷中的應用，MRI造影劑的研究和開發面臨更大的挑戰。其中，雙功能造影劑的制備和應用已成為研究的熱點之
O
[0003]雙功能造影劑是指將MRI和光學成像結合使用以改善和/或增強從體內獲得的圖像。傳統的雙功能造影劑研究中，光學成像物質主要包括:有機染料(中國發明專利:包括熒光染料和MRI造影劑的雙功能造影劑，但是，這些物質存在著明顯的缺陷。例如，有機染料的光穩定性差，吸收和發射波長較寬；而半導體量子點化學穩定性差，毒性較大；更為突出的是，有機染料和半導體量子點的激發波長均較短，對機體存在潛在的傷害。因此，安全、高效的雙功能造影劑的制備和應用仍然是研究的熱點。目前，稀土上轉換材料已證明在生物領域有很好的應用。基于MRI和稀土上轉換材料熒光成像的雙功能造影劑亦受到越來越廣泛的關注。另外，傳統的雙功能造影劑研究中，MRI物質主要為超順磁性氧化鐵。但是，超順磁性氧化鐵易引起磁共振信號的降低，造影劑信號與周圍組織信號的混淆。而普遍商業化應用的造影劑多為釓螯合物，如釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)，則很少在雙功能造影劑中得到研究，特別是上轉換材料和釓螯合物結合的雙功能造影劑未見報道。
【發明內容】
[0004]本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種以上轉換納米材料為熒光成像物質、釓螯合物為磁共振成像物質的雙功能造影劑的合成方法。該方法可選擇性制備不同上轉換納米材料和不同表面嫁接數量的雙功能造影劑。該雙功能造影劑具有粒徑小、結晶度高、分散均勻、性能穩定、熒光和磁共振信號均較強的特點。所得的產物能滿足臨床應用的需求。
`[0005]為實現這樣的目的，在本發明的技術方案中，以上轉換納米材料為基質，通過正硅酸乙酯(TEOS)和3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTES)共同作用制備表面氨基化二氧化硅。進一步地，以1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)為偶聯劑，將螯合劑與表面氨基化二氧化硅連接，最后與釓鹽反應，形成釓螯合物，即可得到上轉換材料和釓螯合物結合的雙功能造影劑。
[0006]本發明提供一種基于上轉換材料釓螯合物雙功能造影劑的制備方法，其特征在于:
[0007](I)將10~200毫克上轉換納米材料分散于5~50毫升乙醇溶液中，超聲40分鐘后，加入I~10毫升15%氨水(NH3.H2O)溶液；在攪拌條件下，依次加入正硅酸乙酯(TEOS)和3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTES)，攪拌0.5~5小時；其中正硅酸乙酯與上轉換納米材料的摩爾比為0.1:1~0.5:1，正硅酸乙酯與3-氨基丙基三甲氧基硅烷摩爾比為1:1~1:10，攪拌0.5~5小時，得溶液a;
[0008](2)在50毫升二甲基亞砜(DMSO)中加入與3-氨基丙基三甲氧基硅烷等摩爾的螯合劑，完全溶解后加入與螯合劑等摩爾的N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)和1-乙基-3-(3- 二甲基氨丙基)-碳化二亞胺(EDC)，室溫下攪拌24小時，得溶液b ;
[0009](3)將溶a和溶液b混合攪拌24小時后，加入釓含量與螯合劑等摩爾的釓鹽，攪拌24小時后，將產物過濾，用無水乙醇洗滌數次，真空抽干，即獲得基于上轉換材料釓螯合物的雙功能造影劑。
[0010]所述的上轉換納米材料為鏑、鋱摻雜四氟化釔鈉(NaYF4: Dy3+，Tb3+)、鐿、鉺摻雜四氟化釔鈉(NaYF4: Yb3+，Er3+ )、釓、鐿、鉺摻雜四氟化釔鈉(NaYF4: Gd3+，Yb3+，Er3+)、銪摻雜四氟化釓鈉(NaGdF4: Eu3+)、鐿、鉺摻雜四氟化釓鈉(NaGdF4: Yb3+，Er3+)、銪、鋱摻雜四氟化釓鈉(NaGdF4:Eu3+，Tb3+)、釤、鋱摻雜四氟化釓鈉(NaGdF4:Dy3+，Tb3+)中的一種。
[0011]所述的螯合劑為二乙基三胺五乙酸(DTPA)、1，4，7，10-四氮雜環十二烷、N，N’，N’’，N’’’四乙酸(D0TA)、5，8-雙羧甲基-11-[2-(甲基氨基)-2-氧代乙基]-3-氧代-2，5,8, 11-四氮雜十三烷基-13-羧酸(DTPA-BMA)中的一種。
[0012]所述的釓鹽為硝酸鎘(Gd (NO3) 3.6H20)、氯化鎘(GdCl3*6H20)、硫酸鎘(Gd2 (SO4) 3.8H20 )、乙酸鎘(Gd (OOCCH3) 3.xH20 )中的一種。
[0013]本發明的優點 在于:
[0014](I)本發明通過偶聯的方法將連接到上轉換材料表面，即可得到雙功能造影劑。所用原料生物安全性高，部分已是商業化產品。
[0015](2)本發明制備的雙功能造影劑具有良好的物理化學穩定性、發光性能和磁共振成像性能。
[0016](3)本發明中的制備方法工藝簡單，可操作性強，能進一步滿足生產和應用。
[0017]本發明所用原料生物安全性高，部分已是商業化產品。其制備方法工藝簡單，可操作性強，能進一步滿足生產和應用。所制備的雙功能造影劑具有良好的物理化學穩定性、發光性能和磁共振成像性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為所制備的NaYF4:Yb3+，Er3+AkhDTPA雙功能造影劑的上轉換熒光光譜圖。
[0019]圖2為所制備的NaGdF4:Yb3+，Er3+AkhDOTA雙功能造影劑的上轉換熒光光譜圖。
[0020]圖3為所制備的雙功能造影劑的上轉換熒光光譜圖。
【具體實施方式】
[0021]以下通過具體的實施例對本發明的技術方案作進一步描述。以下的實施例是對本發明的進一步說明，而不限制本發明的范圍。[0022]實施例1:
[0023]1、將 200 mg NaYF4:Yb3+, Er3+ (0.97 mmol)分散于 40 mL 乙醇溶液中，超聲 40 分鐘后，加入10 mL、15% ΝΗ3.Η20溶液。在攪拌條件下，加入0.097 mmol TEOS和0.97 mmolAPTES，攪拌I小時，得溶液a。
[0024]2、在 50 mL DMSO 中加入 0.97 mmol DTPA,完全溶解后加入 0.97 mmol 的 NHS 和EDC，室溫下攪拌24小時，得溶液b。
[0025]3、將兩種溶液混合攪拌24小時后，加入0.97 mmol Gd(NO3)3.6H20，攪拌24小時后，將產物過濾，用無水乙醇洗滌數次，真空抽干，即獲得NaYF4: Yb3+，Er3+/ Gd-DTPA的雙功能造影劑。
[0026]圖1為所制備的NaYF4: Yb3+，Er3+AkhDTPA雙功能造影劑的上轉換熒光光譜圖。波長在540 nm的熒光強度為5.5X105。另外，磁共振成像中信號強度為411.22。
[0027]實施例2:
[0028]1、將 130 mg NaGdF4:Yb3+, Er3+ (0.5 mmol)分散于 30 mL 乙醇溶液中，超聲 40 分鐘后，加入5 mL、15% ΝΗ3.Η20溶液。在攪拌條件下，加入0.1 mmol TEOS和I mmol APTES,攪拌2小時，得溶液a。
[0029]2、在50 mL DMSO中加入與I mmol D0TA，完全溶解后加入I mmol的NHS和EDC，室溫下攪拌24小時，得溶液b。
[0030]3、將兩種溶液混合攪拌24小時后，加入I mmol GdCl3*6H20，攪拌24小時后，將產物過濾，用無水乙醇洗滌數次，真空抽干，即獲得NaGdF4:Yb3+，Er3VGd-DOTA的雙功能造影劑。·
[0031]圖2為所制備的NaGdF4: Yb3+，Er3+AkhDOTA雙功能造影劑的上轉換熒光光譜圖。波長在540 nm的熒光強度為3.5X105。另外，磁共振成像中信號強度為870.32。
[0032]實施例3 ；
[0033]1、將 65 mg NaYF4:Gd3+, Yb3+, Er3+ (0.29 mmol)分散于 30 mL 乙醇溶液中，超聲 40分鐘后，加入I mL、15% NH3.Η20溶液。在攪拌條件下，加入0.087 mmol TEOS和0.435 mmolAPTES，攪拌2小時，得溶液a。
[0034]2、在 50 mL DMSO 中加入與 0.435 mmol DTPA,完全溶解后加入 0.435 mmol 的 NHS和EDC，室溫下攪拌24小時，得溶液b。
[0035]3、將兩種溶液混合攪拌24小時后，加入0.435 mmol Gd(OOCCH3) 3.χΗ20，攪拌24小時后，將產物過濾，用無水乙醇洗滌數次，真空抽干，即獲得NaYF4 = Gd3+, Yb3+，Er3VGd-DTPA的雙功能造影劑。
[0036]圖3為所制備的NaYF4 = Gd3+, Yb3+，Er3+AkhDTPA雙功能造影劑的上轉換熒光光譜圖。波長在540 nm的熒光強度為3.7Χ105。另外，磁共振成像中信號強度為926.37。
【權利要求】
1.一種基于上轉換材料釓螯合物雙功能造影劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將10~200毫克上轉換納米材料分散于5~50毫升乙醇溶液中，超聲40分鐘后，加入I~10毫升15%氨水(NH3.Η20)溶液；在攪拌條件下，依次加入正硅酸乙酯(TEOS)和3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTES)，攪拌0.5~5小時；其中正硅酸乙酯與上轉換納米材料的摩爾比為0.1:1~0.5:1，正硅酸乙酯與3-氨基丙基三甲氧基硅烷摩爾比為1:1~1:10，攪拌0.5~5小時，得溶液a; (2)在50毫升二甲基亞砜(DMSO)中加入與3-氨基丙基三甲氧基硅烷等摩爾的螯合劑，完全溶解后加入與螯合劑等摩爾的N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)和1-乙基-3-(3- 二甲基氨丙基)-碳化二亞胺(EDC)，室溫下攪拌24小時，得溶液b ； (3)將溶a和溶液b混合攪拌24小時后，加入釓含量與螯合劑等摩爾的釓鹽，攪拌24小時后，將產物過濾，用無水乙醇洗滌數次，真空抽干，即獲得基于上轉換材料釓螯合物的雙功能造影劑。
2.根據權利要求1所述基于上轉換材料釓螯合物雙功能造影劑的制備方法，其特征在于，所述的上轉換納米材料為鏑、鋱摻雜四氟化釔鈉(NaYF4:Dy3+，Tb3+)、鐿、鉺摻雜四氟化釔鈉(NaYF4: Yb3+，Er3+ )、釓、鐿、鉺摻雜四氟化釔鈉(NaYF4: Gd3+，Yb3+，Er3+)、銪摻雜四氟化釓鈉(NaGdF4: Eu3+ )、鐿、鉺摻雜四氟化釓鈉(NaGdF4: Yb3+，Er3+ )、銪、鋱摻雜四氟化釓鈉(NaGdF4:Eu3+，Tb3+)、釤、鋱摻雜四氟化 釓鈉(NaGdF4:Dy3+，Tb3+)中的一種。
3.根據權利要求1所述基于上轉換材料釓螯合物雙功能造影劑的制備方法，其特征在于，所述的螯合劑為二乙基三胺五乙酸(DTPA)、1，4，7，10-四氮雜環十二烷、N，N’，N’’，N’’’四乙酸(D0TA)、5，8-雙羧甲基-11-[2-(甲基氨基)-2-氧代乙基]-3-氧代-2，5,8, 11-四氮雜十三烷基-13-羧酸(DTPA-BMA)中的一種。
4.根據權利要求1所述基于上轉換材料釓螯合物雙功能造影劑的制備方法，其特征在于，所述的釓鹽為硝酸鎘(Gd (NO3)3.6H20)、氯化鎘(GdCl3*6H20)、硫酸鎘(Gd2 (SO4) 3.8Η20)、乙酸鎘(Gd (OOCCH3)3*χΗ20)中的一種。
【文檔編號】A61K49/00GK103566380SQ201210258452
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月24日 優先權日:2012年7月24日
【發明者】朱君, 路青, 周涓, 何丹農 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司