一種超順磁性納米顆粒及其制備方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超順磁性納米顆粒及其制備方法和用途，該超順磁性納米顆粒由位于核心的四氧化三鐵粒子及包覆在其表面的兩性離子聚電解質(zhì)高分子組成，所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子與所述氧化鐵顆粒表面結(jié)合位點的密度高于2個位點/平方納米。通過兩性離子聚電解質(zhì)高分子的高密度修飾，使超順磁性納米顆粒在抗蛋白吸附能力上表現(xiàn)優(yōu)越，大幅度延長了超順磁性納米顆粒在生理環(huán)境中的穩(wěn)定存在的時間，進(jìn)而延長了該材料在體內(nèi)循環(huán)的時間。本發(fā)明解決了現(xiàn)有商品化造影劑抗蛋白吸附效果差，體內(nèi)循環(huán)時間短的問題，可被開發(fā)用于核磁共振成像的造影劑。
【專利說明】一種超順磁性納米顆粒及其制備方法和用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種超順磁性納米顆粒。

【背景技術(shù)】
[0002]磁共振成像(MRI)是利用生物體內(nèi)不同組織的氫質(zhì)子表現(xiàn)出不同的核磁共振信號這一特性，利用計算機處理信號并重建圖像的一種技術(shù)。當(dāng)正常組織與病變組織的磁共振信號差異不明顯時，會造成MRI診斷困難，這時就需要引入磁共振成像造影劑，提高組織對比度。磁共振造影劑可以有效的縮短組織氫質(zhì)子的橫向弛豫時間(T2增強)或縱向弛豫時間(Tl增強)，增強圖像對比度。通常用縱向弛豫率rl和橫向弛豫率r2來表示對比增強的效率。造影劑又可分為正性造影劑(Tl造影劑，圖像變亮)和負(fù)性造影劑(T2造影劑，圖像變暗)。
[0003]MRI造影劑主要有順磁性造影劑和超順磁性造影劑兩大類。目前常用的順磁性造影劑是釓離子的配合物，如二乙二胺醋酸釓(Gd-DTPA)。但這種造影劑靜脈注射后會迅速進(jìn)入細(xì)胞間隙，導(dǎo)致成像時間縮短，為保持足夠的對比度，需注射較大劑量。另外，由于順磁性造影劑只適用于增強組織的Tl信號，因而用途較為有限。超順磁性造影劑主要由四氧化三鐵(Fe304)納米顆粒構(gòu)成，不僅可以用于Tl信號成像，也可以用于T2信號成像，比順磁性造影劑具有更強的磁共振增強效果。
[0004]作為超順磁性MRI造影劑的Fe304納米顆粒，其在血液中的分散穩(wěn)定及循環(huán)時間與納米顆粒的表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有關(guān)。為了延長納米顆粒的循環(huán)時間，對顆粒表面進(jìn)行修飾，阻止蛋白吸附是常用的策略，目前通常的技術(shù)是采用多糖、聚乙二醇(PEG)和PEG衍生物等高分子來對Fe304納米顆粒表面進(jìn)行修飾,來延長納米顆粒的循環(huán)時間。中國發(fā)明專利CN101474414B公開了一種葡聚糖包裹納米粒子的制備和應(yīng)用技術(shù)，但是由于葡聚糖的聚合物鏈上的功能基團(tuán)是羥基，配位能力差，僅能對納米顆粒實施物理的包裹作用，難以實現(xiàn)和納米顆粒表面高密度的化學(xué)結(jié)合。中國發(fā)明專利CN102380109B公開了一種兩親性多糖包裹納米粒子造影劑的方法，該方法依靠與葡聚糖鏈段連接的疏水鏈段對納米顆粒進(jìn)行包裹，只能適用于疏水性的納米顆粒，限制了其應(yīng)用。中國發(fā)明專利CN102218150B公開了一種乳糖化或PEG化葡聚糖修飾納米Fe304造影劑的方法，由于PEG的配位能力差，需要進(jìn)行羧基化處理，變成其衍生物后才能再包覆到Fe304納米顆粒表面，使得制備過程復(fù)雜。目前的技術(shù)都不能對修飾的位點進(jìn)行精確的控制，獲得表面致密的結(jié)合，往往會造成Fe304納米顆粒水力學(xué)尺寸增大或血液循環(huán)時間的縮短。因此，有必要發(fā)展新的技術(shù)解決Fe304納米顆粒表面修飾的問題。
[0005]兩性離子聚電解質(zhì)高分子是近年發(fā)展起來的一種新型抗吸附材料，按照兩性離子在聚合物鏈上的分布情況，又可以分為聚兩性電解質(zhì)型(polyampholyte)和甜菜堿型兩性聚電解質(zhì)(polybetaine)。Polyampholyte是指聚合物重復(fù)單元上帶有一個正電荷或一個負(fù)電荷，正負(fù)電荷重復(fù)單元隨機或有規(guī)分布在主鏈上。而Polybetaine是指聚合物重復(fù)單元上同時具有正電荷和負(fù)電荷，正電荷的總量和負(fù)電荷的總量總是相等的。美國華盛頓大學(xué)的江紹毅課題組報道了采用聚羧酸甜菜堿高分子(PCB)對人血清/血漿中蛋白的抗吸附性能，見參考文獻(xiàn)(Langmuir2009，25(19)，11911 - 11916.)，發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異的抗蛋白吸附的性能，但是由于修飾的表面是平板固體表面，尚不能解決納米顆粒的表面修飾問題。近來研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，采用高分子修飾納米顆粒時，高分子修飾的結(jié)合位點的密度對修飾的效果有重要的影響，通常結(jié)合位點的密度越高，穩(wěn)定分散及抗蛋白吸附的效果越好，但是由于技術(shù)的限制目前很難得到納米顆粒表面高分子的結(jié)合位點高于0.4個位點的修飾，見參考文獻(xiàn)(B1materials2006，27 (6)，847 - 855.)，因而尋找新的表面修飾結(jié)構(gòu)和表面修飾方法，具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種超順磁性納米顆粒及其制備方法與應(yīng)用，能對Fe304納米顆粒表面修飾的位點進(jìn)行精確的控制，獲得表面致密的結(jié)合，制備所得的兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒水力學(xué)尺寸一致性好、穩(wěn)定分散性和抗蛋白吸附的效果優(yōu)越，作為造影劑使用能延長成像時間，具有良好的成像效果。
[0007]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種超順磁性納米顆粒，包括位于核心的氧化鐵納米顆粒和修飾在氧化鐵納米顆粒表面的兩性離子聚電解質(zhì)高分子，所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子與所述氧化鐵顆粒表面結(jié)合位點的密度高于2個位點/平方納米。
[0009]進(jìn)一步地，其中所述的兩性離子聚電解質(zhì)高分子含有正電荷和負(fù)電荷，正電荷基團(tuán)為叔氨基或季氨基中的任一種，負(fù)電荷基團(tuán)為羧基或磷酸基中的任一種。
[0010]進(jìn)一步地，其中所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子的數(shù)均分子量為1000-10000之間；
[0011]進(jìn)一步地，其中所述的超順磁性納米顆粒的粒徑為1-80納米。
[0012]本發(fā)明還提供了一種超順磁性納米顆粒的制備方法，是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:將鐵鹽中的鐵離子在多元醇溶劑中和兩性離子聚電解質(zhì)高分子中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，以氫氧化鈉為沉淀劑還原沉淀與所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子結(jié)合的所述鐵離子，得到表面結(jié)合位點密度高于2個位點/平方納米的兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。
[0013]進(jìn)一步地,包括如下步驟:
[0014]將鐵鹽和兩性離子聚電解質(zhì)高分子溶解于多元醇中，所述鐵鹽中所含的鐵離子與兩性離子聚電解質(zhì)高分子中的負(fù)電荷基團(tuán)摩爾比為1: 1.5-1:3.0之間，充分混合使鐵離子和兩性離子聚電解質(zhì)高分子中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，得到溶液a ；
[0015]將氫氧化鈉溶解于多元醇中得到溶液b ；
[0016]將所述溶液a加熱到180_250°C，回流，得到溶液c ；
[0017]將所述溶液b加入到所述溶液c之中，繼續(xù)加熱到180_250°C，回流，得到溶液d ；
[0018]將所述溶液d冷卻到室溫后，加入乙酸乙酯絮凝沉淀，然后加入無水乙醇分離沉淀物，得到兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。
[0019]進(jìn)一步地，其中所述的兩性離子聚電解質(zhì)高分子包括pPCMA(聚甲基乙撐碳酸酯馬來酸酐)或PCBMA(聚羧基甜菜堿丙烯酸甲酯)中的任一種；
[0020]進(jìn)一步地，其中所述的鐵鹽為無水氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、氫氧化鐵中的任一種。
[0021]進(jìn)一步地，其中所述的多元醇為沸點高于180°C。
[0022]進(jìn)一步地，其中所述的多元醇為乙二醇、一縮二乙二醇、丙二醇、異丙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇或四甘醇中的任一種。
[0023]本發(fā)明還另外提供了一種超順磁性納米顆粒的制備方法，是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:將來自鐵鹽中的鐵離子在多元醇溶劑中和負(fù)電性聚電解質(zhì)高分子中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，以氫氧化鈉為沉淀劑還原沉淀與所述負(fù)電性聚電解質(zhì)高分子結(jié)合的所述鐵離子，再用正電性基團(tuán)部分替代負(fù)電性聚電解質(zhì)高分子中負(fù)電荷基團(tuán)，得到表面結(jié)合位點密度高于2個位點/平方納米的兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。
[0024]進(jìn)一步地，包括如下步驟:
[0025]將鐵鹽和負(fù)電性聚電解質(zhì)溶解于多元醇中，所述鐵鹽中所含的鐵離子與所述負(fù)電性聚電解質(zhì)中的羧基基團(tuán)摩爾比為1:2.0-1:4.0之間，充分混合使鐵離子和PAA中的羧基基團(tuán)結(jié)合，得到溶液a;
[0026]將氫氧化鈉溶解于多元醇中得到溶液b ；
[0027]將所述溶液a加熱到180_250°C，回流，得到溶液c ；
[0028]將所述溶液b加入到所述溶液c之中，繼續(xù)加熱到180_250°C，回流，得到溶液d ；
[0029]將所述溶液d冷卻到室溫后，加入乙酸乙酯絮凝沉淀，然后加入無水乙醇分離沉淀物，然后將所述沉淀物分散到去離子水中，得到溶液e ；
[0030]將所述溶液e中加入EDC、NHS和DEAPA反應(yīng)3-5小時，超濾，得到兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。
[0031]進(jìn)一步地，其中所述負(fù)電性聚電解質(zhì)為PAA。
[0032]進(jìn)一步地，其中所述的鐵鹽為無水氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、氫氧化鐵中的任一種。
[0033]進(jìn)一步地，其中所述的多元醇為沸點高于180°C。
[0034]進(jìn)一步地，其中所述的多元醇為乙二醇、一縮二乙二醇、丙二醇、異丙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇或四甘醇中的任一種。
[0035]本發(fā)明還提供了一種超順磁性磁共振造影劑，其中所述造影劑包含所述兩性離子聚電解質(zhì)修飾的超順磁性納米顆粒。
[0036]本發(fā)明還提供了一種制備造影劑的方法，其中所述制備方法包括如下步驟:將所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒分散于水溶液中形成穩(wěn)定的分散體系，得到兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性磁共振造影劑，分散體系的濃度為
0.05-2mol 鐵 / 升，優(yōu)選 0.1-0.5mol 鐵 / 升。
[0037]本發(fā)明有效克服了已有的超順磁造影劑的缺陷，提供了一種表面具有兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性Fe304納米顆粒，表面結(jié)合位點的密度大于2個位點/平方納米，這種兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性Fe304納米顆粒在抗蛋白吸附能力上表現(xiàn)優(yōu)越，大幅度延長了超順磁性納米顆粒在生理環(huán)境中的穩(wěn)定存在的時間，進(jìn)而延長了該材料在體內(nèi)循環(huán)的時間，從而在造影劑的應(yīng)用方面有更廣的用途。
[0038]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明的一種超順磁性納米顆粒的透射電鏡(TEM)照片；
[0040]圖2是圖1對應(yīng)的粒徑分布圖；
[0041]圖3是圖1所示的超順磁性納米顆粒的熱重分析曲線圖；
[0042]圖4是圖1所示的超順磁性納米顆粒的電導(dǎo)滴定曲線；
[0043]圖5是兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒的弛豫率測試曲線；
[0044]圖6是兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒的磁共振成像圖；
[0045]圖7是本發(fā)明的一種超順磁性納米顆粒的磁共振血管成像信號圖。

【具體實施方式】
[0046]為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下:
[0047]實施例1
[0048]合成步驟
[0049]首先，稱取數(shù)均分子量為8000的pCBMA(聚羧基甜菜堿丙烯酸甲酯)(50% ) 16.950g于燒杯中，再稱量360.0ml DEG于燒杯中，攪拌、超聲使二者溶解；快速稱量無水FeCl33.900g,通過加熱、超聲、攪拌使其溶解在DEG和PAA中，充分混合使鐵離子預(yù)先和pCBMA (聚羧基甜菜堿丙烯酸甲酯)中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，得到A液；
[0050]其次，用量筒量取DEG80.0ml，再用精密天平稱量6.0OOgNaOH,通過超聲、加熱、攪拌使其溶解在DEG中，配成B液，B液放入72°C烘箱中恒溫；
[0051]最后，A液裝于IL的三口燒瓶中油浴加熱到180°C恒溫5min，然后快速加入熱的B液，反應(yīng)瞬間進(jìn)行，混合液瞬間變黑，溫度有所下降，后加熱升溫到180°C，恒溫lOmin。之后進(jìn)行冷卻，得到納米Fe3O4膠體，倒入存儲瓶中留待處理，整個加熱過程、反應(yīng)過程和冷卻過程中采用機械攪拌，攪拌速度維持在300 士 20rpm。
[0052]樣品處理
[0053]首先將要處理的樣品平均分裝在幾個聚丙烯(PP)材質(zhì)的離心杯中，倒入相同體積的無水乙醇，超聲5min，溶解樣品中的DEG、PAA等雜質(zhì)。隨后倒入與樣品體積相同的乙酸乙酯沉淀顆粒，超聲分散5min,以1000rpm的轉(zhuǎn)速、25°C室溫下離心5min。其次倒去上層清液，將顆粒均勻分散在2倍初始樣品體積的無水乙醇中，超聲5min,以1000rpm的轉(zhuǎn)速、25°C室溫下離心5min。如此反復(fù)進(jìn)行3次，完成對Fe3O4納米顆粒的清洗。最后將樣品分散在超純水中，采用旋蒸(0.1MPa真空度、50°C、適宜的轉(zhuǎn)速)將樣品中的無水乙醇和乙酸乙酯去除，樣品濃縮至400ml左右，得到兩性離子聚電解質(zhì)pCBMA(聚羧基甜菜堿丙烯酸甲酯)修飾的超順磁性Fe3O4納米顆粒的水分散液。
[0054] 上述實施例的操作步驟中，也可采用數(shù)均分子量為1000-10000之間的任一PCBMA ;可用硫酸鐵、硝酸鐵、氫氧化鐵中的任一種替代FeCl3 ;可用乙二醇、一縮二乙二醇、丙二醇、異丙二醇、丙三醇、三甘醇或四甘醇中的任一種替代將DEG( 二甘醇)；其他條件保持不變，同樣可以制備出兩性離子聚電解質(zhì)PCBMA(聚羧基甜菜堿丙烯酸甲酯)修飾的兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。
[0055]實施例2
[0056]合成步驟
[0057]首先，稱取數(shù)均分子量為8000的pCBMA(聚羧基甜菜堿丙烯酸甲酯)(50% ) 16.950g于燒杯中，再稱量360.0ml DEG于燒杯中，攪拌、超聲使二者溶解；快速稱量無水FeCl33.900g,通過加熱、超聲、攪拌使其溶解在DEG和PAA中，充分混合使鐵離子預(yù)先和pCBMA (聚羧基甜菜堿丙烯酸甲酯)中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，得到A液；
[0058]其次，用量筒量取DEG80.0ml，再用精密天平稱量6.0OOgNaOH,通過超聲、加熱、攪拌使其溶解在DEG中，配成B液，B液放入72°C烘箱中恒溫；
[0059]最后，A液裝于IL的三口燒瓶中油浴加熱到250°C恒溫5min，然后快速加入熱的B液，反應(yīng)瞬間進(jìn)行，混合液瞬間變黑，溫度有所下降，后加熱升溫到250°C，恒溫lOmin。之后進(jìn)行冷卻，得到納米Fe3O4膠體，倒入存儲瓶中留待處理，整個加熱過程、反應(yīng)過程和冷卻過程中采用機械攪拌，攪拌速度維持在300 士 20rpm。
[0060]樣品處理
[0061]首先將要處理的樣品平均分裝在幾個聚丙烯(PP)材質(zhì)的離心杯中，倒入相同體積的無水乙醇，超聲5min，溶解樣品中的DEG、PAA等雜質(zhì)。隨后倒入與樣品體積相同的乙酸乙酯沉淀顆粒，超聲分散5min,以1000rpm的轉(zhuǎn)速、25°C室溫下離心5min。其次倒去上層清液，將顆粒均勻分散在2倍初始樣品體積的無水乙醇中，超聲5min,以1000rpm的轉(zhuǎn)速、25°C室溫下離心5min。如此反復(fù)進(jìn)行3次，完成對Fe3O4納米顆粒的清洗。最后將樣品分散在超純水中，采用旋蒸(0.1MPa真空度、50°C、適宜的轉(zhuǎn)速)將樣品中的無水乙醇和乙酸乙酯去除，樣品濃縮至400ml左右，得到兩性離子聚電解質(zhì)pCBMA(聚羧基甜菜堿丙烯酸甲酯)修飾的超順磁性Fe3O4納米顆粒的水分散液。
[0062]上述實施例的操作步驟中，可用硫酸鐵、硝酸鐵、氫氧化鐵中的任一種替代FeCl3 ；可用乙二醇、一縮二乙二醇、丙二醇、異丙二醇、丙三醇、三甘醇或四甘醇中的任一種替代將DEG ( 二甘醇)；其他條件保持不變，同樣可以制備出兩性離子聚電解質(zhì)pCBMA (聚羧基甜菜堿丙烯酸甲酯)修飾的兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。
[0063]實施例3
[0064]合成步驟
[0065]首先，稱取數(shù)均分子量為9000的pPCMA(聚甲基乙撐碳酸酯馬來酸酐)(50% ) 12.700g于燒杯中，再稱量360.0ml DEG于燒杯中，攪拌、超聲使二者溶解；快速稱量無水FeCl34.200g,通過加熱、超聲、攪拌使其溶解在DEG和PAA中，充分混合使鐵離子預(yù)先和pPCMA (聚甲基乙撐碳酸酯馬來酸酐)中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，得到A液；
[0066]其次，用量筒量取DEG80.0ml，再用精密天平稱量6.0OOgNaOH,通過超聲、加熱、攪拌使其溶解在DEG中，配成B液，B液放入72°C烘箱中恒溫(樣品溶解過程中，溶液由無色變?yōu)辄S色最終變?yōu)槌燃t色，且樣品的粘稠度顯著增大)；
[0067]最后，A液裝于IL的三口燒瓶中油浴加熱到220°C恒溫5min，然后快速加入熱的B液，反應(yīng)瞬間進(jìn)行，混合液瞬間變黑，溫度有所下降，后加熱升溫到220°C，恒溫lOmin。之后進(jìn)行冷卻，得到納米Fe3O4膠體，倒入存儲瓶中留待處理，整個加熱過程、反應(yīng)過程和冷卻過程中采用機械攪拌，攪拌速度維持在300 士 20rpm。
[0068]樣品處理
[0069]首先將要處理的樣品平均分裝在幾個聚丙烯(PP)材質(zhì)的離心杯中，倒入相同體積的無水乙醇，超聲5min，溶解樣品中的DEG、PAA等雜質(zhì)。隨后倒入與樣品體積相同的乙酸乙酯沉淀顆粒，超聲分散5min,以1000rpm的轉(zhuǎn)速、25°C室溫下離心5min。其次倒去上層清液，將顆粒均勻分散在2倍初始樣品體積的無水乙醇中，超聲5min,以1000rpm的轉(zhuǎn)速、25°C室溫下離心5min。如此反復(fù)進(jìn)行3次，完成對Fe3O4納米顆粒的清洗。最后將樣品分散在超純水中，采用旋蒸(0.1MPa真空度、50°C、適宜的轉(zhuǎn)速)將樣品中的無水乙醇和乙酸乙酯去除，樣品濃縮至400ml左右，得到兩性離子聚電解質(zhì)pPCMA(聚甲基乙撐碳酸酯馬來酸酐)修飾的超順磁性Fe3O4納米顆粒的水分散液。
[0070]上述實施例的操作步驟中，可用硫酸鐵、硝酸鐵、氫氧化鐵中的任一種替代FeC13 ；可用乙二醇、一縮二乙二醇、丙二醇、異丙二醇、丙三醇、三甘醇或四甘醇中的任一種替代將DEG( 二甘醇)；其他條件保持不變，同樣可以制備出兩性離子聚電解質(zhì)pPCMA(聚甲基乙撐碳酸酯馬來酸酐)修飾的兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。。
[0071]實施例4
[0072]合成步驟
[0073]首先，稱取數(shù)均分子量為5000的PAA(50 % ) 13.840g于燒杯中，再稱量360.0mlDEG于燒杯中(PAA在DEG中呈絮狀)，攪拌、超聲使二者溶解；快速稱量無水FeCl37.800g,通過加熱、超聲、攪拌使其溶解在DEG和PAA中，充分混合使鐵離子預(yù)先和PAA中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，得到A液；
[0074]其次，用量筒量取DEG80.0ml，再用精密天平稱量8.0OOgNaOH,通過超聲、加熱、攪拌使其溶解在DEG中，配成B液，B液放入72°C烘箱中恒溫(樣品溶解過程中，溶液由無色變?yōu)辄S色最終變?yōu)槌燃t色，且樣品的粘稠度顯著增大)；
[0075]最后，A液裝于IL的三口燒瓶中油浴加熱到180°C恒溫5min，然后快速加入熱的B液，反應(yīng)瞬間進(jìn)行(混合液瞬間變黑，溫度有所下降，后加熱升溫到180°C，恒溫lOmin。之后進(jìn)行冷卻，得到納米Fe304膠體，倒入存儲瓶中留待處理，整個加熱過程、反應(yīng)過程和冷卻過程中采用機械攪拌，攪拌速度維持在300 士 20rpm。
[0076]樣品處理
[0077]首先將要處理的樣品平均分裝在幾個聚丙烯(PP)材質(zhì)的離心杯中，倒入相同體積的無水乙醇，超聲5min，溶解樣品中的DEG、PAA等雜質(zhì)。隨后倒入與樣品體積相同的乙酸乙酯沉淀顆粒，超聲分散5min,以1000rpm的轉(zhuǎn)速、25°C室溫下離心5min。其次倒去上層清液，將顆粒均勻分散在2倍初始樣品體積的無水乙醇中，超聲5min,以1000rpm的轉(zhuǎn)速、25°C室溫下離心5min。如此反復(fù)進(jìn)行3次，完成對Fe3O4納米顆粒的清洗。最后將樣品分散在超純水中，采用旋蒸(0.1MPa真空度、50°C、適宜的轉(zhuǎn)速)將樣品中的無水乙醇和乙酸乙酯去除，樣品濃縮至400ml左右，得到PAA修飾的Fe3O4納米顆粒的水分散液。
[0078]后修飾步驟
[0079](采用自動電位滴定儀滴定上述PAA修飾的Fe3O4納米顆粒表面的羧基含量，按照磁顆粒羧基含量:EDC:NHS = DEAPA摩爾比為1:4:4:1計算出各組分的含量。)
[0080]首先稱取EDC, NHS溶解在50mL超純水中(先稱EDC)。其次取50mL前述Fe3O4納米顆粒的水分散液，倒入三口燒瓶中，開始機械攪拌，轉(zhuǎn)速控制在250rpm左右。隨后將EDC, NHS混合液倒入三口燒瓶中，200ml超純水分兩次洗加磁顆粒的量筒，200ml超純水分兩次洗加EDC，NHS的燒杯。最后用移液槍向三口燒瓶中加入DEAPA，除機械攪拌的口，另外兩個口用塞子塞住。反應(yīng)進(jìn)行4h結(jié)束。
[0081]修飾后樣品處理
[0082]將反應(yīng)結(jié)束后的樣品采用超濾處理，去除里面沒有反應(yīng)的EDC、NHS、DEAPA，即得到兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。制備所得的樣品透射電鏡(TEM)照片及其對應(yīng)的粒徑分布圖見附圖1和附圖2，該樣品的弛豫測試曲線見附圖5，計算可得其Rl為 7.04 (單位 1/mM/s)，R2 為 34.71 (單位 Ι/mM/s)。
[0083]上述實施例的操作步驟中，可用硫酸鐵、硝酸鐵、氫氧化鐵中的任一種替代FeCl3 ；可用乙二醇、一縮二乙二醇、丙二醇、異丙二醇、丙三醇、三甘醇或四甘醇中的任一種替代將DEG(二甘醇)；其他條件保持不變，同樣可以制備出兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性Fe3O4納米顆粒的水分散液。
[0084]實施例5
[0085]合成步驟
[0086]首先，稱取數(shù)均分子量為5000的PAA (50 % ) 13.840g于燒杯中，再稱量360.0mlDEG于燒杯中(PAA在DEG中呈絮狀)，攪拌、超聲使二者溶解；快速稱量無水FeCl37.800g,通過加熱、超聲、攪拌使其溶解在DEG和PAA中，充分混合使鐵離子預(yù)先和PAA中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，得到A液；
[0087]其次，用量筒量取DEG80.0ml，再用精密天平稱量8.0OOgNaOH,通過超聲、加熱、攪拌使其溶解在DEG中，配成B液，B液放入72°C烘箱中恒溫(樣品溶解過程中，溶液由無色變?yōu)辄S色最終變?yōu)槌燃t色，且樣品的粘稠度顯著增大)；
[0088]最后，A液裝于IL的三口燒瓶中油浴加熱到250°C恒溫5min，然后快速加入熱的B液，反應(yīng)瞬間進(jìn)行(混合液瞬間變黑，溫度有所下降，后加熱升溫到250°C，恒溫lOmin。之后進(jìn)行冷卻，得到納米Fe304膠體，倒入存儲瓶中留待處理，整個加熱過程、反應(yīng)過程和冷卻過程中采用機械攪拌，攪拌速度維持在300 士 20rpm。
[0089]樣品處理
[0090]首先將要處理的樣品平均分裝在幾個聚丙烯(PP)材質(zhì)的離心杯中，倒入相同體積的無水乙醇，超聲5min，溶解樣品中的DEG、PAA等雜質(zhì)。隨后倒入與樣品體積相同的乙酸乙酯沉淀顆粒，超聲分散5min,以1000rpm的轉(zhuǎn)速、25°C室溫下離心5min。其次倒去上層清液，將顆粒均勻分散在2倍初始樣品體積的無水乙醇中，超聲5min,以1000rpm的轉(zhuǎn)速、25°C室溫下離心5min。如此反復(fù)進(jìn)行3次，完成對Fe3O4納米顆粒的清洗。最后將樣品分散在超純水中，采用旋蒸(0.1MPa真空度、50°C、適宜的轉(zhuǎn)速)將樣品中的無水乙醇和乙酸乙酯去除，樣品濃縮至400ml左右，得到PAA修飾的Fe3O4納米顆粒的水分散液。
[0091]后修飾步驟
[0092](采用自動電位滴定儀滴定上述PAA修飾的Fe3O4納米顆粒表面的羧基含量，按照磁顆粒羧基含量:EDC:NHS = DEAPA摩爾比為1:4:4:1計算出各組分的含量。)
[0093] 首先稱取EDC, NHS溶解在50mL超純水中(先稱EDC)。其次取50mL前述Fe3O4納米顆粒的水分散液，倒入三口燒瓶中，開始機械攪拌，轉(zhuǎn)速控制在250rpm左右。隨后將EDC, NHS混合液倒入三口燒瓶中，200ml超純水分兩次洗加磁顆粒的量筒，200ml超純水分兩次洗加EDC，NHS的燒杯。最后用移液槍向三口燒瓶中加入DEAPA，除機械攪拌的口，另外兩個口用塞子塞住。反應(yīng)進(jìn)行4h結(jié)束。
[0094]修飾后樣品處理
[0095]將反應(yīng)結(jié)束后的樣品采用超濾處理，去除里面沒有反應(yīng)的EDC、NHS、DEAPA，即得到兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。制備所得的樣品透射電鏡(TEM)照片及其對應(yīng)的粒徑分布圖見附圖1和附圖2，該樣品的弛豫測試曲線見附圖5，計算可得其Rl為 7.04 (單位 1/mM/s)，R2 為 34.71 (單位 Ι/mM/s)。
[0096]上述實施例的操作步驟中，可用硫酸鐵、硝酸鐵、氫氧化鐵中的任一種替代FeCl3 ；可用乙二醇、一縮二乙二醇、丙二醇、異丙二醇、丙三醇、三甘醇或四甘醇中的任一種替代將DEG(二甘醇)；其他條件保持不變，同樣可以制備出兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性Fe3O4納米顆粒的水分散液。
[0097]實施例6
[0098]表面結(jié)合位點大于2個/平方納米的證明過程:
[0099]對于實施例3制備的數(shù)均分子量為5000的PAA修飾的Fe3O4納米顆粒，在透射電子顯微鏡下觀察顆粒的形貌和粒徑大小，如圖1，通過軟件測量顆粒的粒徑得到顆粒的粒徑分布，如圖2，相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)總結(jié)在表1中，測得Fe3O4納米顆粒的平均粒徑為4.5納米左右。
[0100]表1粒徑統(tǒng)計數(shù)據(jù)

【權(quán)利要求】
1.一種超順磁性納米顆粒，包括位于核心的氧化鐵顆粒和修飾在所述氧化鐵顆粒表面的兩性離子聚電解質(zhì)高分子，其特征在于，所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子與所述氧化鐵顆粒表面結(jié)合位點的密度高于2個位點/平方納米。
2.如權(quán)利要求1所述的超順磁性納米顆粒，其特征在于，所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子帶有正電荷基團(tuán)和負(fù)電荷基團(tuán)，所述正電荷基團(tuán)為叔氨基或季氨基中的任一種，所述負(fù)電荷基團(tuán)為羧基或磷酸基中的任一種。
3.如權(quán)利要求2所述的超順磁性納米顆粒，其特征在于，所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子的數(shù)均分子量在1000-10000之間。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的超順磁性納米顆粒，其特征在于，所述超順磁性納米顆粒的粒徑為1-80納米。
5.一種制備如權(quán)利要求1-4所述的超順磁性 納米顆粒的方法，其特征在于，將鐵鹽中的鐵離子在多元醇中和兩性離子聚電解質(zhì)高分子中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，以氫氧化鈉為沉淀劑還原沉淀與所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子結(jié)合的所述鐵離子，得到表面結(jié)合位點密度高于2個位點/平方納米的所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，包括如下步驟: a)將所述鐵鹽和所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子溶解于所述多元醇中，充分混合使所述鐵鹽中的鐵離子與所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，得到溶液a ； b)將所述氫氧化鈉溶解于所述多元醇中得到溶液b; c)將所述溶液a加熱到180-250°C，回流，得到溶液c； d)將所述溶液b加入到所述溶液c之中，加熱到180-250°C，回流，得到溶液d； e)將所述溶液d冷卻到室溫后，加入乙酸乙酯絮凝沉淀，然后加入無水乙醇分離沉淀物，得到所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。
7.一種制備如權(quán)利要求1-4所述的超順磁性納米顆粒的方法，其特征在于，將鐵鹽中的鐵離子在多元醇中和負(fù)電性聚電解質(zhì)高分子中的負(fù)電荷基團(tuán)結(jié)合，以氫氧化鈉為沉淀劑還原沉淀與所述負(fù)電性聚電解質(zhì)高分子結(jié)合的所述鐵離子，再用正電荷基團(tuán)部分替代所述負(fù)電性聚電解質(zhì)高分子中的負(fù)電荷基團(tuán)，得到表面結(jié)合位點密度高于2個位點/平方納米的兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。
8.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括如下步驟: a)將所述鐵鹽和所述負(fù)電性聚電解質(zhì)溶解于所述多元醇中，充分混合使所述鐵鹽中的鐵離子與所述負(fù)電性聚電解質(zhì)中的羧基基團(tuán)結(jié)合，得到溶液a ； b)將所述氫氧化鈉溶解于所述多元醇中得到溶液b; c)將所述溶液a加熱到180-250°C，回流，得到溶液c； d)將所述溶液b加入到所述溶液c之中，加熱到180-250°C，回流，得到溶液d； e)將所述溶液d冷卻到室溫后，加入乙酸乙酯絮凝沉淀，然后加入無水乙醇分離沉淀物，然后將所述沉淀物分散到去離子水中，得到溶液e ； f)在所述溶液e中加入EDC、NHS和DEAPA反應(yīng)3_5小時，超濾，得到所述兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性納米顆粒。
9.一種超順磁性磁共振造影劑，其特征在于，所述造影劑包含如權(quán)利要求1所述的超順磁性納米顆粒。
10.一種制備如權(quán)利要求15所述的造影劑的方法，其特征在于，包括如下步驟:將所述超順磁性納米顆粒分散于水溶液中形成穩(wěn)定的分散體系，得到兩性離子聚電解質(zhì)高分子修飾的超順磁性磁共振造影劑。
【文檔編號】A61K49/12GK104069516SQ201410252931
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】古宏晨, 段友容, 肖旺釧, 趙濤 申請人:上海交通大學(xué)