專利名稱：一種熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)氟
碳的聚合物納米超聲顯像膠束及其制備方法。
背景技術(shù)：
超聲是最常用、也是最重要的影像學(xué)手段之一，與其它影像手段比較，具有經(jīng)濟(jì)、簡便、無輻射、可重復(fù)多次檢查和在床邊及術(shù)中使用等優(yōu)勢，臨床應(yīng)用廣泛，容易普及。
超聲造影劑及造影技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展，為超聲分子影像學(xué)帶來了契機(jī)。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(xì)胞相近，達(dá)到了數(shù)微米，經(jīng)靜脈注射入體內(nèi)后，可通過肺循環(huán)到達(dá)全身組織臟器的微循環(huán)，通過改變掃查對象界面的聲阻抗差，產(chǎn)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(shí)現(xiàn)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(yōu)勢l)獨(dú)特的納米尺寸，有利于減少腎臟排泄清除、網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吸收及吞噬細(xì)胞的識別，從而延長在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間；2)可順利通過毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞間隙到達(dá)組織耙區(qū)，并可通過高通透高滯留效應(yīng)(enhancedpermeability and retention effect,EPR效應(yīng))在病灶組織中實(shí)現(xiàn)被動(dòng)靶向富集。對于腫瘤組織，由于腫瘤新生血管內(nèi)皮細(xì)胞連接疏松，且缺乏淋巴回流，故納米微粒更容易從血管進(jìn)入，但難以通過淋巴回流而返回血管內(nèi)；3)容易與特異性配體鏈接，選擇性與病灶特異性分子結(jié)合，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)靶向成像。 目前，國內(nèi)外研究的納米級超聲造影劑的主要分為納米級脂質(zhì)體造影劑、納米級微泡造影劑和納米級液態(tài)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(nèi)循環(huán)時(shí)間較短，不易進(jìn)行表面修飾，回聲增強(qiáng)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(nèi)持續(xù)時(shí)間短、后方聲衰減較明顯、效果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，氣體造影劑更由于在組織內(nèi)部引入氣體而可能產(chǎn)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(wěn)定，在體內(nèi)高度稀釋和溫度較高的情況很容易發(fā)生造影劑失活并沉淀的現(xiàn)象。 因此，負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米自組裝載體成為該領(lǐng)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(yōu)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(nèi)容物；2)粒徑小且可控，從幾十納米到幾百納米，具有更強(qiáng)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(wěn)定性，在血液循環(huán)中具有較長的半衰期；4)容易進(jìn)行化學(xué)修飾或弓I入靶向基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)靶向成像和治療。 另一方面，液態(tài)氟碳類造影劑性質(zhì)穩(wěn)定，超聲回聲效果顯著，其最突出的優(yōu)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有超聲顯像試劑中存在的不足，提供一種熱增強(qiáng)型納米級負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物超聲顯像膠束。 本發(fā)明另一 目的在于提供上述熱增強(qiáng)型納米級負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物超聲顯像膠束的制備方法。 本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) —種熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束，由以下按重量份數(shù)計(jì)的組分制成聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物l，液態(tài)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(nèi)酯的兩親性共聚物的結(jié)構(gòu)中，聚乙二醇段的數(shù)均分子量為2. 0 6. OKD，聚丙交酯或聚己內(nèi)酯段的數(shù)均分子量為15. 0 30. OKD。
作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束中，所述液態(tài)氟碳類超聲顯像試劑優(yōu)選為全氟戊烷(perfluoropentane，可簡寫為PFP)。
本發(fā)明所設(shè)計(jì)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(nèi)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(fā)地形成膠束的疏水性內(nèi)核，PEG段位于該核的表面，其內(nèi)核則包負(fù)有疏水性的液態(tài)氟碳類超聲顯像試劑——全氟戊烷。全氟戊烷，它的沸點(diǎn)為29°C ，當(dāng)被包負(fù)后再注入人體內(nèi)，會由于溫度的升高而變?yōu)闅怏w，從而大大提高了瞬時(shí)超聲顯像效果，成為熱增強(qiáng)型超聲顯像試劑。 本發(fā)明熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)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(nèi)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(qiáng)型負(fù)載液態(tài)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(nèi)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(fā)單體丙交酯或己內(nèi)酯的開環(huán)聚合，得到聚乙二醇與聚丙交
酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物。 作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)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(qiáng)型負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束。 本發(fā)明熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)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(xué)基金面上項(xiàng)目(30870717)的支持。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)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(nèi)酯的兩親性共聚物制成，具有優(yōu)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；
4
(3)該膠束能夠在PEG末端進(jìn)行化學(xué)修飾以鏈接靶向配體，從而實(shí)現(xiàn)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(fù)進(jìn)該納米膠束后能夠顯著提高其在水中的穩(wěn)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(tài)氟碳造影劑所需濃度更低、顯像效果由于熱增強(qiáng)效應(yīng)會更為顯著。
圖1 3分別是實(shí)施例3中負(fù)載不同體積全氟戊烷的聚合物納米膠束的動(dòng)態(tài)光散射粒徑分布柱狀圖。其中，圖1、圖2和圖3分別對應(yīng)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(shí)施例4中負(fù)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(yīng)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(shí)施例4中經(jīng)35t:左右水浴加熱后負(fù)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(shí)間變化的灰度值柱狀圖。其中，該膠束表現(xiàn)出了明顯的瞬時(shí)熱增強(qiáng)效應(yīng)。 圖8是實(shí)施例5中負(fù)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(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實(shí)施例并不對本發(fā)明做任何形式的限定。 本發(fā)明基于兩親性共聚物PEG-PDLLA或PEG-PCL的納米膠束被用于負(fù)載全氟戊烷，所得膠束的粒徑采用動(dòng)態(tài)光散射來測定。同時(shí)該膠束還通過不同溫度下的體外超聲顯像和動(dòng)物皮下注射試驗(yàn)來評價(jià)這一熱增強(qiáng)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(shí)插入超聲探頭以對不同溫度下的溶液進(jìn)行顯像。動(dòng)物皮下注射顯像則以兔子為試驗(yàn)對象，即時(shí)注射并顯像。
實(shí)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(hù)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(shù)小時(shí)后冷卻至室溫，然后注入1. 6 2. 4g干燥的丙交酯或口 -己內(nèi)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(yīng)結(jié)束后，在無水乙
醚中進(jìn)行重沉淀，過濾后再用二氯甲烷溶解，于無水乙醚中進(jìn)行二次重沉淀，經(jīng)過濾和真空
干燥得到純樣品。 2.負(fù)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(jīng)長時(shí)間低溫?cái)嚢钃]發(fā)，除去溶劑四氯化碳即得。 實(shí)施例2負(fù)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(dòng)態(tài)光散射系統(tǒng)進(jìn)行測量，測試結(jié)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(yīng)PFP濃度膠束的動(dòng)態(tài)光 散射粒徑分布柱狀圖?？梢钥闯?，負(fù)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(shí)施例3負(fù)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(yàn) 用2ml注射器吸滿制得的超聲顯像膠束溶液，置于即時(shí)溫度25t:左右的可控溫水
浴中并將超聲探頭置入進(jìn)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(shí)間的超聲顯像圖像，并測定其注射器內(nèi)部區(qū)域的灰度值以進(jìn)行比
較。測試結(jié)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(fù)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(shí)間對應(yīng)膠束的超聲顯像灰度值。很明顯，該
負(fù)載全氟戊烷的聚合物納米膠束在加熱后具有明顯的瞬時(shí)增強(qiáng)效應(yīng)，其超聲顯像灰度值在
一分鐘內(nèi)隨時(shí)間的延長而有明顯增加，兩分鐘時(shí)則顯著降低，并且濃度愈高熱增強(qiáng)效應(yīng)越明顯。 實(shí)施例4負(fù)載全氟戊烷的聚合物納米超聲顯像膠束動(dòng)物皮下注射顯像試驗(yàn)
用2ml注射器吸滿制得負(fù)載0. lml PFP的超聲顯像膠束溶液并注射于試驗(yàn)動(dòng) 物——兔子的皮下，進(jìn)行即時(shí)超聲顯像觀察，測試結(jié)果見圖8?？梢郧宄乜吹?，圖8上部皮 下間隔組織區(qū)域內(nèi)注射進(jìn)入的納米膠束有明顯的超聲顯像效果。 以上測試結(jié)果表明，所得膠束的粒徑為400 500nm，為納米級。體外顯像實(shí)驗(yàn)表明， 該負(fù)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(qiáng)效果顯著。動(dòng)物皮下注射顯像實(shí)驗(yàn)表明，該納米膠束在皮下具有 較好的超聲顯像效果。
權(quán)利要求
一種熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)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(shù)計(jì)的組分制成聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物1，液態(tài)氟碳類超聲顯像試劑1~20。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)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(nèi)酯的兩親性共聚物的結(jié)構(gòu)中，聚乙二醇段的數(shù)均分子量為2. 0 6. OKD，聚丙交酯或聚己內(nèi)酯段的數(shù)均分子量為15. 0 30. OKD。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束，其特征在于所述液態(tài)氟碳類超聲顯像試劑是全氟戊烷。
4. 權(quán)利要求1 3中任意一條權(quán)利要求所述熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)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(nèi)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(qiáng)型負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)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(nèi)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(fā)單體丙交酯或己內(nèi)酯的開環(huán)聚合，得到聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)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(qiáng)型負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)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(jīng)過低溫?cái)嚢钃]發(fā)以除去四氯化碳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱增強(qiáng)型負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束及其制備方法。本發(fā)明負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束由以下按重量份數(shù)計(jì)的組分組成聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物1，液態(tài)氟碳類超聲顯像試劑1~20。本發(fā)明聚合物納米超聲顯像膠束負(fù)載的液態(tài)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(qiáng)效應(yīng)，在動(dòng)物皮下顯像明顯，可望進(jìn)一步應(yīng)用于體內(nèi)及其它組織器官，在診斷領(lǐng)域有中大的研究價(jià)值和應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者帥心濤, 李皓, 鄭榮琴 申請人:中山大學(xué)