一種納米金屬氧化物修飾超聲造影劑及其制備方法與流程

本發明涉及超聲造影劑制備技術領域，具體涉及一種納米金屬氧化物修飾超聲造影劑及其制備方法。

背景技術：

從1967年首次發現可增強超聲顯影的微小空氣泡后的數十年間，超聲造影劑（ucas）從第1代到第3代得到了長足發展。其中，超聲造影劑由于具有分子成像、促進血栓溶解、促進藥物體內運輸、定點釋放和基因轉染等作用，因而重點受到關注。超聲分子影像診斷技術作為無創、價格相對低廉的診斷技術，已在臨床上得到了廣泛應用。

目前超聲診斷的圖像清晰度和對比度與ct、mri相比存在一定的差距，其臨床應用受到一定限制。由于常規超聲造影劑為微米級，平均直徑約2-4μm，不能穿過血管，是一種血池顯影劑。因為超聲微泡的組織靶向性較低，缺乏對病變組織的特殊親和力，不能有效滯留于靶組織，只能在短暫的動脈相中使靶器官血管顯影，較大影響了診斷的準確性和特異性。針對常規超聲造影劑粒徑相對較大，組織穿透力弱和靶向性低等問題，發展新的分子超聲造影技術具有可觀的價值。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對現有的超聲造影劑的組織穿透力低的缺點，提供一種組織穿透力強的納米金屬氧化物修飾超聲造影劑。該超聲造影劑包括改性殼聚糖以及包裹在改性殼聚糖內部的生物惰性氣體，生物惰性氣體包括十二氟戊烷和六氟化硫中的一種以上，殼聚糖外層連接納米金屬氧化物進行改性，并以改性殼聚糖為膜材包裹生物惰性氣體。

本發明目的還在于提供所述超聲造影劑的制備方法。

本發明通過如下技術方案實現。

一種納米金屬氧化物修飾超聲造影劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）將殼聚糖、硅烷偶聯劑和金屬氧化物混合均勻，加熱反應，將反應產物抽濾，研磨，得到改性殼聚糖；

（2）將改性殼聚糖溶于水中得到改性殼聚糖的水溶液，添加生物惰性氣體，攪拌混合均勻，使改性殼聚糖初步成球；

（3）在改性殼聚糖初步成球的溶液中，添加香草醛，進行交聯；添加緩沖液調節ph，靜置使改性殼聚糖沉降；

（4）除去靜置沉降的大顆粒，離心，棄去上清液，收集固體顆粒，冷凍干燥，得到所述納米金屬氧化物修飾超聲造影劑。

進一步地，步驟（1）中，所述殼聚糖包括分子量為2000~4000的殼聚糖。

進一步地，步驟（1）中，所述硅烷偶聯劑為商品牌號kh560或kh550的硅烷偶聯劑。

進一步地，步驟（1）中，所述納米金屬氧化物包括納米氧化鋅和納米三氧化二鐵中的一種以上。

納米金屬氧化物具有包括顆粒小、比表面積大、表面反應活性高、活性中心多、無毒性以及吸附能力強的特性，在臨床醫學上具有廣泛的應用；納米金屬氧化物能誘導細胞膜的納米級穿孔及脂質的瞬時氧化，從而改變細胞膜的通透性，且納米金屬氧化物進入細胞后能與細胞中的蛋白質和酶發生相互作用，具有靶向性。同時，研究顯示，納米氧化鋅和納米三氧化二鐵具有明顯的抗腫瘤作用以及靶向性。因此，將包括納米氧化鋅和納米三氧化二鐵中的一種以上的納米金屬氧化物連接在超聲造影劑的表面，得到納米金屬氧化物修飾的超聲造影劑，使超聲造影劑具有組織靶向性、組織穿透性強、無毒無害的特點，加強了微泡顯影的特異性。

進一步地，步驟（1）中，所述殼聚糖、硅烷偶聯劑和納米金屬氧化物的質量比為1:1:1。

進一步地，步驟（1）中，所述加熱反應是在溫度60-80℃反應12小時。

進一步地，步驟（2）中，所述改性殼聚糖與水的質量比為1:1。

進一步地，步驟（2）中，所述生物惰性氣體包括十二氟戊烷和六氟化硫中的一種以上。

進一步地，步驟（2）中，所述攪拌混合的時間為1~2小時。

進一步地，步驟（3）中，所述交聯的時間為2~3小時。

進一步地，步驟（3）中，所述緩沖液為ph=8的磷酸氫鉀-磷酸二氫鉀緩沖液。

進一步地，步驟（3）中，所述調節ph為調節ph=7~8。

進一步地，步驟（3）中，所述靜置的時間為12~15小時。

進一步地，步驟（4）中，所述離心的轉速為6000~20000r/min，時間為40-60min。

進一步地，所述改性殼聚糖：生物惰性氣體：香草醛的質量比為（10~30）：（5~15）：（5~10）。

由上述任一項所述制備方法制得的一種納米金屬氧化物修飾超聲造影劑，包括改性殼聚糖以及包裹在改性殼聚糖內部的膜內氣體；納米金屬氧化物連接在改性殼聚糖的外表面，具有組織靶向作用。

進一步地，所述納米金屬氧化物修飾超聲造影劑的粒徑為300~700nm。

與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果：

（1）本發明的納米金屬氧化物修飾超聲造影劑，納米級金屬氧化物結合在殼聚糖外殼上，使改性后的超聲造影劑粒子具有組織穿透力強以及組織靶向性的特點；

（2）本發明的納米金屬氧化物修飾超聲造影劑的微泡粒徑小，粒徑范圍為300-700nm，殼聚糖結合的納米級金屬氧化物具有組織靶向性，能夠進入血管外間隙，對血管外組織進行局部超聲加強顯影，加強了微泡顯影的特異性，克服了現有的超聲造影劑組織穿透力低的缺點，在疾病的精準醫療方面具有很好的應用前景；

（3）本發明的納米金屬氧化物修飾超聲造影劑生產成本低，易于工業化生產，提供了一種組織穿透力強和具有組織靶向性的納米金屬氧化物修飾超聲造影劑；

（4）本發明的納米金屬氧化物修飾超聲造影劑在超聲波作用下，利用超聲微泡的聲學非線性效應，可獲取高對比度的管腔影像，得到的b超圖像的灰度值顯示成像效果好，可清晰觀察管腔的結構形態。

附圖說明

圖1為本發明的一種納米金屬氧化物修飾超聲造影劑的結構示意圖；

圖2為實施例1中的納米金屬氧化物修飾超聲造影劑的b超顯影圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的描述，但本發明的實施方式并不限于此。

本發明的納米金屬氧化物修飾超聲造影劑的結構示意圖如圖1所示，包括生物惰性氣體1、改性殼聚糖2和納米金屬氧化物3，殼聚糖外層連接納米金屬氧化物3，接著以改性殼聚糖2為膜材，包裹生物惰性氣體1。

實施例1

（1）將10重量份殼聚糖（分子量為2000）、10重量份硅烷偶聯劑kh550和10重量份納米氧化鋅混合均勻，60℃下加熱反應12小時，將反應產物抽濾，研磨，得到納米氧化鋅改性殼聚糖；

（2）將10重量份納米氧化鋅改性殼聚糖溶于10重量份水中得到改性殼聚糖的水溶液，添加5重量份十二氟戊烷，攪拌1小時使其混合均勻，使改性殼聚糖初步成球；

（3）在改性殼聚糖初步成球的溶液中，添加5重量份香草醛，交聯2小時；添加40重量份ph=8、濃度為0.05mol/l的磷酸氫鉀-磷酸二氫鉀緩沖液，調節ph=7，使改性殼聚糖沉淀，靜置沉降12小時；

（4）除去靜置沉降的大顆粒，6000r/min離心60分鐘，棄去上清液，收集固體顆粒，冷凍干燥，得到所述納米氧化鋅修飾超聲造影劑。

制備所得的納米氧化鋅超聲造影劑的包封率為85.2%，體外實驗顯示，該造影劑的粒徑為400-680nm，對前列腺癌細胞具有靶向性；在超聲影像中，具有明顯增強顯影，如圖2所示，圖中白亮部分為微泡增強顯影后圖像，與周圍無微泡增強顯影的部分對比明顯。

實施例2

（1）將30重量份殼聚糖（分子量為4000）、30重量份硅烷偶聯劑kh550和30重量份納米三氧化二鐵混合均勻，80℃下加熱反應12小時，將反應產物抽濾，研磨，得到納米三氧化二鐵改性殼聚糖；

（2）將30重量份納米三氧化二鐵改性殼聚糖溶于30重量份水得到改性殼聚糖的水溶液，添加15重量份生物惰性氣體（10重量份十二氟戊烷和5重量份六氟化硫），攪拌2小時使其混合均勻，使改性殼聚糖初步成球；

（3）在改性殼聚糖初步成球的溶液中，添加10重量份香草醛，交聯2小時；添加60重量份ph=8、濃度為0.05mol/l的磷酸氫鉀-磷酸二氫鉀緩沖液，調節ph=7.5，使改性殼聚糖沉淀，靜置沉降15小時；

（4）除去靜置沉降的大顆粒，12000r/min離心40分鐘，棄去上清液，收集固體顆粒，冷凍干燥，得到所述納米三氧化二鐵修飾超聲造影劑。

制備所得的納米三氧化二鐵超聲造影劑的包封率為80.9%，體外實驗顯示，該造影劑的粒徑為500-700nm；超聲影像中的顯影結果參見圖2，明顯增強顯影。

實施例3

（1）將30重量份殼聚糖（分子量為3000）、30重量份硅烷偶聯劑kh550和30重量份混合納米金屬氧化物（10重量份納米氧化鋅和20重量份納米三氧化二鐵）混合均勻，80℃下加熱反應12小時，將反應產物抽濾，研磨，得到混合納米金屬氧化物改性殼聚糖；

（2）將30重量份混合納米金屬氧化物改性殼聚糖溶于30重量份水得到改性殼聚糖的水溶液，添加15重量份十二氟戊烷，攪拌2小時使其混合均勻，使改性殼聚糖初步成球；

（3）在改性殼聚糖初步成球的溶液中，添加8重量份香草醛，交聯2小時；添加60重量份ph=8、濃度為0.05mol/l的磷酸氫鉀-磷酸二氫鉀緩沖液，調節ph=8，使改性殼聚糖沉淀，靜置沉降14小時；

（4）除去靜置沉降的大顆粒，12000r/min離心40分鐘，棄去上清液，收集固體顆粒，冷凍干燥，得到所述混合納米金屬氧化金屬物修飾超聲造影劑。

制備所得的混合納米金屬氧化物修飾超聲造影劑的包封率為86.9%，體外實驗顯示，該造影劑的粒徑為450-700nm；超聲影像中的顯影結果參見圖2，明顯增強顯影。