一種普魯士藍納米顆粒造影劑及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種普魯士藍納米顆粒造影劑及其制備方法與應用，屬于生物醫學材料技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著生物醫學研究和診斷的需要，利用納米材料進行生物成像的技術越來越受人們的關注。生物成像技術主要包括光學成像、磁共振成像、超聲成像和正電子成像等。其中，光學成像具有靈敏度高，檢測時間短，但對深層組織成像具有局限性等特點，而磁共振成像是一種無創傷性的影像診斷手段，能對深層組織進行成像，但靈敏度不如光學成像。這兩種成像技術具有很好的互補性。而光聲成像是近年來發展起來的一種新興的非侵入性成像技術，其原理是利用物質吸收光能后導致熱膨脹而產生聲波這一原理進行成像。相對于其它的光學成像技術，光聲成像具有分辨率較高，穿透深度較大等優勢。由于生物組織在近紅外區域內沒有明顯的吸收，其對組織的穿透更深，所以引入在近紅外區域具有強吸收的光聲成像造影劑來提高光聲成像的信噪比，利用近紅外激光作為光聲成像的激發光源可以實現對更深層的組織進行成像。
[0003]目前研究的MRI(磁共振成像)造影劑主要包括兩大類，一類是多胺多羧酸類釓(Gd)配合物及其衍生物類造影劑，其為Tl陽性造影劑；另一類是超順磁性氧化鐵及其衍生物類造影劑，為T2陰性造影劑。多胺多羧酸類釓(Gd)配合物及其衍生物在1988年就已經被批準作為MRI造影劑而使用，但這類試劑的弛豫率比較低，因此臨床應用時需要注射大劑量的藥物，這必然增加藥物對生物體的毒性效應。據不完全統計，截止2008年底，在世界范圍內已有260名患者在接受該類試劑注射后造成死亡，數百名患者落下終生殘疾。FDA于2007年5月在其網站上發出通告，要求生產企業對所有含有釓磁共振成像對照試劑增加一個新的黑框警告以提醒腎功能不全的患者，其在使用含釓造影劑時會有發生腎源性系統纖維化的風險，此外，超順磁性氧化鐵及其衍生物類造影劑在臨床應用時，四氧化三鐵在體內的代謝問題也沒有得到解決。為此，這兩類試劑能否繼續生產和使用前景不明。
[0004]目前文獻報道的光聲成像造影劑主要包括各種小分子有機染料和無機納米顆粒。小分子有機染料對環境非常敏感，容易被破壞，具有體內循環時間短和光穩定性較差等缺點，而現有的金納米材料熱穩定性差，光聲信號不穩定，且其在體內代謝的問題仍未得到解決；雖然無機納米粒子具有明顯的光聲成像增強效果，但無機納米粒子的生物安全性仍然沒有得到證實，此外其制備方法相對復雜，成本相對較高。可見，市場急需安全可靠，影像清晰的新一代造影劑產品的問世。
[0005]普魯士藍是一種古老的藍色染料，其是由富電子氰基橋連三價鐵離子和二價鐵離子形成的面中心立方體晶格。普魯士藍的制備過程非常簡單，綠色，且成本低，價格便宜，可進行批量生產。同時在醫學上普魯士藍是一種解毒劑，可以用于治療某些重金屬中毒，如鉈和銫，因此，其體內生物安全性較高。現有的普魯士藍納米顆粒分為兩種，一種是水溶性的KFe[Fe(CN)6]，由于該種普魯士藍納米顆粒具有鉀離子，所以其用于靜脈注射時具有一定的局限性。另一種是Fe4[Fe(CN)6]3，此種普魯士藍納米顆粒的缺點在于其不溶于水，因而限制了其在體內的應用。已有研究報道了普魯士藍作為MRI造影劑的應用(J.Mater.Chem., 2010, 20, 5251-5259 ;Inorganic Chemistry Comm unicat1ns, 2010, 13, 58-61)和普魯士藍作為光聲造影劑的應用(Chem.Commun.，2013,49, 11029-11031 ；B1materiaIs, 2014，35，9844-9852.)。
[0006]聚乙二醇系列產品是一類無毒的非離子型水溶性聚合物，其被廣泛用于制備藥物制劑、食品添加劑和促融劑等。
[0007]因此，研究一種可以適用于MRI成像及光聲成像的普魯士藍的納米顆粒已成為本領域亟需解決的技術問題，此時可以充分發揮這兩種成像技術的優勢，為醫學研究和臨床診斷提供更加可靠的信息。
【發明內容】
[0008]為了解決上述的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種普魯士藍納米顆粒造影劑。
[0009]本發明的目的還在于提供上述普魯士藍納米顆粒造影劑的制備方法。
[0010]本發明的目的還在于提供上述普魯士藍納米顆粒造影劑在磁共振成像及光聲成像中的應用。
[0011]為達到上述目的，本發明提供一種普魯士藍納米顆粒造影劑，所述造影劑包含普魯士藍納米顆粒內核及包覆于普魯士藍納米顆粒表面的聚乙二醇殼層。
[0012]根據本發明所述的造影劑，優選地，所述造影劑顆粒的粒徑為60-200nm。
[0013]普魯士藍具有獨特的結構，這一獨特的結構使得其具有很好的光熱穩定性(不發生熱溶解和晶體結構的變化)。但是其在生理條件下，裸露的普魯士藍納米顆粒會與體內的金屬離子發生反應，從而造成其晶體結構發生變化，最終導致其光熱穩定性變差。本發明在普魯士藍納米顆粒外層包覆聚乙二醇便可以很好地保護其晶體結構，使其晶體結構不會受到體內生理環境的影響。
[0014]本發明還提供了上述普魯士藍納米顆粒造影劑的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0015]a、將六氰絡鐵酸類物質、有機酸溶于溶劑中，得到溶液A ;
[0016]b、將氯化鐵或氯化亞鐵、有機酸溶于溶劑中，得到溶液B ;
[0017]c、將聚乙二醇加入所述溶液A中，得到溶液C ；
[0018]d、將所述溶液B加入溶液C中，混合均勻，得到溶液D ;
[0019]e、將所述溶液D進行溶劑熱合成反應，反應結束后對所得固體產物進行干燥，得到所述普魯士藍納米顆粒造影劑。
[0020]根據本發明所述的方法，優選地，步驟a中所述的溶液A與步驟b中所述的溶液B的質量比為1:0.5-1:2。
[0021 ] 根據本發明所述的方法，優選地，在步驟a所述的溶液A中，六氰絡鐵酸類物質的濃度為0.002-0.02g/mLo所述六氰絡鐵酸類物質的濃度是以溶液A的總體積為基準計算得到的。
[0022]根據本發明所述的方法，優選地，步驟a中所述的六氰絡鐵酸類物質包括亞鐵氰化鉀、鐵氰化鉀、亞鐵氰化鈉、鐵氰化鈉、亞鐵氰化銨或鐵氰化銨。
[0023]根據本發明所述的方法，優選地，在步驟a所述的溶液A中，有機酸的濃度為0.002-0.02g/mL。所述有機酸的濃度是以溶液A的總體積為基準計算得到的。
[0024]根據本發明所述的方法，優選地，步驟a中所述的有機酸包括檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、琥珀酸或二乙基三胺五乙酸。
[0025]根據本發明所述的方法，優選地，步驟a中所述的溶劑包括水、乙醇或乙二醇。
[0026]根據本發明所述的方法，優選地，在步驟b所述的溶液B中，氯化鐵或氯化亞鐵的濃度為0.002-0.02g/mLo所述氯化鐵或氯化亞鐵的濃度是以溶液B的總體積為基準計算得到的。
[0027]根據本發明所述的方法，優選地，在步驟b所述的溶液B中，有機酸的濃度為0.002-0.02g/mL。所述有機酸的濃度是以溶液B的總體積為基準計算得到的。
[0028]根據本發明所述的方法，優選地，步驟b中所述的有機酸包括檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、琥珀酸或二乙基三胺五乙酸。
[0029]根據本發明所述的方法，步驟a、步驟b中所用的有機酸可以控制普魯士藍納米顆粒造影劑顆粒的粒徑大小，其中有機酸的種類及濃度是控制其粒徑大小的關鍵。
[0030]根據本發明所述的方法，優選地，步驟c中所述的聚乙二醇與溶液A的體積比為1:5-1:25 ;更優選所述聚乙二醇的分子量為200-1500。
[0031]其中聚乙二醇的分子量大小和用量會影響本發明制備得到的普魯士藍納米顆粒造影劑聚乙二醇殼層的厚度；聚乙二醇的分子量越大，用量越大，則普魯士藍納米顆粒造影劑聚乙二醇殼層的厚度越大。
[0032]根據本發明所述的方法，優選地，步驟e中所述溶劑熱合成反應的溫度為60-120°C，反應時間為1-12小時。
[0033]根據本發明所述的方法，優選地，步驟e所述干燥為在40_100°C干燥12_48小時。
[0034]本發明提供的普魯士藍納米顆粒造影劑是以六氰絡鐵酸類物質和氯化鐵或者氯化亞鐵為原料，配以特定濃度的有機酸和聚乙二醇，采用一步溶劑熱合成法制備得到的。
[0035]在本發明優選的實施方式中，普魯士藍納米顆粒造影劑的制備方法可以按照以下具體步驟進行:
[0036]將六氰絡鐵酸類物質、有機酸，溶于溶劑中，得到溶液A，在溶液A中，六氰絡鐵酸類物質的濃度為0.002-0.02克/毫升，有機酸的濃度為0.002-0.02克/毫升；
[0037]將氯化鐵或氯化亞鐵、有機酸，溶于溶劑中，得到溶液B，在溶液B中，氯化鐵或氯化亞鐵的濃度為0.002-0.02克/毫升，有機酸的濃度為0.002-0.02克/毫升；
[0038]將聚乙二醇加入到溶液A中，混合均勻，得到溶液C ;其中聚乙二醇與溶液A的體積比為1:5-1:25 ；
[0039]將溶液B加入到溶液C中