基于介孔二氧化硅的肠道靶向磁共振造影剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于介孔二氧化硅的肠道靶向磁共振造影剂及其制备方法。该方法以介孔二氧化硅为介质，通过介孔二氧化硅孔道负载氧化钆纳米粒子和表面包裹壳聚糖分子，制备了肠道靶向造影剂，实现肠道靶向成像。该造影剂以介孔二氧化硅为介质，可以调控氧化钆的含量，实现不同强度的造影效果，同时将壳聚糖包裹在介孔二氧化硅表面，使得造影剂对肠道具有靶向性作用。本发明制备的造影剂具有性能稳定、生物相容性好、磁共振信号可调的特点。所得的产物能满足临床应用的需求。本发明中的制备方法工艺简单，可操作性强，能进一步满足生产和应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁共振双模式造影剂的制备方法，具体涉及一种以介孔二氧化硅为介质，通过负载氧化钆和包裹壳聚糖，制备肠道磁共振成像的技术。本发明属于纳米生物医药材料领域。 

背景技术

随着经济的发展和国人饮食、生活习惯的改变，胃肠道疾病所引发的健康问题逐渐增多，日益成为影响人类健康的主要问题。在全球范围内，炎症性肠病发病率呈上升趋势，同时结直肠癌的发病率已经从上世纪70年代的第六位上升到现在的第三位，仅次于肺癌和胃癌。因此，对胃肠道疾病的诊断先得尤为重要。但现有的影像学检查方法需要肠道病变范围或肿瘤达到一定大小才能发现，而早期炎症范围、肿瘤体积小，形态学特征不确定，所以早期诊断成为难以突破的瓶颈。部分肿瘤发展至中晚期，或者在早期误诊为良性，到中晚期才得以确诊。磁共振成像技术作为影像学检查的重要技术之一，具有高的空间分辨率和软组织分辨力而在临床上得到广泛应用及重视。但在肠道检查中，由于正常结肠组织与病变组织之间的弛豫时间差异很小，给磁共振成像的诊断带来一定的困难。临床上，随着对比剂的使用，使得正常组织与病变组织之间的信号差异变得明显，对肠道疾病的诊断也更加容易。但由于目前使用的对比剂，如Gd-DTPA为非特异性细胞外对比剂，经口服或结肠灌肠的途径无法使得Gd-DTPA保留于肠道粘膜并被肠道粘膜吸收，从而使得Gd-DTPA无法到达或停留在病变组织，失去了增强效果。因此，需要探索一种能够粘附并被肠道粘膜吸收的肠道特异性造影剂来增强磁共振成像对肠道疾病诊断的能力。 

壳聚糖是一种具有生物相容性，生物可降解的，能够以一定的方式释放药物的材料，已经过临床试验广泛应用于基因及药物的载体。最近有研究显示壳聚糖纳米粒具有增强穿越肠道粘膜上皮细胞及细胞跨膜转运的能力。众所周知，壳聚糖是一种带正电荷的天然多糖，无毒、无刺激性、无致敏性、无致突变作用；具有良好的生物相容性和生物降解性；其分子链上丰富的氨基和羟基，易于带正电荷，与粘膜发生作用。因此，壳聚糖对肠道组织具有靶向作用。本技术以介孔二氧化硅为基础，通过介孔二氧化硅孔道负载氧化钆，实现磁共振成像。进一步地，将壳聚糖包裹在介孔二氧化硅表面，从而不破坏壳聚糖的结构，实现肠道靶向成像。 

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于介孔二氧化硅的肠道靶向磁共振造影剂及其制备方法。 

一种基于介孔二氧化硅的肠道靶向磁共振造影剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 

（1） 氧化钆负载的介孔二氧化硅制备：

将表面活性剂溶解于180 毫升水中，搅拌15分钟后，加入6 mmol 氢氧化钠；在剧烈搅拌下，逐滴滴加正硅酸乙酯；表面活性剂与正硅酸乙酯的摩尔比为0.01:1～0.2:1；同时加入钆盐，钆离子（Ga³⁺）与正硅酸乙酯的摩尔比为0:05:1～0.6:1；反应物在25℃温度下，缓慢搅拌10小时，得到的反应产物经室温陈化12小时后，用二次蒸馏水洗涤，并于80℃下真空干燥12小时，最终在550℃空气氛中煅烧6小时；

（2）表面包裹壳聚糖及其衍生物：

将壳聚糖及其衍生物溶解在2%醋酸溶液，室温下缓慢搅拌0.5小时后加入氧化钆负载的介孔二氧化硅，壳聚糖及其衍生物与氧化钆负载的介孔二氧化硅的质量比1:0.1-1:2；调节体系pH到3-9后缓慢搅拌0.5小时，然后滴加5-20毫升 0.5%三聚磷酸钠反应0.5小时后离心收集沉淀，用纯水洗涤三次，并冷冻干燥得基于介孔二氧化硅的肠道靶向磁共振造影剂。

所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯80-聚氧丙烯30-聚氧乙烯80、聚氧乙烯100-聚氧丙烯70-聚氧乙烯100、聚氧乙烯20-聚氧丙烯70-聚氧乙烯20中的一种。 

所述的钆盐可以为硝酸钆（Gd(NO₃)₃·6H₂O）、氯化钆（GdCl₃·6H₂O），硫酸钆（Gd₂(SO₄)₃·8H₂O）和乙酸钆（Gd(OOCCH₃)₃·xH₂O）中的一种。 

所述的壳聚糖为羟丙基壳聚糖、邻苯二甲酰化壳聚糖、丁酰化壳聚糖、氰乙基壳聚糖、马来酰化壳聚糖、N-羟丙基三甲基季铵化壳聚糖、N-( 4-吡啶甲基) 壳聚糖、脱乙酰度为50%，75%，95%的壳聚糖中的一种。 

一种基于介孔二氧化硅的肠道靶向磁共振造影剂，由上述任一所述方法制备得到。 

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供以介孔二氧化硅为介质，通过介孔二氧化硅孔道负载氧化钆纳米粒子和表面包裹壳聚糖分子，制备了肠道靶向造影剂，实现肠道靶向成像。该造影剂以介孔二氧化硅为介质，可以调控氧化钆的含量，实现不同强度的造影效果，同时将壳聚糖包裹在介孔二氧化硅表面，使得造影剂对肠道具有靶向性作用。该造影剂具有性能稳定、生物相容性好、磁共振信号可调的特点。所得的产物能满足临床应用的需求。 

本发明的优点在于： 

（1）本发明以介孔二氧化硅为介质，通过介孔二氧化硅孔道负载氧化钆，实现磁共振成像。进一步地，将壳聚糖包裹在介孔二氧化硅表面，从而不破坏壳聚糖的结构，实现肠道靶向成像。

（2）本发明制备的造影剂具有性能稳定、生物相容性好、磁共振信号可调的特点。所得的产物能满足临床应用的需求。 

（3）本发明中的制备方法工艺简单，可操作性强，能进一步满足生产和应用。 

附图说明

图1为实施例1所制备的造影剂的扫描电子显微镜图。 

图2为实施例2所制备的造影剂的扫描电子显微镜图。 

图3为实施例3所制备的造影剂的扫描电子显微镜图。 

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。 

实施例1： 

1. 氧化钆负载的介孔二氧化硅制备：

将一定量的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶解于180 mL 水中，搅拌15分钟后，加入6 mmol NaOH。在剧烈搅拌下，逐滴滴加TEOS。CTAB与TEOS的摩尔比为0.1:1。同时加入Gd(NO₃)₃·6H₂O，使得钆离子（Ga³⁺）与TEOS的摩尔比为0:05:1。反应物在25℃温度下，缓慢搅拌10小时，得到的反应产物经室温陈化12小时后，用二次蒸馏水洗涤，并于80℃下真空干燥12小时，最终在550℃空气氛中煅烧6小时。

2. 表面包裹壳聚糖及其衍生物： 

将脱乙酰度为95%的壳聚糖溶解在2%醋酸溶液，室温下缓慢搅拌0.5小时后，加入氧化钆负载的介孔二氧化硅0.1克，脱乙酰度为95%的壳聚糖1克。调节体系pH到3后缓慢搅拌0.5小时，然后滴加10毫升 0.5%（w/v）TPP（三聚磷酸钠）反应0.5小时后离心收集沉淀，用纯水洗涤三次，并冷冻干燥得表面包裹壳聚糖的介孔二氧化硅。

图1为所制备的造影剂的扫描电子显微镜图。由图可见，介孔二氧化硅的尺寸为400纳米，孔道模糊。另外，所制备的造影剂的磁共振强度为2687。 

实施例2： 

1. 氧化钆负载的介孔二氧化硅制备：

将一定量的Triton X-100溶解于180 mL 水中，搅拌15分钟后，加入6 mmol NaOH。在剧烈搅拌下，逐滴滴加TEOS。Triton X-100与TEOS的摩尔比为0.15:1。同时加入GdCl₃·6H₂O，使得钆离子（Ga³⁺）与TEOS的摩尔比为0:2:1。反应物在25℃温度下，缓慢搅拌10小时，得到的反应产物经室温陈化12小时后，用二次蒸馏水洗涤，并于80℃下真空干燥12小时，最终在550℃空气氛中煅烧6小时。

2. 表面包裹壳聚糖及其衍生物 

将羟丙基壳聚糖溶解在2%醋酸溶液，室温下缓慢搅拌0.5小时后，加入氧化钆负载的介孔二氧化硅0.5克，羟丙基壳聚糖1克。调节体系pH到5后缓慢搅拌0.5小时，然后滴加10毫升 0.5%（w/v）TPP（三聚磷酸钠）反应0.5小时后离心收集沉淀，用纯水洗涤三次，并冷冻干燥得表面包裹壳聚糖的介孔二氧化硅。

图2为所制备的造影剂的扫描电子显微镜图。由图可见，介孔二氧化硅的尺寸为250纳米，孔道模糊。另外，所制备的造影剂的磁共振强度为4967。 

实施例3： 

1. 氧化钆负载的介孔二氧化硅制备：

将一定量的Pluronic F127溶解于180 mL 水中，搅拌15分钟后，加入6 mmol NaOH。在剧烈搅拌下，逐滴滴加TEOS。Pluronic F127与TEOS的摩尔比为0.05:1。同时加入Gd(NO₃)₃·6H₂O，使得钆离子（Ga³⁺）与TEOS的摩尔比为0:5:1。反应物在25℃温度下，缓慢搅拌10小时，得到的反应产物经室温陈化12小时后，用二次蒸馏水洗涤，并于80℃下真空干燥12小时，最终在550℃空气氛中煅烧6小时。

2. 表面包裹壳聚糖及其衍生物 

将N-羟丙基三甲基季铵化壳聚糖溶解在2%醋酸溶液，室温下缓慢搅拌0.5小时后，加入氧化钆负载的介孔二氧化硅1克，N-羟丙基三甲基季铵化壳聚糖0.5克。调节体系pH到9后缓慢搅拌0.5小时，然后滴加5毫升 0.5%（w/v）TPP（三聚磷酸钠）反应0.5小时后离心收集沉淀，用纯水洗涤三次，并冷冻干燥得表面包裹壳聚糖的介孔二氧化硅。

图3为所制备的造影剂的扫描电子显微镜图。由图可见，介孔二氧化硅的尺寸为200纳米，孔道模糊。另外，所制备的造影剂的磁共振强度为6543。