应用于心脑血管相关疾病早期、快速、实时动态监测与多模态成像的检测试剂

摘要

本发明公开了心脑血管相关疾病早期、快速、实时动态监测与多模态成像的检测试剂，这些试剂由生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其纳米簇与卟啉衍生物组成，通过对相关病灶部位精准靶向快速标记成像，实现非侵入式的心脑血管相关疾病的实时动态高灵敏快速示踪和监测，可以应用于脑卒中、动脉粥样硬化、心肌梗死、脑缺血和心脏缺血及其再灌注损伤等疾病的病灶部位精准检测、成像和实时动态监测，并可利用相关病灶影像引导治疗，无生物毒副作用，检测方法简便易行。

说明书

技术领域

本发明属于心脑血管技术领域，具体涉及应用于心脑血管相关疾病早期、快速、实时动态监测与多模态成像的检测试剂。

背景技术

心脑血管疾病是涉及循环系统的疾病，循环系统指人体内运送血液的器官和组织，主要包括心脏、血管（动脉、静脉、微血管）等，可以细分为急性和慢性，一般都是与动脉硬化有关。这些疾病都有着相似的病因、病发过程及治疗方法。然而，到目前为止，对于心血管及其相关疾病的治疗，仍无特别有效方法。所以，早期诊断成为提高心脑血管及其相关疾病患者生存率的重要途径。

常见的心脑血管及其相关疾病主要包括中风、动脉粥样硬化、心肌梗死、脑缺血和心脏缺血及其再灌注损伤等。

中风也叫脑卒中，是中医学对急性脑血管疾病的统称。它是以猝然昏倒，不省人事，伴发口角歪斜、语言不利而出现半身不遂为主要症状的一类脑血液循环障碍性疾病。由于中风发病率高、死亡率高、致残率高、复发率高以及并发症多的特点，所以医学界把它同冠心病、癌症并列为威胁人类健康的三大疾病之一。

因发病急骤，症见多端，病情变化迅速，与风之善行、数变特点相似，故名中风、卒中。本病常留有后遗症，发病年龄也趋向年轻化，因此，是威胁人类生命和生活质量的重大疾患。

动脉粥样硬化是一组称为动脉硬化的血管病中最常见、最重要的一种。其特点是动脉管壁增厚变硬、失去弹性和管腔缩小，由于在动脉内膜上积聚的脂质外观呈黄色粥样，因此称为动脉粥样硬化。主要累及大中型动脉，其临床表现主要以受累器官的病象为主。按受累动脉部位的不同，本病有：主动脉及其主要分支、冠状动脉、颈动脉、脑动脉、肾动脉、肠系膜动脉和四肢动脉粥样硬化等类别。一般表现为可能出现脑力与体力衰退。

心肌梗死又叫心肌梗塞，心肌梗塞是冠状动脉闭塞，血流中断，使部分心肌因严重的持久性缺血而发生局部坏死。临床上有剧烈而较持久的胸骨后疼痛，发热、白细胞增多、红细胞沉降率加快，血清心肌酶活力增高及进行性心电图变化，可发生心律失常、休克或心力衰竭。

脑缺血和心脏缺血及其再灌注损伤，近年来．随着休克治疗的进步以及动脉搭桥术、溶栓疗法、经皮腔内冠脉血管成形术、心脏外科体外循环、心肺脑复苏，断肢再植和器官移植等方法的建立和推广应用，使许多组织器官缺血后重新得到血液再灌注。多数情况下，缺血后再灌注可使组织器官功能得到恢复，损伤的结构得到修复，患者病情好转康复；但有时缺血后再灌注．不仅不能使组织、器官功能恢复，反而加重组织、器官的功能障碍和结构损伤。这种在缺血基础上恢复血流后组织损伤反而加重，甚至发生不可逆性损伤的现象称为缺血再灌注损伤。

总而言之，心脑血管及其相关疾病无论对于个人和整个社会都带来了巨大的社会和经济负担，随着科学技术的进步，已经有多种影像学方法及生物标志物应用于临床检测。现有的常用于诊断心脑血管及其相关疾病的方法有X线、心电图、常规CT、磁共振成像等多种。然而，这些方法均有一定的局限性，寻找一种敏感又特异的微创检测技术对心血管及其相关疾病的早期诊断尤为重要。到目前为止，仍未见能型对心脑血管及其相关疾病进行早期、快速、实时、多模态成像的试剂相关的报道。

发明内容

发明目的：针对目前现有检测技术的缺陷，本发明公开了应用于心脑血管相关疾病早期、快速、实时动态监测与多模态成像的检测试剂，通过原位生物定点作用对相关病灶部位精准靶向快速标记的成像检测试剂，实现非侵入式的心脑血管相关疾病的实时动态高灵敏快速示踪和监测，可以应用于脑卒中、动脉粥样硬化、心肌梗死、脑缺血和心脏缺血及其再灌注损伤等相关疾病的检测、成像和实时动态监测，并可利用相关病灶影像引导实现精确有效的治疗，无生物毒副作用，检测方法简便易行。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了应用于心脑血管相关疾病早期、快速、实时动态监测与多模态成像的检测试剂，所述检测试剂由金属离子及其纳米簇试剂和卟啉衍生物组成，并通过原位生物定点作用对相关病灶部位精准靶向快速标记与成像检测。

所述金属离子是金离子、银离子、铂离子、锌离子等中的一种或任意两种的混合物。

所述心脑血管相关疾病是指脑卒中、动脉粥样硬化、心肌梗死、脑缺血和心脏缺血及其再灌注损伤的相关疾病。

所述纳米簇是金纳米簇、银纳米簇、铂纳米簇中的一种或任意两种的混合物。

所述卟啉衍生物为磺酸基卟啉衍生物。

所述的检测试剂在心脑血管相关疾病的早期快速检测方面的应用。

所述的应用，包括以下步骤：将该检测试剂用于脑卒中成像时，将金属离子及其纳米簇试剂和卟啉衍生物通过尾静脉注射或局部注射到正常对照模型鼠和血管损伤诱发的脑卒中模型鼠体内，金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物可快速在脑的缺血缺氧病灶部位富集，结合使用小动物活体荧光成像仪、CT、超声以及MRI影像仪对模型鼠进行成像。

所述的应用，其具体步骤是：

1）利用血管损伤诱发构建脑卒中模型鼠等动物模型；

2）将0.1~0.5 mL无菌的浓度为0.1~100 mmol/L的金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物试剂溶液，注射到正常对照模型鼠和脑卒中模型鼠体内，经过1~72小时的非侵入式的实时动态的高灵敏快速示踪和监测，观测体内循环在脑卒中模型鼠上实现药物在病变部位的特异性富集与相关病灶部位的精准靶向快速标记成像；

3）用活体荧光成像仪、CT及MRI影像仪进行成像并对其进行定性及定量分析

有益效果：本发明与现有技术方法相比，具有以下优点和效果：本发明采用的试剂由生物相容性优良的过渡金属离子、贵金属离子及其原位生物的纳米簇与卟啉衍生物组成，通过原位生物定点作用靶向体内缺血缺氧等特异性微环境实现相关病灶部位的精准靶向标记与快速成像检测，实现非侵入式的心脑血管相关疾病的实时动态高灵敏快速示踪和监测，可以应用于脑卒中、动脉粥样硬化、心肌梗死、脑缺血和心脏缺血及其再灌注损伤等相关疾病的检测、成像和实时动态监测，并可利用相关病灶影像引导实现精确有效的治疗，无生物毒副作用，检测方法简便易行，有效避免了传统纳米材料合成过程中引入的化学试剂以及纳米材料稳定剂对有机体造成的生物毒性，同时避免了传统纳米材料易被网状内皮系统捕获后被清除从而不能到达病灶组织的缺点，以便实现活体靶向成像分析。结果表明：通过CT、超声、荧光以及MRI等成像检测能快速识别模型鼠的心血管发病部位并富集在该区域，实现靶向病灶部位的精准标记。以上结果说明该类试剂可以实现对心血管相关疾病的早期、快速、实时、多模态（如CT、超声、荧光以及MRI等）成像检测。该发明可实现无损伤、原位、实时动态靶向的心脑血管相关疾病病灶部位的成像，进行多形态与多模态的同步诊断及准确靶向定位与治疗，具有广阔的医学应用前景。

附图说明

图1 脑卒中模型鼠尾静脉注射，不同时间点头部病灶区荧光强度变化图。

具体实施方式

以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。

实施例1 应用于脑卒中早期、快速、实时、多模态检测的金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物的检测试剂

首先制备生物相容性优良的金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物试剂，具体步骤是：将金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物试剂分别溶于超纯水，均配制成浓度为0.1~100 mmol/L。所述金属离子是金离子、银离子、铂离子、锌离子等中的一种或任意两种的混合物。所述纳米簇是金纳米簇、银纳米簇、铂纳米簇中的一种或任意两种的混合物；所述卟啉为磺酸基卟啉衍生物。

该试剂用于脑卒中成像时，将金属离子及其纳米簇试剂和卟啉衍生物试剂通过尾静脉注射或局部注射到正常对照模型鼠和血管损伤诱发的脑卒中模型鼠等动物体内，金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物试剂可快速在脑的缺血缺氧等病灶部位富集，结合使用小动物活体荧光成像仪、CT、超声以及MRI等影像仪对模型鼠等动物进行成像。相关具体步骤包括：

1）利用血管损伤诱发构建脑卒中模型鼠；

2）将0.1~0.5 mL无菌的浓度为0.1~100 mmol/L的金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物试剂溶液，注射到正常对照模型鼠和脑卒中模型鼠上，经过1~72小时的非侵入式的实时动态的高灵敏快速示踪和监测，观测体内循环在脑卒中模型鼠上实现药物在病变部位的特异性富集与相关病灶部位的精准靶向快速标记成像；

3）用活体荧光成像仪、CT、超声及MRI等影像仪对活体动物及其脑部进行成像并对其进行定性及定量分析。

例如，利用活体荧光成像仪成像时，分别选取1小时、4小时、8小时、12小时、24小时、48小时等不同时间点，然后将该实验模型鼠用5%异氟烷进行气体麻醉，将其置于小动物活体成像仪操作平台上，选择420nm和480nm等波长激发采集到活体动物脑部病变区域的图像。

结果显示，正常对照模型鼠头部无荧光产生，而脑卒中模型鼠上病变区域的荧光强度随着时间呈现先增加后减弱的变化，说明试剂中的离子或者纳米簇等制剂可以特异性地定点作用或者富集在缺血缺氧等病变区域，而后又逐渐代谢。脑卒中模型鼠尾静脉注射，不同时间点头部病灶区荧光强度变化参见图1。

实施例2  应用于动脉粥样硬化早期、快速、实时、多模态检测的金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物试剂。

该试剂用于动脉粥样硬化成像时，将金属离子及其纳米簇试剂和卟啉衍生物等试剂溶液通过尾静脉注射或局部注射到正常对照模型鼠和动脉粥样硬化模型鼠等动物体内，金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物试剂可快速在血管内的病灶部位富集，使用小动物活体荧光成像仪、CT、超声以及MRI等影像仪对模型鼠进行成像。相关具体步骤包括：

1）构建动脉粥样硬化模型鼠等动物模型；

2）将0.3 mL无菌的浓度为50 mmol/L的金属离子及其纳米簇和卟啉衍生物等试剂溶液，注射到正常对照模型鼠和动脉粥样硬化模型鼠等动物模型上，经过1~72小时的非侵入式的实时动态的高灵敏快速示踪和监测，观测体内循环在动脉粥样硬化模型动物上实现药物在病变部位的特异性富集与相关病灶部位的精准靶向快速成像标记；

3）用活体荧光成像仪、CT、超声及MRI等影像仪对活体动物身上病变区域进行成像并对其进行定性及定量分析。

例如，利用活体荧光成像仪成像时，分别选取1小时、4小时、8小时、12小时、24小时、48小时等不同时间点，然后将该实验模型鼠用5%异氟烷进行气体麻醉，将其置于小动物活体成像仪操作平台上，选择420nm和480nm等波长激发采集到活体动物身上病变区域的图像。

结果显示，正常对照模型鼠身上无荧光产生，而动脉粥样硬化模型鼠身上可见斑块状的荧光，说明试剂中的离子或者纳米簇等制剂可以特异性地定点作用或者富集在缺血缺氧等病变区域。

步骤2）所述金属离子是金离子、锌离子的混合物；所述纳米簇是金纳米簇；所述卟啉为磺酸基卟啉衍生物。

实施例3

与实施例2相同，所不同的是采用的0.1mL无菌的浓度为100 mmol/L的金属离子铂离子；所述纳米簇是银纳米簇；所述卟啉衍生物为磺酸基卟啉衍生物。结果与实施例2相同。

实施例4

与实施例2相同，所不同的是采用的0.5 mL无菌的浓度为0.1 mmol/L的金属离子。所述金属离子是银离子、锌离子的混合物；所述纳米簇是铂纳米簇；卟啉衍生物为磺酸基卟啉衍生物。结果与实施例2相同。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。