一种T1-T2双模态MRI造影剂及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种T1-T2双模态MRI造影剂及其制备方法和应用，该造影剂为核壳结构，具体为由Fe3O4纳米粒子为内核，苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和功能性的含稀土钆(III)配合物Gd(AA)3Phen为外壳组成，通过种子无皂乳液聚合法制备的同时具有T1和T2成像功能的造影剂。制备方法简单，环保，成本低廉，所得产品性能优异。在癌症和肿瘤的诊断和治疗方面具有极大的潜在应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学与生物医药技术领域，具体为一种T1-T2双模态MRI造影剂及其制备方法和应用。

背景技术

磁共振成像(MRI)以其高分辨率、无电离辐射损伤及多参数、多序列成像等优点已成为当代临床诊断中最有力的检测手段之一。为了凸显组织间的差异，尤其是正常组织与病患部位间的差别，一种有效提高成像对比度的方法就是使用造影剂。按照作用原理来分，MRI造影剂可以分为纵向弛豫造影剂(T1制剂)和横向弛豫造影剂(T2制剂)。

为满足现代医疗对诊断精确度的高要求，多种成像模式的诊断结合可以互补，能够通过有益的对比提供高度准确的诊断信息。钆类造影剂被证明具有非常优异的造影效果，临床用造影剂即为含钆造影剂。而Fe₃O₄纳米粒子由于其良好的超顺磁性，可以被用作T2造影，其使用剂量小，毒副作用低，因而具有很大的研究潜力。单一模式的T1和T2加权MR成像，由于其弛豫效率较低，检测灵敏度较低，越发不能满足医疗检测的要求。并且考虑到各种成像技术不同的贯穿深度和空间/时间的分辨率，能在同一设备上能进行多模态成像更具有优势并更有应用价值。因此将T1和T2造影剂一体化的T1-T2双模态MRI造影剂的研究具有重要意义。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种简单而高效的T1-T2双模态MRI造影剂的制备方法。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种T1-T2双模态MRI造影剂，所述造影剂为核壳结构，具体为由Fe₃O₄纳米粒子为内核，苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和功能性的含稀土钆(III)配合物Gd(AA)₃Phen为外壳组成。

本发明造影剂具有T1和T2加权MRI效果，其造影效果与浓度梯度成正比。

本发明还提供了所述T1-T2双模态MRI造影剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1)以三价铁盐、二价铁盐和氨水为原料，采用化学共沉淀法制备四氧化三铁纳米粒子；

2)以所得四氧化三铁纳米粒子和油酸、十一烯酸钠为原料，制备油酸和十一烯酸钠共同改性的水基磁流体；

3)以所得水基磁流体和苯乙烯、甲基丙烯酸甘油酯为原料，加入引发剂，采用无皂乳液聚合，制备出磁性种子微球；

4)在磁性种子微球存在下，滴加功能性单体Gd(AA)₃Phen，进行种子无皂乳液聚合制备磁性功能微球。

进一步，步骤(1)中所述的三价铁盐为六水和氯化铁、硫酸铁或九水合硝酸铁中的一种；所述的二价铁盐为四水合氯化亚铁或硫酸亚铁中的一种。所述的三价铁盐与二价铁盐摩尔比为(1.5-2):1。

进一步，步骤(2)中所述的油酸、十一烯酸钠与Fe₃O₄纳米粒子的质量比为(1-3):(1-2):1。

进一步，步骤(3)中所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾中一种或几种。

进一步，步骤(4)中所述的Gd(AA)₃Phen的加入量与Fe₃O₄的摩尔比为1:(3-8)。

本发明的另一目的在于提供所述T1-T2双模态MRI造影剂在磁共振成像中的应用。

本发明所述T1-T2双模态MRI造影剂内部包覆Fe₃O₄纳米粒子赋予其核T2造影成像MRI功能，外壳部分的含钆配合物赋予其壳T1成像功能。所述核壳结构造影剂粒径均一，结构稳定，合成条件简单，生物相容性良好，具有较好的T1和T2加权MRI成像效果，属于材料和生物医药的交叉领域，具有潜在的应用价值。

相比较于现有技术，本发明的积极效果如下：

1)采用种子无皂乳液聚合制备造影剂，该制备方法具有操作简单、反应条件温和、环境友好、成本低廉、便于推广的特点；

2)制备的造影剂是一种T1-T2双功能MRI造影剂，能在同一设备上能进行多模态成像更具有优势并更有应用价值；

3)具有明显的增强对比效果，是一种优异的潜在诊疗材料。

附图说明

图1为本发明的实施例2中新型T1-T2双功能MRI造影剂的透射电镜图；

图2是本发明的实施例2中新型T1-T2双功能MRI造影剂的体外MRI造影图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。

实施例1

本发明造影剂的一个具体实施方式，具体通过以下过程完成：

将23.1gFeCl₃·6H₂0、11.6gFeCl₂·4H₂0分别用一定量的去离子水溶解，后置于装有回流冷凝管的250mL四口烧瓶中，N₂气保护下于40℃恒温水浴中快速搅拌10min，缓慢滴加70mL氨水至pH＝l0，生成黑色沉淀。继续搅拌，并升温至70℃反应1h，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，磁分离备用。

将制备的四氧化三铁纳米粒子分散于50mL水和50mL无水乙醇的混合溶剂，水浴控温80℃，加入4g油酸，反应lh后冷却至室温，对产物进行磁分离，用无水乙醇洗涤数次以除去多余的油酸，最后将油酸改性的Fe₃O₄纳米粒子分散于氯仿中形成油基磁流体。将一定量的上述油基磁流体通过超声使其均匀分散后再加入溶解有8g十一烯酸钠的水溶液中，室温下搅拌1h后超声10min，通过搅拌使溶液中的氯仿挥发至体系为恒重，最后制得油酸和十一烯酸钠共同改性的水基磁流体。

将2g水基磁流体，2g苯乙烯，0.3g甲基丙烯酸缩水甘油酯及35mL去离子水加到150mL四口烧瓶中，N₂保护下搅拌使之均匀分散，升温至75℃时，加入0.12g过硫酸钾，半小时后，以20mL去离子水溶解Gd(AA)₃Phen(0.03g)缓慢滴加，滴加时间为15min，反应3h后，制备出双功能MRI造影剂。

实施例2

本发明造影剂的另一具体实施方式，具体通过以下过程完成：

将23.1gFeCl₃·6H₂0、11.6gFeCl₂·4H₂0分别用一定量的去离子水溶解，后置于装有回流冷凝管的250mL四口烧瓶中，N₂气保护下于40℃恒温水浴中快速搅拌10min，缓慢滴加70mL氨水至pH＝l0，生成黑色沉淀。继续搅拌，并升温至70℃反应1h，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，磁分离备用。

将制备的四氧化三铁纳米粒子分散于50mL水和50mL无水乙醇的混合溶剂，水浴控温80℃，加入4g油酸，反应lh后冷却至室温，对产物进行磁分离，用无水乙醇洗涤数次以除去多余的油酸，最后将油酸改性的Fe₃O₄纳米粒子分散于氯仿中形成油基磁流体。将一定量的上述油基磁流体通过超声使其均匀分散后再加入溶解有8g十一烯酸钠的水溶液中，室温下搅拌1h后超声10min，通过搅拌使溶液中的氯仿挥发至体系为恒重，最后制得油酸和十一烯酸钠共同改性的水基磁流体。

将2g水基磁流体，2g苯乙烯，0.3g甲基丙烯酸缩水甘油酯及35mL去离子水加到150mL四口烧瓶中，N₂保护下搅拌使之均匀分散，升温至75℃时，加入0.12g过硫酸钾，半小时后，以20mL去离子水溶解Gd(AA)₃Phen(0.06g)缓慢滴加，滴加时间为15min，反应3h后，制备出双功能MRI造影剂。

图1为本实例造影剂的透射电镜图，从图1中可以看出本发明制备的双功能造影剂具有明显的核壳结构，单分散性较好，粒径约为110nm，每个微球内基本都均匀包覆Fe₃O₄纳米粒子。

图2为本实施例中新型T1-T2双功能MRI造影剂的体外MRI造影图。图(a)为T1加权成像图，从左至右，随着浓度的增加，图像逐渐变亮；图(b)为T2加权成像图，从左至右，随着浓度的增加，图像逐渐变暗。

实施例3

本发明造影剂的另一具体实施方式，具体通过以下过程完成：

将23.1gFeCl₃·6H₂0、11.6gFeCl₂·4H₂0分别用一定量的去离子水溶解，后置于装有回流冷凝管的250mL四口烧瓶中，N₂气保护下于40℃恒温水浴中快速搅拌10min，缓慢滴加70mL氨水至pH＝l0，生成黑色沉淀。继续搅拌，并升温至70℃反应1h，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，磁分离备用。

将制备的四氧化三铁纳米粒子分散于50mL水和50mL无水乙醇的混合溶剂，水浴控温80℃，加入4g油酸，反应lh后冷却至室温，对产物进行磁分离，用无水乙醇洗涤数次以除去多余的油酸，最后将油酸改性的Fe₃O₄纳米粒子分散于氯仿中形成油基磁流体。将一定量的上述油基磁流体通过超声使其均匀分散后再加入溶解有8g十一烯酸钠的水溶液中，室温下搅拌1h后超声10min，通过搅拌使溶液中的氯仿挥发至体系为恒重，最后制得油酸和十一烯酸钠共同改性的水基磁流体。

将2g水基磁流体，2g苯乙烯，0.3g甲基丙烯酸缩水甘油酯及35mL去离子水加到150mL四口烧瓶中，N₂保护下搅拌使之均匀分散，升温至75℃时，加入0.12g过硫酸钾，半小时后，以20mL去离子水溶解Gd(AA)₃Phen(0.09g)缓慢滴加，滴加时间为15min，反应3h后，制备出双功能MRI造影剂。

实施例4

本发明造影剂的另一具体实施方式，具体通过以下过程完成：

将23.1gFeCl₃·6H₂0、11.6gFeCl₂·4H₂0分别用一定量的去离子水溶解，后置于装有回流冷凝管的250mL四口烧瓶中，N₂气保护下于40℃恒温水浴中快速搅拌10min，缓慢滴加70mL氨水至pH＝l0，生成黑色沉淀。继续搅拌，并升温至70℃反应1h，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，磁分离备用。

将制备的四氧化三铁纳米粒子分散于50mL水和50mL无水乙醇的混合溶剂，水浴控温80℃，加入4g油酸，反应lh后冷却至室温，对产物进行磁分离，用无水乙醇洗涤数次以除去多余的油酸，最后将油酸改性的Fe₃O₄纳米粒子分散于氯仿中形成油基磁流体。将一定量的上述油基磁流体通过超声使其均匀分散后再加入溶解有8g十一烯酸钠的水溶液中，室温下搅拌1h后超声10min，通过搅拌使溶液中的氯仿挥发至体系为恒重，最后制得油酸和十一烯酸钠共同改性的水基磁流体。

将2g水基磁流体，2g苯乙烯，0.3g甲基丙烯酸缩水甘油酯及35mL去离子水加到150mL四口烧瓶中，N₂保护下搅拌使之均匀分散，升温至75℃时，加入0.12g过硫酸钾，半小时后，以20mL去离子水溶解Gd(AA)₃Phen(0.12g)缓慢滴加，滴加时间为15min，反应3h后，制备出双功能MRI造影剂。