一种普鲁士蓝纳米颗粒造影剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种普鲁士蓝纳米颗粒造影剂及其制备方法与应用，属于生物医学材料技术领域。
【背景技术】
[0002]随着生物医学研究和诊断的需要，利用纳米材料进行生物成像的技术越来越受人们的关注。生物成像技术主要包括光学成像、磁共振成像、超声成像和正电子成像等。其中，光学成像具有灵敏度高，检测时间短，但对深层组织成像具有局限性等特点，而磁共振成像是一种无创伤性的影像诊断手段，能对深层组织进行成像，但灵敏度不如光学成像。这两种成像技术具有很好的互补性。而光声成像是近年来发展起来的一种新兴的非侵入性成像技术，其原理是利用物质吸收光能后导致热膨胀而产生声波这一原理进行成像。相对于其它的光学成像技术，光声成像具有分辨率较高，穿透深度较大等优势。由于生物组织在近红外区域内没有明显的吸收，其对组织的穿透更深，所以引入在近红外区域具有强吸收的光声成像造影剂来提高光声成像的信噪比，利用近红外激光作为光声成像的激发光源可以实现对更深层的组织进行成像。
[0003]目前研究的MRI(磁共振成像)造影剂主要包括两大类，一类是多胺多羧酸类钆(Gd)配合物及其衍生物类造影剂，其为Tl阳性造影剂；另一类是超顺磁性氧化铁及其衍生物类造影剂，为T2阴性造影剂。多胺多羧酸类钆(Gd)配合物及其衍生物在1988年就已经被批准作为MRI造影剂而使用，但这类试剂的弛豫率比较低，因此临床应用时需要注射大剂量的药物，这必然增加药物对生物体的毒性效应。据不完全统计，截止2008年底，在世界范围内已有260名患者在接受该类试剂注射后造成死亡，数百名患者落下终生残疾。FDA于2007年5月在其网站上发出通告，要求生产企业对所有含有钆磁共振成像对照试剂增加一个新的黑框警告以提醒肾功能不全的患者，其在使用含钆造影剂时会有发生肾源性系统纤维化的风险，此外，超顺磁性氧化铁及其衍生物类造影剂在临床应用时，四氧化三铁在体内的代谢问题也没有得到解决。为此，这两类试剂能否继续生产和使用前景不明。
[0004]目前文献报道的光声成像造影剂主要包括各种小分子有机染料和无机纳米颗粒。小分子有机染料对环境非常敏感，容易被破坏，具有体内循环时间短和光稳定性较差等缺点，而现有的金纳米材料热稳定性差，光声信号不稳定，且其在体内代谢的问题仍未得到解决；虽然无机纳米粒子具有明显的光声成像增强效果，但无机纳米粒子的生物安全性仍然没有得到证实，此外其制备方法相对复杂，成本相对较高。可见，市场急需安全可靠，影像清晰的新一代造影剂产品的问世。
[0005]普鲁士蓝是一种古老的蓝色染料，其是由富电子氰基桥连三价铁离子和二价铁离子形成的面中心立方体晶格。普鲁士蓝的制备过程非常简单，绿色，且成本低，价格便宜，可进行批量生产。同时在医学上普鲁士蓝是一种解毒剂，可以用于治疗某些重金属中毒，如铊和铯，因此，其体内生物安全性较高。现有的普鲁士蓝纳米颗粒分为两种，一种是水溶性的KFe[Fe(CN)6]，由于该种普鲁士蓝纳米颗粒具有钾离子，所以其用于静脉注射时具有一定的局限性。另一种是Fe4[Fe(CN)6]3，此种普鲁士蓝纳米颗粒的缺点在于其不溶于水，因而限制了其在体内的应用。已有研究报道了普鲁士蓝作为MRI造影剂的应用(J.Mater.Chem., 2010, 20, 5251-5259 ;Inorganic Chemistry Comm unicat1ns, 2010, 13, 58-61)和普鲁士蓝作为光声造影剂的应用(Chem.Commun.，2013,49, 11029-11031 ；B1materiaIs, 2014，35，9844-9852.)。
[0006]聚乙二醇系列产品是一类无毒的非离子型水溶性聚合物，其被广泛用于制备药物制剂、食品添加剂和促融剂等。
[0007]因此，研究一种可以适用于MRI成像及光声成像的普鲁士蓝的纳米颗粒已成为本领域亟需解决的技术问题，此时可以充分发挥这两种成像技术的优势，为医学研究和临床诊断提供更加可靠的信息。
【发明内容】
[0008]为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种普鲁士蓝纳米颗粒造影剂。
[0009]本发明的目的还在于提供上述普鲁士蓝纳米颗粒造影剂的制备方法。
[0010]本发明的目的还在于提供上述普鲁士蓝纳米颗粒造影剂在磁共振成像及光声成像中的应用。
[0011]为达到上述目的，本发明提供一种普鲁士蓝纳米颗粒造影剂，所述造影剂包含普鲁士蓝纳米颗粒内核及包覆于普鲁士蓝纳米颗粒表面的聚乙二醇壳层。
[0012]根据本发明所述的造影剂，优选地，所述造影剂颗粒的粒径为60-200nm。
[0013]普鲁士蓝具有独特的结构，这一独特的结构使得其具有很好的光热稳定性(不发生热溶解和晶体结构的变化)。但是其在生理条件下，裸露的普鲁士蓝纳米颗粒会与体内的金属离子发生反应，从而造成其晶体结构发生变化，最终导致其光热稳定性变差。本发明在普鲁士蓝纳米颗粒外层包覆聚乙二醇便可以很好地保护其晶体结构，使其晶体结构不会受到体内生理环境的影响。
[0014]本发明还提供了上述普鲁士蓝纳米颗粒造影剂的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0015]a、将六氰络铁酸类物质、有机酸溶于溶剂中，得到溶液A ;
[0016]b、将氯化铁或氯化亚铁、有机酸溶于溶剂中，得到溶液B ;
[0017]c、将聚乙二醇加入所述溶液A中，得到溶液C ；
[0018]d、将所述溶液B加入溶液C中，混合均匀，得到溶液D ;
[0019]e、将所述溶液D进行溶剂热合成反应，反应结束后对所得固体产物进行干燥，得到所述普鲁士蓝纳米颗粒造影剂。
[0020]根据本发明所述的方法，优选地，步骤a中所述的溶液A与步骤b中所述的溶液B的质量比为1:0.5-1:2。
[0021 ] 根据本发明所述的方法，优选地，在步骤a所述的溶液A中，六氰络铁酸类物质的浓度为0.002-0.02g/mLo所述六氰络铁酸类物质的浓度是以溶液A的总体积为基准计算得到的。
[0022]根据本发明所述的方法，优选地，步骤a中所述的六氰络铁酸类物质包括亚铁氰化钾、铁氰化钾、亚铁氰化钠、铁氰化钠、亚铁氰化铵或铁氰化铵。
[0023]根据本发明所述的方法，优选地，在步骤a所述的溶液A中，有机酸的浓度为0.002-0.02g/mL。所述有机酸的浓度是以溶液A的总体积为基准计算得到的。
[0024]根据本发明所述的方法，优选地，步骤a中所述的有机酸包括柠檬酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸或二乙基三胺五乙酸。
[0025]根据本发明所述的方法，优选地，步骤a中所述的溶剂包括水、乙醇或乙二醇。
[0026]根据本发明所述的方法，优选地，在步骤b所述的溶液B中，氯化铁或氯化亚铁的浓度为0.002-0.02g/mLo所述氯化铁或氯化亚铁的浓度是以溶液B的总体积为基准计算得到的。
[0027]根据本发明所述的方法，优选地，在步骤b所述的溶液B中，有机酸的浓度为0.002-0.02g/mL。所述有机酸的浓度是以溶液B的总体积为基准计算得到的。
[0028]根据本发明所述的方法，优选地，步骤b中所述的有机酸包括柠檬酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸或二乙基三胺五乙酸。
[0029]根据本发明所述的方法，步骤a、步骤b中所用的有机酸可以控制普鲁士蓝纳米颗粒造影剂颗粒的粒径大小，其中有机酸的种类及浓度是控制其粒径大小的关键。
[0030]根据本发明所述的方法，优选地，步骤c中所述的聚乙二醇与溶液A的体积比为1:5-1:25 ;更优选所述聚乙二醇的分子量为200-1500。
[0031]其中聚乙二醇的分子量大小和用量会影响本发明制备得到的普鲁士蓝纳米颗粒造影剂聚乙二醇壳层的厚度；聚乙二醇的分子量越大，用量越大，则普鲁士蓝纳米颗粒造影剂聚乙二醇壳层的厚度越大。
[0032]根据本发明所述的方法，优选地，步骤e中所述溶剂热合成反应的温度为60-120°C，反应时间为1-12小时。
[0033]根据本发明所述的方法，优选地，步骤e所述干燥为在40_100°C干燥12_48小时。
[0034]本发明提供的普鲁士蓝纳米颗粒造影剂是以六氰络铁酸类物质和氯化铁或者氯化亚铁为原料，配以特定浓度的有机酸和聚乙二醇，采用一步溶剂热合成法制备得到的。
[0035]在本发明优选的实施方式中，普鲁士蓝纳米颗粒造影剂的制备方法可以按照以下具体步骤进行:
[0036]将六氰络铁酸类物质、有机酸，溶于溶剂中，得到溶液A，在溶液A中，六氰络铁酸类物质的浓度为0.002-0.02克/毫升，有机酸的浓度为0.002-0.02克/毫升；
[0037]将氯化铁或氯化亚铁、有机酸，溶于溶剂中，得到溶液B，在溶液B中，氯化铁或氯化亚铁的浓度为0.002-0.02克/毫升，有机酸的浓度为0.002-0.02克/毫升；
[0038]将聚乙二醇加入到溶液A中，混合均匀，得到溶液C ;其中聚乙二醇与溶液A的体积比为1:5-1:25 ；
[0039]将溶液B加入到溶液C中