一种亲水性Co3O4纳米球的制备方法和应用

一种亲水性co3o4纳米球的制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于多功能材料领域，特别涉及一种亲水性co3o4纳米球的制备方法和应用。


背景技术：

2.磁共振成像(mri)是通过体外高频磁场作用，由体内物质向周围环境辐射能量产生信号的一种成像技术，由于其无需病人暴露于x光等辐射就可以可靠地将肿瘤与周围正常组织区分开，因此是目前癌症诊断的主要技术。
3.随着医工交叉学科的快速发展，各种基于纳米材料的造影剂已被开发用于癌症诊断，例如铁(fe)、锰(mn)和钆(gd)基材料。这类材料不仅可以作为mr造影剂，提高mr成像效果；同时由于过渡金属的多变化价态，在肿瘤组织的谷胱甘肽(gsh)高表达、弱酸等微环境条件下，具有进一步增强mr的效果。然而，铁(fe)基造影剂主要是t
2-mr加权成像效果，锰(mn)和钆(gd)大多是作为t
1-mr加权的造影剂，这种单一的mr成像模式往往容易受到组织血液等造成假阳的影响。因此，开发一种具有肿瘤微环境响应增强、同时具有t
1-/t
2-双模式加权的mr造影剂对于提高肿瘤诊断的精准性具有重要意义。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明的主要目的是提供一种亲水性co3o4纳米球的制备方法，该方法所需原材料易得、价格低廉，合成方法温和。
5.本发明的另一目的是提供上述亲水性co3o4纳米球在制备具有t
1-加权和t
2-加权双模式加权增强的mr造影剂中的应用。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明提供一种亲水性co3o4纳米球的制备方法，包括以下步骤：
8.步骤1：一定量的钴盐分散于异丙醇和丙三醇混合液中，搅拌，混合均匀后转移到反应釜中，于160～240℃溶剂热反应6～24h，离心，洗涤，干燥，得到钴基前驱体；
9.步骤2：步骤1中得到的钴基前驱体在150～600℃高温热处理0.5～24h，得到黑色co3o4纳米球；
10.步骤3：步骤2中得到的黑色co3o4纳米球与氨基聚乙二醇混合搅拌，得到亲水性co3o4纳米球。
11.优选地，步骤1中，所述钴盐选自硝酸钴、乙酸钴或氯化钴中一种或两种以上组合。
12.优选地，步骤1中，所述异丙醇和丙三醇的摩尔比为2～6：1。
13.优选地，步骤3中，所述黑色co3o4纳米球与氨基聚乙二醇的质量比为1：1～10。
14.优选地，步骤3中，所述亲水性co3o4纳米球在磁场中具有t
2-加权的磁共振成像性能。
15.优选地，步骤3中，所述亲水性co3o4纳米球在谷胱甘肽和/或酸性条件刺激下具有t
1-加权转换和t
2-加权增强的磁共振成像性能。
16.优选地，步骤3中，所述亲水性co3o4纳米球的尺寸为200～600nm。
17.本发明还提供上述亲水性co3o4纳米球在制备具有t
1-加权和t
2-加权双模式加权的mr造影剂中的应用。
18.作为优选，所述mr造影剂具有t
2-加权的磁共振成像性能；或在谷胱甘肽和/或酸性条件刺激下具有t
1-加权转换和t
2-加权增强的磁共振成像性能。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
20.本发明制备的亲水性co3o4纳米球在磁场中具有t
2-加权的磁共振成像性能，在谷胱甘肽和酸性条件刺激下具有t
1-加权和t
2-加权增强的磁共振成像性能，可作为或制备具有t
1-加权和t
2-加权双模式加权的mr造影剂用于癌症诊断领域，其制备方法具有环境友好、所需原材料易得、价格低廉、操作过程简便等优点。
附图说明
21.图1为实施例1制备的亲水性co3o4纳米球的扫描电镜图。
22.图2为实施例1制备的亲水性co3o4纳米球的透射电镜图。
23.图3为实施例1制备的亲水性co3o4纳米球的元素面扫描图。
24.图4为实施例1制备的亲水性co3o4纳米球的xrd图片。
25.图5为实施例中制备的不同浓度亲水性co3o4纳米球的磁共振成像图片。
26.图6为实施例中制备的不同浓度亲水性co3o4纳米球的在gsh刺激下的磁共振成像图片。
27.图7为实施例中制备的不同浓度亲水性co3o4纳米球的在弱酸性条件下及gsh刺激下的核磁弛豫率变化。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
29.实施例1
30.本实施例制备亲水性co3o4纳米球，步骤如下：
31.(1)将100mg的硝酸钴分散于30ml异丙醇和6ml丙三醇混合液中，搅拌，混合均匀后转移到反应釜中，于180℃溶剂热反应8h，离心，洗涤，干燥，得到钴基前驱体；
32.(2)将一定量得到的钴基前驱体200℃下热处理8.0h，得到黑色co3o4纳米球；
33.(3)将得到的黑色co3o4纳米球与氨基聚乙二醇(质量比1:5)混合搅拌，得到亲水性co3o4纳米球，其性能表征如图1～4所示，可见亲水性co3o4纳米球的尺寸在200～600nm范围内，且粒径均匀。
34.实施例2
35.本实施例制备亲水性co3o4纳米球，步骤如下：
36.(1)将500mg的硝酸钴分散于30ml异丙醇和6ml丙三醇混合液中，搅拌，混合均匀后转移到反应釜中，于180℃溶剂热反应8h，离心，洗涤，干燥，得到钴基前驱体；
37.(2)将一定量得到的钴基前驱体200℃下热处理8.0h，得到黑色co3o4纳米球；
38.(3)将一定量得到的黑色co3o4纳米球与氨基聚乙二醇(质量比1:5)混合搅拌，得到
亲水性co3o4纳米球。
39.实施例3
40.本实施例制备亲水性co3o4纳米球，步骤如下：
41.(1)将100mg的硝酸钴分散于30ml异丙醇和6ml丙三醇混合液中，搅拌，混合均匀后转移到反应釜中，于180℃溶剂热反应24h，离心、洗涤、干燥，得到钴基前驱体；
42.(2)将一定量得到的钴基前驱体200℃下热处理8.0h，得到黑色co3o4纳米球；
43.(3)将一定量得到的黑色co3o4纳米球与氨基聚乙二醇(质量比1:5)混合搅拌，得到亲水性co3o4纳米球。
44.实施例4
45.本实施例制备亲水性co3o4纳米球，步骤如下：
46.(1)将100mg的硝酸钴分散于30ml异丙醇和6ml丙三醇混合液中，搅拌，混合均匀后转移到反应釜中，于180℃溶剂热反应24h，离心、洗涤、干燥，得到钴基前驱体；
47.(2)将一定量得到的钴基前驱体450℃下热处理2.0h，得到黑色co3o4纳米球；
48.(3)将一定量得到的黑色co3o4纳米球，与氨基聚乙二醇(质量比1:5)混合搅拌，得到亲水性co3o4纳米球。
49.实施例5
50.对实施例1所得的亲水性co3o4纳米球的核磁成像性能测定。
51.利用pbs(ph7.36)缓冲液配制不同浓度的亲水性co3o4纳米球分散液，并采用0.5t mesomr23-060h-i磁共振成像系统对其进行扫描。从图5可以看出，随着亲水性co3o4纳米球分散液浓度的提高，t
2-加权成像图片越来越暗(对比度越来越大)，t
1-加权成像图片对比度差别不大，说明实施例1制备的亲水性co3o4纳米球具有t
2-加权核磁成像效果。
52.实施例6
53.对实施例1所得的亲水性co3o4纳米球的核磁成像性能测定。
54.利用pbs(ph7.36)缓冲液配制不同浓度的亲水性co3o4纳米球分散液，并进行gsh处理，之后采用0.5t mesomr23-060h-i磁共振成像系统对其进行扫描。从图6可以看出，随着亲水性co3o4纳米球分散液浓度的提高，t
2-加权成像图片越来越暗，而且同等浓度下mr对比度要比未进行gsh处理的大；同时，t
1-加权成像也呈现浓度依赖型效果，图片越来越亮，说明实施例1制备的亲水性co3o4纳米球具有谷胱甘肽响应的t
1-加权转换和t
2-加权增强的磁共振成像性能。
55.实施例7
56.对实施例1所得的亲水性co3o4纳米球的核磁成像性能测定。
57.利用pbs(ph5.27)缓冲液配制不同浓度的亲水性co3o4纳米球分散液，并进行gsh处理，之后采用0.5t mesomr23-060h-i磁共振成像系统对其进行扫描。从图7可以看出，随着亲水性co3o4纳米球分散液浓度的提高，t
2-加权和t
1-加权都呈现出浓度依赖型的mr弛豫率增大的效果，说明实施例1制备的亲水性co3o4纳米球具有谷胱甘肽以及酸性条件响应的t
1-加权转换和t
2-加权增强的磁共振成像性能。
58.上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，
本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。