一种手性铁基超粒子纳米材料及其制备方法与应用

本发明涉及材料化学，尤其涉及一种手性铁基超粒子纳米材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、磁共振成像技术(mri)是一种非介入，无创诊断的医学影像技术，已经广泛被应用于多种疾病的临床诊断和治疗。但是磁共振的成像对比信号对比较差，所以对于比较小的病灶，磁共振成像技术是比较局限的。

2、为了获得更高的信噪比，更清楚的图像以及更长的诊断时间窗口，临床上常常需要给患者注射造影增强剂以用于提高mri造影的对比度，便于区分病灶和正常组织。其中，四氧化三铁(fe3o4)纳米粒子，作为一种能够增强t2信号的对比剂，已经被广泛的应用于肿瘤的诊断和治疗，通过注射四氧化三铁造影剂，在疾病诊断时，可以更加方便给出诸如肿瘤大小和位置等结构信息。

3、手性是生物系统中一个重要的生化特性，广泛存在于分子、细胞和组织水平。生物系统在摄取、传感、合成、代谢等生化过程中也表现出极大的立体特异性和手性特异性，这是因为生物分子的手性可以决定其与其他分子的结合性质，对许多生物事件产生显著的影响。由于手性分子在生物体内的普遍性和重要意义，手性纳米材料在生物医学领域的制备和应用受到了广泛的关注。另一方面，已经有研究表明手性手性分子的电荷再分布诱导电子自旋取向有一定的选择性，即手性诱导的自旋选择性(ciss)，并有实验证明，手性分子与垂直磁化基底的相互作用具有对映选择性，说明了手性可以影响磁性。

4、但是目前利用手性配体制备手性铁基纳米材料并借助手性调控磁共振成像能力的研究却没有报道。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种手性铁基超粒子纳米材料及其制备方法与应用。本发明利用手性印迹理论特点，在常温下合成同时具有圆二色信号和磁共振信号的手性铁基超粒子纳米材料，赋予了手性铁基超粒子纳米材料肿瘤靶向的功能，可以用于生物组织及病灶的高灵敏成像。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明第一个目的是提供一种手性铁基超粒子纳米材料，所述手性铁基超粒子纳米材料包括铁基超粒子与手性配体；所述手性铁基超粒子纳米材料通过铁基超粒子中的铁元素与手性配体配位进行连接。

4、在本发明的一个实施例中，所述手性铁基超粒子纳米材料的粒径为80nm-200nm。

5、在本发明的一个实施例中，所述铁基超粒子选自四氧化三铁纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子与功能化粒子的混合物。

6、在本发明的一个实施例中，所述功能化粒子选自硒化银量子点、硒化锌量子点、硫化镉量子点和上转换发光纳米粒子中的一种或多种。

7、在本发明的一个实施例中，所述手性配体为含有巯基或氨基或羧基的手性分子。

8、在本发明的一个实施例中，所述手性配体选自d型青霉胺、l型青霉胺、dl型青霉胺、d型半胱氨酸、l型半胱氨酸、dl型半胱氨酸、d型酒石酸、l型酒石酸和dl型酒石酸中的一种或多种。

9、在本发明的一个实施例中，所述手性铁基超粒子纳米材料具有t2-mri信号。

10、本发明第二个目的是提供一种手性铁基超粒子纳米材料的制备方法，包括以下步骤：在含有表面活性剂的水溶液中加入含有磁性纳米材料的有机溶剂与手性配体，进行混合并搅拌，待有机溶剂挥发后，继续搅拌12h-24h，得到所述手性铁基超粒子纳米材料。通过搅拌12h-24h确保手性配体修饰到磁性纳米材料表面以获得具有手性信号和磁共振信号的手性铁基超粒子纳米材料。

11、在本发明的一个实施例中，所述表面活性剂选自十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵和吐温中的一种或多种。

12、在本发明的一个实施例中，所述铁基选自四氧化三铁纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子与功能化粒子的混合物。

13、在本发明的一个实施例中，所述手性配体与铁基中铁元素的摩尔浓度比为10000：1-1：1。

14、本发明第三个目的是提供一种手性铁基磁共振造影剂，所述手性铁基磁共振造影剂含有所述手性铁基超粒子纳米材料。

15、在本发明的一个实施例中，所述手性铁基磁共振造影剂在可见光区具有手性信号。

16、本发明第四个目的是提供所述的手性铁基超粒子纳米材料或所述的手性铁基磁共振造影剂在磁共振成像中的应用；所述手性铁基磁共振造影剂作为阴性造影剂用于生物组织靶向性磁共振成像的应用。

17、在本发明的一个实施例中，通过尾静脉注射手性铁基磁共振造影剂，观察小鼠肝脏组织部位的磁共振信号。

18、在本发明的一个实施例中，所述手性铁基磁共振造影剂的剂量为1mg/kg-50mg/kg。

19、本发明的技术方案具有以下优点：

20、(1)本发明制备的手性铁基磁共振造影剂具有更强的t2-mri磁共振成像能力，实现了手性铁基磁共振造影剂对肝脏组织的高分辨成像。

21、(2)本发明制备的手性铁基磁共振造影剂对肿瘤组织部位具有靶向性，具体，表现为肿瘤部位的磁共振信号降低，对比度下调。

22、(3)本发明的手性铁基磁共振造影剂制备操作简便，弛豫能力强，靶向性强；可实现对肿瘤部位的精确检测。

23、(4)本发明的手性铁基造影剂同时具有圆二色信号和磁共振信号，所用手性配体可以与铁元素具有强配合作用，可以替换四氧化三铁粒子表面的油酸分子，进而诱导磁性纳米粒子产生手性光学活性，粒子表面的手性配体可以改变手性铁基造影剂的磁弛豫能力并增强其在活体小鼠肿瘤组织的成像能力。本发明所述的手性含铁超粒子纳米材料的合成操作简便，生物安全性高。

技术特征：

1.一种手性铁基超粒子纳米材料，其特征在于，所述手性铁基超粒子纳米材料包括铁基超粒子与手性配体；所述手性铁基超粒子纳米材料通过铁基超粒子中的铁元素与手性配体配位进行连接。

2.根据权利要求1所述的手性铁基超粒子纳米材料，其特征在于，所述手性铁基超粒子纳米材料的粒径为80nm-200nm。

3.根据权利要求1所述的手性铁基超粒子纳米材料，其特征在于，所述铁基超粒子选自四氧化三铁纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子与功能化粒子的混合物。

4.根据权利要求3所述的手性铁基超粒子纳米材料，其特征在于，所述功能化粒子选自硒化银量子点、硒化锌量子点、硫化镉量子点和上转换发光纳米粒子中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的手性铁基超粒子纳米材料，其特征在于，所述手性配体为含有巯基或氨基或羧基的手性分子。

6.根据权利要求5所述的手性铁基超粒子纳米材料，其特征在于，所述手性配体选自d型青霉胺、l型青霉胺、dl型青霉胺、d型半胱氨酸、l型半胱氨酸、dl型半胱氨酸、d型酒石酸、l型酒石酸和dl型酒石酸中的一种或多种。

7.一种手性铁基超粒子纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在含有表面活性剂的水溶液中加入含有磁性纳米材料的有机溶剂与手性配体，进行混合并搅拌，待有机溶剂挥发后，继续搅拌12h-24h，得到所述手性铁基超粒子纳米材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述磁性纳米材料选自四氧化三铁纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子与功能化粒子的混合物；所述手性配体与磁性纳米材料中铁元素的摩尔浓度比为10000：1-1：1。

9.一种手性铁基磁共振造影剂，其特征在于，所述手性铁基磁共振造影剂含有权利要求1-6中任一项所述的手性铁基超粒子纳米材料。

10.由权利要求1-6任一项所述的手性铁基超粒子纳米材料或权利要求9所述的手性铁基磁共振造影剂在磁共振成像中的应用。

技术总结
本发明涉及一种手性铁基超粒子纳米材料及其制备方法与应用，属于无机纳米材料改性技术领域。本发明的手性铁基超粒子纳米材料由手性配体与油酸修饰的四氧化三铁纳米粒子在乳化‑溶剂挥发的条件下制备得到。本发明所述的手性铁基超粒子纳米材料同时具有圆二色信号和磁共振信号，所用手性配体可以与铁元素具有强配合作用，可以替换四氧化三铁表面的油酸分子，进而诱导磁性纳米粒子产生手性光学活性，粒子表面的手性配体可以改变手性铁基超粒子纳米材料的磁弛豫能力并增强其在活体小鼠肿瘤组织的成像能力。本发明所述的手性含铁超粒子纳米材料的合成操作简便，生物安全性高。

技术研发人员：胥传来,李称,匡华,徐丽广,孙茂忠,吴晓玲,刘丽强,郝昌龙,宋珊珊,吴爱红,郭玲玲,胥欣欣,倪萍
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13