一种手性含铁超粒子纳米材料及其制备方法与其在磁共振造影剂中应用

本发明涉及材料化学，尤其是指一种手性含铁超粒子纳米材料及其制备方法与其在磁共振造影剂中应用。

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含铁超粒子纳米材料及其制备方法与其在磁共振造影剂中应用。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磁共振造影剂，赋予了手性铁基磁共振造影剂肿瘤靶向的功能，可以用于生物组织及病灶的高灵敏成像。

2、本发明的第一个目的在于提供一种手性含铁超粒子纳米材料的制备方法，包括以下步骤，

3、在表面活性剂水溶液中加入含铁磁纳米粒子悬浮液，随后加入手性配体进行孵育反应，搅拌乳化，将有机溶剂挥发，得到所述手性含铁超粒子纳米材料。

4、在本发明的一个实施例中，所述表面活性剂水溶液中表面活性剂选自十二烷基磺酸钠和/或十二烷基三甲基溴化铵。

5、在本发明的一个实施例中，所述表面活性剂水溶液的浓度为2-10mg/ml。

6、在本发明的一个实施例中，所述含铁磁纳米粒子悬浮液的溶剂为正己烷和/或三氯甲烷。

7、在本发明的一个实施例中，所述手性配体为含有功能基团的手性分子；所述功能基团选自巯基、氨基或羧基中的一种或多种。所述手性配体与含铁超粒子纳米材料(四氧化三铁纳米粒子和/或不同比例的硒化银量子点)中的铁原子有结合能力，同时可诱导四氧化三铁纳米粒子表面产生扭曲，进而在可见光区产生手性信号。

8、在本发明的一个实施例中，所述手性配体选自青霉胺，浓度为1-100mg/ml。进一步的，所述手性配体选自d型青霉胺和/或l型青霉胺。

9、在本发明的一个实施例中，所述手性配体的摩尔浓度与含铁磁纳米粒子中铁元素的摩尔浓度比例为10000：1-1：1。

10、在本发明的一个实施例中，所述含铁磁纳米粒子为保护剂油酸修饰的四氧化三铁纳米粒子和/或油酸包裹的四氧化三铁纳米粒子与硒化银量子点，油酸包裹的四氧化三铁纳米粒子中铁元素与硒化银量子点中的银元素的摩尔比在1：0-1：1之间。油酸的使用保证手性超粒子内核为疏水环境，维持手性含铁超粒子纳米材料的结构稳定。增加硒化银量子点可以制备具有荧光信号的超粒子纳米材料，能增加手性含铁超粒子的功能性，增加手性含铁超粒子的荧光成像能力。

11、进一步的，所述油酸修饰的四氧化三铁粒子的制备方法：油酸铁作为前驱体，在高温300℃-370℃无氧条件下氧化形成表面含油酸的四氧化三铁纳米粒子。

12、在本发明的一个实施例中，所述孵育反应的时间为12-24h。通过孵育一定的时间确保青霉胺修饰到手性超粒子表面以获得具有手性信号和磁共振信号的含铁超粒子纳米材料。

13、本发明的第二个目的在于提供权以上所述的制备方法所得手性含铁超粒子纳米材料。

14、本发明的第三个目的在于提供所述手性含铁超粒子纳米材料在磁共振造影剂中的应用。

15、在本发明的一个实施例中，所述磁共振造影剂的粒径为80-200nm。

16、在本发明的一个实施例中，所述磁共振造影剂具有t2-mri信号。

17、进一步的，所述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。

18、进一步的，所述磁共振造影剂通过静脉注射进行使用，用于定位小鼠体内各组织器官。通过活体小鼠尾静脉低剂量注射，可对肿瘤部位进行靶向性磁共振成像，其中手性含铁超粒子可以与肿瘤细胞表面高表达的受体蛋白具有高亲和力，另外，其磁共振成像能力与超粒子的手性相关，原因在于不同手性的含铁超粒子纳米材料与cd47受体蛋白的结合力存在强弱差异。

19、进一步的，所述静脉注射的剂量为1-20mg/kg。

20、本发明所述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表面油酸包裹的四氧化三铁纳米粒子中的铁原子具有强结合作用，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。

21、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

22、本发明所述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。

23、本发明所述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30％-70％。

24、本发明所述的手性铁基磁共振造影剂操作简便，弛豫能力强，靶向性强；可实现对肿瘤部位的精确检测。

技术特征：

1.一种手性含铁超粒子纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂水溶液中表面活性剂选自十二烷基磺酸钠和/或十二烷基三甲基溴化铵。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂水溶液的浓度为2-10mg/ml。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述手性配体为含有功能基团的手性分子；所述功能基团选自巯基、氨基或羧基中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述手性配体选自青霉胺，浓度为1-100mg/ml。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述手性配体的摩尔浓度与含铁磁纳米粒子中铁元素的摩尔浓度比例为10000：1-1：1。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含铁磁纳米粒子为油酸包裹的四氧化三铁纳米粒子，或油酸包裹的四氧化三铁纳米粒子与硒化银量子点。

8.权利要求1-7中任一项所述的制备方法所得手性含铁超粒子纳米材料。

9.权利要求8中所述手性含铁超粒子纳米材料在磁共振造影剂中的应用。

10.根据权利要求9中所述应用，其特征在于，所述磁共振造影剂的粒径为80-200nm。

技术总结
本发明涉及一种手性含铁超粒子纳米材料及其制备方法与其在磁共振造影剂中应用，属于无机纳米材料改性技术领域。本发明所述的手性含铁超粒子纳米材料由手性小分子化合物、油酸修饰的含铁磁纳米粒子在乳化‑溶剂挥发的条件下制备得到；所述手性小分子化合物为含有巯基或氨基或羧基的手性分子。本发明所述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四氧化三铁纳米粒子中的铁原子具有强结合作用，可以替换四氧化三铁表面的油酸分子，诱导磁性纳米粒子表面发生扭曲，进而产生手性光学活性，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
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15