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一种用于脑胶质瘤的微量钆掺杂氧化锰纳米粒制作方法

  • 专利名称
    一种用于脑胶质瘤的微量钆掺杂氧化锰纳米粒制作方法
  • 发明者
    叶玲, 邵晨, 李帅, 顾微, 宫宁强, 邓云龙, 肖宁
  • 公开日
    2014年6月4日
  • 申请日期
    2014年3月28日
  • 优先权日
    2014年3月28日
  • 申请人
    首都医科大学
  • 文档编号
    A61K49/18GK103830751SQ201410122491
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种微量钆掺杂氧化锰纳米粒,以钆掺杂的氧化锰纳米粒为晶体内核,晶体内核的表面结合有硅烷化试剂;钆与锰的摩尔比为0.01-0.12.根据权利要求1所述的微量钆掺杂氧化锰纳米粒,其中,掺杂的钆源为钆的无机金属盐;硅烷化试剂为具有-NH2、-SH、-COOH或-PEG官能团的硅烷化试剂3.根据权利要求2所述的微量钆掺杂氧化锰纳米粒,其中,钆的无机金属盐为硝酸钆、氯化钆、硫酸钆或/和磷酸钆;硅烷化试剂为羧酸硅烷、巯基硅烷、氨基硅烷或/和PEG硅烧4.根据权利要求1所述的微量钆掺杂氧化锰纳米粒,其中,晶体内核的直径为10纳米至100纳米5.根据权利要求1或4所述的微量钆掺杂氧化锰晶体内核,其中,晶体内核为规则或不规则的球形、菱形、六方体形、方形、哑铃型以及椭圆形的颗粒状6.一种制备权利要求1所述的微量钆掺杂氧化锰纳米粒的方法 1)将钆盐与油酸钠在水-乙醇-正己烷混合体系中于50-80°C反应,得到油酸钆; 2)将锰盐与油酸钠在水-乙醇-正己烷混合体系中于50-80°C反应,得到油酸锰; 3)将油酸钆和油酸锰溶于1-十八烯,于280-310°C热分解反应后用乙醇沉淀洗涤,得到油酸包裹的微量钆掺杂氧化锰纳米粒; 4)将油酸包裹的微量钆掺杂氧化锰纳米粒溶于无水甲苯中,加入硅烷化试剂,在50-90°C反应,得到硅烷化的微量钆掺杂氧化锰纳米粒,透析纯化后冷冻干燥7.根据权利要求6所述方法,其中,透析用的透析袋分子量3500Da8.权利要求1所述的微量钆掺杂氧化锰纳米粒在磁共振成像中作为对比剂的应用9.权利要求1所述的微量钆掺杂氧化锰纳米粒在药物载体、细胞示踪药物和基因转染中的应用
  • 技术领域
    [0001]本发明涉及一种微量钆掺杂的氧化锰纳米粒,更具体地涉及一种用于脑胶质瘤的微量钆掺杂氧化锰纳米粒[0002]本发明还涉及上述微量钆掺杂的氧化锰纳米粒的制备方法[0003]本发明还涉及微量钆掺杂氧化锰纳米粒在磁共振成像(MRI)中作为对比剂,以及在药物载体、细胞示踪药物和基因转染中的应用
  • 专利摘要
    一种微量钆掺杂氧化锰纳米粒,以钆掺杂的氧化锰纳米粒为晶体内核,晶体内核的表面结合有硅烷化试剂;钆与锰的摩尔比为0.01-0.1。本发明还公开了制备微量钆掺杂氧化锰纳米粒的方法。本发明的微量钆掺杂氧化锰纳米粒可以在磁共振成像中作为对比剂,以及应用在药物载体、细胞示踪药物和基因转染中。
  • 发明内容
  • 专利说明
    一种用于脑胶质瘤的微量钆掺杂氧化锰纳米粒
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
一种用于脑胶质瘤的微量钆掺杂氧化锰纳米粒的制作方法[0004]磁共振成像(MRI)中造影剂的使用能增强病理组织与正常组织的对比度。目前临床使用的钆螯合物作为T1对比剂仅限用于没有血脑屏障的脑瘤造影,而且存在着潜在的肾源性系统纤维化(NSF)的问题。功能化的超顺磁氧化铁纳米粒(SPION)虽然能穿越血脑屏障,且具有良好的生物相容性。但由于SPION是T2造影剂,在肿瘤区域形成的是变暗图像,肉眼观察不敏感,且易出现磁敏感伪影,也难用于胶质瘤的早期诊断,至今无法用于脑瘤的早期和小病灶诊断。2007年,Hyeon首次报道了氧化锰(MnO)纳米粒可用于脑瘤的对比增强剂,获得了明显的对比增强效果。但弛豫率仅为0.1SmT1iT1,而且大多数文献用热分解法制备的氧化锰纳米粒弛豫率也大都低于ZmT1s-1,明显低于钆螯合物的弛豫率。那就意味着要获得清晰的造影图像需要注射更多剂量的对比剂。锰虽是体内所需的微量元素,但过量锰也会导致神经系统的毒性。故增加锰基造影剂的弛豫率,降低其剂量就成为迫切要解决的问题。
[0005]本发明的目的在于提供一种微量钆掺杂氧化锰纳米粒。[0006]本发明的又一目的在于提供制备上述微量钆掺杂氧化锰纳米粒的方法。[0007]为实现上述目的,本发明提供的微量钆掺杂氧化锰纳米粒,以钆掺杂的氧化锰纳米粒为晶体内核,晶体内核的表面结合有硅烷化试剂;钆与锰的摩尔比为0.01-0.1。[0008]所述的微量钆掺杂氧化锰纳米粒中,掺杂的钆源为钆的无机金属盐;硅烷化试剂为具有-NH2、-SH、-COOH或-PEG官能团的硅烷化试剂。[0009]所述的微量钆掺杂氧化锰纳米粒中,钆的无机金属盐为硝酸钆、氯化钆、硫酸钆或/和磷酸钆;硅烷化试剂为羧酸硅烷、巯基硅烷、氨基硅烷或/和PEG硅烷。
[0010]所述的微量钆掺杂氧化锰纳米粒中,晶体内核的直径为10纳米至100纳米。
[0011]所述的微量钆掺杂氧化锰晶体内核中,晶体内核为规则或不规则的球形、菱形、六方体形、方形、哑铃型以及椭圆形的颗粒状。
[0012]本发明提供的制备上述微量钆掺杂氧化锰纳米粒的方法:
[0013]I)将钆盐与油酸钠在水-乙醇-正己烷混合体系中于50_80°C反应,得到油酸钆;
[0014]2)将锰盐与油酸钠在水-乙醇-正己烷混合体系中于50_80°C反应,得到油酸锰;
[0015]3)将油酸钆和油酸锰溶于1-十八烯,于280-310°C热分解反应后用乙醇沉淀洗涤,得到油酸包裹的微量钆掺杂氧化锰纳米粒;
[0016]4)将油酸包裹的微量钆掺杂氧化锰纳米粒溶于无水甲苯中,加入硅烷化试剂,在50-90°C反应,得到硅烷化的微量钆掺杂氧化锰纳米粒,透析纯化后冷冻干燥。
[0017]所述方法中,透析用的透析袋分子量3500Da。
[0018]本发明提供的微量钆掺杂氧化锰纳米粒可以在磁共振成像中作为对比剂,以及应用在药物载体、细胞示踪药物和基因转染中。
[0019]本发明用高温热分解法制备了油酸包覆的微量钆掺杂的氧化锰纳米粒,再用硅烷羧酸配体交换油酸,得到了高度水分散的钆掺杂氧化锰纳米粒,其弛豫率值为6.0843!!^1^,高于文献报道值。并且,本发明的微量钆参杂氧化锰纳米粒作为对比剂对脑胶质瘤MRI成像显示出明显的对比增强效果,并能提供清晰的肿瘤边界和延长的成像时间。[0020]本发明将硅烷试剂修饰微量钆掺杂氧化锰纳米粒,制备水分散,高弛豫性能微量钆掺杂氧化锰纳米粒作为MRI T1成像对比剂。该纳米粒表面由于覆盖官能化的硅烷,可用于连接荧光分子或螯合剂,因此作为进一步开发多模态对比剂的平台,也可用于负载药物或基因而具有成为药物和基因转染载体的潜力。



[0021]图1是本发明微量钆掺杂氧化锰纳米粒[GdxMn(1_x)O-TETT (x=0.01)]透射电子显微镜(TEM)图。
[0022]图2是本发明微量钆掺杂氧化锰纳米粒[GdxMn(1_x)O-TETT (x=0.01)]粒径分布(DLS)图。
[0023]图3是本发明微量钆掺杂氧化锰纳米粒[GdxMn(1_x)O-TETT (x=0.01)]傅里叶转换红外(FTIR)图。
[0024]图4是本发明微量钆掺杂氧化锰纳米粒[GdxMn(1_x)O-TETT (x=0.01)]的弛豫率值。
[0025]图中的横坐标是GdxMn(1_x)O-TETT (x=0.01)的浓度,纵坐标为横向弛豫时间(!)的倒数,线性拟合后的斜率则为弛豫率0-ι)。
[0026]图5是裸鼠尾静脉注射前及注射GdxMn(1_x)O-TETT (x=0.01) 30分钟、60分钟、120分钟及24小时后脑部的T1加权成像扫描图。
[0027]图6是正常小鼠与尾静脉注射GdxMn(1_x)O-TETT (x=0.01)30天后小鼠的脑、肝、脾、肺、肾组织切片HE染色结果。

[0028]本发明的微量钆掺杂氧化锰纳米粒,主要由微量钆掺杂的氧化锰晶体内核和表面硅烷化试剂组成;
[0029]其中微量钆掺杂的氧化锰晶体的钆源为钆金属盐类;
[0030]对核外表面的修饰剂包括具有-NH2、-SH、-C00H、-PEG硅烷化试剂。
[0031]所述微量钆掺杂的氧化锰纳米粒,其中钆金属盐类包括但不限于硝酸钆、氯化钆、硫酸钆和磷酸钆。
[0032]所述微量钆掺杂的氧化锰纳米粒,其中硅烷化试剂包括但不限于羧酸硅烷,巯基硅烷,氨基硅烷和PEG硅烷。
[0033]所述微量钆掺杂的氧化锰纳米粒,其中微量钆掺杂的氧化锰晶体内核GdxMn(1_x)0的钆掺杂量(X)为0.01-0.1。
[0034]所述微量钆掺杂的氧化锰晶体内核,其中微量钆掺杂的氧化锰晶体内核的直径为10纳米至100纳米。
[0035]所述微量钆掺杂的氧化锰晶体内核,其中微量钆掺杂的氧化锰晶体内核为规则或不规则的球形、菱形、六方体形、方形、哑铃型以及椭圆形的颗粒状。
[0036]所述的微量钆掺杂的氧化锰纳米粒的方法,其主要步骤为:
[0037]1)将钆盐与油酸钠在水-乙醇-正己烷混合体系中加热反应3-5小时,得到油酸钆。[0038]2)将锰盐与油酸钠在水-乙醇-正己烷混合体系中加热反应3-5小时,得到油酸钆。
[0039]3)将油酸钆和油酸锰溶于1-十八烯,高温热分解后用乙醇沉淀,洗涤,得到油酸(OA)包裹的 GdxMn (1_x) O-OA。
[0040]4)将GdxMn(1_x)0-0A溶于无水甲苯中,加入硅烷化试剂,在50-90°C下反应24_72小时,得到硅烷化的GdxMn(1_x)0纳米粒,透析,冷冻干燥。
[0041]本发明提供了微量礼掺杂氧化猛纳米粒,将其用GdxMn(1_x)0-silane (x=0.01-0.1)表示,silane代表官能化硅烷试剂。
[0042]微量钆掺杂氧化锰纳米粒,由于在GdxMn(1_x)0纳米粒外面修饰了官能化的硅烷试剂,这类纳米粒在水溶液中具有好的分散性、稳定性和生物相容性。表面的硅烷官能团可用于共价或物理结合药物、DNA等,因此可用作药物和基因载体。同时而且由于其具有良好的弛豫性能,能够实现体内外组织或细胞的标记和MRI。
[0043]本发明制备微量钆掺杂氧化锰纳米粒的方法中:
[0044]采用高温分解法制备油酸包裹的微量钆掺杂的氧化锰纳米粒:将油酸锰和油酸钆溶于1-十八烯中,在280-310°C搅拌10-60分钟,经纯化制得油酸包裹的微量钆掺杂的氧化猛纳米粒。
[0045]采用配体交换法制备的硅烷修饰的微量钆掺杂的氧化锰纳米粒GdxMn (1_x)O-TETT(x=0.01-0.1):将油酸包裹的微量钆掺杂的氧化锰纳米粒溶于无水甲苯中,加入醋酸,超声后加入硅烷试剂,在60-90°C下搅拌反应24-72小时,得到硅烷修饰的纳米粒。
[0046]本发明提供的微量礼掺杂的氧化猛纳米粒GdxMn(1_x)0-silane (x=0.01-0.1),由于微量钆的掺杂,使得其弛豫率明显高于氧化锰纳米粒。同时,由于在纳米粒表面共价结合了官能化硅烷试剂,有效的提高了 GdxMn(1_x)0在水中的分散性及稳定性。
[0047]本发明提供的GdxMn(1_x)0-silane (x=0.01-0.1)纳米粒,尾静脉注射后,能明显增强肿瘤区域的对比,清楚的显示肿瘤边缘,并延长了成像时间,有潜力成为一种新型的T1造影剂。
[0048]以下举例说明本发明的。
[0049]实施例1:GdxMn(1_x)O-OA 的制备
[0050]I)油酸礼的制备:将20mmol GdCl3, 60mmol油酸钠,30mL蒸懼水,40mL乙醇,70mL正己烷加入到三口瓶中,其中GdCl3与油酸钠的摩尔比为1:3,在701:反应4小时。冷却至室温,静置分液,有机层用蒸馏水洗三次。干燥,即可得到油酸钆。
[0051]2)油酸猛的制备:将20mmol MnCl2, 40mmol油酸钠,30mL蒸懼水,40mL乙醇,70mL正己烷同时加入到三口瓶中,其中MnCl2与油酸钠的摩尔比为1:2。在70°C下反应4小时。冷却至室温,静置分液,有机相用蒸馏水洗三次。干燥,得油酸锰。
[0052]3)GdxMn(1_x)O-OA的制备:将2.4mmol油酸礼和9.6mmol油酸猛溶于150mLl_十八烯中,在氮气氛围和机械搅拌下升温至100°c,抽真空15分钟,充氮气,继续升温至200°C,并维持20分钟,再升温至280°C,保持10分钟,升温至300-310°C回流反应10分钟。然后冷却至室温,加入40mL无水乙醇,离心,所得沉淀分别用无水乙醇和丙酮各洗三次,得到油酸(OA)包裹的GdxMn(1_x)0纳米粒(GdxMn(1_x)0-0A),分散在正己烷中保存备用。
[0053]实施例2:GdxMn(1_x)0 - TETT (x=0.01)的制备[0054]采用配体交换法制备水分散的微量钆掺杂氧化锰纳米粒GdxMn (1_x)O - TETT (x=0.01):将 IOOmg GdxMn(1_x)0-0A 溶于 60mL 无水甲苯中,加入 60 μ L 醋酸,超声 15分钟,加入0.6mL硅烷羧酸(TETT),70°C下反应48小时。所得GdxMn(1_x)0_TETT(x=0.01)用甲苯和无水甲醇各洗3次,透析24小时,冷冻干燥。
[0055]本发明产品GdxMn(1_x)O-TETT(x=0.01)的透射电镜,粒径分布及傅里叶红外的表征见图1、2、3。
[0056]实施例3:GdxMn(1_x)O-TETT (x=0.01)弛豫率的测定
[0057]称取一定量GdxMn(1_x)O-TETT (x=0.01),分散于1%的琼脂糖凝胶,分别配制成浓度为0.5、0.25、0.125、0.0625、0.03125毫摩尔(Mn)/升的溶液。使用7T核磁共振仪,选定 RARE-TJT2Iiap 序列,各项参数设置如下:TR/TE=3000/45ms (T2),TR/TE=500/9ms (T1),F0V=4.0X4.0cm2及slice thickness=lmm,对所配溶液进行T1加权成像扫描,将所得横向弛豫时间(T1)的倒数与浓度进行线性拟合,所得斜率即为弛豫率。其拟合曲线见图4。
[0058]实施例4
[0059]DMRI实验:选取脑胶质瘤模型BALB/C裸鼠,以6%水合氯醛0.lml/20g,腹腔注射麻醉。使用7T核磁共振仪,各项参数设置如下:TR/TE=1000/8ms,matrix size=256X 256,field of view=2.5X2.5cm2, slice thickness=0.8mm 对小鼠脑部进行 T1 加权成像扫描。将GdxMn(1_x)O-TETT (x=0.01)纳米粒通过尾静脉以10mg/kg的剂量注入小鼠内,分别在注射30分钟、60分钟、120分钟及24小时后,以同样序列对小鼠进行MRI扫描。所得T1加权图像见图5。从图5中可以看出,GdxMn(1_x)O-TETT(x=0.01)对脑胶质瘤具有明显的MRI对比增强效果。
[0060]2)取脏器组织及后固定:选取ICR小鼠(20g),将GdxMn(1_x)0-TETT(X=0.01)纳米粒通过尾静脉以24mg/kg的剂量注入小鼠内,30天后以6%水合氯醛0.lmL/20g,腹腔注射麻醉,仰卧固定,沿胸廓下沿打开胸腔,将灌注针由左心室插入总动脉,固定灌注针,在心尖处用眼科剪剪一小开口,打开灌注泵,以30mL/分钟灌注生理盐水,同时按摩肝脏,待肝脏发白后,以5mL/分钟的速度灌注多聚甲醛溶液直至各组织发硬为止(约30分钟),取出肝脏、脾、肺、肾内脏置于多聚甲醛中过夜,弃去多聚甲醛,换30%的蔗糖溶液后固定至组织沉于瓶底。
[0061]3)组织切片:将组织从蔗糖溶液中取出,蒸馏水洗净,用石蜡包埋组织,冷却后进行切片,切片厚度为5 μ m,展于载玻片上,脱蜡后进行染色。[0062]4)切片组织的HE染色:将组织切片入蒸馏水后,放入Harris苏木精染液中染色15分钟,自来水冲洗20分钟返蓝,后置于盐酸酒精分色液中10秒进行分色,自来水冲洗5分钟后入蒸馏水,然后置于1%伊红染色10秒,自来水冲去浮色,依次入70%、95%、100%酒精上行脱水I分钟后置入二甲苯中透明2分钟,以中性树胶封片。
[0063]5)分析:于倒置显微镜下观察各脏器组织切片,见图6。从图6中可以看出,GdxMn(1_x)O-TETT(x=0.01)不具有明显的组织毒性,表明其生物相容性良好。

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