专利名称：表面改性的氧化钽纳米颗粒及其制备方法、利用该氧化钽纳米颗粒的x射线计算机断层摄 ...的制作方法在过去的数十年中，纳米物质在各领域被看作是能够克服障碍的灵丹妙药，并受到广泛关注。纳米工程学在包括能量储存及转换、显示元件、生物图像以及其他生物应用、数据存储媒体、传感器及其他电磁元件以及催化剂等领域具有潜力。近年来，纳米尺寸的氧化钽因其独特的属性，受到研究人员的较大关注。例如，与娃相比，氧化钽具有良好的电绝缘性，是高介电(high-k dielectric)材料的良好替换对象。并且，由于氧化钽具备较高折射率、热学及化学稳定性、催化剂活性、不透射性(radiopacity)以及生物相容性(biocompatibility),其是用于抗反射涂层(anti-reflective coating)、水分离(water-splitting)催化剂、固定金属氧化物催化剂以及X射线造影剂等的理想材料。氧化钽纳米颗粒的合成以及应用是非常重要的。为了制造溶液工程(solution-processed)的电子及光学元件,多种溶剂中需要具有高均勻性以及良好分散性的纳米颗粒。通过适当的稳定性分子“加帽”的单分散性纳米颗粒的合成，从而能够制备纳米颗粒层构成的无缺陷(defect-free)薄膜。并且,在生物医学领域的应用中，简单的表面改性方法的改进非常重要。为了实现上述目的，纳米颗粒的表面需要改性成具备包含向上述颗粒赋予胶体分散性以及多功能的防污剂(antifouling agents)、药物、有机染料以及抗体的功能性部分(functional moieties)。另外，作为X射线CT造影剂，虽然碘化苯酸衍生物在注入碘时存在危险性以及副作用，但是目前还在使用，其分子量较低，能够从人体较快去除，因此难以标记病症位置。并且，在多个专利文献中将金纳米颗粒应用于X射线CT造影剂，但其成本较高。在韩国公开专利第10-2009-0108697号公开了利用氧化钽纳米颗粒的造影剂，但还未公开通过简单且低成本的方法，制备大量的表面改性的单分散性氧化钽纳米颗粒的方法及其应用。
本发明的主要目的在于提供一种表面改性的氧化钽纳米颗粒的制备方法，该方法包括(i)在包含表面活性剂的有机溶剂中添加包含水的水相，制备油包水微乳液的工序；(ii)向所述微乳液中导入钽前驱体的工序；(iii)在所述(ii)工序获得的溶液中添加包含有机硅烷基团或膦基团的表面改性剂，使其进行反应的工序；(iv)从所述(iii)工序的反应物去除所述有机溶剂的工序；以及，(v)从在所述(iv)工序获得的混合物分离表面改性的氧化钽纳米颗粒的工序。本发明的另一目的在于提供一种包括氧化钽纳米颗粒；以及，通过膦基团或硅烷基团结合于所述氧化钽纳米颗粒的功能性物质的表面改性的氧化钽纳米颗粒。本发明的另一目的在于提供一种包括氧化钽纳米颗粒；以及，通过膦基团或硅烷基团结合于所述氧化钽纳米颗粒的功能性物质的X射线计算机断层摄影用造影剂。本发明的另一目的在于提供一种表面改性的氧化钽纳米颗粒/聚合物纳米组合物的制备方法，该方法包括(i)在包含表面活性剂的有机溶剂中添加包含水的水相，制备油包水微乳液的工序；(ii)向所述微乳液中导入钽前驱体的工序；(iii)在所述(ii)工序 获得的溶液中添加包含有机硅烷基团或膦基团的表面改性剂，使其进行反应的工序；(iv)从所述(iii)工序的反应物去除所述有机溶剂的工序；(v)从在所述(iv)工序获得的混合物分离表面改性的氧化钽纳米颗粒的工序；以及，(vi)将所述被分离的表面改性的氧化钽纳米颗粒添加到包含聚合物的溶液之后加热，去除所述溶剂的工序。本领域技术人员能够理解本发明中采用的大部分用语，但为了帮助理解本发明，给出如下定义。对于没有明确定义的部分，基于本领域技术人员原来理解的意思来解释。被称为计算机断层摄影或计算辅助断层摄影(CAT)以及断层X射线照相(bodysection roentgenography)的“X射线计算机断层摄影”、简称“CT”是采用断层摄影的医疗成像方法，数字处理过程为根据在单一旋转轴周围拍摄的一系列二维X射线图像制作对象(或被实验体)内部的三维图像。虽然集中讨论了计算机断层摄影，但本领域技术人员应该明白本发明适合所有类型的X射线成像。术语“X射线计算机断层摄影造影剂”是包括能够减少入射的X射线放射线的物质的制剂，以便减少通过关注的体积透射的放射线。CT图像改良及一般后处理之后，上述增加的X射线衰减被理解为所关注体积的密度的增加，在与背景组织相比，其在包含造影剂的体积内生成造影形状。本发明的用于X射线计算机断层摄像的造影剂能够适用于所有类型的X射线成像。术语“纳米颗粒”是指平均粒径约为InnTlOOOnm之间，或约1ηπΓ500ηηι之间的粒子，除了纳米颗粒的芯部，包括结合在其表面上的官能团。这样的纳米颗粒可以的球形，或是不规则形状。术语“微乳液(ME)方法”是指为了合成纳米颗粒，作为微反应器(miCToreactor)利用乳液内的水滴(water droplet)的方法。例如，使用非离子性表面活性剂的多种油包水(water-in-oil)ME系统用于合成单分散性娃石纳米颗粒。在这些系统中，表面活性剂分子在油相(oil phase)和水相(water phase)之间的表面以胶束结构结合。在受限的条件下，能够形成小于或等于约IOnm的均勻的胶束球(micelle spheres)。这些胶束球相互冲撞，分别交换各自的包含物。在上述每个胶束球内部，金属醇盐前驱体及酸/碱催化剂位于水相(aqueous phase)中。合成过程中，通过上述前驱体的加水分解及缩合(condensation),形成金属氧化物，这就是众所周知的溶胶-凝胶反应。关闭在均匀的球形胶束内的溶胶-凝胶反应能够促进单分散金属氧化物纳米颗粒的形成。不仅起到软模板的作用，胶束还起到妨碍上述纳米颗粒的凝集，保护其表面的作用。上述纳米颗粒的尺寸分布及凝集速度主要依赖于上述前驱体的反应速度及上述胶束的包含物交换速度之间的比例。对于上述纳米颗粒的生长动态(growth dynamics),可以通过调节相对于水的pH、电解质、表面活性剂、前驱体的浓度、水油相的比率来控制。微乳液合成的优点之一是可以通过改变相对于表面活性剂的水的比率来调节颗粒尺寸以及结构。并且，可以通过包括芯颗粒的微乳液系统添加前驱体来形成芯-壳结构，上述芯颗粒可能导致反胶束膨胀(reverse micelle swelling)。另外，现有的微乳液方法中存在如下问题为了将纳米微粒分散于其他溶剂中或为了获得粉末状态的颗粒而从反胶束模板分离上述纳米颗粒时，则纳米颗粒的表面表现不够稳定，相互黏在一起。因此需要导入直接粘在颗粒表面的稳定化剂来保证即使去除反胶束也能够维持分散性。从而，需要在维持反胶束模板(reverse micelle template)的状态 下导入另一种稳定剂。根据本发明的氧化碳纳米颗粒由于其表面具有较高反应性，所以其强烈地依赖于反胶束模板的强度。因此，即使为了纳米颗粒的纯度，而添加颗粒溶解度不同的其他溶剂以沉淀颗粒或为了蒸发掉ME上的溶剂进行加热，由于反胶束膜的弱膜性，纳米颗粒成团。从而，采用了直接向上述ME导入稳定化剂或具有官能团的稳定化剂，在较低温度下，诱发纳米颗粒和稳定剂之间的共价键结合的方法。这样的改性技术，不仅简单，而且导入了具有官能团的各种稳定化剂，因此能够适用各种领域。并且，容易实现颗粒的纯净化，通过回收用于微乳液(microemulsion, ME)的溶剂,能够实现纳米颗粒的大规模生产。高介电薄膜(high-k dielectric layer)在有机薄膜晶体管(OTFT)等中增加电子的迁移性(mobility)方面起到重要的作用。为了实现OTFT的更加良好的功能，介电质需要具有高度的绝缘性、透明性、挠性及较薄的厚度。但是，有机介电薄膜具有较小的介电常数(k=5 10)，相反，无机介质薄膜不与疏水性有机胶片粘贴，需要进行用于熔融有机胶片的工序。本发明中采用的非晶态(amorphous)钽氧化物纳米颗粒(TaOx)是具有较高介电常数(k=25)的透明物质。并且，胶态纳米颗粒溶液的费用较低，适用于低温工序，适用于利用溶液制备OTFT用高介电薄膜的情况。从而TaOx溶液形成的介电薄膜能够补偿有机介质薄膜和无机介质薄膜的缺点。根据本发明，氧化钽(Ta0x，0〈x ( 2. 5)包括TaO、TaO2, Ta205。氧化钽(TaOx)纳米颗粒可以用于X射线造影剂。近年来，由于金纳米颗粒具有长时间循环(circulation time)、高X射线吸收性、生物体适合性、多种变形技术,从而用于X射线CT造影剂。但是，氧化钽纳米颗粒具有与金纳米颗粒相当或更加出色的特性。钽是牙科用吸附剂或填充剂及血管手术用于支架的生物相容性物质。非晶态氧化钽具有低表面能量，其允许非晶态氧化钽与血液生物性相容。另外，氧化钽从未被报出具有细胞毒性，并且，其是与最具生物相容性的基于金属物质之一，从而，在关于基于金属的X射线造影剂的细胞毒性方面，氧化钽几乎等同于娃和金。并且，钽的X射线衰减系数(attenuationcoefficient)与金相似(Ta -A. 3cm2/kg和 Au 5. 16cm2/kg每 IOOeV),钽的价格比金便宜 200倍左右。并且，本发明的氧化碳纳米颗粒能够解决通常用作X射线造影剂的碘化化合物所面临的问题。由于碘的X射线吸收率较低，所以需要将基于碘化化合物的X射线造影剂作为高浓度溶液使用，并需要处理为高粘度的溶液。另外，碘化化合物通过肾脏排泄迅速排出，造成体内循环时间短，并带来副作用，例如过敏反应及造影剂肾病。在之前的研究中，使用与防污剂结合且具有高电子密度的纳米颗粒的X射线造影剂循环时间较长，每单位浓度具有较高的造影效果。本发明的基本目的通过提供一种表面改性的氧化钽纳米颗粒的制备方法来实现，该方法包括(i)在包含表面活性剂的有机溶剂中添加包含水的水相，制备油包水微乳液的工序；(ii)向所述微乳液中导入钽前驱体的工序；(iii)在所述(ii)工序获得的溶液中添加包含有机硅烷基团或膦基团的表面改性剂，使其进行反应的工序；(iv)从所述(iii)工序的反应物去除所述有机溶剂的工序；以及，(v)从在所述(iv)工序获得的混合物分离表面改性的氧化钽纳米颗粒的工序。所述表面活性剂可以是非离子表面活性剂。并且，所述非离子表面活性剂可以是聚氧乙烯-5-壬基酹聚醚(polyoxyethylene-5-nonylphe nyl ether :NP_5)、聚氧乙烯山梨糖醇酐(polyoxyethylene sorbitan, Tween)、泊洛沙姆(poloxamer)、山梨醇酐酯(sorbitan ester, Span)或其组合。所述有机溶剂是在微乳液中可用作油相的一般的有机溶剂。具体地，所述有机溶剂可以是环己烷、己烷、庚烷、辛烷、异辛烷、壬烷、正癸烷、甲苯或其组合。所述水相还包括亲水性溶剂。通过改变水和亲水性溶剂的比率来控制氧化钽的尺寸。所产生的氧化钽纳米颗粒的尺寸随着所述亲水性溶剂的量的增加而增力口。优选地，所述亲水性溶剂可以选自Cu乙醇、乙腈、Ci_8乙醚或丙酮。更优选地，所述亲水性溶剂为乙醇。并且，所述水相还包括脂肪酸盐等助表面活性剂。所述脂肪酸盐可以是脂肪酸的钙盐、镁盐、钾盐等，可以是饱和或不饱和脂肪酸。所述脂肪酸优选为油酸钠。并且，所述水相作为催化剂还可以包括酸或碱。从而，所述水相的pH可以小于等于2或大于等于13。例如，作为所述酸或碱催化剂可以利用氢氧化钠、氢氧化钾，作为酸催化剂可以使用盐酸、醋酸。所述钽前驱体是钽的醇盐(C1I4)或钽盐。所述钽前驱体优选为C1I4钽的醇盐。所述钽前驱体更加优选为钽盐。所述表面改性剂是包括硅烷基团后膦基团的化合物，优选为三正辛基膦(trioctylphosphine, TOP)、甲基丙烯酸三甲氧基娃烧(methacryloxypropyltrimethoxysilane, MPTMS)、聚乙二醇(poly (ethylene glycol) silane)、3_ 氨基丙基三乙氧基娃烧(3-aminopropyltriethoxy silane, APS)、正娃酸乙酉旨(tetraethylorthosilicate, TEOS)或其组合。所述表面改性剂不仅能够实现表面改性效果，还能实现稳定化效果。并且，所述表面改性剂是与所述氧化钽纳米颗粒结合的硅烷基团或膦基团的另一侧结合有选自生物相容物质、有机染料、生物体活性物质、官能团、有机分子、有机金属、纳米颗粒、壳结构及其组合构成的群的功能性物质。只要是与本申请所采用的包括硅烷或膦基团的表面改性剂结合能够在反应过程中添加的物质，即可用作上述功能性物质。所述生物相容物质可以是聚乙烯醇、聚乳酸(polylactide)、聚乙交酯(polyglycolide)、聚(乳酸 / 轻基乙酸)共聚 ^ (poly (lactide-co-glycolide))、聚酸酐(po lyanhydr ide)、聚酯(polyester)、聚醚酯(polyetherester)、聚己内酯(polycaprolactone)、聚酯酰胺(polyesteramide)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚氨酯(polyurethane)、聚氟乙烯纤维(polyvinyl fluoride)、聚乙烯咪唑(poly(vinylimidazole) ’、氯横酸聚烯经丨也“^^^^化^的七一polyolefin)、聚氧化乙烯(polyethyleneoxide)、聚乙二醇(poly (ethylene glycol))、葡聚糖(dextran)及其组合物、共聚物。并且，所述有机染料可以是罗丹明、罗丹明衍生物、荧光素、荧光素衍生物、虫荧光素、虫荧光素衍生物及其组合。例如，作为所述燃料可以使用罗丹明-B-异硫氰酸盐(rhodamine B isothiocyanate, RITC)。并且，所述生物体活性物质可以是从与生物体内标记物质选择性结合的蛋白质、RNA、DNA、抗体及其组合中选择的靶向性物质，或是选自细胞凋亡诱导基因或毒性蛋白质、荧光物质、同位元素、对光、电磁波、放射线或热进行感应的物质、显示药理活性的物质及其组合。根据本发明的方法，利用旋转式蒸发器加热至小于或等于60°C的温度来进行所述(iv)工序。并且，在所述(iv)工序，可以将所使用的有机溶剂加热到其沸点或以上。·可以通过精炼/分离方法进行本发明的方法的(V)工序。例如，可以利用溶剂-非溶剂法以及圆心分离来精炼和分离纳米颗粒，但并不限定于此。上述的根据本发明的方法可以在单一的反应器内进行，但并不限定于此。本发明的另一目的通过提供一种表面改性的氧化钽纳米颗粒来实现，其包括氧化钽纳米颗粒；以及，通过膦基团或硅烷基团结合于所述氧化钽纳米颗粒的功能性物质。所述功能性物质可以选自生物相容物质、有机染料、生物体活性物质、官能团、有机分子、有机金属、纳米颗粒、壳结构或其组合。所述表面改性的氧化钽纳米颗粒的平均粒径可以为3nnT50nm，其相对于平均尺寸的标准偏差为小于或等于5%。所述氧化钽可以是TaO。本发明的另一目的通过提供一种X射线计算机断层摄影用造影剂来实现，其包括氧化钽纳米颗粒；以及，通过膦基团或硅烷基团结合于所述氧化钽纳米颗粒的功能性物质。所述功能性物质可以是聚乙烯醇、聚乳酸(polylactide)、聚乙交酯(polyglycolide)、聚(乳酸/轻基乙酸)共聚 ^ (poly (lactide-co-glycolide))、聚酸酐(po lyanhydr ide)、聚酯(polyester)、聚醚酯(polyetherester)、聚己内酯(polycaprolactone)、聚酯酰胺(polyesteramide)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚氨酯(polyurethane)、聚氟乙烯纤维(polyvinyl fluoride)、聚乙烯咪唑(poly(vinylimidazole) ’、氯横酸聚烯经丨也“^^^^化^的七一polyolefin)、聚氧化乙烯(polyethyleneoxide)、聚乙二醇(poly (ethylene glycol))、葡聚糖(dextran)、其组合物、或其共聚物。还可以包括通过硅烷基团或膦基团结合于所述氧化钽纳米颗粒的表面的有机染料。所述有机染料可以是罗丹明、罗丹明衍生物、荧光素、荧光素衍生物、虫荧光素、虫荧光素衍生物、或其组合。例如，作为所述有机染料可以使用罗丹明-B-异硫氰酸盐(rhodamineBisothiocyanate, RITC)。还可以包括通过硅烷基团或膦基团结合于所述氧化钽纳米颗粒的表面的生物体活性物质。所述生物体活性物质可以是与生物体内标记物质选择性结合的蛋白质、RNA、DNA、抗体及其组合中选择的靶向性物质，或是选自细胞凋亡诱导基因或毒性蛋白质、荧光物质、同位元素、对光、电磁波、放射线或热进行感应的物质、显示药理活性的物质、或其组口 ο根据本发明的X射线计算机断层摄影用造影剂中，所述氧化钽可以是TaO。本发明的另一目的通过提供一种表面改性的氧化钽纳米颗粒/聚合物纳米组合物的制备方法来实现，其包括(i)在包含表面活性剂的有机溶剂中添加包含水的水相，制备油包水微乳液的工序；(ii)向所述微乳液中导入钽前驱体的工序；(iii)在所述(ii)工序获得的溶液中添加包含有机硅烷基团或膦基团的表面改性剂，使其进行反应的工序；
(iv)从所述(iii)工序的反应物去除所述有机溶剂的工序；(V)从在所述(iv)工序获得的混合物分离表面改性的氧化钽纳米颗粒的工序；以及，(vi)将所述被分离的表面改性的氧化钽纳米颗粒添加到包含聚合物的溶液之后加热，去除所述溶剂的工序。所述聚合物可以是聚氨酯共聚物、纤维素衍生物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚丙烯共聚物、多乙酸乙烯酯(PVAc)、多乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇(PVA)、多糠醇(PFA)、聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物、聚环氧乙烷(ΡΕ0)、聚环氧丙烷(ΡΡ0)、聚环氧乙烷共聚物、聚环氧丙烷共聚物、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚已酸内酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、或其组合。·所述聚合物能够以溶解在可溶解的适当溶剂中的溶液状态添加到反应物中。例如，可以以有机溶液中包含所述聚合物的溶液状态添加到反应物中。所述有机溶剂可以是乙醇、芳香族溶剂(例如，甲苯等)等，但并不限定于此。可以将与上述的表面改性的氧化钽纳米颗粒的制备方法有关的内容适用于除了添加上述聚合物的工序之外的其他工序。所述水相还包括亲水性溶剂。所述亲水性溶剂可以选自Cu乙醇、乙腈、CV8乙醚、丙酮。根据本发明的高介电薄膜，能够将根据上述方法制备的表面改性的氧化钽纳米颗粒/聚合物纳米组合物再次溶解于甲苯等有机溶剂中，制备成液相，并涂覆液相，但并不限定于此。上述液相涂覆方法可以采用基板上形成薄膜的一般的液相涂覆方法，例如，旋涂法、浸涂法、丝网印刷、喷墨打印等通常的液相涂覆方法。发明的效果根据本发明一实施例的表面改性的氧化钽纳米颗粒的制备方法，能够简单地制备表面改性的单分散性氧化钽纳米颗粒，能够实现革兰氏规模(gram-scale)的大量合成。并且，能够在单一反应器内连续进行从制备微乳液的工序到表面改质工序，以相对较低温度进行反应，溶剂可再利用，能够以非常低的成本大量合成。根据本发明的实施例制备的表面改性的氧化钽纳米颗粒可适用于有机薄膜晶体管用高介电(high-k)薄膜、X射线CT造影剂等各种领域。根据本发明的实施例制备的表面改性的氧化钽纳米颗粒可适用于作为X射线CT造影剂具有与金纳米颗粒相当或更加出色的特性、例如X射线高吸收率、良好的生物体相容性、长循环时间等，可作为优良的X射线CT造影剂。根据本发明一实施例制备的高介电薄膜包含表面改性的钽纳米颗粒，因此降低胶片的粗糙度(roughness)，提高有机薄膜晶体管的功能，从而从工序的简单化、费用效率以及功能等方面看是理想的电介质。


图I是根据本发明一实施例的表面改性的氧化钽纳米颗粒的制备过程概率示意图。图2是根据本发明一实施例制备的氧化钽纳米颗粒的 Μ图。图3是根据本发明一实施例制备的非结晶型(amorphous)氧化钽纳米颗粒的XRD分析结果图表。图4是根据本发明一实施例制备的氧化钽纳米颗粒的XPS分析结果图表(氧化钽纳米颗粒的(a) Ta 4f, (b) O Is, (C)Na Is 峰值)。图5是根据本发明一实施例制备的氧化钽纳米颗粒的TEM图，示出了其尺寸随着
所添加的乙醇量发生变化(a :6nm、b :9nm、c :13nm、d :15nm)。图6是根据本发明一实施例制备的以MPTMS以及PEG-硅烷改性表面的氧化钽纳米颗粒的FTIR频谱。图7是根据本发明一实施例制备的以MPTMS Ca)以及PEG-硅烷(b)改性表面的氧化钽纳米颗粒的13C CP MAS NMR频谱。图8是根据本发明一实施例制备的以MPTMS (a)、T0P (b)、APS (c)被功能化的氧化钽纳米颗粒的TEM图像。图9是根据本发明一实施例制备的涂覆硅石的氧化钽纳米颗粒的TEM图像。图10是根据本发明一实施例制备的MPTMS-TaOx/PMMA胶片的TEM图像(a、b、c)、AFM图像(d)、将上述胶片作为介质薄膜的有机薄膜晶体管的截面示意图(e)。图11是根据本发明一实施例制备成各种浓度(a) lwt%、(b) 2wt%、(c) 3wt%、(d)6wt%的TaOx纳米颗粒的MPTMS-TaOx/PMMA胶片的TEM图像。图12a是根据本发明一实施例制备的分散在水中的PEG-RITC-TaOx的TEM图像(插图是上述纳米颗粒的水性分散液图像)，图12b是PBS溶液中的PEG-RITC-TaOx和玻璃RITC的吸光(absorbance)以及荧光频谱，在这里，为了使两个样品内的RITC分子的数量相同，采用了相同的光学密度(λ ex=520nm,插图是被紫外线感知的PBS溶液内的荧光纳米颗粒图像)。图13a是根据本发明一实施例的、示出T2共轭峰值特性的、PEG-硅烷被硬化的TaOx纳米颗粒的29Si CP MAS NMR频谱，图13b是PBS溶液内上述PEG-RITC-TaOx尺寸分布图。根据动态光散射(dynamic light scattering, DLS)测量结果,上述纳米颗粒的平均水力学直径为19nm。图14是根据本发明一实施例的PEG-RITC-TaOx的实验管内特性中，水中的PEG-RITC-TaOx 的 HU (Hounsfield unit)测量(左侧)和 CT 图像(右侧)。图15是根据本发明一实施例的、对在PEG-RITC-TaOx的实验管内，以各种浓度的PEG-RITC-TaOx纳米颗粒培养的RAW264. 7细胞(murine macrophage)的上述纳米颗粒的细胞毒性的MTT分析结果。 图16是根据本发明一实施例的PEG-RITC-TaOx的实验管内特性，使用PEG-RITC-TaOx孵化24小时的RAW264. 7细胞的CLSM图像(定标线条20 μ m)。核被染成4’，6- 二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)蓝色。图17是根据本发明一实施例的PEG-RITC-TaOx的实验管内特性，利用各种浓度的PEG-RITC-TaOx孵化的RAW264. 7细胞的细胞成像结果。在图17，最上面是明场像(Brightfield image)，中间是荧光图像(ex=550nm)，下面是X射线CT细胞图像(数字表示作为HU的CT值)。图18是根据本发明一实施例的生物体内X射线CT图像，在小鼠尾巴静脉注射ImL的PEG-RITC-TaOx溶液(840mg/kg)之后连续获得的CT图像。图18a示出了心脏和肝脏(沿图18c虚线截面图)，图18b示出了脾脏、肾脏和下腔静脉(inferior vena cava)(沿图18c虚线截面图)。图18c的生物体内CT图像的三维透视图示出了心脏和大血管的前面(上面)和侧面(下面)。图18c是注射后立刻获得的图像。图19是根据本发明一实施例，在小鼠尾巴静脉注射PEG-RITC-TaOx溶液(840mg/kg)的24小时之后，摘取的肝脏、脾脏、心脏、肾脏、肺部的通过荧光成像得到的PEG-RITC-TaOx的体内分布，a是上述器官的照片(左侧)以及对应的荧光图像(右侧)，b是使用DAPI染成蓝色的组织样品的共焦显微镜图像，存在红色-放射PEG-RITC-TaOx。 图20是根据本发明一实施例，注射一次ImL的PBS (对照群)和ImL的PEG-RITC-TaOx溶液(在PBS内840mg/kg)之后，分别在规定的时间切出的小鼠的肝脏、脾脏、心脏、肺部的组织学性变化的随时间的变迁过程。以切割部位利用H&E进行染色，100倍的光学显微镜观察。图21是根据本发明一实施例，给小鼠注射PEG-RITC-TaOx溶液之后的血清肝酶(血清ALT以及血清AST)的随时间的变化。t=0是给小鼠静脉注射PEG-RITC-TaOx溶液(ImL的PBS内840mg/kg)的时刻。数据显示为平均土平均的标准误差(mean土sem)。t=0的数据是盐水对照群(saline control)数据。图22是根据本发明一实施例的注射PEG-RITC-TaOx溶液的小鼠的前哨淋巴结定位以及切除结果示意图。图22a是在小鼠两侧爪子的真皮内注射100 μ I的PEG-RITC-TaOx溶液后2小时之后得到的上述小鼠的前哨淋巴结的生物体内CT体绘制类(上部左侧)以及MIP (maximum intensity projection)图像(上部右侧以及下部)。圆和箭头表示淋巴结位置。图22b是在小鼠两侧爪子的真皮内注射100 μ I的PEG-RITC-TaOx溶液之后得到的上述小鼠的白光(white light)照片(上部)和荧光图像(下部)。注射2小时之后，小鼠的侧面图像显示从上述淋巴结以及注射位置存在较强的红色放射(左侧以及中间)。箭头和圆表示暂定(putative)腋窝(axillary)前哨淋巴结以及注射点(injection point)。按照双模式图像-导向外科手术(bimodal image-guided surgery)切割上述两只小鼠的前哨淋巴结(右侧)。图23a是按照双模式图像_导向外科手术切割的淋巴结样品的组织学截面。利用H&E染色上述截面之后，利用光学显微镜以100倍(左)和400倍(右)进行观察。图23b是以DAPI染色的上述切割的淋巴结的共焦显微镜图像，存在放射红色荧光的PEG-RITC-TaOx。


为用于指定说明
，本发明要求保护的范围并非限定于这些内容。实施例I :微乳液内的氧化钽纳米颗粒的合成在由2. 3g 的 Igepal C0-520 (poIyoxyethyIene-5-nonyIphenyI ether :NP~5,Aldrich)、乙醇(Samchun, 99. 5%)以及 20ml 环己烧(Samchun, 99. 5%)构成的有机相(organic phase)中添加 O. 25ml 的 NaOH 水溶液(75mM),准备了微乳液(microemulsion,ΜΕ)ο在室温下，向上述微乳液(ME)添加O. 05ml的乙醇钽(Tantalum Ethoxide)(O. 03mmol, Strem, 99. 8%),在五分钟之内，获得了包含氧化钽纳米颗粒的混合物(下面简称为“TaOx-ME”)。通过改变上述乙醇的量(0ml、0. 25ml,O. 5ml,O. 75ml)来调整氧化钽纳米颗粒的尺寸。实施例2 :氧化钽纳米颗粒的one-pot表面改性为了在胶束结构(micelle structure)崩溃后,从未凝聚的ME中提取氧化钽纳米颗粒，在制备氧化钽纳米颗粒的最后工序ME中导入适当量的TOP、APS、MPTMS、PEG硅烷或TEOS。H辛基-稳定化的氧化钜纳米颗粒为了合成三辛基(TOP)-稳定化的氧化钽，在60°C下将与4mlT0P结合的ME蒸发。·之后，使用三氯甲烷以及甲醇通过溶剂/非溶剂沉淀方法，洗涤TOP稳定化的氧化钽纳米颗粒以及NP-5的透明溶液，洗涤多次，2，OOOrpm下进行30分钟的离心分离。上述纳米颗粒在三氯甲烷或甲苯等有机溶剂中的分散状况良好。通过有机硅烷表面改性的氧化钜纳米颗粒分别使3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)或PEG硅烷(分别0. ImUO. 5ml、0. 05ml)在室温下与TaOx-ME反应24小时，从而制备出所有有机硅烷变形的氧化钽纳米颗粒。之后，通过有机硅烷，表面改性的颗粒沉淀。反应后，为了确切完成上述表面改性反应，将结果溶液在60°C下进行蒸发，其结果，上述溶液变为透明。将未反应的有机硅烷以及NP-5添加到己烷或1:1乙醇/己烷(PEG硅烷时)的混合溶液中，使其溶解。在2，OOOrpm下利用溶剂/非溶剂(丙酮/己烷)洗涤多次离心分离的颗粒和沉淀的残留颗粒。与乙醇或三氯甲烷相同，MPTMS接枝氧化钽纳米颗粒在有机纳米溶剂内的溶解状态良好。APS接枝，氨基功能化的氧化钽纳米颗粒通过3小时的超音波处理溶解于乙醇中。PEG化的氧化钽纳米颗粒通过几分钟的超音波处理，溶解于水中。氧化钥纳米颗粒的one-pot娃涂覆TaOx-ME中添加TE0S(0. 3ml)，在室温下搅拌6小时以上。之后，添加氨溶液(30%)3ml,持续搅拌3小时。添加3ml的乙酸乙酯,在24小时内在氧化钽纳米颗粒的表面慢慢成
长娃壳。实施例3 :氧化钽纳米颗粒/聚合物纳米组合物以及高介电薄膜的制备TaOVPMMA纳米组合物以及薄膜将溶解于按照实施例2事先合成的IOml三氯甲烷中的MTPMS接枝TaOxNP添加于包含0. 5g PMMA的甲苯溶液中。在60°C下，搅拌的同时利用旋转式蒸发器蒸发MPTMS-TaOx/PMMA溶液24小时，直到所有甲苯/三氯甲烷溶剂被蒸发掉。将所得到的粉末溶解于30ml的三氯甲烷/甲苯混合溶液(ν/ν=0. 25 1)，之后，使其一滴(5 10μ I)位于包含在直径为IOcm打开的皮式培养皿中的脱离子水表面。30分钟后，形成了透明的MPTMS-TaOx/PMMA胶片，利用吸管抽取所包含的所有水，从而使其沉积于事先放在皮式培养皿底盘上的ITO玻璃基板上。将溶解于按照实施例2事先合成的IOml三氯甲烷中的TOP稳定化TaOxNP溶解于包含O. 5gPMMA的IOml甲苯溶液中。以与上述的制备MPTMS-TaOx/PMMA胶片方法相同的方法，利用旋转式蒸发器蒸发混合溶液，溶解于30ml的甲苯中之后，沉淀于ITO玻璃上。TaOziZPMMA纳米纟目合物TaOx-ME与包含O. 16g P4VP的15ml乙醇溶液混合，在90°C下加热I小时之后，利用旋转式蒸发器在60°C下蒸发15分钟。以己烷洗涤多次所得到的粉末，去除NP-5，溶解于乙醇中。实施例4 :作为双模式成像探测器(bimodal imaging probe)的氧化钽纳米颗粒的PEG化以及RITC功能化在3. 75ml的乙醇内，使110 μ 的氨丙基三乙氧基氨丙基三乙氧基娃 烧(aminopropyItriethoxysilane :APTES, Aldrich) 与 50mg 的 RITC(rhodamine B isocyanate)在室温下反应24小时，准备了罗丹明B异氰酸酯功能化的娃烧(RITC-functionalized silane)。将该溶液与IL的PEG-娃烧 (2-methoxy (po Iyethy I enoxy) propy ltrimethoxy si lane PEG-silane, Ge lest, 596 725Da)一起添加至在实施例I中制备的IL的TaOx-ΜΕ。将该混合物在室温下搅拌24小时，之后，变为红色浑浊溶液。在60°C下蒸发该溶液，直到变为透明，之后，添加1:1 (v/v)乙醚/n-己烷混合溶液，沉淀功能化的氧化钽纳米颗粒。利用乙醚精炼上述沉淀物之后，分散于乙醇中。在上述溶液中添加IOOmg的mPEG-SG (methoxypoly(ethylene glycol)succinimidylglutarate,MW 2000, Sunbio) 将上述混合物在 30°C下揽拌一夜，从而将 PEG接合(conjugation)于上述功能化的氧化钽纳米颗粒表面上的残留胺基。将最终产物(下面简称为 “PEG-RITC-TaOx”)分散在 PB S (phosphate buffered saline)中。采用PEG-RITC-TaOx的X射线CT以及荧光成像体模实验(Phantomtest)利用I. 5ml微米管准备了分散于脱离子水中的各种浓度的PEG-RITC-TaOx(0. 22、0· 45、0· 9、I. 8、3· 6、7· 2、14. 5、29mg Ta/ml)。通过双源 CT 系统(SomatomDefinition, Simens)获得了 CT图像。获得图像时的参数为厚度1mm、间隔I、120kVp、90mA、视野范围(field of view)、84X84、机架旋转时间O. 5秒、工作台速度6mm/s。培养细胞在37°C湿润的 5%C02 氛围下，使 RAW264. 7 (murine macrophage cell line)在青霉素 / 链霉素(分别为 100U/ml 以及 100 μ g/mL, respectively, Gibco)和 10% (v/v)胎牛血清(fetal bovine serum, FBS, Gibco)补充的 DMEM (Dulbecco，s Modified Eagle’sMedium, WeIGENE)内的单层上生长。细胞内摄取为了观察纳米颗粒的细胞内摄取(uptake)，将每孔(well)1X104个RAW 264. 7细胞在 8-孔培养玻片(NalgenNunc, Naperville, IL)内与各种浓度(0、0· 6、I. 2、2· 4mg Ta/ml)的PEG-RITC-TaOx —起培养。24小时之后，以PBS洗涤细胞，利用4%的多聚甲醛进行固定，且利用4’，6- 二脒基-2-苯基吲哚(DAPI, PBS内I μ g/mL, Roche)进行染色(stain)。利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM，LSM 510, Carl Zeiss，Germany)获得荧光成像。细胞生存性分析在氧化钽纳米颗粒存在条件下，采用3-[4，5_ 二甲基噻唑-2]-2，5_ 二苯基四氮唑溴盐(MTT，Sigma)分析评价了细胞生存以及增殖。按照下面的方式进行三次上述分析。将RAW264. 7细胞按照每孔IXlO4个密度接种在200 μ I培养基内96-孔培养板上培养了一晚。之后，将上述细胞与各种浓度的 PEG-RITC-TaOx (0,0. 075,0. 15,0. 3,0. 6、I. 2,2. 4mgTa/ml)—起培养了 24小时。培养之后，在包含O. lmg/ml MTT的培养基上培养细胞I小时。接着，去除上述MTT溶液，在200 μ 1DMS0中溶解沉淀的紫色晶体(precipitated violetcrystals)。利用 VersaMax 酶标仪(Molecular Devices)在 560nm 测量了吸光度。实验管内(in vitro) CT成像在IOml培养基，按照每板I X IO6密度将RAW264. 7单元接种(seed)在培养盘，培养了一夜。接着，添加了各种浓度(0、0. 63、1.3、2. 5mg Ta/ml)的PEG-RITC-TaOx分散液。24小时之后，利用PBS洗涤两次上述单元，去除玻璃纳米颗粒，添加Iml胰酶/EDTA，进行分离。以1500rpm进行5分钟的离心分离之后，在Iml培养基内分散单元，移动到I. 5ml微管。利用2000rpm进行5分钟的离心分离，制备了细胞团。 利用双源CT系统(Somatom Definition, Simens)得到了 CT图像。成像时的参数如下厚度1mm、间距l、120kVp、90mA、视野范围(field of view)、84X84、机架旋转时间
0.5s、工作台速度6mm/s。生物体内(in vivo) CT成像在注入PEG-RITC-TaOx前和投药(administration)后的适当时刻，获得了 CT图像。将舒泰(ZoletiI, I. 92mg/kg; Virbac,France)、龙朋(Rompun,0. 48mg/kg;Bayer Korea,Korea)和盐水(saline)的混合物投入腹腔内，麻醉了小鼠(rat)。接着，通过小鼠尾巴静脉注入了 Iml 的 PEG-RITC-TaOx 分散液(840mg/kg)。为了淋巴结成像，将100 μ I的PEG-RITC-TaOx溶液注入小鼠(η=2)爪子的真皮内(intradermally),之后在2小时内反复成像。利用Brilliance 64-螺旋 CT 扫描(Philips Medical System),得到了 CT 图像。成像参数如下厚度0. 1_、间距0. 648、120kVp、192mA、视野范围(field of view)、108X108、矩阵1024X1024、机架旋转时间0. 75s、工作台速度16. 7mm/s、将薄层轴位(Thin-section axial)图像转换为冠状图像(coronal images)(利用了被称为多平面重建(MPR)的计算机技术)。得到了利用OsiriX (3. 8. I版本、32比特；OsiriXfoundation, Geneva)重新构成的三维图像。实验管内(in vitro)以及生物体(in vivo)突光成像在550nm的励磁利用荧光成像系统(Kodak IS4000MM pro, US)得到了实验管内以及生物体内荧光成像。结果图I示出了上述实施例I记载的氧化钽纳米颗粒的整体合成过程以及利用该纳米颗粒所获得的X射线CT图像。在上述实施例1，为了进行乙醇钽的溶胶-凝胶反应，作为碱催化剂使用NaOH水溶液，以此来代替用于硅石的溶胶-凝胶反应的典型的氨催化剂，这是因为乙醇钽的反应速度比TEOS的反应速度快，并且利用氨催化剂，则所产生的纳米颗粒发生凝集(aalomeration)。将由环己烧、乙醇、NaOH以及Igepal C0-520表面活性剂构成的混合物乳化(emulsification)之后，向上述乳液添加乙醇钽。在室温下，通过反胶团内的被控制的溶胶-凝胶反应，在5分钟内产生了均勻的纳米颗粒。这样产生的胶束(micelle)内的TaOx纳米颗粒(TaOx-ME)的TEM照片(图2)所示，上述纳米颗粒的尺寸分布非常窄Cor^ 5%)。参照对上述纳米颗粒进行XRD (X-ray diffraction)分析的结果(图3)、ED(electron diffraction)分析结果(图 2 的插图)、以及 XPS (X-ray photoelectronspectroscopy)分析结果(图4),上述纳米颗粒为未定型,产生了 Ta205、Ta0等TaOx。可通过在5nnTl5nm范围内调节乙醇量来调节上述纳米颗粒的尺寸(图5)。增加乙醇量,则乙醇钽的加水分解速度下降，产生较大纳米颗粒。
在用于形成氧化钽纳米颗粒ME中添加甲苯、己烷或丙酮等其他溶剂时，随着胶束结构的破坏，氧化钽纳米颗粒的表面羟基之间的反应，凝集速度较快。这是能够证明氧化钽纳米颗粒与乳化剂不会共价结合的证据。从而，为了获得分离的纳米颗粒，应该通过one-pot反应导入表面配位结合剂(surface coordination agents)。尤其是,在氧化钽纳米颗粒凝集之前,娃烧和TOP 在溶剂(Cyclohexane/Ethanol/Water)的沸点以下的温度较强共轭(conjugated)。氧化钽纳米颗粒表面的酸性比硅更强，因此，硅烷与氧化钽纳米颗粒的OH基团更加容易结合，TOP能够与作为随着较弱的酸碱反应产生的配位子的Ta原子配位结合。并且，在60°C下与进行配位结合反应的同时提取溶剂，从而在后续的反复合成中能够再利用溶剂。这个过程解决了 ME法中使用较多溶剂的问题，能够规模化合成。在洗涤多次乳化剂之后，为了确认配位子的结合，对稳定化的氧化钽纳米颗粒进行了 FTIR、NMR、TEM分析(图6、7、8)。FTIR显示硅烷上存在官能团。50 60 (T2)区域之间NMR峰值证明没有颗粒、三维成长硅烷(T1或T3)，只存在配位结合的配位子。如TEM图像所示，能够证明分散性及不存在硅。并且,如实施例2记载,在水相环境下通过变更来使氧化钽纳米颗粒上的one-pot硅壳成长。为了使硅壳成长，需要胶束膨胀(swelling)。但是，胶束膨胀，则由于纳米颗粒表面的羟基的较高反应，导致氧化钽纳米颗粒的凝集。从而，首先添加TE0S，在颗粒表面形成反应性低于氧化钽纳米颗粒的娃轻基(silanol)基团。作为溶胀剂(swelling agent)添加了氨溶液。添加乙酸乙酯降低水相的PH值，从而导致TEOS溶胶-凝胶反应。结果，形成了均匀直径的硅壳(参照图9)。研究了氧化钽纳米颗粒/聚合物纳米组合物的作为OTFT用介质膜的应用。如实施例3记载，将合并于MPTMS的氧化钽纳米颗粒以及TOP稳定化的氧化钽纳米颗粒与作为电介质的PMMA混合。将MPTMS处理的氧化钽纳米颗粒溶解于乙醇，得到了长时间的胶体稳定性。按照氧化钽纳米颗粒比PMMA的固定比例，在该溶液中混合了 PMMA甲苯溶液。旋转式蒸发器进行加热处理，溶解于甲苯，制备了没有凝集清澈的TaOx/PMMA纳米组合物溶液。按照与上述的MPTMS处理的氧化钽纳米颗粒的处理方法相同的方法，处理了溶解在三氯甲烧中的TOP稳定化的氧化钽纳米颗粒。按照Brinker集团的研究报告中指出的方法进行了空气和水的界面上的胶片制备。将一滴MPTMS-TaOx溶液浇注在(cast)位于ITO玻璃底面上的陪氏培养皿中的脱离子水表面。大致10分钟之内，通过同时出现的PMMA的硬化(solidification)以及PMMA内的纳米颗粒的组合(assembly),形成了薄膜胶片。最后,利用吸管去除水，直到胶片沉淀(deposition)在ITO基板上，并将胶片转移到ITO玻璃上，弱火加热(soft-baked) 10分钟。所制备出的胶片透明无色。在以沉淀在TEM栅极的胶片代替沉淀在ITO玻璃上的胶片所得到的TEM图像中，PMMA胶片内所包含的纳米颗粒的伪汇编(pseudo-assembly)中不存在孔(hole)等任何问题。PMMA覆盖TEM栅极整体区域，甚至没有颗粒的区域也覆盖有PMMA。TEM波束(beam)受损的胶片部分已经脱落。如图10的TEM图像所示，Γ2ηπι的PMMA薄膜覆盖了组合的氧化钽纳米颗粒。并且，胶片脱落完全圈起之后，TEM栅极的碳胶片的底面没有颗粒。这结果证明上述假设、即TEM栅极整体区域被PMMA覆盖。随着溶剂的比率增加，胶片内颗粒之间的距离增加。这是因为在水和空气之间的界面上的聚合物粘度降低(图11)。所制备的ITO上的胶片的AFM分子获得的厚度文件以及RMS数据证明与一层或两层的PMMA组合的纳米颗粒形成在较广区域。总而言之，如图IOe所示，所制备的聚合物胶片具有能够用于OTFT的较高功能的透明电介质的潜力。在实施例4，TaOx-ME合成后未经过精炼过程，利用多种硅烷化合物，直接进行TaOx纳米颗粒的表面改性。表面为被改性的TaOx纳米颗粒的表面为酸性，且存在聚合反应的倾向，因此，TaOx纳米颗粒在没有另行进行稳定化的条件下不可逆性凝集。在各种硅烷官能团中选择了 PEG-娃烧以及染料-共轭娃烧(dye-conjugated silane),这是因为这些是代表性的生物相容高分子以及荧光探测器。通过上述TaOx-ME羟基基团和硅烷化合物之间的单·纯的硅壳溶胶-凝胶反应，形成了功能化的硅-覆盖TaOx纳米颗粒，能够将其用于多模态(multiple modality)以及/或具有标记/治疗功能的多功能成像平台。为了实现血管摄像以及组织特异性成像等效果性X射线CT成像，需要长期循环(long-circulating)的纳米颗粒。为了避免由于快速去除因网状内皮系统(reticuloendothelial system)吸收导致的流血,将PEG-娃烧作为防污剂使其与氧化钽纳米颗粒结合。为了荧光成像，将RITC-结合氨丙基三乙氧基氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)附着在上述TaOx纳米颗粒上。同时将RITC-结合APTES以及PEG-硅烷固定于上述TaOx-ME,制备了同时接合了 PEG和RITC的氧化钽纳米颗粒(PEG-RITC-Ta0x)。如上述PEG-RITC-TaOx的TEM图像(图12a)所示，上述纳米颗粒溶解于水中，不存在凝集的颗粒。根据29Si NMR频谱结果，能够观察到δ -55ppm为中心,对应于T2结合位置(binding site)的单一带，这表示上述纳米颗粒的表面形成PEG-硅烷，而没有形成硅石颗粒(图13a)。如图12b所示，PEG-RITC-TaOx溶液透明，这有利于荧光成像。RITC-共轭TaOx显示出对等于游离(free) RITC的光致发光(photoluminescence),这表示上述共轭的染料稳定,在上述共轭反应滞后仍能维持上述染料的荧光。由于动态光散射，测量的上述纳米颗粒的水力学直径(hydrodynamic diameter, HD)约为19nm,这表示不存在凝集(图13b),与上述TEM数据非常吻合。使用分散在脱离子水中的各种浓度的PEG-RITC-TaOx，X射线CT图像。被称为亨氏单位(Hounsfield unit (HU))的CT水(CTnumber)随着上述纳米颗粒的浓度的增加而增加(图14)。虽然Ta原子的造影增加少于在诊断X射线频谱(在IOOkeV分别4. 302以及5. 158cm2/g)中Au原子的造影增加，但是上述TaOx纳米颗粒的测量HU值远远高于现有的基于碘的X射线造影剂。根据MTT分析，直到2. 4mg Ta/ml的浓度，细胞生存没有因PEG-RITC-TaOx下降(图15)，该浓度为较高浓度。进行细胞X射线CT以及荧光成像，证明了依赖PEG-RITC-TaOx投入量的吸收以及实验管内多模式成像能力。以包含血清培养基内上述纳米颗粒的另一浓度孵化murinemacrophage细胞(RAW264. 7),调查了细胞内吸收。参照图16的共聚焦激光扫描显微镜(confocal laser scanning microscopy, CLSM)图像，上述纳米颗粒通过细胞膜内吞作用(endocytosis)被RAW264. 7细胞吸收。参照吸收上述纳米颗粒后的细胞的突光图像(图17),红色发光(red luminescence)变得更强,HU值随着浓度的增加而增加。这种荧光以及X射线CT结果显示依赖于双模式成像以及包含类细胞的上述TaOx纳米颗粒的投入量的吸收情况。为了进行生物体内X射线CT成像，在小鼠尾巴静脉注射PEG-RITC-TaOx (840mg/kg)。通过X射线CT成像追查了注射前以及注射后5分、30分、I小时、2小时、3小时、24小时的上述纳米颗粒的分布(图18)。注射上述纳米颗粒之后，血管马上增强，在空间上显示血池，能够获得量呈现图像(图18c)。上述增强维持了 3小时，这表示纳米颗粒长时间循环。由于脾脏和肝脏的巨噬细胞(macrophage)，上述纳米颗粒逐渐累积。上述血管以及心脏的HU值在注射之后马上打到最大值，之后慢慢减少，上述肝脏以及脾脏的HU值逐渐增加(参照表I)。表I
前 ~IjTl ~Ih 3h~ 24h~
心(Heart)74237239 198 105
肝(Liver)84 Τ0124 130 191
~肾(Kidney)61958093 80
脾(Spleen)85132173 167 192
下腔静脉(Inferior vena cava)64232234 217 103在CT成像24小时后，杀死上述小鼠，对切出的器官进行荧光成像，观察了PEG-RITC-TaOx的体内分布(biodistribution)。如上述样品的CLSM图像所示,在肝脏以及脾脏发现了大部分上述纳米颗粒(图19)。为了了解PEG-RITC-TaOx在这些器官中是否起到有害作用或引起什么疾病，在两周之内监视脾脏、心脏、肾脏、肺部等几个器官中的组织学性变化，从而调查了上述纳米颗粒的长期毒性。注射一次量(840mg/kg) PEG-RITC-TaOx之后，在I天、3天、7天、15天后解剖了小鼠。对上述器官进行苏木素-伊红(H&E)染色结果显示没有出现上述纳米颗粒带来恶劣影响的证据(图20)。为了了解对肝脏的影响，还测量了丙氨酸氨基转移酶(alanine aminotransferase, ALT)以及天冬氨酸转氨酶(aspartateaminotransferase,AST)的血清浓度。在注射上述一次量之后，上述血清浓度暂性增加，之后快速减少，第三天回到正常水平(图21 )。这表示氧化钽纳米颗粒不仅对肝脏没有毒性，对其他器官也未显示毒性。前哨淋巴结定位(Sentinel Lymph Node Mapping)在正确确诊肿瘤转移中非常重要。通过正确定位上述淋巴结，可以避免没有必要的外科切除。为了向前哨淋巴结传送上述造影剂，在小鼠爪子的真皮内注射了 IOOyl的PEG-RITC-TaOx溶液。在两个小时之后，由于X射线造影增强，测量到淋巴结位置(图22a)。为了检测是否可以借助双模式成像来切除淋巴结，首先利用上述体绘制类CT图像确定上述淋巴结位置。确定上述位置之后，在手术期间通过荧光成像指定上述需切除的淋巴结位置，接着成功提取(图22b)。通过 荧光成像从上述切除的淋巴结发现了纳米颗粒，但是通过H&E染色法没有发现组织性变化(图23)。


本发明涉及一种表面改性的氧化钽纳米颗粒及其制备方法、利用该氧化钽纳米颗粒的X射线计算机断层摄影用造影剂以及高介电薄膜。具体涉及表面改性的氧化钽纳米颗粒、包括(i)在包含表面活性剂的有机溶剂中添加包含水的水相，制备油包水微乳液的工序，(ii)向上述微乳液中导入钽前驱体的工序，(iii)在(ii)中获得的溶液中添加包含有机硅烷基团或膦基团的表面改性剂，使其进行反应的工序，(iv)从上述(iii)工序的反应物去除有机溶剂的工序，以及，(v)从在上述(iv)工序获得的混合物分离表面改性的氧化钽纳米颗粒的工序的表面改性的氧化钽纳米颗粒的制备方法、以及利用该氧化钽纳米颗粒的X射线计算机断层摄影用造影剂及高介电薄膜。