片状金属有机框架纳米材料作为利用CEST辅助磁共振成像的成像剂中的应用

技术领域

本发明属于磁共振领域，更具体的涉及片状金属有机框架纳米材料作为利用CEST辅助磁共振成像的成像剂中的应用。

背景技术

磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)是20世纪40年代发展起来的一项新的分析技术。利用磁共振技术可以在不破坏样品的情况下确定物质的化学结构及某种成分的密度分布，其基本原理是利用一定频率的电磁波照射处于磁场中的原子核，原子核在电磁波作用下发生磁共振，吸收电磁波的能量，随后又发射电磁波，即发出磁共振信号。由于不同原子核吸收和发散电磁波的频率不同，且此频率还与核环境有关，故可以根据磁共振信号来分析物质的结构成分及其密度分布。

超极化

片状金属有机框架纳米材料(Metal Organic Layer,MOL)是金属有机框架材料(Metal organic frameworks,MOF)的一种，是金属团簇中心与有机配体在溶剂中进行配位结合生成的一种具有周期性二维拓扑网状孔道结构的多孔纳米材料。其不但拥有MOF材料大的比表面积，还因其超薄的结构使得其每一片层中的孔道都能与溶剂中的其它物质接触与交换。这种孔道与物质间的作用直接影响MOL在混合气体分离、气体存储、药物传递以及催化反应中的效率。因此，对MOL的孔道内化学微环境的表征对拓展MOL的应用领域具有重大的意义。借助

发明内容

基于以上内容论述，本发明的目的在于制备了三种不同化学结构的片状金属有机框架纳米材料。每种片状金属有机框架纳米材料通过透射电子显微镜(TEM)与X射线衍射(XRD)表征发现都呈现为非晶或者部分非晶的多边形薄片状二维结构，但其内部的孔道微结构与化学环境受到其元素组成影响。不同化学微环境的孔道结构会影响其与超极化

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了片状金属有机框架纳米材料作为利用CEST辅助磁共振成像的成像剂中的应用，以超极化

进一步的，所述羧酸MOF配体为H

进一步的，所述羧酸MOF配体为H

进一步的，所述的片状金属有机框架纳米材料用于制备通过超极化氙-129磁共振成像观察肿瘤和通过放射疗法杀伤癌细胞的药物，所述的片状有机框架纳米材料A-MOLs为Hf-MOLs。

进一步的，以超极化

进一步的，通过改变金属A离子配体与羧酸MOF配体合成不同的片状金属有机框架纳米材料，通过超极化氙-129磁共振成像观察不同片状金属有机框架纳米材料的不同微孔结构导致的不同的超灵敏

具体的，不同片状金属有机框架纳米材料可被能特异性结合不同抗原的载体包裹，作为成像剂用于磁共振成像，载体靶向不同的区域，从而在磁共振成像中根据可区分的不同化学位移信号，区分不同的区域。

与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：

1.本发明提供了三种片状金属有机框架纳米材料的制备方法，其步骤简单，可重复性高且得到的产物纯度高，可以大批量的生产制备。生成的片状金属有机框架纳米材料对气体吸附性强，在水溶液中稳定性好，从而为其应用于超极化

2.本发明通过将片状金属有机框架纳米材料与超极化

3.通过对

4.三种片状金属有机框架纳米材料还可以用于作为装载

附图说明

图1为片状金属有机框架纳米材料MTB-Hf的TEM表征，XRD表征，Hyper-CEST谱图和MTR分析图。

图2为片状金属有机框架纳米材料MTB-Zr的TEM表征，XRD，Hyper-CEST谱图和MTR分析图。

图3为片状金属有机框架纳米材料NTB-Hf的TEM表征，XRD，Hyper-CEST谱图和MTR分析图。

图4为片状金属有机框架纳米材料NTB-Zr的TEM表征，XRD表征，Hyper-CEST谱图和MTR分析图。

图5为片状金属Hf有机框架纳米材料的Hyper-CEST谱图和MTR分析图。

图6为片状金属Zr有机框架纳米材料的Hyper-CEST谱图和MTR分析图。

具体实施方式

下面以具体实施例进一步阐述本发明。下述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

以下实施例中所采用的主要试剂和仪器如下：

片状金属有机框架纳米材料的制备方法参照文献(Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,4962 -4966)合成。

透射电子显微镜(JEOL JEM-2100electron microscope)。

X射线衍射仪(PANAlyticalX’Pert Powder X-ray diffractiondiffractometer)

核磁共振波谱仪(400MHz Bruker AV400 wide bore spectrometer)。

以下实施例中所采用的成像方法如下：

设以下实施例中的溶液中，溶质质子相对溶剂质子的共振频率为Δω，当溶质质子受到频率为Δω的射频脉冲照射并被饱和时，会与溶剂质子发生交换，使溶剂质子也被饱和，这时检测到的溶剂质子的磁共振信号将有所下降。对溶液施加各个共振频率的饱和射频脉冲，并采集溶剂质子的磁共振信号，会发现除溶剂质子共振频率信号降低外，溶质质子的共振频率Δω处的信号也会降低，这就说明了溶质质子和溶剂质子之间发生了饱和转移，降低了溶剂质子的磁共振信号，以射频脉冲频率为横坐标，水质子相对于未施加脉冲时的磁共振信号强度(Ms/M

实施例1

片层金属有机框架纳米材料MTB-Hf的结构表征与

实验方法：

具体的实验步骤如下：

1.1称量

1.2将1.1中得到的MTB-Hf片层金属框架纳米材料以100μg/mL的浓度分散在水中，然后将分散液均匀的滴在铜网上。室温下自然干燥6小时后，对铜网进行透射电镜观察。如图1a所示，MTB-Hf纳米材料在视野范围内呈现为不规则的多边形薄片状结构。

1.3取100mg于1.1中得到的MTB-Hf片层金属框架纳米材料进行粉末X射线衍射实验，扫描角度范围2-30°，扫描速率3°/min。得到结果如图1b所示，可以发现MTB-Hf纳米材料为片状非晶结构，这与透射电镜表征数据匹配。

1.4将1.1中得到的MTB-Hf片层金属框架纳米粒子以1mg/mL的浓度分散于水中，在室温下超声分散10分钟，取2mL转移至10mm核磁样品管中进行

实施例2

片层金属有机框架纳米材料MTB-Zr的结构表征与

实验方法：

具体的实验步骤如下：

1.1称量

1.2将1.1中得到的MTB-Zr片层金属框架纳米材料以200μg/mL的浓度分散在水中，然后将分散液均匀的滴在铜网上。室温下自然干燥6小时后，对铜网进行透射电镜观察。如图2a所示，MTB-Zr纳米材料在视野范围内呈现出较规则的多边形薄片状结构，并存在一定的堆叠结构。

1.3取100mg于1.1中得到的MTB-Zr片层金属框架纳米材料进行粉末X射线衍射实验，扫描角度范围2-30°，扫描速率3°/min。得到结果如图2b所示，可以发现MTB-Zr纳米材料中存在小部分晶体构型，但整体仍为片状非晶结构，这与透射电镜表征数据匹配。

1.4将1.1中得到的MTB-Zr片层金属框架纳米粒子以1mg/mL的浓度分散于水中，在室温下超声分散10分钟，取2mL转移至10mm核磁样品管中进行

实施例3

片层金属有机框架纳米材料NTB-Hf的结构表征与

实验方法：

具体的实验步骤如下：

1.1称量

1.2将1.1中得到的NTB-Hf片层金属框架纳米材料以100μg/mL的浓度分散在水中，然后将分散液均匀的滴在铜网上。室温下自然干燥6小时后，对铜网进行透射电镜观察。如图3a所示，NTB-Hf纳米材料在视野范围内呈现为规则的片状堆叠结构。

1.3取100mg于1.1中得到的NTB-Hf片层金属框架纳米材料进行粉末X射线衍射实验，扫描角度范围2-30°，扫描速率3°/min。得到结果如图3b所示，可以发现NTB-Hf纳米材料中片层晶体构型与片层非晶体构型并存，这与透射电镜表征数据匹配。

1.4将1.1中得到的NTB-Hf片层金属框架纳米粒子以1mg/mL的浓度分散于水中，在室温下超声分散10分钟，取2mL转移至10mm核磁样品管中进行

实施例4

片层金属有机框架纳米材料NTB-Zr的结构表征与

实验方法：

具体的实验步骤如下：

1.1称量

1.2将1.1中得到的NTB-Zr片层金属框架纳米材料以100μg/mL的浓度分散在水中，然后将分散液均匀的滴在铜网上。室温下自然干燥6小时后，对铜网进行透射电镜观察。如图4a所示，NTB-Zr纳米材料在视野范围内呈现出中间多片堆叠，边缘薄片的六边形片状结构。

1.3取100mg于1.1中得到的NTB-Zr片层金属框架纳米材料进行粉末X射线衍射实验，扫描角度范围2-30°，扫描速率3°/min。得到结果如图4b所示，可以发现NTB-Zr纳米材料中存在小部分晶体构型，但整体仍为片状非晶结构，这与透射电镜表征数据匹配。

1.4将1.1中得到的NTB-Zr片层金属框架纳米粒子以1mg/mL的浓度分散于水中，在室温下超声分散10分钟，取2mL转移至10mm核磁样品管中进行

以上的片层金属有机框架纳米材料具有良好的结构稳定性，在水或乙醇等有机溶液中进行长时间常温分散不会影响材料的形貌特征与结构。片层金属有机框架纳米材料可被细胞吸收，对细胞的毒性低，可作为载Xe笼子，可提供类似于“穴番”的微孔结构供

以上实施中以N，N二甲基甲酰胺为主要溶剂，利用N，N二甲基甲酰胺在合成过程中分解的甲酰胺促使配体更容易脱除质子，从而促使配体和金属离子结合。Hf能与许多配体作用并形成纳米级MOLs，Hf是一种相对安全的制剂，没有表现出生物毒性，同时H

实施例5

实验方法：

将获得的不同配体组成的金属Hf片状金属框架纳米材料的

将获得的不同配体组成的金属Zr片状金属框架纳米材料的

以上的不同配体组成的金属Hf片状金属框架纳米材料通过氮气吸附脱附实验(Brunauer Emmett Teller,BET)表征具有微孔内径为

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。