荧光磁共振双模态成像纳米传感材料及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种稀土钆铽杂化材料及其制备方法，特别涉及一种荧光磁共振双模态成像纳米传感材料及制备方法和应用。

背景技术

分子成像技术是临床诊断的重要方法之一，包括磁共振成像(MRI)，X射线计算机断层扫描(CT)，正电子发射断层扫描(PET)和荧光成像(FI)等，每种成像技术都有自己的特点。但是，单个成像模式具有某些限制。例如，尽管磁共振成像具有较高的三维空间分辨率和较深的组织穿透力，但其灵敏度却很差。荧光成像具有单细胞敏感性和亚细胞分辨率，但其空间分辨率和组织穿透性较差。因此，我们结合各种成像技术，以充分利用各自的优势，形成一种多功能的双模态传感材料，以获取更全面的信息，并获得更准确的临床诊断结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种荧光磁共振双模态成像纳米传感材料及制备方法和应用。通过荧光成像和磁共振成像，可以在临床研究中提供更多信息。

一种荧光磁共振双模态成像纳米传感材料的制备方法，包括以下步骤：

制备稀土钆铽双核络合物：将氯化钆与氯化铽溶液混合，向溶液中滴加第一有机配体溶液，经磁力搅拌器常温搅拌0.5～1小时后，用稀氨水调节反应液pH为6～8，再向其中加入第二有机配体溶液，搅拌1～2小时，配置成稀土钆铽双核络合物；

制备稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料：向稀土钆铽双核络合物中加入带负电荷的天然生物聚电解质溶液，经磁力搅拌器常温搅拌1～2小时，再加入带正电荷的天然生物聚电解质溶液，常温搅拌2～3小时，配置成稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料。

所述的制备方法，用醋酸-醋酸钠缓冲溶液配置负电荷天然生物聚电解质溶液和正电荷天然生物聚电解质溶液；

所述的制备方法，第一有机配体为乙酰丙酮(acac)、三氟乙酰噻吩丙酮(tta)、二苯甲酰甲烷(DBM)、三正辛基氧化磷(TOPO)之一，第二有机配体为1-10邻菲罗啉(phen)、红菲绕啉(Bath)、2,2-联吡啶(Bipy)之一。

所述的制备方法，氯化钆溶液浓度为0.01mol/L；氯化铽溶液浓度为0.01mol/L；第一有机配体溶液浓度为0.03mol/L；第二有机配体溶液浓度为0.01mol/L。

所述的制备方法，氯化钆、氯化铽、第一有机配体、第二有机配体物质的量之比GdCl

所述的制备方法，步骤(1)中负电荷天然生物聚电解质溶液包括透明质酸钠、肝素钠中的一种，用量与稀土钆铽双核络合物之摩尔比为1:3；正电荷天然生物聚电解质溶液为壳聚用量与稀土钆铽双核络合物之摩尔比为2:3。

所述的制备方法，在磁力搅拌器上搅拌时，搅拌速率为800rpm～1000rpm。

所述的制备方法，所述稀土钆铽天然生物聚电解质杂化纳米材料的形貌是直径为150nm的圆形颗粒。

根据所述的制备方法制备的能进行荧光成像和磁共振成像双模态成像的纳米传感材料。

所述纳米传感材料的应用，用于荧光成像和磁共振成像。

本发明具有以下有益效果：

1、氯化铽中的铽离子作为发光中心离子，提供了较强的绿色荧光发射强度；氯化钆中的钆离子提供了较强的顺磁性，提供了磁共振成像的性能，同时钆离子对铽离子具有敏化作用，加强了能量传递，增强了铽离子的荧光发射强度。

2、第一有机配体和第二有机配体相继通过络合作用，与氯化钆和氯化铽形成稀土钆铽双核络合物，第一有机配体和第二有机配体发挥“天线”作用，进一步吸收了紫外光，将能量传递给稀土离子，增强了绿色荧光的发射强度。

3、负电荷天然生物聚电解质和正电荷天然生物聚电解质通过正负电荷的相互作用，对络合物相继进行包埋，形成稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料，提升生物相容性，降低了细胞毒性。

4、所述纳米传感材料的应用用于荧光成像：在350nm激发下，在547nm处得到发射峰，在350nm紫外光照射下，可以观察到明显的绿色荧光，并且由于天然生物聚电解质的加入，可以在细胞中呈现绿色荧光；用于磁共振成像：对比度明显，弛豫时间短，通过尾静脉注射到小鼠体内，0.5小时之后观察磁共振成像，与注射之前对比，可以观察到心脏以及肝脏有明显的磁共振成像信号增强，血池显像明显，可以有效观察血管走向。

5、所述纳米传感材料用于荧光/磁共振双模态成像，既具有单细胞敏感性和亚细胞分辨率，并且其空间分辨率和组织穿透性较好，在临床研究中提供更多信息。

附图说明

图1为稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料透射电镜图，图为500nm比例尺。

图2为稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料磁共振成像图，(a)图为小鼠加入材料前，(b)图为小鼠加入材料半小时后。

图3为稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料荧光发射图。

图4为钆离子的加入增强了铽离子的绿色荧光发射强度。

图5为本发明工艺流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

将1ml 0.01mol/L的TbCl

取10mg/ml的透明质酸钠溶液(由0.1mol/L，pH＝5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液作为溶剂配制而成)2ml，加入到上述得到的稀土钆铽双核络合物溶液中，常温下搅拌2小时，再取10mg/ml的壳聚糖溶液(由0.1mol/L，pH＝5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液作为溶剂配制而成)4ml，加入到溶液中，常温搅拌2.5小时，得到稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料溶液(如图1所示，稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料是直径约为150纳米的圆形颗粒)。

取1ml稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料溶液，用磷酸缓存液稀释10倍至10ml，得到可用于生物成像的荧光/磁共振双模态成像纳米传感材料。

将纳米传感材料通过尾静脉注射到小鼠体内，0.5小时后可以观察到心脏以及肝脏部位出现明显信号，具有明显的磁共振成像对比度(如图2所示)；对纳米传感材料进行荧光测试，350nm处激发，在547nm得到发射峰，具有较强的绿色荧光强度(如图3所示)。

实施例2

将1ml 0.01mol/L的TbCl

将1ml 0.01mol/L的TbCl

对稀土钆铽双核络合物溶液和稀土铽络合物溶液进行荧光测试，350nm处激发，在547nm得到发射峰，可以得出，钆离子的加入增强了铽离子的绿色荧光发射强度(图4)。

实施例3

将1ml 0.01mol/L的TbCl

取10mg/ml的透明质酸钠溶液(由0.1mol/L，pH＝5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液作为溶剂配制而成)2ml，加入到上述得到的稀土钆铽双核络合物溶液中，常温下搅拌2小时，再取10mg/ml的壳聚糖溶液(由0.1mol/L，pH＝5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液作为溶剂配制而成)4ml，加入到溶液中，常温搅拌2.5小时，得到稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料溶液。

取2ml稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料溶液，用磷酸缓存液稀释10倍至20ml，得到可用于生物成像的荧光/磁共振双模态成像纳米传感材料。

将纳米传感材料通过尾静脉注射到小鼠体内，0.5小时后可以观察到心脏以及肝脏部位出现明显信号，具有明显的磁共振成像对比度；对纳米传感材料进行荧光测试，350nm处激发，在547nm得到发射峰，具有较强的绿色荧光强度。

实施例4

将1ml 0.05mol/L的TbCl

取10mg/ml的肝素钠溶液(由0.1mol/L，pH＝5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液作为溶剂配制而成)2ml，加入到上述得到的稀土钆铽双核络合物溶液中，常温下搅拌2小时，再取10mg/ml的壳聚糖溶液(由0.1mol/L，pH＝5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液作为溶剂配制而成)4ml，加入到溶液中，常温搅拌2.5小时，得到稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料溶液。

取1ml稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料溶液，用磷酸缓存液稀释50倍至50ml，得到可用于生物成像的荧光/磁共振双模态成像纳米传感材料。

将纳米传感材料通过尾静脉注射到小鼠体内，0.5小时后可以观察到心脏以及肝脏部位出现明显信号，具有明显的磁共振成像对比度；对纳米传感材料进行荧光测试，350nm处激发，在547nm得到发射峰，具有较强的绿色荧光强度。

实施例5

将2ml 0.01mol/L的TbCl

取10mg/ml的透明质酸钠溶液(由0.1mol/L，pH＝5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液作为溶剂配制而成)4ml，加入到上述得到的稀土钆铽双核络合物溶液中，常温下搅拌2小时，再取10mg/ml的壳聚糖溶液(由0.1mol/L，pH＝5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液作为溶剂配制而成)8ml，加入到溶液中，常温搅拌3小时，得到稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料溶液。

取1ml稀土钆铽天然生物聚电解质杂化材料溶液，用磷酸缓存液稀释20倍至20ml，得到可用于生物成像的荧光/磁共振双模态成像纳米传感材料。

将纳米传感材料通过尾静脉注射到小鼠体内，0.5小时后可以观察到心脏以及肝脏部位出现明显信号，具有明显的磁共振成像对比度；对纳米传感材料进行荧光测试，350nm处激发，在547nm得到发射峰，具有较强的绿色荧光强度。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。