專利名稱：一種KMnF₃核磁共振成像造影劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種KMnF3核磁共振成像造影劑的制備方法。
背景技術(shù)：
核磁共振是利用體液或組織中水分子的氫核的共振來成像的一種技術(shù)。它對不同器官或組織的微小物理化學(xué)性質(zhì)差異非常敏感。醫(yī)學(xué)上常用來區(qū)分不同組織和檢測引起物理化學(xué)性質(zhì)變化的疾病，如腫瘤等。由于一些順磁和超順磁粒子中電子自旋產(chǎn)生的局部磁場能夠改變其臨近的氫核的磁共振弛豫時間T1和T2,并且這些粒子在組成不同的地方聚集的濃度較高，所以通常用作造影劑來提高核磁共振成像的對比度。目前研究較多的包括超順磁性氧化鐵類、錳類、釓類等造影劑，其中超順磁性氧化鐵作為T2類造影劑已經(jīng)在臨床上應(yīng)用為肝臟的造影劑，但是這類造影劑作為負顯影劑會造成磁敏感性偽影效應(yīng)，同時與體內(nèi)鈣化、血流等信號重疊，造成診斷的困難。因此限制了其應(yīng)用；而T1類造影劑則可以避免這些問題，目前商業(yè)化的T1類造影劑主要是含Gd3+的造影劑，雖然Gd3+最外層有7個未成對電子，具有較高的磁矩而有利于對比增強成像，但是Gd3+作為一種重金屬元素進入人體后會對人體帶來傷害，為了解決這個問題，具有5個未成對電子、強順磁性而且毒性較低的Mn2+類造影劑開始慢慢發(fā)展，其中MnCl2已被廣泛應(yīng)用于觀察腦部精細構(gòu)造和神經(jīng)活動的成像領(lǐng)域，但MnCl2會對人體心臟造成損害；而通過制備尺度均一的MnO納米顆粒,再修飾成生物相容性較好的復(fù)合顆粒同樣可以獲得良好的造影效果，但從目前來說Mn類造影劑的弛豫效率普遍較低，原因是MnO納米顆粒中的Mn不穩(wěn)定，易被氧化為高價態(tài)。
而本發(fā)明致力于一種新型 T1核磁共振造影劑KMnF3，該造影劑表面包覆了生物相容性高的PEG，和其它Mn類造影劑一樣與Gd3+相比毒性較低，最大的特點是它具有較高的弛豫效率A和低的r2/ri值，有效地解決了上述問題，故其可能作為潛在的臨床使用的T1核磁共振造影劑。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型T1核磁共振造影劑KMnF3及其制備方法，該造影劑與其他錳造影劑相比具有低的毒性、高弛豫效率以及較好的成像效果，為達到上述目的，本發(fā)明的核磁共振造影劑是由KMnF3顆粒為內(nèi)核，表面包覆了水溶性、生物相容性好的PEG1500，復(fù)合顆粒的粒度為15nm。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種KMnF3核磁共振成像造影劑的制備方法，方法為:以KF_2H20、MnCl2-4H20為原料，按照摩爾比為3比I準(zhǔn)確稱量相應(yīng)原料，再加入適量油酸鉀，溶于無水乙醇中，攪拌均勻后加入密封反應(yīng)容器中160°C加熱24h得到顆粒尺寸為15nm的KMnF3球形顆粒，粒度分布均勻。
通過二次溶劑熱使得表面的油酸鉀與PEG交換獲得PEG包裹的KMnF3納米顆粒。
PEG包裹的KMnF3納米顆粒顯示了很低的細胞毒性，0.5毫克每毫升的錳量下細胞存活率為98%。
生成的KMnF3顆粒尺寸為15nm并且顆粒呈球形，容易被PEG-1500包裹形成尺度均一的復(fù)合顆粒，具有較高的生物相容性，尾靜脈注射到小鼠體內(nèi)不會引起嚴(yán)重的免疫效應(yīng)，最終能夠順利到達相應(yīng)器官。
PEG包裹的KMnF3納米顆粒造影劑具有較高的F1橫向弛豫效率，3T場強下rl=23.15 mM- S^11T2Zr1=S.23。
通過尾靜脈注射PEG包裹的KMnF3納米顆粒造影劑到裸鼠體內(nèi)可以清晰可見腦結(jié)構(gòu)的顯影增強，同時腎部在5小時時顯影明顯，而24小時后小時，表明其可以順利排出體外。
本發(fā)明的核磁共振造影劑的制備方法包括:用溶劑熱合成法在低溫合成KMnF3球形顆粒，再用二次溶劑熱包覆PEG1500得到約為15nm的復(fù)合納米顆粒。
具體步驟如下: I以工業(yè)上廣泛使用的密閉反應(yīng)釜為反應(yīng)容器，以KF_2H20、MnCl2-4H20為原料，以油酸鉀作為表面活性劑，按照KF_ 2H20、MnCl2_4H20和油酸鉀的摩爾比15:5:1準(zhǔn)確稱取，加入16毫升的無水乙醇充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)膽中密封； 2將密封的聚四氟乙烯內(nèi)膽放置于不銹鋼的外套，擰緊后放入烘箱，加熱至160度，保溫24小時。取出內(nèi)膽，將反應(yīng)物先用無水乙醇清洗再用去離子水清洗，離心后收集產(chǎn)物，產(chǎn)物分散在無水乙醇當(dāng)中； 3將上述產(chǎn)物繼續(xù)加入到聚四氟乙烯內(nèi)膽中并加入0.lgPEG1500，加熱至180度，保溫2小時，反應(yīng)完后將產(chǎn)物先用無水乙醇清洗再用去離子水清洗，離心后收集產(chǎn)物，60度烘干2小時，將產(chǎn)物分成三部分，一部分是粉末狀；一部分是分散在去離子水中；一部分是分散在無水乙醇中； 4粉末狀樣品直接進行傅立葉紅外吸收光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD )、光電子能譜(XPS)、超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)表征，分散在無水乙醇當(dāng)中的樣品進行電子投射顯微鏡測試觀察KMnF3納米顆粒的形貌尺寸，取分散在去離子水中的樣品配成五份濃度分別為0.1、0.3,0.5、0.8、ImM的溶液放在5ml的玻璃管中，進行T1、T2的測定；再配一份Mn質(zhì)量濃度為5mg/ml的溶液,尾靜脈注射IOOul至30g左右裸鼠體內(nèi)，I小時后進行核磁共振成像實驗；最后進行細胞毒性測定實驗。
方法為:以KF_2H20、MnCl2_4H20為原料，按照摩爾比為3比I準(zhǔn)確稱量相應(yīng)原料，再加入適量油酸鉀，溶于 無水乙醇中，攪拌均勻后加入密封反應(yīng)容器中160°C加熱24h得到顆粒尺寸為15nm的KMnF3球形顆粒,粒度分布均勻，油酸鉀的摩爾量是猛摩爾量的五倍。
通過二次溶劑熱使得表面的油酸鉀與PEG交換獲得PEG包裹的KMnF3納米顆粒。二次溶劑熱指在合成KMnF3納米晶是溶劑熱法，PEG交換后包裹也是使用溶劑熱。
PEG包裹的KMnF3納米顆粒顯示了很低的細胞毒性，0.5毫克每毫升的錳量下細胞存活率為98%。
生成的KMnF3顆粒尺寸為15nm并且顆粒呈球形，容易被PEG-1500包裹形成尺度均一的復(fù)合顆粒，具有較高的生物相容性，尾靜脈注射到小鼠體內(nèi)不會引起嚴(yán)重的免疫效應(yīng)，最終能夠順利到達相應(yīng)器官。
PEG包裹的KMnF3納米顆粒造影劑具有較高的F1橫向弛豫效率，3T場強下rl=23.15 mM' S^11T2Zr1=S.23。
通過尾靜脈注射PEG包裹的KMnF3納米顆粒造影劑到裸鼠體內(nèi)可以清晰可見腦結(jié)構(gòu)的顯影增強，同時腎部在5小時時顯影明顯，而24小時后小時，表明其可以順利排出體外。
本發(fā)明的特點在于制備方法簡單，可以大規(guī)模制備PEG包覆的KMnF3納米顆粒。加入的油酸鉀能夠有效抑制KMnF3晶體的生長，最終形成顆粒尺寸為15nm的KMnF3，容易被親水性和生物相容性較好的PEG1500包覆，而且所制核磁共振造影劑毒性較低，具有極高的橫向弛豫效率rl和較低的r2與rl的比值，成像效果較好，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為實施例2中得到的KMnF3的X射線衍射圖譜，物相為純的氟鈣鈦礦型KMnF3。
圖2，為實施例2中得到的KMnF3的投射電鏡照片，可以看出為尺寸15nm，均勻的納米顆粒。
圖3.為被PEG-1500修飾的KMnF3與純的PEG-1500的紅外光譜對比圖，在1110cm^\945cm_\835cm_1處兩圖譜有相似的特征峰，說明KMnF3已經(jīng)被PEG-1500包覆。
圖4.為實施例2中KMnF3的XPS譜圖，表明用該方法制得的KMnF3中Mn的化合價只有正二價。
圖5.為實施例2中KMnFJ^錳濃度對應(yīng)弛豫時間曲線。rl，r2分別為23.15 and74.85 mT1 s' 圖6.為MTT標(biāo)準(zhǔn)法獲得的實施例1中KMnF3的錳濃度對于細胞存活率曲線。
圖7.將實施例2中得到的KMnF3通過尾靜脈注入裸鼠后I個小時后得到的腦部核磁共振圖像與未注入的對比，可以看出明顯的增強顯影。
圖8將實施例2中得到的KMnF3通過尾靜脈注入裸鼠后，實時監(jiān)測得到的腎部造影圖，可以看出，大約24小時后已經(jīng)完全 排除體外。
具體實施方式
實施例1:稱取 0.3298gMnCl2_4H20、0.4706gKF2H20 和 1.0686g 油酸鉀溶于 16ml 無水乙醇中，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)膽中密封，放置于不銹鋼的外套，擰緊后放入烘箱,加熱至160度，保溫24小時，冷卻至室溫后取出內(nèi)膽，產(chǎn)物經(jīng)過先用去離子水再用無水乙醇洗凈后離心得到KMnF3納米晶。
實施例2:如圖1、2、3、4、5、6、7、8所示，將實施例1得到的反應(yīng)產(chǎn)物加入到16ml無水乙醇中，再加入0.lgPEG-1500超聲振蕩分散均勻后轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)膽中密封，放置于不銹鋼的外套，擰緊后放入烘箱，加熱至180度，保溫2小時，冷卻至室溫后取出內(nèi)膽，先用去離子水洗三次再用無水乙醇洗三次，60度烘干2小時。
權(quán)利要求
1.一種KMnF3核磁共振成像造影劑的制備方法，其特征是方法為:以KF_ 2H20、MnCl2_4H20為原料，按照摩爾比為3比I準(zhǔn)確稱量相應(yīng)原料，再加入適量油酸鉀，溶于無水乙醇中，攪拌均勻后加入密封反應(yīng)容器中160°C加熱24h得到顆粒尺寸為15nm的KMnF3球形顆粒，粒度分布均勻，油酸鉀的摩爾量是錳摩爾量的五倍。
2.根據(jù)權(quán)利I所述一種KMnF3核磁共振成像造影劑的制備方法，其特征是:通過二次溶劑熱使得表面的油酸鉀與PEG交換獲得PEG包裹的KMnF3納米顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利I所述一種KMnF3核磁共振成像造影劑的制備方法，其特征是:PEG包裹的KMnF3納米顆粒顯示了很低的細胞毒性，0.5毫克每毫升的錳量下細胞存活率為98%。
4.根據(jù)權(quán)利I所述一種KMnF3核磁共振成像造影劑的制備方法，其特征是:生成的KMnF3顆粒尺寸為15nm并且顆粒呈球形，容易被PEG-1500包裹形成尺度均一的復(fù)合顆粒，具有較高的生物相容性，尾靜脈注射到小鼠體內(nèi)不會引起嚴(yán)重的免疫效應(yīng)，最終能夠順利到達相應(yīng)器官。
5.根據(jù)權(quán)利I所述一種KMnF3核磁共振成像造影劑的制備方法，其特征是:PEG包裹的KMnF3納米顆粒造影劑具有較高的!^橫向弛豫效率，3T場強下rl=23.15 mM_ S—1，r2/ri=3.23。
6.根據(jù)權(quán)利I所述一種KMnF3核磁共振成像造影劑的制備方法，其特征是:通過尾靜脈注射PEG包裹的KMnF3納米顆粒造影劑到裸鼠體內(nèi)可以清晰可見腦結(jié)構(gòu)的顯影增強，同時腎部在5小時時顯影明顯，而24小時后小時，表明其`可以順利排出體外。
全文摘要
一種KMnF3核磁共振成像造影劑的制備方法，方法為以KF.2H2O、MnCl2.4H2O為原料，按照摩爾比為3比1準(zhǔn)確稱量相應(yīng)原料，再加入適量油酸鉀，溶于無水乙醇中，攪拌均勻后加入密封反應(yīng)容器中160℃加熱24h得到顆粒尺寸為15nm的KMnF3球形顆粒，粒度分布均勻。該納米晶被修飾后具有很低的細胞毒性和較高的生物相容性，該造影劑具有極高的弛豫效率(23.15mM.S-1)和低的r2/r1比值(3.23)，用其制備的膠體溶液進行初步的動物核磁共振成像實驗表明該造影劑可用于小鼠腦部的對比增強成像。同時具有適合的體內(nèi)保留時間，可望成為新的醫(yī)用核磁共振造影劑。
文檔編號A61K49/06GK103203030SQ20131007891
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者唐群, 劉志軍, 宋小霞, 朱偉 申請人:南昌大學(xué)