一種用于磁共振成像的熒光量子點(diǎn)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導(dǎo)體納米材料制備和醫(yī)用材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于磁共振成像的熒光量子點(diǎn)及其制備方法。量子點(diǎn)具體結(jié)構(gòu)為Gd@ZnAgInS3，制備方法為，首先將醋酸銀、醋酸鋅、醋酸銦和氯化釓和油酸與十二烷基硫醇溶于十八烯中，升溫至160～210℃，然后注入硫的油胺溶液，保持20分鐘。本發(fā)明制備的量子點(diǎn)具有雙功能，既可用作核磁共振成像造影劑，又有在可見到近紅外波段可調(diào)的熒光性質(zhì)，同時(shí)還具有低毒，高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，制備方法操作簡單，綠色環(huán)保。
【專利說明】一種用于磁共振成像的熒光量子點(diǎn)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體納米材料制備和醫(yī)用材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于磁共振成像的熒光量子點(diǎn)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)技術(shù)是自20世紀(jì)80年代初開始逐漸發(fā)展起來的一種創(chuàng)新性的醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)，由于該技術(shù)具有非侵入性診斷、高分辨解剖學(xué)成像和定量評(píng)估發(fā)病機(jī)理等顯著特點(diǎn)，并且MRI技術(shù)在檢測診斷過程中不會(huì)因放射性射線造成電離損傷，與傳統(tǒng)的CT檢測技術(shù)和核素成像(PET)技術(shù)相比較具有更為廣闊的應(yīng)用前景。目前該技術(shù)在臨床上已得到了廣泛的應(yīng)用，但是對(duì)于多數(shù)疾病的早期診斷還不能給出足夠的靈敏度和準(zhǔn)確度的檢驗(yàn)結(jié)果，解決該問題最直接的方法是選用合適的核磁共振成像造影劑，在造影劑的影響下，人體組織周圍部分水分子的弛豫時(shí)間將有所改變，以達(dá)到提高M(jìn)RI檢驗(yàn)的靈敏度和準(zhǔn)確率的目的。
[0003]目前用于核磁共振成像的造影劑從化學(xué)組成上可以簡單的分成兩個(gè)類別:過渡金屬配合物和磁性氧化物納米顆粒。臨床上多數(shù)使用的造影劑為前者，其中絕大多數(shù)使用的是稀土元素Gd的配合物，由于配合物結(jié)構(gòu)并不十分穩(wěn)定，大量非人體必需的Gd元素，勢必會(huì)帶來一些毒副作用。如何進(jìn)一步有效的發(fā)展和利用Gd元素為基礎(chǔ)的造影劑，一直是近年來廣受關(guān)注的MRI技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服【背景技術(shù)】中現(xiàn)有磁共振造影劑存在的不足，提供一種具有無毒、高穩(wěn)定性的既可作為磁共振成像的造影劑又可用于熒光標(biāo)記檢測的量子點(diǎn)材料。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案解決:
[0006]—種用于磁共振成像的突光量子點(diǎn)，具體的為Gd兀素?fù)诫s的ZnAgInS3量子點(diǎn)(記為GdOZnAgInS3)，摻雜量為Gd與Ag元素的摩爾比為1:10 ~ 1:160。
[0007]所述的量子點(diǎn)的粒度為3~6納米；表面配體優(yōu)選疏水性的有機(jī)分子，包括油胺、油酸或/和巰醇。
[0008]一種Gd元素?fù)诫s的ZnAgInS3量子點(diǎn)的制備方法，首先將醋酸銀、醋酸鋅、醋酸銦和氯化釓和油酸與十二烷基硫醇溶于十八烯中，升溫至160~210°C，然后注入硫的油胺溶液，保持20分鐘,制得Gd元素?fù)诫s的ZnAgInS3量子點(diǎn),最后加入丙酮或者乙醇致量子點(diǎn)沉淀，進(jìn)而分散到氯仿或己烷溶劑中，得到提純的Gd元素?fù)诫s的ZnAgInS3量子點(diǎn)；所述的醋酸銀、醋酸鋅和醋酸銦的用量按摩爾比為1:1: 1，氯化釓的用量為所含的Gd元素與所述的醋酸銀中所含的Ag元素按摩爾比為1: 10~1: 160，硫的用量符合化學(xué)計(jì)量比，所述的油酸與十二烷基硫醇作為配體用量均符合計(jì)量比。
[0009]所述的硫的油胺溶液的濃度優(yōu)選lmol/L，所述的十八稀的用量優(yōu)選每毫摩爾Ag元素使用50mL。
[0010]本發(fā)明通過調(diào)控陽離子的活性，注入硫單體的辦法制備GdOZnAgInS3量子點(diǎn)。通過調(diào)控反應(yīng)溫度以控制量子量子點(diǎn)的尺寸，通過調(diào)控GdCl3的投料量實(shí)現(xiàn)了不同摻雜濃度的GdOZnAgInS3量子點(diǎn)的制備。獲得的不同尺寸量子點(diǎn)表現(xiàn)出不同的光學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了熒光光譜可調(diào)，范圍從可見光到近紅外波段。最重要的是，GdOZnAgInS3量子點(diǎn)可以作為核磁共振成像的造影劑，且摻雜濃度不同的量子點(diǎn)所表現(xiàn)出的對(duì)弛豫時(shí)間的影響，符合Gd濃度的變化趨勢，這種方法操作簡單，成本低廉，易于擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)，而且其較低的生物毒性、較高的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的雙功能特性預(yù)示著廣闊的應(yīng)用前景。
[0011]本發(fā)明的量子點(diǎn)不含有劇毒的重金屬元素，制備的量子點(diǎn)顯示出良好的單分散性，通過調(diào)控量子點(diǎn)的尺寸和組成，其光學(xué)發(fā)光波長為550到900納米，涵蓋了可見和近紅外區(qū)。本發(fā)明的量子點(diǎn)表面有適合的配體鈍化量子點(diǎn)表面，因而獲得的量子點(diǎn)有較高的熒光效率。
[0012]綜上所述，本發(fā)明有以下有益效果:
[0013]1、獲得的量子點(diǎn)具有雙功能，既可用作核磁共振成像造影劑，還有可見到近紅外波段可調(diào)的熒光性質(zhì)。
[0014]2、與現(xiàn)有的核磁共振造影劑相比，本發(fā)明具有良好的細(xì)胞相容性，可以對(duì)生物體在體無損非侵入分析和檢測；
[0015]3、與現(xiàn)有的核磁共振造影劑相比，本發(fā)明具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
[0016]4、Gd的摻雜量通過投料比調(diào)控。
[0017]5、不需要對(duì)粒子進(jìn)行尺寸選擇。
[0018]6、反應(yīng)不需要抽真空，操作簡單，更接近“綠色”。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0019]圖1是本發(fā)明不同溫度下制備具有化學(xué)計(jì)量比的(Gd:Ag:In:Zn:S = 0.1:1:1:I:3)不同尺寸的Gd@ZnAgInS3量子點(diǎn)的吸收和熒光光譜。自下至上3對(duì)曲線對(duì)應(yīng)的量子點(diǎn)的粒度分別為3nm、4.6nm、6nm，分別對(duì)應(yīng)反應(yīng)溫度為160°C、180°C和210°C。
[0020]圖2是本發(fā)明不同溫度條件下制備具有化學(xué)計(jì)量比的(Gd:Ag:In:Zn:S = 0.1:I:1:1:3)不同尺寸的GdOZnAgInS3量子點(diǎn)的透射電鏡照片，從左到右分別對(duì)應(yīng)量子點(diǎn)的粒度為3nm、4.6nm、6nm，分別對(duì)應(yīng)反應(yīng)溫度為160°C、180°C和210°C。
[0021]圖3是本發(fā)明不同溫度下制備具有化學(xué)計(jì)量比的(Gd:Ag:In:Zn:S = 0.1:1:1:I:3)量子點(diǎn)的X射線粉末衍射分析結(jié)果。自下至上分別對(duì)應(yīng)量子點(diǎn)的粒度為3nm、4.6nm、6nm，分別對(duì)應(yīng)反應(yīng)溫度為160°C、180°C和210°C。
[0022]圖4是本發(fā)明在180°C下制備的粒度為4.6nm的具有不同Gd含量的量子點(diǎn)的元素分析結(jié)果，其中Ag:In:Zn:S = I:1:1:3，自上至下5條曲線分別對(duì)應(yīng)Gd =Ag = 1:160、1:80、1:40、1:20 和 1:10。
[0023]圖5是用本發(fā)明作為造影劑進(jìn)行核磁共振成像結(jié)果，圖中從左至右依次對(duì)應(yīng)無造影劑、摻雜Gd元素1.25%,2.5%、5%和10%的GdOZnAgInS3量子點(diǎn)溶液作為造影劑，上排圖形是上述溶液的T1加權(quán)像(T1W images),下排圖形是上述溶液的!^加權(quán)像(T2W images)。【具體實(shí)施方式】:
[0024]實(shí)施例1:
[0025]首先將5ml十八烯、0.1mmol醋酸銀、0.1mmol醋酸鋒,0.1mmol醋酸銦和0.01mmol氯化禮，0.6mmol油酸和0.6mmol十二烷基硫醇加入反應(yīng)瓶，隨后溶液升溫至160°C,將0.3mmol單質(zhì)硫溶解在0.3ml油胺中并迅速注入上述反應(yīng)溶液中并保持20分鐘,制得Gd:Ag為1:10的粒子尺寸為3nm的GdOZnAgInS3量子點(diǎn)。
[0026]實(shí)施例2:
[0027]首先將50ml十八烯、Immol醋酸銀、Immol醋酸鋒，Immol醋酸銦和0.00625mmol氯化禮,6_01油酸和6mmol十二烷基硫醇加入反應(yīng)瓶,隨后溶液升溫至180°C,3mmol單質(zhì)硫溶解在3ml油胺中并迅速注入上述反應(yīng)溶液中并保持20分鐘，制得Gd:Ag為1:160的粒子尺寸為4.6nm的GdOZnAgInS3量子點(diǎn)。
[0028]實(shí)施例3:
[0029]首先將20ml十八烯、0.4mmol醋酸銀、0.4mmol醋酸鋅,0.4mmol醋酸銦和0.01mmol氯化禮,2.4mmol油酸和2.4mmol十二烷基硫醇加入反應(yīng)瓶，隨后溶液升溫至210°C，1.2mmol單質(zhì)硫溶解在1.2ml油胺中并迅速注入到上述反應(yīng)溶液中并保持20分鐘，制得Gd =Ag為I:40的尺寸為6nm的GdiZnAgInS3量子點(diǎn)。
[0030]實(shí)施例4:
[0031]首先將5ml十八烯、0.1mmol醋酸銀、0.1mmol醋酸鋅,0.1mmol醋酸銦和
0.005mmol氯化禮,0.6mmol油酸和0.6mmol十二烷基硫醇加入反應(yīng)瓶，隨后溶液升溫至160°C,0.3mmol單質(zhì)硫溶解在0.3ml油胺中并迅速注入到上述反應(yīng)溶液中并保持20分鐘，制得Gd =Ag為I:20的尺寸為3nm的GdiZnAgInS3量子點(diǎn)。
[0032]實(shí)施例5:
[0033]首先將5ml十八烯、0.1mmol醋酸銀、0.1mmol醋酸鋅,0.1mmol醋酸銦和
0.00125mmol氯化禮,0.6mmol油酸和0.6mmol十二烷基硫醇加入反應(yīng)瓶，隨后溶液升溫至至160°C,0.3mmol單質(zhì)硫溶解在0.3ml油胺中并迅速注入到上述反應(yīng)溶液中并保持20分鐘，制得Gd =Ag為1:80的尺寸為3nm的GdOZnAgInS3量子點(diǎn)。
[0034]實(shí)施例6:
[0035]對(duì)實(shí)施例3制備的量子點(diǎn)進(jìn)行近紅外熒光染料IR-125標(biāo)定，具體步驟如下:
[0036]取實(shí)施例3制備的GdliZnAgInS3量子點(diǎn)(發(fā)射峰為760nm)溶于20°C的正己烷溶液中，濃度稀釋到使吸收光譜中715nm處的吸光度值為0.05，將熒光染料IR-125溶解在20°C的甲醇中，濃度也稀釋到使吸收光譜中715nm處的吸光度值為0.05 ;然后對(duì)于稀釋好的兩溶液以715nm波長激發(fā)，分別得到熒光光譜，計(jì)算得GdlgZnAgInS3量子點(diǎn)與染料的積分面積比值為6.75，GdiZnAgInS3量子點(diǎn)的熒光量子效率計(jì)算公式為
[0037]Φ x = Φ s (nx/ns)2 (As/Ax) (Fx/Fs)
[0038]其中Φ為熒光量子效率，n表示溶劑在測試溫度下的折光率，A為溶液在激發(fā)波長位置的吸光度值，F(xiàn)為熒光光譜的積分面積，每個(gè)參數(shù)的下標(biāo)X表示待測試的GdOZnAgInS3量子點(diǎn)，下標(biāo)S表示標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)突光染料IR-125。
[0039]將結(jié)果代入熒光量子效率計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，兩溶液在激發(fā)波長715nm處的吸光度值A(chǔ)s和Ax均為0.05 ；甲醇在20°C的折光率ns為1.44，正己烷在20°C的折光率nx為
1.388 ;測定得到的積分面積比值Fx/Fs為6.75，熒光染料IR-125在甲醇中的熒光量子效率03為4%。經(jīng)計(jì)算，制得的GdliZnAgInS3量子點(diǎn)熒光量子效率為25%，顯示出本發(fā)明制備的量子點(diǎn)材料具有很高的熒光量子效率。
[0040]實(shí)施例7:
[0041]取不含造影劑的純凈水和等量的摻雜Gd元素比例依次為1.25%、2.5%、5%和10%的且粒度均為4.6nm的GdlgZnAgInS3量子點(diǎn)溶液，使各樣品中Gd元素的濃度分別為0mM,0.0125mM,0.025mM,0.05mM和0.1mM，對(duì)其進(jìn)行核磁共振造影測試，結(jié)果如圖5。
【權(quán)利要求】
1.一種用于磁共振成像的熒光量子點(diǎn)，具體的為Gd元素?fù)诫s的ZnAgInS3量子點(diǎn)，摻雜量為Gd與Ag元素的摩爾比為1:10~1:160。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磁共振成像的熒光量子點(diǎn)，其特征在于，所述的量子點(diǎn)的粒度為3~6納米；表面配體是疏水性的有機(jī)分子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于磁共振成像的熒光量子點(diǎn)，其特征在于，所述的表面配體是油胺、油酸或/和巰醇。
4.一種權(quán)利要求1的Gd元素?fù)诫s的ZnAgInS3量子點(diǎn)的制備方法，首先將醋酸銀、醋酸鋅、醋酸銦和氯化釓和油酸與十二烷基硫醇溶于十八烯中，升溫至160~210°C，然后注入硫的油胺溶液，保持20分鐘，制得Gd元素?fù)诫s的ZnAgInS3量子點(diǎn)，最后加入丙酮或者乙醇致量子點(diǎn)沉淀，進(jìn)而分散到氯仿或己烷溶劑中，得到提純的Gd元素?fù)诫s的ZnAgInS3量子點(diǎn)；所述的醋酸銀、醋酸鋅和醋酸銦的用量按摩爾比為1:1:1，氯化釓的用量為所含的Gd元素與所述的醋酸銀中所含的Ag元素按摩爾比為1:10~1:160，硫的用量符合化學(xué)計(jì)量比，所述的油酸與十二烷基硫醇作為配體用量均符合計(jì)量比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種Gd元素?fù)诫s的ZnAgInS3量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述的硫的油胺溶液的濃度為lmol/L，所述的十八稀的用量為每毫摩爾Ag元素使用50mLo
【文檔編號(hào)】A61K49/00GK104017574SQ201410280647
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月21日
【發(fā)明者】王博蔚, 李冬澤, 張穎, 解仁國 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)