本發(fā)明涉及一種既可作為磁共振成像造影劑又可實現(xiàn)光學成像的基于上轉換發(fā)光納米材料的膠束及其制備方法。

背景技術：

上轉換發(fā)光納米材料(upconversionnanoparticles,ucnps)可將吸收的低能量近紅外光轉換為高能量的可見光，對該納米材料進行恰當?shù)谋砻嫘揎検蛊渚邆渌苄?、生物相容性和單分散性，是將其應用于生物領域的前提。磷脂作為一種雙親性分子，其親水端由磷酸相連的取代基團組成，其疏水端由脂肪酸碳氫鏈組成。采用磷脂修飾有機相的上轉換納米發(fā)光材料時，其脂肪酸鏈通過疏水作用結合于納米顆粒表面，而親水端朝向外部，可形成以上轉換納米材料為核心、磷脂為外層的核殼結構。但此類修飾后的納米材料往往體內(nèi)代謝快、循環(huán)時間短，限制了其在生物領域的應用。最近涌現(xiàn)出一些功能型磷脂，比如長循環(huán)的peg化磷脂，對ucnps修飾后可使納米材料穩(wěn)定性顯著增加、體內(nèi)循環(huán)時間延長，同時增加了靶向性。其機制在于：(1)ucnps外面包覆的磷脂層賦予其良好的生物相容性和生物降解性；(2)磷脂末端peg使納米材料在體內(nèi)的循環(huán)時間延長，可增加腫瘤局部的富集和觀察時間，同時增加了被動靶向能力；(3)peg包覆可使納米材料的表面張力減低，增加穩(wěn)定性：peg長尾端可形成空間位阻，使納米材料在水溶液中具有較大的排斥體積，從而有效阻止聚集并確保粒子的單分散性，為實現(xiàn)磁共振和光學的雙模態(tài)成像提供了可能。

ucnps在近紅外激發(fā)下無背景干擾、成像靈敏度高。將其用于mri成像時，組織分辨率和空間分辨率非常理想，但靈敏度相對較低。釓離子是一種理想的t1磁共振造影劑，將釓摻雜于上轉換發(fā)光納米材料內(nèi)，可使材料具有t1加權造影能力，且表面釓離子越多，mri造影效果越好，進而可在活體水平上實現(xiàn)磁共振/光學成像。為稀土材料的臨床應用開辟了新途徑，也為上轉換發(fā)光納米材料在腫瘤納米醫(yī)藥的發(fā)展提供了新的思路和方法。本發(fā)明所采納的基于ucnps的膠束同血漿蛋白結合明顯減少，網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)清除顯著下降，從而有效地增加了體內(nèi)循環(huán)時間和被動靶向能力，故適合在腫瘤分子影像學領域展開更為細致的研究。

本發(fā)明的基于上轉換發(fā)光納米材料進行功能型peg包覆的膠束，具有更好的被動靶向能力、同時可實現(xiàn)高靈敏度的磁共振和光學雙模態(tài)成像等優(yōu)點，為腫瘤的精準診斷拓寬了新的研究視野，為今后的臨床應用研究提供詳盡有效的實驗研究數(shù)據(jù)及理論基礎。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種基于釓離子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料的納米膠束的制備方法，同時提供一種操作性良好的制備上述基于釓離子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料的納米膠束的方法。

技術方案：本發(fā)明是一種基于釓離子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料膠束的制備方法，該方法采用旋轉蒸發(fā)法制備基于上轉換發(fā)光納米材料的膠束，具體包括以下步驟：

步驟1.稱量ycl3·6h2o、ybcl3·6h2o和ercl3·6h2o轉移至反應器，再加入油酸和十八烯，通氬氣劇烈攪拌狀態(tài)下將上述反應體系升溫至140℃～160℃；

步驟2.除去其中的水分和雜質，自然冷卻至室溫后，逐滴加入含有naoh和nh4f的甲醇溶液，溫度維持在50℃～55℃并密閉攪拌；

步驟3.在通入氬氣、攪拌狀態(tài)下將上述混合體系升溫至100℃～110℃，除去甲醇，再升溫至150℃～160℃維持30min～60min，溫度快速升至290℃～310℃；

步驟4.自然冷卻至室溫后加入乙醇洗滌沉淀獲得分散于氯仿中的油酸包覆的上轉換發(fā)光納米材料oa-ucnps；

步驟5.稱量gdcl3·6h2o，并加入油酸和十八烯，通氬氣劇烈攪拌狀態(tài)將反應體系升溫至140℃～160℃，除去其中的水分和雜質；

步驟6.自然冷卻至室溫后，加入步驟4制備的oa-ucnps氯仿溶液，溫度維持在50℃～55℃并密閉攪拌；

步驟7.再通入氬氣，將溫度升至70℃～80℃，去除反應體系的氯仿等雜質；

步驟8.降溫至常溫，逐滴加入含有質量比0.006g:0.001g～0.009g:0.002gnaoh和nh4f的2ml甲醇溶液后，溫度維持在50℃～55℃并密閉攪拌；

步驟9.在通入氬氣、攪拌狀態(tài)下將上述混合體系升溫至100℃～110℃，除去甲醇，再升溫至150℃～160℃，溫度快速升至290℃～310℃；

步驟10.自然冷卻至室溫后加入乙醇洗滌沉淀獲得油酸包覆的上轉換發(fā)光納米材料oa-ucnp@gd，并分散于氯仿中；

步驟11.將二硬脂?；字Ｒ掖及?聚乙二醇2000-dspe-peg2000和二硬脂?；字Ｒ掖及?聚乙二醇-馬來酰亞胺mal-peg-dspe，加入氯仿超聲分散均勻，然后加入氯仿分散的oa-ucnp@gd，再加入去離子水超聲分散均勻；

步驟12.利用旋轉蒸發(fā)儀在64℃～66℃條件下蒸發(fā)掉多余的氯仿直至澄清透明，將終反應體系用探頭超聲后，轉至超濾管內(nèi)，離心后獲得基于釓離子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料膠束ucnp@gd@dspe-peg，簡稱ucnp@peg。

其中：

所述步驟1中稱量ycl3·6h2o、ybcl3·6h2o和ercl3·6h2o，是按照摩爾比40:8:1～40:10:1分別稱量。

所述加入油酸和十八烯，是按照體積比1.5:1～2.5:1量取油酸和十八烯。

所述加入含有naoh和nh4f的甲醇溶液，其中，naoh和nh4f的質量比為0.3g:0.4g～0.3g:0.5g。

所述oa-ucnps氯仿溶液中，oa-ucnps含量為2.15mg/ml。

所述稱量dspe-peg2000和mal-peg-dspe，依照摩爾比2:1～6:1稱量。

所述上轉換發(fā)光納米材料氯仿溶液中，oa-ucnp@gd濃度為4mg/ml。

有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

自制的基于釓離子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料膠束在掃描電鏡檢測下呈球形，粒徑均一，平均在45nm。動態(tài)光散射分析儀顯示該膠束的水合粒徑約為90nm。在掃描電鏡視野下任意選幾個視野，能譜儀證實制備的基于釓摻雜的上轉換發(fā)光納米材料膠束只含有y、yb、er、gd、f、na與p等7種元素。程亮等采用隔氧吹干方法制備包覆上轉換發(fā)光納米材料的脂質體，步驟復雜，而本發(fā)明方法可操作性強，所用材料易制備獲取。文獻中制備的包被上轉換發(fā)光納米材料的脂質體其粒徑均在100nm左右，而該制備方法獲得的膠束粒徑小于50nm?；卺忞x子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料膠束的水合粒徑相對較小，進入機體后可大量富集在目標組織；具有良好的生物相容性，機體排斥小，無明顯毒副作用。納米醫(yī)學在近年來飛速發(fā)展，基于釓離子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料膠束必將在今后的腫瘤診斷方面扮演愈發(fā)重要的角色，其在臨床上得以推廣使用也眾望所歸。本發(fā)明在制備釓離子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料的基礎上，將功能型peg包覆納米材料，經(jīng)過系列表征和體內(nèi)外成像實驗，發(fā)現(xiàn)其具有滿意的同步實現(xiàn)磁共振和光學雙模態(tài)成像效果。

本發(fā)明的基于上轉換發(fā)光納米材料進行功能型peg包覆的膠束，具有更好的被動靶向能力、同時可實現(xiàn)高靈敏度磁共振和光學成像雙模態(tài)成像等優(yōu)點，為腫瘤的精準診斷拓寬了新的研究視野，為今后的臨床應用研究提供詳盡有效的實驗研究數(shù)據(jù)及理論基礎。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明方案做進一步具體說明。

實施例1：本發(fā)明的一種既可作為磁共振成像造影劑又可實現(xiàn)光學成像的基于釓摻雜的上轉換發(fā)光納米材料膠束的制備方法，具體步驟如下：

1)上轉換發(fā)光納米材料的制備：

采用熱解法制備：①分別稱量0.72807g(2.4mmol)ycl3·6h2o、0.290925g(0.54mmol)ybcl3·6h2o和0.022902g(0.06mmol)ercl3·6h2o后轉移至容積為100ml的圓底三頸燒瓶，按照體積比2:1量取45ml油酸和22.5ml十八烯，通氬劇烈攪拌狀態(tài)下將反應體系升溫至160℃并維持30min；②自然冷卻至室溫后，逐滴加入含有0.3gnaoh和0.44445gnh4f的10ml甲醇溶液，溫度維持在50℃并密閉攪拌30min；③氬氣氛下將體系升溫至100℃敞口除去甲醇，再升溫至160℃維持30min后，將溫度快速升至300℃維持1h；④反應體系在通氬、攪拌狀態(tài)下自然冷卻至室溫，然后加入30ml無水乙醇，沉淀洗滌獲得分散于20ml氯仿的油酸包覆的上轉換發(fā)光納米材料oa-ucnps。本發(fā)明方法中所采用的上轉換發(fā)光納米材料，亦可采納其他制備方法獲取，上轉換發(fā)光納米材料在本發(fā)明方法中兼具磁共振和光學成像功能的造影劑，因此其制備方法和流程并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。

2)摻雜釓離子的上轉換發(fā)光納米材料的制備：

采用上述熱解法制備。①稱量0.0446g(120μmol)gdcl3·6h2o轉移至容積為100ml的圓底三頸燒瓶中，按照體積比2:1量取30ml油酸和15ml十八烯，通氬劇烈攪拌狀態(tài)下將反應體系升溫至160℃并維持30min除去其中的水分和雜質；②自然冷卻至室溫后，取上述制備的oa-ucnps氯仿溶液10ml加入反應體系后密閉攪拌30min；③然后在氬氣氛、80℃反應條件、攪拌狀態(tài)下敞口30min除盡氯仿；④反應體系冷卻至50℃后，逐滴加入含有0.0084gnaoh和0.0124gnh4f的2ml甲醇溶液，溫度維持在50℃并密閉攪拌30min；⑤通入氬氣狀態(tài)下，將體系升溫至100℃敞口除去甲醇，再升溫至160℃維持30min后，將溫度快速升至290℃維持1h；⑥反應體系自然冷卻至室溫，加入無水乙醇，通過多次離心洗滌后獲得分散于10ml氯仿的油酸包覆的摻雜釓離子的上轉換發(fā)光納米材料oa-ucnp@gd。本發(fā)明方法中所采用的摻雜釓離子的上轉換發(fā)光納米材料，亦可采納其他制備獲取，上轉換發(fā)光納米材料在本發(fā)明方法中兼具磁共振和光學成像功能的造影劑，因此其制備方法和流程并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。

3)采用旋轉蒸發(fā)法制備基于釓摻雜的上轉換發(fā)光納米材料膠束：

依照摩爾比2:1精確稱量17.42mgdspe-peg2000和9mgmal-peg-dspe，加入6ml氯仿超聲分散，然后加入0.5mloa-ucnp@gd的氯仿溶液，加入4ml去離子水超聲分散均勻后，利用旋轉蒸發(fā)儀在65℃條件下50rpm旋轉速度下蒸發(fā)掉多余的氯仿直至澄清透明，將最終反應體系用探頭超聲5min后，轉至超濾管內(nèi)，20min5000g離心后獲得ucnp@gd@dspe-peg(ucnp@peg)。

實施例2：

依照摩爾比4:1精確稱量38.84mgdspe-peg2000和9mgmal-peg-dspe，并加入6毫升氯仿后超聲分散均勻，然后加入0.5ml氯仿分散的oa-ucnp@gd，加入4ml去離子水超聲分散均勻后，利用旋轉蒸發(fā)儀在65℃條件下50rpm旋轉速度下蒸發(fā)掉多余的氯仿直至澄清透明，將最終反應體系用探頭超聲5min后，轉至超濾管內(nèi)，20min5000g離心后獲得ucnp@peg。

實施例3：

依照摩爾比6:1精確稱量54.0mgdspe-peg2000和9mgmal-peg-dspe，并加入6毫升氯仿后超聲分散均勻，然后加入0.5ml氯仿分散的oa-ucnp@gd，加入4ml去離子水超聲分散均勻后，利用旋轉蒸發(fā)儀在65℃條件下50rpm旋轉速度下蒸發(fā)掉多余的氯仿直至澄清透明，將最終反應體系用探頭超聲5min后，轉至超濾管內(nèi)，20min5000g離心后獲得ucnp@peg。