申請(qǐng)單位：北京大學(xué)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，涉及非離子型X-射線造影劑，更具體地講，涉及一類結(jié)構(gòu)新穎的含碘帕醇基團(tuán)的脂質(zhì)衍生物及其中間體的制備方法，以及其作為功能材料應(yīng)用于造影劑和各類載體當(dāng)中的用途。

技術(shù)背景

計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)是一種具有高空間和時(shí)間分辨率的成像模式。CT能用于分辨組織的能力是基于這樣的基礎(chǔ)：不同的組織提供不同程度的X射線衰減，其中衰減系數(shù)取決于組織中構(gòu)成元素的原子序數(shù)和電子密度。骨骼、脂肪、空氣和水之間在吸收上的顯著差異能產(chǎn)生解剖結(jié)構(gòu)的高對(duì)比度圖像。但是在沒有造影劑的情況下，不是所有組織都得到充分地鑒別，而使用具有一定靶向性的、不透射線的造影劑則能大大改善CT造影的效果。目前，最廣泛使用基于碘的造影劑，由于碘密度高而具有較好的X-射線吸收能力，從而顯示出優(yōu)異的對(duì)比增強(qiáng)效果。當(dāng)X-射線到達(dá)包含在造影劑中的碘時(shí)，X-射線被吸收而在CT圖上顯示為白色，因此被診斷的組織或者器官表現(xiàn)為亮白色。

自上世紀(jì)50年代第一個(gè)碘造影劑——泛影酸問(wèn)世以來(lái)，已有十多種含碘造影劑作為診斷試劑廣泛應(yīng)用于臨床。據(jù)報(bào)道，全球每年使用造影劑的患者約五千萬(wàn)例[Curr.0pin.Allergy Clin Immunol,2002(2):333-339]。但該類低分子量的CT造影劑存在的最大問(wèn)題是其在體內(nèi)容易迅速外滲和清除，其血液選擇性增強(qiáng)的時(shí)間是非常短暫的。為了解決這一問(wèn)題，科研人員已經(jīng)用微米或納米級(jí)粒子作為載體包載CT造影劑，并用于CT造影的研究[Invest Radiol 1993；28:1028-1032；Acta Radiot 1996；37:63-68.]，但其尺寸仍然比較大(0.25-3.50微米)，容易被體內(nèi)的吞噬系統(tǒng)快速清除。近年來(lái)，納米粒子包載CT造影劑的研究也在開展中，但它們內(nèi)載的造影劑在循環(huán)過(guò)程中往往過(guò)早釋放和泄漏，從而導(dǎo)致成像效果不佳。在實(shí)際應(yīng)用中，理想的血池造影劑材料需要具備三個(gè)方面的基本屬性：(1)材料的尺寸必須大于毛細(xì)血管的孔徑(>10nm)，(2)載體材料必須能夠抵御吞噬系統(tǒng)的清除，(3)造影劑應(yīng)當(dāng)牢固地包載于載體的內(nèi)部。

基于以上考慮，本發(fā)明設(shè)計(jì)合成了一類新型碘帕醇脂質(zhì)衍生物，其有兩個(gè)方面的特點(diǎn)，一方面是該類脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有疏水性的脂肪鏈和親水性的碘帕醇基團(tuán)，在水溶液中能自組裝形成納米粒子結(jié)構(gòu)，而且脂肪鏈和碘帕醇之間通過(guò)可降解的酯鍵連接，進(jìn)一步提高其生物相容性；另一方面是該類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中共價(jià)鍵連碘帕醇功能基團(tuán)，這在提高納米粒子中碘帕醇含量的同時(shí)，還可有效避免粒子循環(huán)過(guò)程中造影劑過(guò)早釋放和泄漏的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一類基于碘帕醇的脂質(zhì)衍生物。

本發(fā)明的另一目的是提供上述含碘帕醇功能基團(tuán)的脂質(zhì)衍生物及其中間體的制備方法。本發(fā)明的目的還在于提供上述含碘帕醇功能基團(tuán)脂質(zhì)衍生物的用途，該類物質(zhì)可作為納米功能材料應(yīng)用于造影劑和各類載體當(dāng)中。

本發(fā)明所述的基于碘帕醇的脂質(zhì)衍生物的結(jié)構(gòu)式如下：

所述的脂質(zhì)衍生物結(jié)構(gòu)具有三個(gè)部分，包括疏水性脂肪鏈，連接基團(tuán)和碘帕醇基團(tuán)；其中，n代表脂肪鏈的數(shù)目，選自1和2；y＝1-24；X代表能夠連接碘帕醇基團(tuán)和疏水性脂肪鏈的任意基團(tuán)。

當(dāng)n＝1時(shí)，該化合物結(jié)構(gòu)中的連接基團(tuán)X為當(dāng)n＝2時(shí)，該化合物結(jié)構(gòu)中的連接基團(tuán)X為

本發(fā)明的制備路線如下所示：

其中，n代表脂肪鏈的數(shù)目，選自1和2；y＝1-24；X代表能夠連接碘帕醇基團(tuán)和疏水性脂肪鏈的任意基團(tuán)。當(dāng)n＝1時(shí)，該化合物結(jié)構(gòu)中的連接基團(tuán)X為當(dāng)n＝2時(shí)，該化合物結(jié)構(gòu)中的連接基團(tuán)X為

化合物1的制備方法參照已申請(qǐng)專利(申請(qǐng)?zhí)?200910073423.5)

本發(fā)明的方法具體描述如下：

(1)在非質(zhì)子性有機(jī)溶劑中，化合物1和化合物2在濃硫酸催化下在90-120℃溫度下反應(yīng)24-48小時(shí)，可得化合物3；化合物1,化合物2和濃硫酸的摩爾比例20:1-3:0.05-0.1；所述的非質(zhì)子性有機(jī)溶劑為苯、甲苯、二氯甲烷、氯仿、二甲亞砜(DMSO)、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；

(2)在非質(zhì)子性有機(jī)溶劑中，化合物3和氯化亞砜在70-100℃反應(yīng)24-72小時(shí)，可得化合物4；化合物3和氯化亞砜的摩爾比例1:3-10；所述的非質(zhì)子性有機(jī)溶劑為苯、甲苯、DMA或DMF；

(3)在非質(zhì)子性有機(jī)溶劑中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，化合物4和化合物5在25-75℃反應(yīng)48-72小時(shí)，然后減壓蒸餾除去溶劑，硅膠柱層析可得化合物6；化合物4和化合物5的摩爾比例是1:1-1.5；所述的非質(zhì)子性有機(jī)溶劑為苯，甲苯，DMA或DMF；

(4)在非質(zhì)子性有機(jī)溶劑中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，化合物6，三乙胺和化合物7在25-60℃反應(yīng)48-72小時(shí)，可得化合物8；化合物6,三乙胺和化合物7的摩爾比例1.5-2:3-4:2.2-5；所述的非質(zhì)子性有機(jī)溶劑為苯，甲苯，DMA或DMF。

本發(fā)明的方法所涉及的原料廉價(jià)，反應(yīng)條件溫和，具有較強(qiáng)的可操作性。所合成的含碘帕醇功能基團(tuán)的新型脂質(zhì)衍生物，可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1a是具體實(shí)施例5制備的碘帕醇脂質(zhì)納米粒子水溶液的外觀圖，圖1b是商品化碘帕醇的水溶液外觀；圖2是具體實(shí)施例5制備的碘帕醇脂質(zhì)納米粒子的透射電子顯微鏡圖；圖3是具體實(shí)施例6中測(cè)試的不同含碘量納米粒子的CT成像圖，以商品化碘帕醇水溶液作為對(duì)照；圖4是具體實(shí)施例7中測(cè)試的不同含碘量納米粒子的CT數(shù)值對(duì)其濃度所做的擬合曲線，以商品化碘帕醇水溶液作為對(duì)照；圖5是本發(fā)明最終碘帕醇脂質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。

具體實(shí)施方式

下面將詳細(xì)地描述參照本發(fā)明的實(shí)例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，以下實(shí)例僅用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。

以下實(shí)施例中y＝11,n＝1。

實(shí)施例1

將20mmol的化合物1溶解于70mL的甲苯中,再依次加入1.2mmol的化合物2和0.1mmol的濃硫酸，105℃下攪拌48小時(shí)，旋干溶劑，所得粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析分離提純得化合物3,產(chǎn)率53.5％.C₂₁H₄₀O₄¹H NMR(CDCl₃,400MHz)δ:0.88(t,3H,CH₃),1.26-1.31(m,28H,CH₂),1.49(t,3H,CH₃),1.64(t,2H,CH₂),2.35(t,2H,CH₂),5.01-5.03(m,1H,CH).質(zhì)譜MS理論值:356.29，實(shí)驗(yàn)值[M]⁺:357.3.

實(shí)施例2

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將1mmol的化合物3溶解于50mL的無(wú)水甲苯中,再緩慢滴加入5mmol的二氯亞砜，80℃下攪拌36小時(shí)，旋干溶劑，所得粗產(chǎn)物經(jīng)石油醚/丙酮混合溶劑重結(jié)晶提純得化合物4,產(chǎn)率65.2％.C₂₁H₃₉ClO₃¹H NMR(CDCl₃,400MHz)δ:0.88(t,3H,CH₃),1.26-1.32(m,28H,CH₂),1.47(t,3H,CH₃),1.62-1.65(m,2H,CH₂),2.35(t,2H,CH₂),5.00-5.04(m,1H,CH).MS理論值:374.99,實(shí)驗(yàn)值[M]⁺:375.8.

實(shí)施例3

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將1mmol的化合物4與1.3mmol的化合物5混合后，溶解于40mL的DMA中，50℃下攪拌60小時(shí)，減壓蒸干溶劑，所得粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析分離提純得化合物6,產(chǎn)率75％.C₂₉H₄₀Cl₂I₃NO₅¹H NMR(CDCl₃,400MHz)δ:0.88(t,3H,CH₃),1.26-1.32(m,28H,CH₂),1.53(t,3H,CH₃),1.63-1.65(m,2H,CH₂),2.36(t,2H,CH₂),5.07-5.10(m,1H,CH).MS理論值:934.25,實(shí)驗(yàn)值[M]⁺:935.1.

實(shí)施例4

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將1mmol的化合物6溶解于50mL的DMA中，再依次加入2mmol的三乙胺和2.5mmol的化合物7，50℃下攪拌48小時(shí)，減壓蒸干溶劑，所得粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析分離提純得化合物8,產(chǎn)率45.4％.C₃₅H₅₆I₃N₃O₉¹H NMR(CDCl₃,400MHz)δ:0.88(t,3H,CH₃),1.25-1.31(m,28H,CH₂),1.53-1.54(m,3H,CH₃),1.63-1.64(m,2H,CH₂),2.35(t,2H,CH₂),3.75-3.79(m,10H,2HOCH₂CHCH₂),5.07-5.09(m,1H,CH).MS理論值:1043.55,實(shí)驗(yàn)值[M]⁺:1044.4.

實(shí)施例5

將4mg的化合物8置于20mL的圓底燒瓶中，加入5mL氯仿溶解，然后減壓緩慢旋蒸使其在燒瓶?jī)?nèi)壁形成薄膜，35℃真空干燥箱中干燥以完全除去氯仿；再往形成薄膜的燒瓶中加入一定體積的去離子水使最終溶液濃度為1mmol/L。用探頭式超聲儀超聲10min得到有一定渾濁度的溶液，室溫下放置12小時(shí)即可得到相應(yīng)納米粒子的水溶液。溶液外觀如附圖1所示，從圖中可以看出碘帕醇納米粒子(圖1a)在水中分散良好，呈現(xiàn)半透明狀態(tài)，而對(duì)照樣品商品化碘帕醇(圖1b)的水溶液則呈現(xiàn)完全透明狀態(tài)。納米粒子的尺寸和形態(tài)進(jìn)一步通過(guò)透射電子顯微鏡觀察，可見納米粒子的尺寸在30-50nm之間，呈球形結(jié)構(gòu)，具體如附圖2所示。

實(shí)施例6

按具體實(shí)施例5制備一系列不同含碘量的碘帕醇納米粒子的水溶液(9.0，4.5，2.25,1.125,0.5625,0.28125mg/mL)，通過(guò)小動(dòng)物CT成像系統(tǒng)測(cè)試各濃度納米粒子對(duì)X射線的吸收情況，由儀器軟件轉(zhuǎn)化可直接獲取不同濃度納米粒子的CT成像圖片，具體如附圖3所示。從圖中可以看出，隨著納米粒子濃度的增加，CT圖片逐漸變亮，實(shí)驗(yàn)中以商品化碘帕醇作為對(duì)照，隨著含碘量增加，商品化碘帕醇的CT圖片也是逐漸增亮，而對(duì)比同等含碘量的納米粒子和商品化碘帕醇成像圖片，我們可以清楚看到，本發(fā)明碘帕醇脂質(zhì)衍生物形成的納米粒子具有更好的CT成像效果。

實(shí)施例7

根據(jù)實(shí)施例6所獲取的CT成像圖片，利用小動(dòng)物成像系統(tǒng)的軟件對(duì)圖片亮度進(jìn)行定量化處理，結(jié)果如附圖4所示。從圖中可以看到，本發(fā)明的脂質(zhì)所制備的碘帕醇脂質(zhì)納米粒子的CT成像數(shù)值對(duì)濃度的擬合曲線方程為Y＝37.50X-5.75(R＝0.99984)，而商品化碘帕醇的擬合曲線方程為Y＝26.50X-4.93(R＝0.99864)，從該定量化結(jié)果可進(jìn)一步證實(shí)本發(fā)明的碘帕醇脂質(zhì)納米粒子具有較好的CT成像能力。