本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，由于環(huán)境的惡化、生活節(jié)奏的加快等因素，癌癥已經(jīng)成為威脅人類健康的主要?dú)⑹种?。其中，尤以肺癌的患病人?shù)居惡性腫瘤患病人數(shù)之首。如何尋找有效的腫瘤診斷方法對(duì)捍衛(wèi)人類生命健康安全具有重大的意義。

近年來(lái)，光學(xué)成像(OI)、磁共振成像(MRI)、計(jì)算機(jī)X線斷層掃描(CT)、正電子發(fā)射斷層成像(PET)、單電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像(SPECT)和超聲成像(USG)等在腫瘤的臨床診斷上得到了廣泛的應(yīng)用。然而，現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究和臨床醫(yī)學(xué)中都要求成像技術(shù)能夠體現(xiàn)特異的靶向性、無(wú)創(chuàng)性、高分辨率、3D成像效果等特性，而CT、MRI和OI技術(shù)由于其不同的原理，具有不同的成像特性以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。CT是通過(guò)采集X線在穿透不同組織后的衰減信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析后，呈現(xiàn)出高分辨率的三維模擬圖像的一門技術(shù)，然而在密度相近、組成元素相似的軟組織中分辨能力較低，使其在疾病診斷中能夠提供的信息比較有限。MRI是采集磁場(chǎng)下質(zhì)子弛豫時(shí)間的信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析而成像，因此可提供一個(gè)較高軟組織分辨率的圖像，并且從原理上避免了非電離輻射損傷。但是成像結(jié)果不如光學(xué)成像那樣結(jié)果直觀，很多病變還不能只憑核磁共振成像結(jié)果進(jìn)行精確而準(zhǔn)確的診斷；且部分病變鈣化灶內(nèi)不含質(zhì)子，不產(chǎn)生磁共振信號(hào)，故磁共振成像對(duì)鈣化不敏感；裝有心臟起搏器的病人或者體內(nèi)有金屬植入物或金屬異物者不能進(jìn)行核磁共振成像。熒光成像則存在空間分辨率低和深層組織穿透能力差等問(wèn)題。所以在疾病早期診斷中，單個(gè)成像模態(tài)獲得疾病部位的信息現(xiàn)在難以滿足對(duì)早期癌癥可靠和準(zhǔn)確的診斷，將多種檢查手段相結(jié)合，互取其長(zhǎng)、互補(bǔ)其短是一種行之有效的方法。為了更好的充分利用每種成像方法的優(yōu)點(diǎn)，克服各自的缺點(diǎn)，開發(fā)一種能夠應(yīng)用于臨床實(shí)際工作，同時(shí)滿足CT和MRI要求的多功能造影劑，已經(jīng)成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)。理想的多功能造影劑需要具有高效X線吸收率、較高磁擾動(dòng)能力、長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間等特點(diǎn)，而且若再將熒光成像作用結(jié)合其中，形成熒光/CT/MRI多模式成像造影劑將會(huì)更具意義。

然而，目前尚沒(méi)有一種成熟的造影劑材料能夠?qū)⑷N成像方法互相結(jié)合，因此如何構(gòu)建一個(gè)能夠?qū)晒?、CT和MRI成像造影劑協(xié)同統(tǒng)一的新型探針，使每種生物成像都能發(fā)揮其各自優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)彌補(bǔ)其自身的不足，這成為了研制造影劑材料的新重點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是尋求一種性能優(yōu)越、安全可靠、極具潛力的熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針，這對(duì)于臨床中疾病的早期發(fā)現(xiàn)和定性診斷具有很大的幫助，并且能夠?yàn)榘屑?xì)胞特異性成像或腫瘤的精確治療提供一種新的方式。

發(fā)明人根據(jù)上轉(zhuǎn)換發(fā)光、CT與MR造影劑的原理及現(xiàn)有對(duì)稀土、碘離子在生物成像領(lǐng)域的研究，可以推測(cè)采用具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的材料可以用于熒光/CT/MR成像，將其利用量子點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)整合，可以提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效果，并將激發(fā)光和發(fā)射光的波長(zhǎng)調(diào)整到近紅外光區(qū)，進(jìn)而增強(qiáng)其在生物體內(nèi)的熒光成像效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針，其制備方法為：在分別采用一鍋法一步反應(yīng)制備油溶性的Gd-doped碳量子點(diǎn)和水溶性的I-doped碳量子點(diǎn)后，再采用乳化法將疏水化改性后的高分子材料包裹量子點(diǎn)，獲得熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針。

具體步驟為：

(1)采用一鍋法一步反應(yīng)制備Gd-doped碳量子點(diǎn)；

(2)采用一鍋法一步反應(yīng)制備油溶性I-doped碳量子點(diǎn)；

(3)采用乳化法將疏水化改性后的高分子材料包裹量子點(diǎn)，獲得熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針。

進(jìn)一步的，一種熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針，其制備方法為：

(1)將乙二胺四乙酸、三乙烯四胺和乙二醇混合在一起，室溫?cái)嚢枋蛊湫纬梢环N透明的溶液；在不停的磁力攪拌下加入Gd₂O₃，攪拌混合溶液；將上述溶液加入微波爐高溫加熱，待溶液自然冷卻后，用中速濾紙過(guò)濾去除不溶性黑色沉淀，離心除去大顆粒，收集上清液注入透析袋內(nèi)進(jìn)行透析；將透析后的產(chǎn)物進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至固體狀，獲得Gd-doped碳量子點(diǎn)，避光密封保存待用；

(2)將甘氨酸、碘克沙醇和蒸餾水混合在一起，室溫?cái)嚢枋蛊湫纬梢环N透明的溶液；在不停的磁力攪拌下加入聚四氟乙烯，高溫?cái)嚢杌旌先芤?；待溶液自然冷卻后，用中速濾紙過(guò)濾去除不溶性黑色沉淀，離心除去大顆粒，收集上清液注入到透析袋內(nèi)進(jìn)行透析；將透析后的產(chǎn)物進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至固體狀，獲得I-doped碳量子點(diǎn)；

(3)將聚(叔丁基丙烯酸酯-乙基丙烯酸酯-甲基丙烯酸)三嵌段共聚物與辛胺混合溶解在二甲亞砜中，加入碳化二亞胺反應(yīng)后純化，得到高分子溶液；將制備得到的Gd-doped碳量子點(diǎn)、I-doped碳量子點(diǎn)和高分子溶液共同充分溶解在氯仿中，在超聲過(guò)程中加入到乳化劑Lipoid E-80和蒸餾水中，并繼續(xù)超聲，然后再室溫下對(duì)獲得的乳液進(jìn)行磁力攪拌，直到氯仿完全揮發(fā)，即得到熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針。

進(jìn)一步的，一種熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針，其制備方法為：

一種熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針，其制備方法為：

(1)將2.0mmol乙二胺四乙酸、5mL三乙烯四胺和1.0mL乙二醇混合在一起，室溫?cái)嚢枋蛊湫纬梢环N透明的溶液；在不停的磁力攪拌下加入2.0mmol Gd₂O₃，攪拌混合溶液20h；將上述溶液加入到功率為800W微波爐高溫加熱1分鐘，待溶液自然冷卻后，用中速濾紙過(guò)濾去除不溶性黑色沉淀，8000g離心30分鐘除去大顆粒，收集上清液注入截留分子量為1000Da透析袋內(nèi)進(jìn)行透析，透析時(shí)間為48h，每間隔12h換一次水；將透析后的產(chǎn)物進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至固體狀，蒸發(fā)溫度為50℃，壓力為-0.1MPa，獲得Gd-doped碳量子點(diǎn)，避光密封保存待用；

(2)將1.0mmol甘氨酸、2.0mmol碘克沙醇和10mL蒸餾水混合在一起，室溫?cái)嚢枋蛊湫纬梢环N透明的溶液；在不停的磁力攪拌下加入聚四氟乙烯，在150℃下攪拌混合溶液20h；待溶液自然冷卻后，用中速濾紙過(guò)濾去除不溶性黑色沉淀，12000g離心30分鐘除去大顆粒，收集上清液注入到分子截留量為1000Da的透析袋內(nèi)進(jìn)行透析，透析時(shí)間為48h，每間隔6h換一次水；將透析后的產(chǎn)物進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至固體狀，蒸發(fā)溫度為50℃，壓力為-0.1MPa，獲得I-doped碳量子點(diǎn)；

(3)將20mL聚(叔丁基丙烯酸酯-乙基丙烯酸酯-甲基丙烯酸)三嵌段共聚物與20mL辛胺混合溶解在二甲亞砜中，加入碳化二亞胺反應(yīng)6h后純化，得到高分子溶液；將制備得到的Gd-doped碳量子點(diǎn)、I-doped碳量子點(diǎn)和高分子溶液共同充分溶解在氯仿中，在用超聲波破碎儀超聲過(guò)程中加入到乳化劑Lipoid E-80和蒸餾水中，并繼續(xù)超聲21min，然后再室溫下對(duì)獲得的乳液進(jìn)行磁力攪拌，直到氯仿完全揮發(fā)，即得到熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明開創(chuàng)性的分別制備了Gd-doped碳量子點(diǎn)和I-doped碳量子點(diǎn)，并將它們有機(jī)整合在一起，彌補(bǔ)了一種造影劑只能用于一種影像設(shè)備造影的不足，這對(duì)疾病的診斷具有重要意義。

(2)反應(yīng)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，避免了復(fù)雜的后處理過(guò)程，并且原料價(jià)格低廉，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。

(3)采用乳化法將疏水化改性后的高分子材料直接包裹量子點(diǎn)，在保證產(chǎn)品穩(wěn)定性的同時(shí)提供了良好的水溶性，并且能夠阻止Gd和I離子的擴(kuò)散，具有較低的生物毒性，產(chǎn)品安全可靠。

附圖說(shuō)明

圖1.熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針物理形貌特征的表征(低倍鏡)。

圖2.熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針物理形貌特征的表征(高倍鏡)。

圖3.熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針熒光顯示的表征。

圖4.熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針MRI顯示的表征。

圖5.熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針CT顯示的表征。

具體實(shí)施方式：

下面通過(guò)具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，但是本發(fā)明的技術(shù)方案不以具體實(shí)施例為限。

實(shí)施例1制備例

一種熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針，其制備方法為：

(1)將2.0mmol乙二胺四乙酸、5mL三乙烯四胺和1.0mL乙二醇混合在一起，室溫?cái)嚢枋蛊湫纬梢环N透明的溶液；在不停的磁力攪拌下加入2.0mmol Gd₂O₃，攪拌混合溶液20h；將上述溶液加入到功率為800W微波爐高溫加熱1分鐘，待溶液自然冷卻后，用中速濾紙過(guò)濾去除不溶性黑色沉淀，8000g離心30分鐘除去大顆粒，收集上清液注入截留分子量為1000Da透析袋內(nèi)進(jìn)行透析，透析時(shí)間為48h，每間隔12h換一次水；將透析后的產(chǎn)物進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至固體狀，蒸發(fā)溫度為50℃，壓力為-0.1MPa，獲得Gd-doped碳量子點(diǎn)(產(chǎn)率為2.33％)，避光密封保存待用；

(2)將1.0mmol甘氨酸、2.0mmol碘克沙醇和10mL蒸餾水混合在一起，室溫?cái)嚢枋蛊湫纬梢环N透明的溶液；在不停的磁力攪拌下加入聚四氟乙烯，在150℃下攪拌混合溶液20h；待溶液自然冷卻后，用中速濾紙過(guò)濾去除不溶性黑色沉淀，12000g離心30分鐘除去大顆粒，收集上清液注入到分子截留量為1000Da的透析袋內(nèi)進(jìn)行透析，透析時(shí)間為48h，每間隔6h換一次水；將透析后的產(chǎn)物進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至固體狀，蒸發(fā)溫度為50℃，壓力為-0.1MPa，獲得I-doped碳量子點(diǎn)(產(chǎn)率為5.26％)；

(3)將20mL聚(叔丁基丙烯酸酯-乙基丙烯酸酯-甲基丙烯酸)三嵌段共聚物與20mL辛胺混合溶解在二甲亞砜中，加入碳化二亞胺反應(yīng)6h后純化，得到高分子溶液；將制備得到的Gd-doped碳量子點(diǎn)、I-doped碳量子點(diǎn)和高分子溶液共同充分溶解在氯仿中，在用超聲波破碎儀超聲過(guò)程中加入到乳化劑Lipoid E-80和蒸餾水中，并繼續(xù)超聲21min，然后再室溫下對(duì)獲得的乳液進(jìn)行磁力攪拌，直到氯仿完全揮發(fā)，即得到熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針。

實(shí)施例2制備例

一種熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針，其制備方法為：

(1)將1.0mmol乙二胺四乙酸、10mL三乙烯四胺和1.5mL乙二醇混合在一起，室溫?cái)嚢枋蛊湫纬梢环N透明的溶液；在不停的磁力攪拌下加入1.0mmol Gd₂O₃，攪拌混合溶液15h；將上述溶液加入到功率為800W微波爐高溫加熱1分鐘，待溶液自然冷卻后，用中速濾紙過(guò)濾去除不溶性黑色沉淀，8000g離心30分鐘除去大顆粒，收集上清液注入截留分子量為1000Da透析袋內(nèi)進(jìn)行透析，透析時(shí)間為72h，每間隔12h換一次水；將透析后的產(chǎn)物進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至固體狀，蒸發(fā)溫度為60℃，壓力為-0.1MPa，獲得Gd-doped碳量子點(diǎn)(產(chǎn)率為1.48％)，避光密封保存待用；

(2)將1.0mmol甘氨酸、1.5mmol碘克沙醇和20mL蒸餾水混合在一起，室溫?cái)嚢枋蛊湫纬梢环N透明的溶液；在不停的磁力攪拌下加入聚四氟乙烯，在150℃下攪拌混合溶液15h；待溶液自然冷卻后，用中速濾紙過(guò)濾去除不溶性黑色沉淀，8000g離心30分鐘除去大顆粒，收集上清液注入到分子截留量為1000Da的透析袋內(nèi)進(jìn)行透析，透析時(shí)間為48h，每間隔6h換一次水；將透析后的產(chǎn)物進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至固體狀，蒸發(fā)溫度為60℃，壓力為-0.1MPa，獲得I-doped碳量子點(diǎn)(產(chǎn)率為3.57％)；

(3)將15mL聚(叔丁基丙烯酸酯-乙基丙烯酸酯-甲基丙烯酸)三嵌段共聚物與20mL辛胺混合溶解在二甲亞砜中，加入碳化二亞胺反應(yīng)8h后純化，得到高分子溶液；將制備得到的Gd-doped碳量子點(diǎn)、I-doped碳量子點(diǎn)和高分子溶液共同充分溶解在氯仿中，在用超聲波破碎儀超聲過(guò)程中加入到乳化劑Lipoid E-80和蒸餾水中，并繼續(xù)超聲15min，然后再室溫下對(duì)獲得的乳液進(jìn)行磁力攪拌，直到氯仿完全揮發(fā)，即得到熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針。

實(shí)施例3制備例

一種熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針，其制備方法為：

(1)將1.0mmol乙二胺四乙酸、20mL三乙烯四胺和2.0mL乙二醇混合在一起，室溫?cái)嚢枋蛊湫纬梢环N透明的溶液；在不停的磁力攪拌下加入2.5mmol Gd₂O₃，攪拌混合溶液25h；將上述溶液加入到功率為800W微波爐高溫加熱1分鐘，待溶液自然冷卻后，用中速濾紙過(guò)濾去除不溶性黑色沉淀，12000g離心30分鐘除去大顆粒，收集上清液注入截留分子量為2000Da透析袋內(nèi)進(jìn)行透析，透析時(shí)間為72h，每間隔12h換一次水；將透析后的產(chǎn)物進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至固體狀，蒸發(fā)溫度為50℃，壓力為-0.1MPa，獲得Gd-doped碳量子點(diǎn)(產(chǎn)率為1.06％)，避光密封保存待用；

(2)將2.0mmol甘氨酸、2.0mmol碘克沙醇和10mL蒸餾水混合在一起，室溫?cái)嚢枋蛊湫纬梢环N透明的溶液；在不停的磁力攪拌下加入聚四氟乙烯，在200℃下攪拌混合溶液15h；待溶液自然冷卻后，用中速濾紙過(guò)濾去除不溶性黑色沉淀，8000g離心40分鐘除去大顆粒，收集上清液注入到分子截留量為1000Da的透析袋內(nèi)進(jìn)行透析，透析時(shí)間為72h，每間隔12h換一次水；將透析后的產(chǎn)物進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至固體狀，蒸發(fā)溫度為60℃，壓力為-0.1MPa，獲得I-doped碳量子點(diǎn)(產(chǎn)率為2.84％)；

(3)將30mL聚(叔丁基丙烯酸酯-乙基丙烯酸酯-甲基丙烯酸)三嵌段共聚物與10mL辛胺混合溶解在二甲亞砜中，加入碳化二亞胺反應(yīng)12h后純化，得到高分子溶液；將制備得到的Gd-doped碳量子點(diǎn)、I-doped碳量子點(diǎn)和高分子溶液共同充分溶解在氯仿中，在用超聲波破碎儀超聲過(guò)程中加入到乳化劑Lipoid E-80和蒸餾水中，并繼續(xù)超聲25min，然后再室溫下對(duì)獲得的乳液進(jìn)行磁力攪拌，直到氯仿完全揮發(fā)，即得到熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針。

實(shí)施例4產(chǎn)品確認(rèn)

利用TEM表征熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針，表明制備的熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針具有較好分散性，均一的粒徑分布。

利用熒光分光光度計(jì)和紫外吸收光度計(jì)表征制備的熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針光學(xué)特征表明，熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針?biāo)芤涸诳梢姽?紫外區(qū)域沒(méi)有有明顯的吸收峰；熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針?biāo)芤涸谧匀还庀鲁蕼\黑色，在紫外燈照射下(365nm)發(fā)出藍(lán)色熒光。熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針表現(xiàn)出明顯的激發(fā)光依賴的發(fā)射光譜。熒光發(fā)射光譜的半峰寬度為90nm，且發(fā)射光譜窄而對(duì)稱。結(jié)果表明，熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針具有較好的水分散性和熒光特性。

利用核磁共振成像儀表征熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針的弛豫效率。以Gd-DTPA為對(duì)照組，分別檢測(cè)不同濃度下自旋-晶格弛豫時(shí)間T1和自旋-自旋弛豫T2。結(jié)果表明，與Gd-DTPA類似，熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針組T1信號(hào)強(qiáng)度與濃度之間存在明顯正相關(guān)，而T2信號(hào)隨濃度變化不明顯。結(jié)果表明，熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針具有較好的弛豫效率，適合于作為高靈敏度的造影劑應(yīng)用于MRI體內(nèi)造影。

利用CT機(jī)表熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針的X射線衰減能力。以碘克沙醇為對(duì)照組，分別檢測(cè)不同濃度下熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針納米顆粒衰減X射線強(qiáng)度。結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針組衰減信號(hào)強(qiáng)度與濃度之間存在明顯正相關(guān)。結(jié)果表明，熒光/CT/MRI多模態(tài)成像量子點(diǎn)探針具有較好的X射線衰減能力，適合于作為高靈敏度的造影劑應(yīng)用于CT體內(nèi)造影。