[發明專利]基于雙氧水和PEG修飾的親水鐵碳復合納米顆粒及其制備方法

有效

• 申請號: 201711086985.4
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107857303B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 楊金帆;張素風;張璐璐;張宏宇
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08;C01B32/15;C01B32/05;A61K49/12;A61K49/08;A61K49/18;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明涉及一種基于雙氧水和PEG修飾的親水鐵碳復合納米顆粒及其制備方法，先將鐵鹽和碳源加入水中，采用水熱反應合成Fe₃O₄@C顆粒；使用雙氧水氧化處理Fe₃O₄@C顆粒；使用PEG接枝經雙氧水氧化處理后的Fe₃O₄@C，接枝反應結束后，對反應液進行透析、分離、洗滌和干燥，得到基于雙氧水和PEG修飾的親水鐵碳復合納米顆粒。本發明通過水熱條件下自組裝合成具有核殼結構的Fe₃O₄@C磁性納米粒，接著利用雙氧水氧化和PEG接枝兩種后期修飾手段，改變Fe₃O₄@C碳殼表面官能團種類和數目，成功將大量PEG修飾在碳殼上，從而獲得具有高度親水性和生物相容性的Fe₃O₄@C納米顆粒。

技術領域

本發明屬于核磁共振成像造影劑領域，特別涉及一種基于雙氧水和PEG修飾的親水鐵碳復合納米顆粒及其制備方法。

背景技術

磁共振成像(MRI)是一種收集核磁共振現象產生的信號，再重建圖像的成像技術，它具有最高的軟組織分辨率，被廣泛用于醫學診斷和各種病理研究。在應用中常常需要造影劑改變周圍環境中氫質子的弛豫時間，從而增強核磁共振成像的對比度，以利于病灶組織與正常組織之間結構區分，進而提高診斷能力。因此，開發核磁共振成像造影劑成為了醫學界的熱點問題。依據改變弛豫時間的不同可以分為兩類：一類是釓螯合劑為代表的T1造影劑，特異性影響氫質子的縱向弛豫時間，使核磁共振成像信號正增強。另一類是以四氧化三鐵(Fe₃O₄)納米粒為代表的T2造影劑，特異性影響氫質子的橫向弛豫時間，使核磁共振成像信號負增強。

與釓配位化合物相比，Fe₃O₄納米粒子的優點在于無毒以及磁學性質較強。然而，Fe₃O₄納米顆粒直接用于造影劑具有以下缺點：①在水溶液中極易被氧化和發生團聚；②某些化學方法制備的Fe₃O₄納米粒表面含有大量的有機溶劑，不適合直接在生物體內使用；③粒徑較大、水溶性差。因此，提高Fe₃O₄納米粒的抗氧化性、生物相容性及在水中的分散穩定性，是其成功用作MRI造影劑的關鍵。

碳元素是構成生命體的重要元素之一，碳材料具有良好的生物相容性和化學穩定性，如在納米顆粒的外周緊密包覆而形成碳殼層，則可大幅提高納米顆粒的化學穩定性，也有望降低潛在的生物毒性。由此產生的問題是碳包覆的納米顆粒表面有很強的疏水性，不利于MRI成像應用。因此，需要后期修飾手段提高鐵碳納米顆粒的親水性。

聚乙二醇(PEG)是高親水性聚合物，它對納米顆粒的修飾可以提高納米顆粒的水溶性和生物相容性，并延長其在體內的血液循環時間(Peng et al.,Biomaterials 2012,33,1107-1119)。這是由于PEG本身具備大量親水性的醚鍵，并且PEG的毛刷作用可以有效屏蔽體內蛋白與納米顆粒作用。但是，由于鐵碳納米粒中碳殼的化學穩定性高，不易再外接修飾基團，從而限制了鐵碳納米材料的應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供一種基于雙氧水和PEG修飾的親水鐵碳復合納米顆粒及其制備方法，制得的鐵碳復合納米顆粒化學穩定性高、不易團聚，且核磁共振響應信號強。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

包括以下步驟：

(1)將鐵鹽和碳源加入水中，采用水熱反應合成Fe₃O₄@C顆粒；

(2)使用雙氧水氧化處理Fe₃O₄@C顆粒；