[發(fā)明專利]石墨烯量子點(diǎn)與釓離子螯合物磁共振造影劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910095524.6
• 申請(qǐng)日: 2019-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111494649B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢紅;王東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61K49/00
• 分類(lèi)號(hào): A61K49/00;A61K49/08
• 代理公司: 合肥國(guó)和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34131
• 代理人: 孫永剛

本發(fā)明公開(kāi)石墨烯量子點(diǎn)與釓離子螯合物(Gd@GQDs)，屬于納米材料領(lǐng)域，所述石墨烯量子點(diǎn)與釓離子螯合物為納米材料，表面帶有親水基團(tuán)；其制備方法是利用Hummers法制備得到氧化石墨烯，再經(jīng)過(guò)加熱氧化和提純，得到純凈的石墨烯量子點(diǎn)，最后與Gd³⁺螯合形成穩(wěn)定的Gd@GQDs。本發(fā)明制備的Gd@GQDs易分散于水、磷酸鹽緩沖溶液(PBS)、生物培養(yǎng)基等水溶液體系中；具有良好的生物相容性和低毒性；在1.5T磁共振測(cè)試系統(tǒng)中，表現(xiàn)出優(yōu)異的T₁加權(quán)造影性能，其r₁弛豫率高達(dá)72mM^?1s^?1，比現(xiàn)有商用T₁加權(quán)磁共振造影劑Gd?DTPA的r₁值高二十倍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨烯量子點(diǎn)與釓離子螯合物磁共振造影劑及其制備方法，屬于納米新材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磁共振成像(MRI)是臨床應(yīng)用中最廣泛使用的診斷工具之一。MRI具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如無(wú)創(chuàng)性、高空間和時(shí)間分辨率，以及良好的軟組織對(duì)比度。盡管如此，組織之間的固有信號(hào)差異，尤其是患病和正常組織之間的差異并沒(méi)有那么大。因此，通常在掃描之前注射MRI造影劑以改善成像質(zhì)量。按照作用原理來(lái)分類(lèi)，MRI造影劑可分為縱向弛豫造影劑(T₁造影劑)和橫向弛豫造影劑(T₂造影劑)。最常用的T₁造影劑是釓基造影劑，因?yàn)镚d³⁺能提供七個(gè)未成對(duì)電子，導(dǎo)致較高的縱向弛豫率(r₁)。然而，游離Gd³⁺具有高毒性，Gd³⁺在體內(nèi)能誘發(fā)一種稱為腎源性系統(tǒng)性纖維化(NSF)的罕見(jiàn)疾病，特別是對(duì)于腎功能受損的患者更為致命。為了抑制其毒性，通常使用各種配體與Gd³⁺絡(luò)合以達(dá)到游離的Gd³⁺釋放最小化。實(shí)例包括Gd-DTPA(DTPA-二亞乙基三胺五乙酸)，釓特酸，Gd-DO3A butrol(DO3A-1,4,7-三(羧甲基)環(huán)十二烷-10-氮雜乙酰胺)，釓雙胺等。但是，這些釓基螯合物的釓含量和實(shí)際用量都很高，仍然會(huì)導(dǎo)致Gd³⁺在體內(nèi)的泄漏從而造成生物安全性問(wèn)題。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)具有極低Gd³⁺含量、生物安全性好以及同時(shí)保持高性能的T₁加權(quán)造影劑。

石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)主要是由sp²雜化碳原子構(gòu)成，其晶格間距與石墨相同，橫向尺寸小于100nm、原子層數(shù)少于10層的二維石墨烯薄片。GQDs不僅具有石墨烯的優(yōu)異性能，如比表面積大、電子遷移率高以及機(jī)械強(qiáng)度好，而且擁有優(yōu)異的熒光性能和光穩(wěn)定性、低毒性、良好的生物相容性以及表面易修飾等。因?yàn)檫@些優(yōu)異的特性，使得GQDs在生物醫(yī)學(xué)成像、光學(xué)材料與器件、生物傳感和環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域都具有很大應(yīng)用前景，尤其是為構(gòu)建臨床應(yīng)用多模式成像平臺(tái)提供了材料基礎(chǔ)。

隨著人們對(duì)癌癥等重大疾病的早期診斷和精準(zhǔn)治療的迫切需求，像MRI、熒光成像和超聲波成像等單一的診斷技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足人們的需求。因此，集合多種功能于一身的多模式成像技術(shù)及其材料受到科研工作者的廣泛關(guān)注和研究。本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，發(fā)明了兼具M(jìn)RI和熒光成像功能的GQDs與釓離子螯合物作為醫(yī)用顯影劑。

與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)：以碳量子點(diǎn)與釓的復(fù)合物作為磁共振造影劑的文獻(xiàn)已經(jīng)發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Advanced Materials 2014,26,6761–6766和Advanced Materials2018,1802748上。該工作是利用有機(jī)小分子與釓離子絡(luò)合、或者是利用已有商用釓基造影劑通過(guò)水/溶劑熱法合成了碳量子點(diǎn)與釓的復(fù)合物，然后用于磁共振成像。這種方法的缺點(diǎn)是原料成本昂貴、得到的碳量子點(diǎn)與釓的復(fù)合物結(jié)構(gòu)十分不明確，而且其釓含量和造影時(shí)使用量都較高，后期會(huì)對(duì)生物體造成較大影響。更重要的是，該造影劑的縱向弛豫率r₁要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于本發(fā)明造影劑的r₁，因此其T₁加權(quán)造影效果遠(yuǎn)不如本發(fā)明專利技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容