[發明專利]一種金屬有機骨架納米粒子在超靈敏磁共振成像中的應用

有效

• 申請號: 202010331381.7
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN113546182B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 周欣;楊玉琪;王寶龍;袁亞平;蔣衛平
• 申請（專利權）人: 中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
• 主分類號: A61K49/18
• 分類號: A61K49/18;A61K49/10
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明公開了一種金屬有機骨架納米粒子在超靈敏磁共振成像中的應用，通過調控有機骨架的結構得到一系列不同孔結構的金屬有機骨架納米粒子，以它們作為超級化氙?129(¹²⁹Xe)的載體，即可獲得一系列化學位移可區分的超級化¹²⁹Xe譜學和成像信號，為超靈敏磁共振成像提供了多種合成簡單、性質優良的造影劑，有望應用于生物醫藥領域。

技術領域

本發明屬于磁共振成像技術領域，具體涉及一種金屬有機骨架納米粒子在超靈敏磁共振成像中的應用。

背景技術

核磁共振成像(MRI)是基于核磁共振現象的一種影像技術，它沒有電離輻射、無侵入性、組織穿透性和空間分辨率高，已作為一種常規檢測技術在臨床上廣泛應用。然而，傳統基于¹H核檢測的MRI靈敏度較低，因為在室溫熱平衡狀態下，只有十萬分之一的信號原子能夠被直接檢測到。通常，被檢測物濃度需達到毫摩爾(mM)級才能進行MRI，這極大限制了MRI在分子影像等新興領域的發展。

超級化氙-129磁共振影像(¹²⁹Xe MRI)為解決以上問題提供了一種全新的技術手段。超級化技術通過自旋交換光泵，將光子的角動量傳遞給¹²⁹Xe原子，使¹²⁹Xe原子的自旋處于同一方向。相較于熱平衡態，超級化技術將磁共振的靈敏度提高了五萬倍以上。也就是說，通過超級化技術，1/2的超級化¹²⁹Xe原子能夠被磁共振技術直接探測到。正是由于靈敏度有了極大的提升，彌補肺部空腔質子密度低不能成像的不足，超級化¹²⁹Xe MRI點亮了傳統磁共振盲區——肺部。¹²⁹Xe具有良好的脂溶性和化學位移敏感性，可用于定量可視化評估肺部疾病患者的通氣功能、微結構和氣血交換功能的改變。然而，¹²⁹Xe為化學惰性原子，很難與特定的小分子、蛋白質或RNA等結合。

為賦予¹²⁹Xe靶向性，研究人員開發了一系列可以捕獲¹²⁹Xe的“籠子”，并通過籠子上連接的靶向性基團實現了¹²⁹Xe MRI的選擇性成像。¹²⁹Xe進入“籠子”之后，由于化學環境的改變，會得到一個與血液和組織中的自由¹²⁹Xe原子不同的磁共振信號。微乳、蛋白質、樹狀大分子等納米結構的粒子中都有可以供¹²⁹Xe棲身的空間，但所得到的¹²⁹Xe磁共振信號寬，難以相互區分。穴番是一種內徑約為的超分子，它的內孔恰好可供一個Xe原子進入，能得到一個很強的磁共振信號。然而，穴番價格昂貴、合成困難，且不溶于水，生物兼容性差，很難應用于分子探針領域。迄今為止，仍未找到一種合適的“籠子”供¹²⁹Xe棲身，也還沒有任何關于¹²⁹Xe分子探針在動物活體水平的報道。因此，只有開發合適的“籠子”，才能使¹²⁹Xe磁共振這種無放射性、無侵入性、無深度限制的超靈敏成像新技術更好的為生物醫學服務。

金屬有機骨架(Metal organic frameworks,MOF)是一種由無機金屬中心與橋連的有機配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網絡結構的晶態多孔材料，已在氣體分離、能量存儲、藥物遞釋和生物成像等領域中得到廣泛的研究。與其他多孔材料相比，MOF的孔結構可通過設計起始金屬中心和有機配體得到精確地控制。若能通過精確設計和控制得到與“穴番”類似的孔結構，則能解決Xe籠子信號差和獲取難得問題。此外，¹²⁹Xe原子對周圍環境十分敏感：傳統¹H NMR的化學位移譜寬度約為20ppm，而¹²⁹Xe的化學位移譜寬度則超過5000ppm。因此，若有多個¹²⁹Xe磁共振信號，它們將會更加容易被區分，成像信噪比也會更好。

發明內容