一種以碳基材料為支架的磁共振造影劑及其制備方法技術(shù)

一種以碳基材料為支架的磁共振造影劑及其制備方法，涉及磁共振造影劑。所述以碳基材料為支架的磁共振造影劑，是以碳基材料為支架，在支架上偶聯(lián)至少1個(gè)順磁性小分子。將碳基材料羧酸衍生物溶于DMF溶液中，加入EDC·HCl和NHS，反應(yīng)后得碳基材料羧酸活化酯溶液；將Tris-t-DOTA-NH2加入到碳基材料羧酸活化酯溶液中超聲反應(yīng)，得到Tris-t-DOTA修飾的碳基材料羧酸酯；用三氟乙酸脫去Tris-t-DOTA修飾的碳基材料羧酸酯中的三個(gè)叔丁基后，再溶于水，然后加入GdCl3·6H2O反應(yīng)后，得到碳基材料磁共振造影劑。可實(shí)現(xiàn)T1弛豫協(xié)同增強(qiáng)的效果，可有效提高磁共振造影劑的弛豫率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種以碳基材料為支架的磁共振造影劑及其制備方法
本專利技術(shù)涉及磁共振造影劑，尤其是涉及一種以碳基材料為支架的磁共振造影劑及其制備方法。
技術(shù)介紹
磁共振成像(magneticresonanceimaging，MRI)由于其具有無創(chuàng)性、無射線，提供軟組織高分辨率的三維圖像等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。但是，在臨床診斷中，磁共振成像技術(shù)在很多情況下對(duì)病變組織與正常組織的對(duì)比度并不明顯，其中45％以上的診斷需要用到磁共振造影劑(Wilson,L.J.NatureNanotech.2010,5,815)。造影劑是一種可提高成像對(duì)比度和清晰度的成像增強(qiáng)對(duì)比劑。造影劑能改變體內(nèi)局部組織中水質(zhì)子的弛豫時(shí)間，提高正常與患病部位的成像對(duì)比度，從而顯示體內(nèi)器官的功能狀態(tài)。目前臨床最常用以及應(yīng)用最為廣泛的MRI造影劑主要是釓基螯合劑(P.Caravan,Chem.Soc.Rev,2006,35：512)。釓離子能夠與周圍的水質(zhì)子發(fā)生偶極相互作用，降低水質(zhì)子的T1弛豫時(shí)間，增加磁共振成像的靈敏性。由于釓離子具有毒性，線型或環(huán)狀的螯合配體將釓離子的毒性降低到最小，同時(shí)在一定程度上也減小了釓離子的弛豫效能。這類小分子造影劑弛豫率低、靶向性差、血液循環(huán)時(shí)間和在組織內(nèi)的駐留時(shí)間較短，導(dǎo)致成像窗口時(shí)間縮短，信噪比降低等缺點(diǎn)影響了其成像質(zhì)量和在臨床上的應(yīng)用。目前，處于研究階段的磁共振造影劑有很多，但大多數(shù)離臨床應(yīng)用還有一定距離，需要進(jìn)一步的研究與開發(fā)。在今后造影劑的研究中，合成具有高弛豫率和組織或器官靶向性的造影劑，減少用藥劑量，降低造影劑的毒性和降低制備成本是造影劑的主要發(fā)展趨勢(shì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供以碳基材料為支架連接多個(gè)順磁性配合物協(xié)同增強(qiáng)弛豫效能，可有效提高磁共振造影劑弛豫率的一種以碳基材料為支架的磁共振造影劑及其制備方法。所述以碳基材料為支架的磁共振造影劑，是以碳基材料為支架，在支架上偶聯(lián)至少1個(gè)順磁性小分子，其結(jié)構(gòu)式如下：其中，標(biāo)記M表示順磁性金屬離子。所述碳基材料可選自C60、C70、C80、石墨烯、碳納米管等中的一種。所述順磁性小分子可選自Gd-DOTA、Gd-DTPA、Mn-DPDP等中的一種；所述順磁性小分子的數(shù)量可為1～50個(gè)。所述順磁性金屬離子可選自Gd3+、Mn2+、Fe2+、Dy3+等中的一種。所述以碳基材料為支架的磁共振造影劑的制備方法，包括以下步驟：1)將碳基材料羧酸衍生物溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，加入EDC·HCl(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)，室溫下反應(yīng)，得到碳基材料羧酸活化酯溶液；2)將Tris-t-DOTA-NH2(三叔丁基-2,2’,2”-(10-(2-((2-氨乙基)氨基)-2-乙氧基)-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7-乙酸酯))加入到步驟1)所得的碳基材料羧酸活化酯溶液中超聲反應(yīng)5～6h，得到Tris-t-DOTA修飾的碳基材料羧酸酯；3)用三氟乙酸脫去Tris-t-DOTA修飾的碳基材料羧酸酯中的三個(gè)叔丁基后，再溶于水，然后加入GdCl3·6H2O反應(yīng)后，得到碳基材料磁共振造影劑。在步驟1)中，所述碳基材料羧酸衍生物、EDC·HCl、NHS的摩爾比可為1∶(10～20)∶(10～20)；所述反應(yīng)是在冰浴條件下超聲反應(yīng)0.5～1h。在步驟2)中，所述Tris-t-DOTA-NH2與碳基材料羧酸活化酯溶液的比例范圍可為(5～15)∶1；所述超聲反應(yīng)的時(shí)間可為5～6h；最好將得到的產(chǎn)物Tris-t-DOTA修飾的碳基材料羧酸酯再采用TLC跟蹤反應(yīng)，用硅膠柱除去未反應(yīng)的碳基材料。在步驟3)中，所述GdCl3·6H2O與碳基材料羧酸活化酯溶液的摩爾比可為(10～20)∶1；所述反應(yīng)的時(shí)間可為3～4h；最好將得到的產(chǎn)物碳基材料磁共振造影劑再用透析袋透析掉未偶聯(lián)上或者偶聯(lián)上個(gè)數(shù)比較少的碳基材料支架和多余的釓離子。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本專利技術(shù)具有如下突出優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)提出以碳基材料為支架，在支架上連接多個(gè)順磁性配合物，從而可實(shí)現(xiàn)T1弛豫協(xié)同增強(qiáng)的效果，可有效提高磁共振造影劑的弛豫率。相比于臨床使用的T1造影劑，這類碳基磁共振造影劑的弛豫率可提高近10倍。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例所述以碳基材料為支架的磁共振造影劑的制備流程圖。圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例所述一種以碳基材料為支架的磁共振造影劑與對(duì)照組在1.5T磁場(chǎng)下測(cè)得的縱向弛豫時(shí)間的倒數(shù)1/T1對(duì)不同Gd濃度作圖。在圖2中，橫坐標(biāo)為釓離子的濃度(mmol/L)；縱坐標(biāo)為測(cè)得的縱向弛豫時(shí)間的倒數(shù)(s-1)。線條a表示Gd-DTPA在1.5T磁場(chǎng)下水質(zhì)子弛豫率r1＝3.16mmol/L；線條b表示C60-(Gd-DOTA)n在1.5T磁場(chǎng)下弛豫率r1＝29.18mmol/L。圖3為本專利技術(shù)實(shí)施所述一種以碳基材料為支架的磁共振造影劑與對(duì)照組在1#～5#:0.2；0.1；0.05；0.025；0.0125mM(溶液中Gd3+離子濃度)和純水(H2O)的體外T1加權(quán)像對(duì)比圖(1.5T自旋-回波序列TR＝50ms,T＝310K)。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)所述以碳基材料為支架的磁共振造影劑的結(jié)構(gòu)是以碳基材料為支架，在支架上偶聯(lián)至少1個(gè)順磁性小分子。所述碳基材料可為C60、C70、C80、石墨烯、碳納米管等；所述順磁性小分子可為Gd-DOTA,Gd-DTPA，Mn-DPDP等；所述順磁性小分子的數(shù)量可為1～50個(gè)。作為對(duì)照，以臨床使用的釓噴酸葡胺注射液，商品名為馬根維顯(Gd-DTPA，Magnevist)為對(duì)照，配制一系列濃度的水溶液，在1.5T磁場(chǎng)條件下(310K)測(cè)得縱向弛豫時(shí)間T1和體外T1加權(quán)成像(見圖2和圖3)。下面制備以C60為支架的C60-(DOTA-Gd)n(n＝4～5)，步驟如下(參見圖1)：(a)取40mg富勒烯羧酸衍生物(C60[C(COOH)2]n(n＝5))溶于5mLDMF中，超聲溶解；加入30mgNHS和50mgEDC·HCl(C60[C(COOH)2]n與EDC、NHS的摩爾比為1∶15∶15)，冰浴條件下，超聲0.5h，得到富勒烯羧酸活化酯。(b)將200mgTris-t-DOTA-NH2加入到上述富勒烯羧酸活化酯溶液中，室溫下超聲3～5h，TLC跟蹤反應(yīng)進(jìn)展?fàn)顩r。(c)將步驟(b)步得到的產(chǎn)物用5mL三氟乙酸脫保護(hù)，過夜攪拌，用油泵抽，盡可能除盡三氟乙酸。(d)用10～20mLHPLC級(jí)去離子水溶解步驟(c)得到的產(chǎn)物，用1MNaOH調(diào)節(jié)pH值到7，加入120～200mgGdCl3·6H2O，用1MNaOH調(diào)節(jié)pH值到6左右，超聲5h。之后用Mw＝2000的透析袋透析4天，直到水中再無氯離子存在(硝酸銀檢測(cè))，得到含有產(chǎn)物C60-(DOTA-Gd)n(n＝4～5)的透析液。(e)將步驟(d)中的透析液用冷凍干燥機(jī)凍干，得到C60-(DOTA-Gd)n(n＝4～5)的粉末。(f)將粉末溶于適量水中，然后測(cè)ICP-AES(電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜)來確定溶液中釓離子的濃度。然后在1.5T的磁場(chǎng)條件下(310K)測(cè)得縱向弛豫時(shí)間T1(參見圖2)和體外T1加權(quán)對(duì)比圖(參見圖3)。由圖2得到，C60-(DOTA-Gd)n(n＝4～5)的縱本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種以碳基材料為支架的磁共振造影劑，其特征在于，以碳基材料為支架，在支架上偶聯(lián)至少1個(gè)順磁性小分子，其結(jié)構(gòu)式如下：其中，標(biāo)記M表示順磁性金屬離子。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種以碳基材料為支架的磁共振造影劑，其特征在于，以碳基材料為支架，在支架上偶聯(lián)至少1個(gè)順磁性小分子，其結(jié)構(gòu)式如下：其中，標(biāo)記M表示順磁性金屬離子；所述碳基材料為富勒烯；所述順磁性小分子為Gd-DOTA，數(shù)量在1～50個(gè)可控范圍。2.如權(quán)利要求1所述一種以碳基材料為支架的磁共振造影劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1）將碳基材料羧酸衍生物溶于DMF（N,N-二甲基甲酰胺）溶液中，加入EDC·HCl(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽)和NHS（N-羥基琥珀酰亞胺），室溫下反應(yīng)，得到碳基材料羧酸活化酯溶液；2）將Tris-t-DOTA-NH2(三叔丁基-2,2’,2”-(10-(2-((2-氨乙基)氨基)-2-乙氧基)-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7-乙酸酯))加入到步驟1）所得的碳基材料羧酸活化酯溶液中超聲反應(yīng)，得到Tris-t-DOTA直接修飾的碳基材料羧酸酯；3）用三氟乙酸脫去Tris-t-DOTA修飾的碳基材料羧酸酯中的三個(gè)叔丁基后，再溶于水，然后加入GdCl3·6H2O反應(yīng)后，得到碳基材料磁共振造影劑。3.如權(quán)利要求2所述一種以碳基材料...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高錦豪，王儷蓉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廈門大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：福建;35