菁染料及其衍生物類氧敏感順磁性生物醫(yī)學(xué)傳感器材料制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種氧敏感順磁性生物醫(yī)學(xué)傳感器材料，所說的材料是一種新結(jié)構(gòu)菁染料及其衍生物類化合物，它們不僅具有優(yōu)良的氧敏感性和ＥＰＲ敏感性，而且具有良好的生物相容性，可滿足ＥＰＲ生物醫(yī)學(xué)傳感器測(cè)定的要求。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種生物醫(yī)學(xué)材料，特別是涉及一種氧敏感順磁性生物醫(yī)學(xué)傳感器材料。
技術(shù)介紹
EPR(Electronic Paramagnetic Resonance)生物影像技術(shù)是八十年代以來在美國(guó)迅速發(fā)展起來的生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)。由于EPR(L-Band)與NMR(核磁共振技術(shù))的使用頻率相近，故可用于生物體的測(cè)量。它是利用檢測(cè)生物體組織中的氧自由基，并轉(zhuǎn)化為生物氧壓，通過物理方法和計(jì)算機(jī)影像技術(shù)，來形成多維，圖形(類似于核磁共振)；其二，該傳感器可以直接注射至生物體的各種組織周圍或內(nèi)部，形成對(duì)組織的包覆，由組織氧壓的變化來評(píng)判這些組織屬正?；虿徽?即陰性或陽(yáng)性)；其三，該方法的使用成本僅為核磁共振檢測(cè)的10％，因此具有很大的發(fā)展前景。目前美國(guó)已有檢測(cè)人體局部部位的EPR生物影像儀在臨床上使用，但局限性很大，其主要原因是受材料EPR信號(hào)敏感性的限制。國(guó)外這一類材料的研究主要集中在美國(guó)的Dartouth Medical School(DMS)，University of Illinois和比利時(shí)的魯汶大學(xué)，其中主要的一些材料均由DMS開發(fā)應(yīng)用，如India ink和LiPc等；而Illinois主要開發(fā)碳系材料，如Charcoal；比利時(shí)魯汶大學(xué)亦對(duì)Charcoal等材料進(jìn)行研究過，但進(jìn)展比較緩慢，本專利技術(shù)人有幸參加了魯汶大學(xué)的研究工作，經(jīng)過大量的試驗(yàn)，獨(dú)立觀察到Tattoo ink和碳黑均具有較好的性能，如較好的氧敏感性和EPR敏感性，但這些材料離實(shí)用仍有一定距離，如穩(wěn)定性不理想，與傳感器密切相關(guān)的問題仍未搞清楚，都需要進(jìn)一步研究。DMS曾于八十年代末期發(fā)展了數(shù)種既對(duì)氧敏感又對(duì)EPR信號(hào)敏感的材料，如哌啶，噁唑烷類化合物等，但這些化合物在體內(nèi)極不穩(wěn)定，而且EPR信號(hào)減弱很快，故亦無(wú)實(shí)用價(jià)值，隨后他們回到了目前唯一正在臨床使用的Charcoal材料研究，它被公認(rèn)為敏感且毒性小，但在人體內(nèi)的穩(wěn)定性仍不好，而且受各種外界的影響較大，氧敏感性下降很快的原因至今仍未明了。為此，美國(guó)健康研究院(National Institute of Health，NIH)建立了專項(xiàng)研究課題(Grant No.GM51630)對(duì)相關(guān)的材料加以研究，希望發(fā)現(xiàn)新型的氧敏感順磁材料。本專利技術(shù)人亦有幸參加了該項(xiàng)目的部分工作，并通過深入研究發(fā)現(xiàn)，課題研究主要受制于1、缺少必要的材料和方法可供選擇。2、缺少對(duì)該類材料的物理和化學(xué)及在生物應(yīng)用領(lǐng)域的了解。3、缺少對(duì)材料的氧敏感性和EPR之間關(guān)系的了解，而這些信息對(duì)生物醫(yī)學(xué)傳感器來說非常重要。美國(guó)專利5706805(Jan.13，1998)中公開了一種印度墨水作為生物系統(tǒng)中氧壓的傳感器材料，它在生物系統(tǒng)中EPR的波譜被用來測(cè)定氧氣的濃度，可惜該種材料由于生物相容性和敏感性問題，亦只能用在生物體表層的測(cè)定。總之，現(xiàn)有公開的氧敏感順磁性材料，均受到穩(wěn)定性、生物相容性和EPR信號(hào)敏感性等問題的限制，故至今人們還未找到一種理想的可用于生物體內(nèi)EPR生物影像技術(shù)測(cè)定的生物醫(yī)學(xué)傳感器材料，因此研究選擇新的材料就顯得尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種氧敏感順磁性生物醫(yī)學(xué)傳感器材料，它不僅具有優(yōu)良的氧敏感性和EPR敏感性，而且具有良好的生物相容性，可滿足EPR生物影像技術(shù)測(cè)定的要求。本專利技術(shù)的構(gòu)想是這樣的利用專利技術(shù)人所在團(tuán)隊(duì)具有精細(xì)化工的合成技術(shù)、生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用技術(shù)等多方面的綜合優(yōu)勢(shì)，以及一定的工作經(jīng)驗(yàn)，借鑒了現(xiàn)有技術(shù)但不囿于現(xiàn)有技術(shù)，獨(dú)辟蹊徑地去探索一類新的順磁性材料。首先籍助精細(xì)化工合成技術(shù)、生物技術(shù)，將這類材料合成加工成粒度小于微米級(jí)的生物醫(yī)學(xué)傳感材料，然后籍助電子順磁共振儀測(cè)定這些材料在生物系統(tǒng)中的EPR波譜與氧濃度的關(guān)系，取它們的半波值(Lw)與氧濃度關(guān)系作為篩選材料的氧敏感性與EPR敏感性的依據(jù)，如半波值與氧濃度之間存在線性關(guān)系則被優(yōu)選考慮。此外，在選擇材料時(shí)還必須優(yōu)先考慮哪些已被實(shí)踐證明具有生物相容性的材料，這樣可以減少生物試驗(yàn)的周期。最后再通過動(dòng)物試驗(yàn)和EPR技術(shù)監(jiān)測(cè)，從而比較科學(xué)地評(píng)判所選材料的氧敏感性，EPR敏感性和生物相容性。本專利技術(shù)亦是這樣實(shí)現(xiàn)的專利技術(shù)人是在中國(guó)專利技術(shù)專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?2136723.X)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行研究和發(fā)展，提出本專利的申請(qǐng)。專利技術(shù)人也通過文獻(xiàn)檢索，如Analy.Biochem.，1995年第232期；Nucleic.Acids Res.，1985年第13期；以及Tetrahedron Letter，1998年第39期以及Cancer Research，1999年第59卷尋找相關(guān)材料，發(fā)現(xiàn)菁染料及其衍生物的吸光能力強(qiáng)，并能發(fā)出強(qiáng)的熒光，可作為熒光探針與生物分子或非生物物質(zhì)生成共價(jià)鍵，使這些物質(zhì)發(fā)出熒光，可在激光或熒光發(fā)射器下加以檢測(cè)。而且，這些共軛絡(luò)合物還可進(jìn)一步用于標(biāo)示其它物質(zhì)。同時(shí)，某些菁染料如部花青(又稱份菁)、氧醇類花青已作為光敏劑用于光動(dòng)力療法(PDT)，用于惡性腫瘤的治療。因此該材料具有較好的生物相容性。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)參照上述文獻(xiàn)進(jìn)行了菁染料及其衍生物的合成，并根據(jù)EPR敏感性的需要加工成粒度小于微米級(jí)的材料，通過對(duì)常規(guī)的菁染料及其衍生物在不同含氧量下的電子順磁共振波譜測(cè)試，判斷材料的氧敏感性和EPR的敏感性，選擇波譜中Lw(mT)與氧濃度具有線形關(guān)系的材料作為本專利技術(shù)的優(yōu)選條件。再經(jīng)動(dòng)物試驗(yàn)，證明該類順磁材料不僅具有優(yōu)良的生物相容性和較好的穩(wěn)定性，而且具有較高的對(duì)氧自由基的敏感性，其EPR的敏感性亦足可滿足EPR生物影像技術(shù)的對(duì)傳感材料的要求，是一類值得推廣發(fā)展的新材料。使用電子順磁共振儀(EPR儀)檢測(cè)的部分結(jié)果如下表1～表3所示表1花青染料 其中氧濃度為0％表示全部為惰性氣體N2，1％為含氧量1％，其余為惰性氣體N2，余類推，下同。Lw(mT)表示EPR儀測(cè)定所得的波譜中最高峰值的相對(duì)值，單位為mT，下同。表2部花青染料1 表3氧醇類花青染料 所說的菁染料類化合物包括花青染料、部花青染料，氧醇類花青染料，其母體結(jié)構(gòu)如下 花青染料 部花青染料1 部花青染料2 氧醇類花青染料其中的功能性基團(tuán)R1，R2，R3，R4分別為下列結(jié)構(gòu)式中的一種 其中n＝1～6。通過元素分拆、紫外可見光譜、紅外光聲光譜、核磁共振氫譜和摩爾電導(dǎo)等方法可表征它們的組成和結(jié)構(gòu)?？蛇x其中的任一種均可作為EPR傳感器材料，但以花青染料和部花青染料為最佳，因?yàn)樗腖w(mT)值與氧濃度的線性關(guān)系最好，即氧敏感性和EPR敏感性更為優(yōu)良，是十分理想的材料之一。下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本專利技術(shù)的內(nèi)容，但實(shí)施例并不限制本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。實(shí)施例1取粒度為微米級(jí)花青染料顆粒，利用超聲波分散儀使它與純水或生理鹽水充分混合成穩(wěn)定的懸浮液。采用聚四氟乙烯或聚乙烯毛細(xì)管，通過微型注射器取樣，取出0.02ml的上述懸浮液入毛細(xì)管中，置入標(biāo)準(zhǔn)的EPR測(cè)試石英管內(nèi)，然后放置到EPR測(cè)試儀上備用。分別通入含有0％ O2、1％O2、2％O2、3％O2、5％ O2以及21％O2的不同組成的氧氣(其余惰性氣體為氮)，可以得如表1所示的結(jié)果；動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果亦有相類似的氧敏感性和EPR敏感性。一般的正常組織(為專業(yè)人員所公認(rèn))氧含量在1％～2％之間，異常組織將超過2％，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氧敏感順磁性生物醫(yī)學(xué)傳感器材料，其特征在于：所說材料是一類菁染料及其衍生物類化合物。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：藍(lán)閩波，趙紅莉，袁慧慧，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華東理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：31[中國(guó)|上海]