含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑及其製備方法

2023-05-16 12:34:56

專利名稱：含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型含釓磁共振造影劑及其製備方法，特別是一種用於淋巴系統
特異成像的摻雜含釓製劑的水溶性二氧化矽納米微球造影劑及其製備方法。
背景技術：
隨著顯微淋巴外科技術的發展，對淋巴回流障礙性疾病的分類與定位診斷提出了 更高的要求；同時，更準確、靈敏地顯示淋巴管、淋巴結的結構，並判斷其功能狀態，對腫瘤 患者進行準確分期，是制定治療計劃、判斷預後，有效防止術後淋巴水腫的基礎，是進行淋 巴系統疾病診斷和治療的關鍵。淋巴造影一直被認為是影像學顯示淋巴管結構、判斷淋巴 結病理性質的"金標準"。 多胺多羧酸類釓(Gd)配合物及其衍生物，如Gd-DTPA螯合物等，是一種重要的MR 淋巴造影劑，能提供極好的信噪比，無磁化率偽影，給藥劑量小，顯影時間短， 一次掃描可以 同時顯示淋巴結和所引流的淋巴管，具有優異的定性診斷的敏感性、特異性，因此其是淋巴 系統疾病的成像和診斷的研究中的熱點。目前應用得較多的是小分子釓類造影劑，如在臨 床上廣泛使用的釓噴酸葡胺注射液(C14H20GdN3010 2C7H17N05)，由於其分子量低，粒徑 小，經組織間隙注射後可較快地進入毛細淋巴管並隨淋巴管引流至目標淋巴結。但是同時 該類造影劑易通過自由擴散至毛細血管而進入血液循環系統，不僅幹擾了對淋巴管形態的 觀察與對淋巴回流功能狀況的評估，也影響了對目標淋巴結結構特徵的顯示，以致對淋巴 結的性質無法判斷。 為了解決這一難題，通過對毛細淋巴管和毛細血管結構的對比研究，得知毛細 淋巴管管壁僅由一層扁的上皮細胞構成，連接疏鬆，缺乏完整的基膜，通透性大，且存在 著500nm左右的間隙，大分子物質、脂滴、細菌、異物和癌細胞等都主要通過毛細淋巴管吸 收；而毛細血管的管壁主要由內皮和基膜構成，通透性相對較小，而管壁的間隙僅為30 50nm。因此，這就為造影劑向淋巴管的靶向富集提供了一種新的途徑，以提高淋巴結定性診 斷的敏感性和特異性。 水溶性二氧化矽是一種安全無毒、生物相容性好的物質，是近十年納米材料在生 物領域應用的研究熱點，在藥物載體、生物傳感、監測、腫瘤靶向治療等方面均有重要的應 用價值。將功能性材料包覆或摻雜在水溶性二氧化矽微球中，可以減少其與外部環境的接 觸，以達到保護材料，增強其穩定性的作用；或是達到定型化的作用，以增強其力學性能，改 變其存在狀態；也可以起到改變材料的表面親水性能的作用，可將憎水性材料轉變為親水 性材料，使其均勻分散在水性溶液中；或者可以使材料達到緩釋的效果，起到減少對環境的 危害，或增加效用周期的作用等。 早在1968年，St6ber發現採用溶膠凝膠法，在水_醇溶液中用鹼催化正矽酸乙酯 獲得了單分散，粒徑在幾十到500nm的二氧化矽凝膠微球，但是產物的粒徑分布較寬和尺 寸不可控性是此種方法的不足。在St6ber體系的基礎上，進行工藝條件的改進，可以製備 出高分散性，粒徑分布窄的二氧化矽微球。如公開號CN101492164的專利公開了一種在乙
3醇_氨水_水_正矽酸乙酯體系中利用種子_生長多步法製得粒徑偏差低於3% 、具有高圓 度和單分散性的二氧化矽微球，但此方法過程較為繁雜，對工藝的控制需精準，且由於反應 體系體積大，體系相狀態單一，不易對微反應進行控制，且包封率較低，因此不適合於包覆 或摻雜功能性材料，多應用於製備二氧化矽微球。 微乳液法是近年來研究與應用的較多的製備納米級二氧化矽微球的方法，是通過 表面活性劑或高分子聚合物所形成的油包水(W/0)微乳液中水相微小空間作為微型反應 器進行矽醇鹽水解縮聚反應從而製備納米級二氧化矽微球產物，該法製備工藝簡單，產物 粒徑均勻、形貌規則、分散性好、粒徑可控。相對於St5ber法，由於微乳液法能提供水相微 反應器，在納米顆粒與反應體系發生分離之前，可以進一步添加親水性反應物進入水相微 反應器，最終可以形成核-殼複合結構或是摻雜、負載功能性材料的納米尺寸產物，具有 St5ber法無可比擬的優勢，在製備核_殼複合結構或是摻雜、負載功能性材料的納米二氧 化矽凝膠微球方面應用非常廣泛。如製備核-殼結構二氧化矽微球材料的應用中，Eriksson S、 Nyl6n U等人利用微乳液法製備了負載金屬氧化物或者雙金屬納米顆粒的二氧化矽微 球作為高效催化劑；YunhuaYang、 Mingyuan Gao等人採用微乳液法將單個改性後的親水型 CdTe納米顆粒包覆於納米二氧化矽微球中，得到了高螢光性能的CdTe/Si02顆粒；姚淵、李 冬梅等人採用微乳液法製備了核殼結構ZnS :Mn/CdS納米晶，隨後繼續向此微乳液體系中 添加正矽酸乙酯(TEOS)，並使用氨水作為催化劑，通過TEOS水解縮聚反應，在ZnS :Mn/CdS 粒子表面生長連續的二氧化矽凝膠殼層，獲得了水溶性的納米晶顆粒。同時，可以應用於非 線性光學等方面的Ag/Si02、 Cu/Si02、 CdS/Si02以及用於MRI造影的二氧化矽凝膠包覆具 有超順磁性質的Fe304納米顆粒等都可以採用微乳液法製備。在製備摻雜功能性材料二氧 化矽微球材料的應用中，逄淑傑、李先亮等人利用油包水型(W/0)反相微乳液方法，在酸性 條件下水解正矽酸乙酯分別製備了摻雜稀土元素銪、鉺的二氧化矽納米微球，但是酸性催 化劑製備二氧化矽納米粒子凝膠時間長，或需要加鹼液加速其凝膠，而且製備產物粒徑較 大，因此選用鹼性催化劑更佳。公開號為CN101270281A的專利採用微乳液法，在氨水催化 的條件下，將疏水性染料摻雜入二氧化矽納米顆粒，最終得到的發光粒子呈單分散性，粒徑 均勻，粒徑在50-600nm範圍內。公開號為CN1456678的專利採用微乳液法，採用鹼催化，在 二氧化矽納米顆粒網狀聚合的過程中將螢光素、羅丹明等螢光染料嵌入其中，製備出不同 粒徑大小(20-200nm)，分布均勻，形態規則，表面光滑圓潤，發光性質穩定的摻雜二氧化矽 納米顆粒。在製備含釓二氧化矽複合材料方面，公開號為CN1692947的專利公開了一種釓 摻雜二氧化矽的納米複合材料製備方法，採用St5ber方法，二氧化矽納米顆粒在摻有GdC13 的鹼性溶液中形成，製備了一種粒徑為20 150nm的棒狀顆粒，但其形貌不規則，分散性較 差，對粒徑分布控制較差，且包封率低，限制了其作為顯影劑的應用。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術中存在的缺陷，提供一種用於淋巴系統特異成像
的磁共振造影劑含釓二氧化矽納米微球造影劑。 本發明的目的之二在於提供該造影劑的製備方法。 為達到上述目的，本發明方法將含釓製劑摻雜入水溶性二氧化矽納米微球，通過 控制納米微球粒徑大小，使之選擇性地進入毛細淋巴管，最後富集於淋巴系統而不進入血
4液循環系統，以減少淋巴系統核磁共振檢查中毛細血管的幹擾，提高淋巴結定性診斷的敏 感性和特異性。 根據上述構思，本方法採用如下技術方案 —種含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑，其特徵在於該造影劑是水溶性二氧
化矽包覆含釓製劑而形成的納米微球懸浮液或粉體，該納米微球的粒徑範圍處於50
200nm，其中含釓製劑與水溶性二氧化矽的質量比為1. 86X 10—4 0. 592。 上述的水溶性二氧化矽是二氧化矽凝膠。 上述的含釓製劑為多胺多羧酸類釓(Gd)配合物及其衍生物。 上述的多胺多羧酸類釓配合物為二亞乙基三胺五乙酸與Gd3+離子形成的螯合物
(Gd-DTPA)、乙二胺四乙酸與Gd3+離子形成的螯合物(Gd-EDTA)、氨基三乙酸與Gd3+離子形
成的螯合物(Gd-NTA)等。 上述的多胺多羧酸類釓(Gd)配合物衍生物為HA-DTPA-Gd，臨床使用釓類造影劑 如馬根維顯(釓噴酸葡胺)、歐乃影(釓雙胺)、莫迪司(釓貝葡胺)、多它靈(釓特酸葡甲 胺)等。 —種製備上述的含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑的方法，其特徵在於該方法 的具體步驟為 a.將10份油相、0. 1 4份表面活性劑混合均勻，形成油相溶液；所述的油相為各 種 與水不互溶的有機溶劑； b.將0. 01 0. 8份含釓製劑水溶液和0. 05 1份鹼性溶液混合均勻，形成水相 溶液；所述的含釓製劑水溶液的濃度為50mg/ml 1000mg/ml ;所述的鹼性溶液中含鹼性物 質的質量百分數應為5% 30% ; c.將步驟b所得水相溶液在超聲及速度為100 500rpm的攪拌條件下緩慢滴入 油相溶液中，並持續超聲攪拌10 30min，至形成微乳液，在速度為100 500rpm的攪拌 下，緩慢加入0. 05 1份正矽酸乙酯，並持續攪拌2 5小時；形成微乳液體系，再將此微 乳液體系置於背光處，常溫陳化24 48小時； d.在步驟c所得微乳液體系中加入丙酮破乳，高速離心並棄去上清液，沉澱用無 水乙醇清洗後超聲分散在去離子水中或冷凍乾燥，即得含釓二氧化矽納米微球磁共振造影 劑懸浮液或粉體。 上述的有機溶劑為環己烷、液體石蠟、石油醚或C5-C16。 上述的表面活性劑為聚乙二醇辛基苯基醚、山梨醇硬脂酸酯、單硬脂酸甘油酯或 壬基酚聚氧乙烯5醚。 上述的含釓製劑為多胺多羧酸類釓(Gd)配合物及其衍生物的水溶液，其濃度為 50mg/ml 1000mg/ml。 上述的含釓製劑為多胺多羧酸類釓配合物為二亞乙基三胺五乙酸與GcT離子形 成的螯合物(Gd-DTPA)溶液、乙二胺四乙酸與GcT離子形成的螯合物(Gd-EDTA)溶液、氨基 三乙酸與GcT離子形成的螯合物(Gd-NTA)溶液等。 上述的含釓製劑為多胺多羧酸類釓配合物衍生物為HA(透明質酸)-DTPA-Gd溶 液，臨床使用釓類造影劑如馬根維顯(釓噴酸葡胺)注射液、歐乃影(釓雙胺)注射劑、莫
5迪司(釓貝葡胺)注射液、多它靈(釓特酸葡甲胺)注射液等。 與現有技術相比，本發明具有如下顯而易見的突出特點和顯著進步現有技術的 造影劑由於其易於同時擴散進入毛細淋巴管和毛細血管，從而幹擾了對淋巴管、淋巴結形 態特徵的觀察。而本發明所得含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑的粒徑位於50-200nm 範圍之內，可以被毛細淋巴管吸收而不透過毛細血管，減少了在淋巴系統核磁共振檢查中 毛細血管的幹擾，提高了淋巴定性診斷的敏感性和特異性。同時，本發明通過將含釓製劑包 覆在水溶性二氧化矽微球內，相對於直接將其注射於體內的傳統方式，很大程度的減少了 直接與組織接觸的釓含量，降低了不良反應發生的可能性和對人體造成的危害。是一種新 型的高靶向含釓磁共振造影劑。 本發明的製備方法採用微乳液法，該方法工藝較為簡單，產物微球形貌規則，分散 性好，粒徑均一度高，且易於通過對製備工藝參數的調節而控制產物微球的粒徑，使之達到 特定應用要求的粒徑範圍。


圖1為本發明實施例1所製備的含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑的透射電 子顯微圖片，由圖可見按本方法所製備的納米微球為單分散球形微球，粒徑分布在50nm左 右，且粒度分布較為均勻。 圖2為本發明實施例1所製備的含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑的掃描電子 顯微圖片，由圖可見按本方法所製備的納米微球為單分散球形微球，微球表面光滑，粒徑大 於50nm，且粒度分布較為均勻。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明進一步說明。 實施例一 將7. 5ml油相環己烷、1. 8ml表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)混合，並激烈攪拌至均勻，然後將150 iil釓噴酸二葡甲胺溶液(469. 01mg/ml)和 240 iil氨水(25wt% )混合均勻後，在超聲及速度為400rpm的攪拌條件下緩慢滴入油相 中，並持續超聲攪拌30分鐘，直至微乳液形成。在速度為400rpm的攪拌下，緩慢加入100 y 1 正矽酸乙酯(TE0S)，並持續攪拌3h。將此微乳液體系置於背光處，常溫陳化24h。待反應完 成後，加入丙酮破乳，高速離心並棄去上清液，然後採用無水乙醇清洗至少5遍後，超聲分 散在去離子水中，冷凍乾燥後即得摻雜含釓製劑的水溶性二氧化矽納米微球粉體。
實施例二 將10ml油相液體石蠟、100 y 1表面活性劑山梨醇硬脂酸酯(Span80) 混合，並激烈攪拌至均勻，然後將10 ii 1釓特酸葡甲胺溶液(50mg/ml)和50 yl氫氧化鈉溶 液(5wt% )混合均勻後，在超聲及速度為100rpm的攪拌條件下緩慢滴入油相中，並持續超 聲攪拌30分鐘，直至微乳液形成。在速度為lOOrpm的攪拌下，緩慢加入50 y 1正矽酸乙酯 (TE0S)，並持續攪拌3h。將此微乳液體系置於背光處，常溫陳化24h。待反應完成後，加入 丙酮破乳，高速離心並棄去上清液，然後採用無水乙醇清洗至少5遍後，超聲分散在去離子 水中，即得摻雜含釓製劑的水溶性二氧化矽納米微球懸液。 實施例三將10ml油相石油醚、4ml表面活性劑山梨醇硬脂酸酯(Span80)混合， 並激烈攪拌至均勻，然後將800 iil Gd-DTPA螯合物溶液(1000mg/ml)和lml氫氧化鈉溶液(30wt% )混合均勻後，在超聲及速度為500rpm的攪拌條件下緩慢滴入油相中，並持續 超聲攪拌30分鐘，直至微乳液形成。在速度為500rpm的攪拌下，緩慢加入1ml正矽酸乙酯 (TE0S)，並持續攪拌3h。將此微乳液體系置於黑暗處，常溫陳化48h。待反應完成後，加入 丙酮破乳，高速離心並棄去上清液，然後採用無水乙醇清洗至少5遍後，超聲分散在去離子 水中，冷凍乾燥後即得摻雜含釓製劑的水溶性二氧化矽納米微球粉體。
實施例四將10ml油相正戊烷、2ml表面活性劑壬基酚聚氧乙烯5醚(NP_5)混 合，並激烈攪拌至均勻，然後將200 ii 1釓噴酸二葡甲胺溶液(469. Olmg/ml)和500 y 1氨水 (25wt% )混合均勻後，在超聲及速度為300rpm的攪拌條件下緩慢滴入油相中，並持續超聲 攪拌10分鐘，直至微乳液形成。在速度為300rpm的攪拌下，緩慢加/入500 正矽酸乙 酯(TEOS)，並持續攪拌2h。將此微乳液體系置於黑暗處，常溫陳化24h。待反應完成後，加 入丙酮破乳，高速離心並棄去上清液，然後採用無水乙醇清洗至少5遍後，超聲分散在去離 子水中，即得摻雜含釓製劑的水溶性二氧化矽納米微球懸液。 實施例五將10ml油相環己烷、4ml表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)混合，並激烈攪拌至均勻，然後將300 ii 1 Gd-EDTA螯合物溶液(800mg/ml)和50 yl 氨水(25wt%)混合均勻後，在超聲及速度為400rpm的攪拌條件下緩慢滴入油相中，並持續 超聲攪拌30min，直至微乳液形成。在速度為400rpm的攪拌下，緩慢加入100 yl正矽酸乙 酯(TEOS)，並持續攪拌5h。將此微乳液體系置於背光處，常溫陳化48h。待反應完成後，加 入丙酮破乳，高速離心並棄去上清液，然後採用無水乙醇清洗至少5遍後，超聲分散在去離 子水中，冷凍乾燥後即得摻雜含釓製劑的水溶性二氧化矽納米微球粉體。
本發明實施例1所製備的摻雜含釓製劑的水溶性二氧化矽納米微球的ICP測試結 果元素種類Si(35. 46)、Gd(7. 55) 由數據可見，本發明所製備的二氧化矽納米微球中所摻雜的含釓製劑成分含量較 高，可滿足MRI測試中信號強度的要求。
權利要求
一種含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑，其特徵在於該造影劑是水溶性二氧化矽包覆含釓製劑而形成的納米微球懸浮液或粉體，該納米微球的粒徑範圍處於50～200nm，其中含釓製劑與水溶性二氧化矽的質量比為1.86×10-4～0.592。
2. 根據權利要求1所述的含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑，其特徵在於所述的所 述的水溶性二氧化矽為二氧化矽凝膠。
3. 根據權利要求1所述的含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑，其特徵在於所述的含 釓製劑為多胺多羧酸類釓(Gd)配合物及其衍生物。
4. 根據權利要求3所述的含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑，其特徵在於所述的多 胺多羧酸類釓配合物為二亞乙基三胺五乙酸與GcT離子形成的螯合物、乙二胺四乙酸與 Gd3+離子形成的螯合物、氨基三乙酸與Gd3+離子形成的螯合物。
5. 根據權利要求3所述的含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑，其特徵在於所述的多 胺多羧酸類釓(Gd)配合物衍生物為HA-DTPA-Gd、禮噴酸葡胺、禮雙胺、禮貝葡胺、禮特酸 葡甲胺。
6. —種製備根據權利要求1、2、3、4或5所述的含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑的 方法，其特徵在於該方法的具體步驟為a. 將10份油相、0. 1 4份表面活性劑混合均勻，形成油相溶液；所述的油相為各種與 水不互溶的有機溶劑；b. 將0. 01 0. 8份含釓製劑水溶液和0. 05 1份鹼性溶液混合均勻，形成水相溶液； 所述的含釓製劑水溶液的濃度為50mg/ml 1000mg/ml ;所述的鹼性溶液中含鹼性物質的 質量百分數應為5% 30% ;c. 將步驟b所得水相溶液在超聲及速度為100 500rpm的攪拌條件下緩慢滴入油相 溶液中，並持續超聲攪拌10 30min，至形成微乳液，在速度為100 500rpm的攪拌下，慢 加入0. 05 1份正矽酸乙酯，並持續攪拌2 5小時；形成微乳液體系，再將此微乳液體系 置於背光處，常溫陳化24 48小時；d. 在步驟c所得微乳液體系中加入丙酮破乳，高速離心並棄去上清液，沉澱用無水乙 醇清洗後超聲分散在去離子水中或冷凍乾燥，即得含釓二氧化矽納米微球磁共振造影劑懸 浮液或粉體。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於所述的有機溶劑為環己烷、液體石蠟、石油 醚或C5-C16。
8. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於所述的表面活性劑為聚乙二醇辛基苯基 醚、山梨醇硬脂酸酯、單硬脂酸甘油酯或壬基酚聚氧乙烯5醚。
9. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於所述的含釓製劑為多胺多羧酸類釓(Gd)配 合物及其衍生物的水溶液，其濃度為50mg/ml 1000mg/ml。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於所述的含釓製劑為多胺多羧酸類釓配合 物為二亞乙基三胺五乙酸與GcP+離子形成的螯合物(Gd-DTPA)溶液、乙二胺四乙酸與GcT 離子形成的螯合物溶液、氨基三乙酸與Gd3+離子形成的螯合物溶液。
11. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於所述的含釓製劑為多胺多羧酸類釓配合 物衍生物為HA-DTPA-Gd溶液、禮噴酸葡胺注射液、禮雙胺注射劑、釓貝葡胺注射液、禮特 酸葡甲胺注射液。
全文摘要
本發明涉及一種用於淋巴系統特異成像的磁共振造影劑含釓二氧化矽納米微球造影劑及其製備方法。該造影劑是水溶性二氧化矽包覆含釓製劑而形成的納米微球懸浮液或粉體，該納米微球的粒徑範圍處於50～200nm，其中含釓製劑與水溶性二氧化矽的質量比為1.86×10-4～0.592。本方法製備的納米微球由於包封率較高、可選擇性進入毛細淋巴管而不進入毛細血管，因此可用於淋巴系統特異成像，減少毛細血管的幹擾，提高淋巴定性診斷的敏感性和特異性，同時降低對人體的危害，是一種新型的高靶向含釓磁共振造影劑。
文檔編號A61K49/18GK101745124SQ20101002308
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月21日 優先權日2010年1月21日
發明者何丹農, 劉曉晟, 沈新程, 胡勁, 許建榮, 金彩虹 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司