[发明专利]一种具有细胞靶向性的磁性纳米材料及其生物医学应用

说明书

技术领域

本发明属于仿生合成、纳米技术、分子影像、生物医药的交叉领域。具体地说，本发明涉及一种具有细胞靶向性的磁性纳米材料及其生物医学应用。

背景技术

磁共振成像（MRI）具有无伤害性、分辨率高的独特优势，因而是一个非常好的影像工具来用于疾病的早期诊断。但是其灵敏度低，无法很好地与区分病变组织与正常组织，检测没有特异性，这些都是MRI固有的一些缺点[Terreno et al.,2010]。为了克服灵敏度低的这个缺点，研究人员尝试合成各种MRI造影剂（contrast agent，又称对比剂）来缩短纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time,T₁）或者横向弛豫时间（transverse relaxation time，T₂）来增强磁共振的灵敏度和组织对比度。MRI造影剂弛豫时间可以划分为T₁造影剂和T₂造影剂。T₁造影剂通过缩短T₁来增强信号强度，在T₁加权图像上使得目标区域变亮。这类造影剂大多是利用镧系金属元素钆（Gd）或者其衍生的材料，它们是现在临床上应用最为广泛的MRI造影剂，但是经过近30年的临床使用，钆基造影剂出现了诸多缺陷，如灵敏度低、半衰期短和副作用大。例如，2007年和2010年美国FDA相继发出通告，钆基造影剂给特定肾病患者导致致命的肾源系统性纤维化（FDA news release，FDA Requests Boxed Warning for Contrast Agents Used to Improve MRI Images，5/23/2007;FDA news release，FDA:New warnings required on use of gadolinium-based contrast agents，9/9/2010）。

T₂造影剂主要是超顺磁铁氧化物（SPIO）颗粒，当磁共振成像仪采用T₂和T₂^*加权成像序列时，使得SPIO所在的区域质子信号降低，在图像上表现为暗信号。与传统的Gd基造影剂相比，SPIO颗粒具有以下优点：（1）灵敏度高：每个金属单元都可以最大程度地改变MRI信号强度，尤其是在T₂^*加权图像上，可显著地提高信噪比（SNR）；（2）体内可代谢清除：铁在生物体内是可以代谢的，超顺磁性磁铁矿的铁可用于机体的铁循环；（3）易于进行表面修饰，可以连接不同的功能团和配体；（4）进入生物体内，它还可以通过光学显微镜以及电子显微镜进行观察；（5）它们能够通过化学合成条件去改变粒径、形状等因素来调控它们的磁学性质和弛豫效能，因而SPIO颗粒是一种很有发展前途的MRI造影剂[Bulte and Kraitchman,2004]。

另外，磁性纳米材料具有比表面积大、装载效率高和磁化率高等特性，因而是优良的药物载体，它可延长药物作用时间，增强药物效应，减轻毒副反应，提高药物的稳定性，防止不稳定药物降解。因此，磁性纳米材料已经成为高效药物运载系统的一个理想选择，有望克服传统的化学治疗药物给药方式剂量大、毒副作用强、效率低、稳定性差等缺陷。