[发明专利]磁共振成像下可视的功能化金纳米粒子的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米影像诊断领域，涉及一种可用于磁共振成像的新型功能化金纳米粒子的制备方法及应用，特别涉及一种利用带巯基的二乙烯三胺五醋酸（DTPA-SH）衍生物与带巯基的聚乙二醇（mPEG-SH）为修饰物，硼氢化钠或柠檬酸钠为还原剂并螯合Gd³⁺制备新型磁共振成像的功能化金纳米粒子的方法及其应用。

背景技术

金纳米粒子有独特的光学、热学、电学、磁学以及化学方面的性质，通过对这些性质的利用使其拥有良好的稳定性、小尺寸效应、表面效应、光学效应以及独特的生物亲和性，使得金纳米粒子在光学材料、生物工程、医药、生物传感器、催化工业、微电子工业以及构建具有二维和三维结构新材料等诸多方面具有重要应用。

金纳米粒子溶液是一种分散相粒子直径在1～150nm之间的金溶胶，属于多相不均匀体系，颜色呈橘红色到紫红色。在溶液中金颗粒呈圆形，边缘平滑、完整，界限十分清楚。金纳米粒子的表面带有一层AuCl₄^-负电荷，粒子之间的负电荷相互排斥，粒子间的间距不变，形成相对稳定的状态。但随着时间的推移，水溶液中的H⁺也逐渐被吸附到金纳米粒子表面，粒子的负电荷减少，从而引起粒子聚集，形成粒径更大的纳米粒子，聚集到一定程度，还会沉积下来。为了使制备的金纳米粒子在长时间内保持稳定，通常要在粒子表面修饰上一层疏水性的分子，如硫醇、树状大分子、DNA和蛋白质等，既可提高金纳米粒子的稳定性又可使其功能化，从而应用于分子识别、生物标识、生物检测、药物传输、药物标记、基因治疗、免疫分析等方面。

磁共振成像（MRI）是一项功能强大、可实时地从细胞或分子水平提供活体3D图像的非侵袭性医学影像诊断技术。MRI造影剂能明显增强MRI的显影效果，目前常使用的造影剂Gd-DTPA（钆-二乙烯五胺乙酸），具有顺磁性，分布于细胞间液中，它主要改变氢质子的磁性作用和其驰豫时间，缩短T1和T2，可使病变及血脑屏障受到破坏的部位在T1加权像上产生高信号，实现强化目的。带双巯基的DTPA可利用Au-S键之间稳定的键合作用，将修饰物Gd-DTPA连接到金纳米粒子的表面，从而使金纳米粒子具有顺磁性。因此，通过对金纳米粒子表面的顺磁性修饰，不仅可以使金纳米粒子具有MRI显像功能，还可以提高金纳米粒子的稳定性。

聚乙二醇是兼具有亲水性、柔顺性和生物亲和性的高分子，具有结构简单、价廉、无毒、无免疫原性和端羟基易于衍生化等优点，广泛地用于多种药物制剂、医用高分子材料表面改性等医药领域。将金纳米粒子表面引入聚乙二醇分子，可形成高分子层保护层，与DTPA衍生物一起为金纳米粒子提供新的空间稳定。同时，聚乙二醇分子的结构特异性使得肝脏网状内皮系统对金纳米粒子清除能力有所下降，延长体内驻留时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁共振成像下可视的新型功能化金纳米粒子的制备方法，可用于MRI活体示踪移植物在宿主活体内的生物分布和生存情况，或作为药物载体实时示踪药物的体内生物转化过程。

本发明首先通过合成含双巯基的DTPA衍生物，利用Au-S键之间的键合作用制备功能化纳米粒，络合Gd³⁺ 再接合mPEG-SH，制得MRI可视的新型功能化金纳米粒子。该纳米粒子可用于MRI活体示踪移植细胞在宿主活体内的生物分布和生存情况，无创伤、直观地评价移植物所引起的作用，或作为药物载体实时示踪药物的体内生物转化过程，因此有广阔地临床使用前景。

本发明所提供的制备新型磁共振成像下可视的金纳米粒子的方法，首先是以二乙烯三胺五醋酸（DTPA）为原料，与巯基乙胺和三乙胺反应，加热反应后过滤冻干，得到含双巯基的DTPA衍生物；向金纳米粒子溶液中加入含双巯基的DTPA衍生物，以NaBH₄或柠檬酸钠为还原剂，低压蒸发浓缩，过滤干燥后，得功能化金纳米粒子；最后将功能化金纳米粒子的胶体溶液与GdCl₃反应，通过螯合Gd³⁺后接合带巯基的聚乙二醇mPEG-SH，得到可长循环的磁共振显像的新型功能化金纳米粒子。

其原理是：合成含双巯基的DTPA衍生物，并以mPEG-SH为修饰物，利用Au-S键之间稳定的键合作用和化学还原法制备功能化金纳米粒子，并将其与Gd³⁺螯合，利用Gd-DTPA络合物很强的顺磁性，得到MRI可视的新型功能化金纳米粒子。