[发明专利]用于干细胞示踪的磁共振-荧光双模态对比剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于干细胞示踪的磁共振‑荧光双模态对比剂及其制备方法，它是在有机分子结构的基础上，通过加入具有磁共振成像效果的无机离子，然后通过自组装的方式，合成兼具磁共振和荧光双模态成像特性的纳米材料。该方法制备简单，可得到在水溶液中均匀分散的，平均粒径为100nm的纳米材料。这些纳米粒子具有良好的细胞相容性，可以通过内吞作用被干细胞摄取。由于它们的聚集诱导发光和超顺磁特性，这种具有红色荧光发射和磁共振成像性能的纳米材料，在干细胞成像等生物医学领域展现出巨大的应用价值。

技术领域

本发明涉及分子影像示踪领域，尤其涉及一种兼具磁共振-荧光双重特性纳米粒子的制备技术领域，具体包括磁共振-荧光双重特性的对比剂及其制备方法。

背景技术

荧光生物探针是一种有效的光学生物成像方式，可用于多种生物医学标记，具有高灵敏度，低成本等优势。迄今为止，已经开发出多种荧光功能性纳米材料，并且广泛应用于生物医学、检验诊断、光电发光等领域。然而，传统的荧光生色团在高浓度下荧光会减弱甚至不发光，即聚集淬灭的现象。聚集诱导发光材料是一种特殊的荧光发光团，在分散的水溶液中几乎没有荧光，而在聚集状态或固体薄膜下具有较强的荧光量子效率，受激发波激发时，能发出较强的荧光强度。自此类荧光分子被报道以来，越来越多的具有此类特性的有机分子被合成并广泛应用于检测、监测、细胞成像和有机光电发光等领域。但是，单一的光学成像方式并不能提供完整的结构组织像，且组织穿透能力低，无法达到高空间分辨率的效果。

磁共振成像是利用体内体液和组织中的氢质子在外加磁场的作用下，所产生的纵向及横向弛豫信号经重建成像的一种影像学技术。具有高的空间分辨率和较深的穿透能力，已广泛应用于生物医学成像和疾病的诊断。目前，广泛应用于医学成像的对比剂是钆喷酸葡胺(Gd-DTPA),但是钆具有肾毒性和神经毒性。越来越多的研究者们开始利用超顺磁性氧化铁制备磁共振对比剂。然而，核磁共振的灵敏度较低，限制了磁共振对比剂的进一步发展。因此，将磁共振成像与荧光成像整合到一种纳米材料中，两者优势互补，有效克服彼此成像的局限性，获得更加精准、清晰的结构组织像。

随着分子影像技术的不断发展，越来越多的以超顺磁性氧化铁为核心的磁共振对比剂被合成出来，其中，应用最多的磁性材料是Fe₃O₄。但是单一的以Fe₃O₄为核心的超顺磁性纳米粒子的弛豫性能较低，较难体现出对比剂注射前后的差异性。因此，提高纳米材料的弛豫性能和检测的灵敏度显得尤为重要。

本发明提出一种用于干细胞示踪的磁共振-荧光双模态对比剂及其制备方法，该纳米粒子的制备过程操作简单，具有弛豫性能好、灵敏度高、水分散性优异等特点。在干细胞成像和体内示踪方面具有潜在的应用价值。

发明内容

根据以上所述，本发明的目的在于提供一种用于干细胞示踪的磁共振-荧光双模态对比剂及其制备方法，本发明是以超顺磁性四氧化三铁纳米粒子和聚集诱导发光分子为核心，以两亲性聚合物为包覆材料，通过自组装制备具有磁共振和荧光双重成像性能的纳米对比剂。

本发明采用的技术方案是：

一种用于干细胞示踪的磁共振-荧光双模态对比剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

将超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒、聚集诱导发光分子、DSPE-PEG2k聚合物以及DSPE-PEG2k-Tat聚合物超声分散于氯仿中，然后通过旋转蒸发除去有机溶剂氯仿，加入水，超声混合均匀，通过0.22μm滤膜过滤，得到具有磁共振和荧光成像性能的双模态对比剂。

所述聚集诱导发光分子的结构式如下所示：