[发明专利]一种用于高场磁共振成像的仿生纳米诊疗剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于超高场磁共振成像的仿生纳米诊疗剂及其制备方法，所述纳米诊疗剂Ho‑MPDA通过聚合前掺杂金属的方法，由水溶性的多巴胺(PDA)掺杂钬离子(Ho³⁺)制备得到。Ho‑MPDA在超高场强7.0T下具有明显的T2对比增强效果，显著缩短横向电子弛豫时间。而且Ho‑MPDA在超高场强7.0T下横向弛豫速率T2(102.71mM^‑1S^‑1)是T2造影剂(25.52mM^‑1S^‑1)的4.02倍，成像效果大幅提升。同时聚多巴胺载体具有较好的生物相容性，具有优良的光热转化能力和良好的光稳定性，在超高场磁共振成像引导下实现光热治疗。

技术领域

本发明涉及生物医学材料技术领域，具体地说，涉及一种用于高场磁共振成 像的仿生纳米诊疗剂及其制备方法。

背景技术

癌症是世界各国非自然死亡病例的主要原因，全球癌症发病率、死亡率逐年 增加。根据2020年世界卫生组织癌症报告显示，癌症已成为全球第二大死因， 其发病率和死亡率增加近2040倍。癌症的高死亡率是由于其大多在晚期被确诊， 因此早期诊断和高效药物治疗是提高癌症患者生存率的关键。

在癌症的诊断，治疗和预后中，医学成像技术扮演着不可或缺角色，如磁共 振成像(MRI)、计算机断层扫描成像(CT)、荧光成像、正电子发射断层扫描 成像(PET)等，它们在检测灵敏度、穿透深度和图像分辨率方面有所不同。在 这些成像技术中，作为一种非侵入性和非电离成像方式，磁共振成像(MRI)技 术可以将原子核磁化信号重建成二维/三维图像，以实现多参数(T1/T2)的解剖 学诊断。其中磁共振成像T1加权(正)造影剂，通过缩短质子的纵向弛豫时间 产生更亮的图像，适用于观察脂肪组织，关节等部位；T2加权(负)造影剂， 通过缩短质子的横向弛豫时间产生较暗的磁共振图像，更好地显示富水结构和局 部炎症。MRI因其具有高成像信噪比(SNR)、高软组织分辨率、高空间分辨率、 无辐射、等优点，在肿瘤的早期诊断和精确治疗的实时监控中发挥了重要作用。

目前，MRI成像的一个重要发展趋势是向更高的磁场(3.0T)发展，以实 现更大的空间分辨率、更高的信噪比和更快的采集速度。超高场(UHF，≥7T) MRI通常可以获得比低场MRI(≤3T)更高质量的MR图像。目前临床上常用 的造影剂是基于钆基螯合物的T1型造影剂(GBCA)和基于超顺磁性氧化铁纳 米粒子(SPIONs)的T2型造影剂。然而GBCA这类造影剂分子量较低，体内 循环时间短且被报道存在一些毒副作用，此外，GBCA在超高场下T1成像效果 减弱，灵敏度降低，导致其用于超高场成像准确度下降。而基于SPIONs的T2 造影剂的高磁矩会引起局部磁场不均匀，产生“晕染效应”，从而使得诊断出来 的病灶区域变大，图像模糊，并且这种效应随着磁场强度的增加而变强，在超高 场下更为明显，因此SPION也不适用于超高场磁共振成像。总体来说，能够适 用于超高场MRI以进一步提高成像灵敏度的造影剂还有待深入研究。

为了解决这个问题，基于钬离子(Ho³⁺)的新型造影剂(包括螯合物和纳米 材料)已被开发用于超高场MRI成像，Ho³⁺作为具有最高磁矩的顺磁性镧系元 素，由于它自身非对称的电子基态，使得其具有短电子弛豫时间(≈10^-13s)和较 高的有效磁矩(≈10.0μB)，且其本身的大磁矩不会在高磁场下磁化饱和，可以 在超高磁场强度下诱导产生局域磁场梯度从而缩短横向弛豫弛豫时间，适用于作 为高磁场成像造影剂，与各自的螯合物相比，其纳米结构的造影剂通常表现出更 多的优势。现有已知的Ho基纳米结构主要限于氧化物(如Ho₂O₃ NPs)和氟化 物(如NaHoF₄ NPs)，只具备低场强成像能力且无法用于治疗。因此，迫切需要 开发用于超高场MRI成像的新型纳米结构的纳米诊疗剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种钬-介 孔聚多巴胺纳米粒的制备方法。