[发明专利]一种多模态成像纳米探针及其合成方法

说明书

本发明公开了一种多模态成像纳米探针的合成方法，所述的方法具体为：将表面修饰有一种造影剂的聚乙烯亚胺和掺入另一种造影剂的甲基丙烯酸甲酯单体在引发剂存在的条件下聚合反应得到具有疏水性内核和亲水性外壳的核‑壳结构纳米探针。同时，本发明还公开了一种多模态成像纳米探针，该方法通过一步法合成，其实现了效用最大化、制备简单化、生物毒性最小化的统一。

技术领域

本发明涉及纳米材料的技术领域，尤其涉及一种多模态成像纳米探针及其合成方法。

背景技术

分子影像技术能够在不破坏活体的前提下对其进行细胞功能和分子反应过程可视化，这种非介入式的成像技术在癌症的早期诊断和基础研究领域中得到广泛的关注。目前，临床上存在多种非介入式分子成像方式，尽管每种成像方式都具备独立成像的能力，但由于成像机理的限制，各自都存在着不足，这就使得仅依靠单一成像模式来进行准确迅速的数据采集变得极为困难，故多种成像模式的协同结合是未来医学成像技术的发展方向。此中，成像探针是影像技术的关键，借助于成像探针的独特功能，各类成像效果皆会得到较大的提升，因此，对应多种成像模式的结合，不同模态成像探针也有结合的必要性。

荧光成像具有灵敏度高、分辨率高等优点，主要利用有机小分子荧光染料或荧光纳米材料作为成像探针。传统的有机荧光染料的稳定性较差，易被光漂白和环境酸碱值干扰。此外，有机染料一般具有生物毒性。与此相反，荧光纳米材料则光学稳定性较好，且通过表面修饰可以满足材料的高生物相容性，是多种模态成像造影剂荧光载体的理想选择。与此同时，磁共振成像(MRI)具有较高的空间分辨率和组织穿透能力。目前MRI造影剂主要包括两大类，一类是含钆(Gd)配合物及其衍生物，作为T1造影剂；另一类是超顺磁性氧化铁，作为T2造影剂。因此，通过将荧光纳米材料与含钆配合物以共价或非共价连接的方式结合，是荧光与MRI-T1造影这两种成像模态结合的有效方法。

荧光纳米材料主要以有机或无机纳米颗粒为主，无机类主要为：碳量子点、稀土量子点、硅纳米颗粒等。其中，碳量子点具有制备简单、生物相容性好等优点，但其荧光波长偏蓝区，极易受到生物背景荧光的干扰；稀土量子点则可通过调节制备条件获得从蓝区到红区不同波长的荧光发射，但稀土元素非生物体元素，其生物毒性与代谢等问题一直限制着这类材料的生物应用；同样，硅纳米颗粒所含元素非生物体元素，代谢与材料残留问题困扰着其生物应用。然而，有机类的纳米颗粒由于其主要组成元素为碳、氮、氧、氢等与生物体相一致的元素，因此生物相容性较高，潜在的生物毒性较小，使其在生物医用材料领域占有重要地位。

钆(Gd)可以通过改变周围环境中质子(水质子等)的弛豫时间来达到MRI-T1信号增强的效果，然而，游离的Gd³⁺具有一定的生物毒性，特别是对肾脏功能有很大影响，因此优秀的MRI成像探针需要满足在尽可能少Gd含量的情况下保证Gd的最有效利用。目前所报导的MRI造影剂与纳米材料的结合方法中，主要为掺杂法和表面修饰法。其中掺杂法制备过程简单，但由于反应过程中Gd的分布不能控制，不能保证Gd只存在与材料表面，因此合成的材料不仅具有较高的Gd含量，且不能使Gd利用率达到最高。表面修饰法虽然可以使Gd能充分与外界环境中的质子发生作用，最大程度地提高成像的效果，但是其修饰过程复杂，同时也容易受到制备工艺与纳米材料表面性质的影响，使得接枝率有待提高。

综上所述，上述的技术存在的问题在于：现有的核壳结构的无法达到效用最大化、制备简单化、生物毒性最小化的统一。

发明内容

本发明的目的是提供一种多模态成像纳米探针及其合成方法，该方法通过一步法合成，其实现了效用最大化、制备简单化、生物毒性最小化的统一。

本发明的技术方案为：一种多模态成像纳米探针的合成方法，所述的方法具体为：将表面修饰有造影剂的聚乙烯亚胺和掺入造影剂的甲基丙烯酸甲酯单体在引发剂存在的条件下聚合反应得到具有疏水性内核和亲水性外壳的核-壳结构纳米探针，所述的聚乙烯亚胺修饰的造影剂和甲基丙烯酸甲酯单体中掺入的造影剂种类不同。