一种基于树状大分子的放疗增敏型乏氧双模态造影剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于树状大分子的放疗增敏型乏氧双模态造影剂的制备方法，包括：将三价金离子与功能化树状大分子G5.NH2‑DOTA直接络合并经还原形成杂化金纳米颗粒(Au

Preparation of a dendrimer-based radiosensitized hypoxic dual-mode contrast agent for radiotherapy

The invention relates to a preparation method of a dendrimer-based radiosensitized hypoxic dual-mode contrast agent, which comprises the following steps: direct complexation of trivalent gold ions with functionalized dendrimer G5.NH2 DOTA and reduction to form hybrid gold nanoparticles (Au).

【技术实现步骤摘要】
一种基于树状大分子的放疗增敏型乏氧双模态造影剂的制备方法
本专利技术属于功能性杂化纳米材料的制备领域，特别涉及一种基于树状大分子的放疗增敏型乏氧双模态造影剂的制备方法。
技术介绍
放疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法，目前已成为临床上最常用、最有效的恶性肿瘤治疗手段之一。但在临床治疗过程中，大多数肿瘤对放疗都存在一定的放射抗拒性。通过研究表明，实体瘤由于肿瘤细胞的增殖和血管发育不完全、分布不均一导致其内部氧气等供应不足，最终导致肿瘤内乏氧区域的存在，这一区域的肿瘤细胞抵抗电离辐射的能力超过含氧量正常的肿瘤细胞的2～3倍。实体瘤的乏氧区域减少了放疗过程中氧自由基对DNA增殖的损伤，限制了放疗的效果，因此克服乏氧所导致的放疗抵抗是提高肿瘤放疗效果的一个重要途径。随着纳米医学的发展，多功能纳米放疗增敏剂为增强肿瘤细胞放射敏感性、提高放疗效果提供了新机遇。新型的金属纳米材料具有较高的原子序数，可以有效增强光电吸收和二次电子的产率，从而提高放疗效果。已有文献报道一种具有线粒体靶向功能的金-二氧化钛的纳米增敏剂(Lietal.,Chem.Sci.,2018,9,3159,DOI:10.1039/C7SC04458E)以及钆掺杂的二氧化钛纳米增敏剂(Chenetal.,Theranostics,2019；9(1):167-178)可以在X射线的作用下产生大量活性氧，激活细胞线粒体凋亡通路，导致细胞不可逆的凋亡，并用于恶性肿瘤的治疗。目前已有多种以树状大分子为载体的成像造影剂报道，例如Chen等人(Chenetal.,Biomaterials,2013,34(21):5200-5209)在树状大分子内部包裹金纳米颗粒，并通过树状大分子外围修饰的钆螯合剂负载Gd(III)离子。利用金纳米颗粒用于CT成像，钆离子用于T1加权磁共振成像，所制备的纳米材料可用于荷瘤鼠模型的CT/MR双模态成像。在此类研究中，研究者往往使用树状大分子作为载体，结合金属离子或者金属纳米颗粒，并修饰靶向分子、染料等达到多模态成像效果。但其研究往往仅涉及肿瘤成像，并不涉及肿瘤治疗。本专利技术针对乏氧放疗抵抗问题，设计乏氧靶向双模态成像造影剂，利用该探针达到放疗增敏的效果，进一步拓展造影剂的应用范围，填补了树状大分子造影剂用于肿瘤治疗的空白。检索国内外文献尚没有发现关于利用功能化树状大分子杂化纳米材料用于乏氧靶向成像和乏氧肿瘤放疗增敏的研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于树状大分子的放疗增敏型乏氧双模态造影剂的制备方法，将双模态成像造影剂应用于放疗增敏中，进一步拓展造影剂的应用范围，克服现有技术制备造影剂仅用于分子影像的缺陷，本专利技术针对乏氧放疗抵抗问题，设计合成乏氧靶向的双模态造影剂作为放疗增敏剂。以聚酰胺-胺型树状大分子作为载体材料，构建乏氧靶向树状大分子-金-钆杂化纳米材料，针对肿瘤乏氧区域实现分子影像功能和放疗增敏效果。所制得的杂化纳米材料具有CT/MR双模态成像效果，可作为纳米探针用于肿瘤成像，同时又可作为一种有效的放疗增敏剂更多地聚集在肿瘤乏氧区域，提高放疗效果。本专利技术的一种功能化树状大分子杂化纳米材料的制备方法，包括：(1)将2-(2-硝基咪唑-1-基)乙酸Ni-COOH溶液中加入EDC进行活化，然后滴加入到双官能团的聚乙二醇COOH-PEG-NH2溶液中，室温搅拌反应48-72h，透析纯化，冷冻干燥，得到硝基咪唑修饰的聚乙二醇Ni-PEG-COOH；(2)将第五代聚酰胺-胺型树状大分子G5.NH2溶于水中，逐滴加入金属螯合剂DOTA活性酯DOTA-NHS的水溶液，室温搅拌12-24h，透析纯化和冷冻干燥，得到功能化树状大分子G5.NH2-DOTA；(3)将上述功能化树状大分子G5.NH2-DOTA溶于水中，加入HAuCl4·4H2O的水溶液，搅拌0.25-0.5h后快速加入还原剂的冰水溶液，搅拌过夜，经透析、冷冻干燥得到杂化金纳米颗粒(Au0)100-G5.NH2-DOTA；(4)将步骤(1)的硝基咪唑修饰的聚乙二醇Ni-PEG-COOH溶于水中，滴加EDC水溶液，15-30min后加入NHS的水溶液，活化反应1-3h后，滴加入到(Au0)100-G5.NH2-DOTA的水溶液中，搅拌2-3天，冷冻干燥，得到功能化金纳米颗粒(Au0)100-G5.NH2-DOTA-PEG-Ni；(5)将上述(Au0)100-G5.NH2-DOTA-PEG-Ni溶于水中，加入六水硝酸钆Gd(NO3)3·6H2O的水溶液混合搅拌12-24h，随后加入三乙胺混合均匀，逐滴加入醋酸酐溶液，室温搅拌12-24h，经透析纯化和冷冻干燥得到功能化杂化材料Gd-AuDENPs-Ni。上述制备方法的优选方式如下：所述步骤(1)中2-(2-硝基咪唑-1-基)乙酸(2-(2-nitroimidazol-1-yl)aceticacid，Ni-COOH)。所述步骤(1)中COOH-PEG-NH2、Ni-COOH和EDC的摩尔比为1:1.2:1.2～1:3:6；Ni-COOH溶液的浓度为1mg/mL；COOH-PEG-NH2溶液的浓度为4mg/mL。所述步骤(1)中溶剂为二甲基亚砜DMSO。优选地，所述步骤(1)中活化时间为0.5h；室温搅拌反应72h。所述步骤(1)所述的透析为用截留分子量为1000的纤维素透析膜在超纯水(4L×9)中透析3天。所述步骤(2)中G5.NH2与DOTA-NHS的摩尔比为1:15～1:25；G5.NH2的水溶液的浓度为5mg/mL，DOTA-NHS的水溶液的浓度为5mg/mL。所述步骤(2)中室温搅拌24h。所述步骤(2)所述的透析为用截留分子量为5000的纤维素透析膜在超纯水(4L×9)中透析3天。所述步骤(3)中G5.NH2-DOTA、HAuCl4·4H2O和还原剂的摩尔比为1:100:400～1:100:600；G5.NH2-DOTA的水溶液的浓度为5mg/mL，HAuCl4·4H2O水溶液的浓度为30mg/mL，还原剂的冰水溶液的浓度为5mg/mL。所述步骤(3)中还原剂为NaBH4。所述步骤(3)中搅拌0.5h后快速加入还原剂的冰水溶液。所述步骤(4)中(Au0)100-G5.NH2-DOTA、Ni-PEG-COOH、EDC和NHS的摩尔比为1:10:50:60～1:20:100:120；Ni-PEG-COOH的水溶液的浓度为1mg/mL；EDC的水溶液的浓度为10mg/mL，NHS的水溶液的浓度为10mg/mL，(Au0)100-G5.NH2-DOTA的水溶液的浓度为10mg/mL。所述步骤(4)中活化反应3h；搅拌3天。所述步骤(5)中(Au0)100-G5.NH2-DOTA-PEG-Ni、Gd(NO3)3·6H2O、三乙胺和乙酸酐的摩尔比为1:20:100:120～1:30:150:200；(Au0)100-G5.NH2-DOTA-PEG-Ni的水溶液的浓度为10mg/mL；六水合硝酸钆的水溶液的浓度为10mg/mL。所述步骤(5)中搅拌均为24h。所述步骤(3)、(4)和(5)所述的透析为用截留分子量为8000～14000的纤维素透析膜在超纯水(4L×9)中透析3天。本专利技术还提供一种所述功能化树状大分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能化树状大分子杂化纳米材料的制备方法，包括：(1)将2‑(2‑硝基咪唑‑1‑基)乙酸Ni‑COOH溶液中加入EDC进行活化，然后滴加入到双官能团的聚乙二醇COOH‑PEG‑NH2溶液中，室温搅拌反应48‑72h，透析纯化，冷冻干燥，得到硝基咪唑修饰的聚乙二醇Ni‑PEG‑COOH；(2)将第五代聚酰胺‑胺型树状大分子G5.NH2溶于水中，逐滴加入金属螯合剂DOTA活性酯DOTA‑NHS的水溶液，室温搅拌12‑24h，透析纯化和冷冻干燥，得到功能化树状大分子G5.NH2‑DOTA；(3)将上述功能化树状大分子G5.NH2‑DOTA溶于水中，加入HAuCl4·4H2O的水溶液，搅拌0.25‑0.5h后快速加入还原剂的冰水溶液，搅拌过夜，经透析、冷冻干燥得到杂化金纳米颗粒(Au

【技术特征摘要】
1.一种功能化树状大分子杂化纳米材料的制备方法，包括：(1)将2-(2-硝基咪唑-1-基)乙酸Ni-COOH溶液中加入EDC进行活化，然后滴加入到双官能团的聚乙二醇COOH-PEG-NH2溶液中，室温搅拌反应48-72h，透析纯化，冷冻干燥，得到硝基咪唑修饰的聚乙二醇Ni-PEG-COOH；(2)将第五代聚酰胺-胺型树状大分子G5.NH2溶于水中，逐滴加入金属螯合剂DOTA活性酯DOTA-NHS的水溶液，室温搅拌12-24h，透析纯化和冷冻干燥，得到功能化树状大分子G5.NH2-DOTA；(3)将上述功能化树状大分子G5.NH2-DOTA溶于水中，加入HAuCl4·4H2O的水溶液，搅拌0.25-0.5h后快速加入还原剂的冰水溶液，搅拌过夜，经透析、冷冻干燥得到杂化金纳米颗粒(Au0)100-G5.NH2-DOTA；(4)将步骤(1)的硝基咪唑修饰的聚乙二醇Ni-PEG-COOH溶于水中，滴加EDC水溶液，15-30min后加入NHS的水溶液，活化反应1-3h后，滴加入到(Au0)100-G5.NH2-DOTA的水溶液中，搅拌2-3天，冷冻干燥，得到功能化金纳米颗粒(Au0)100-G5.NH2-DOTA-PEG-Ni；(5)将上述(Au0)100-G5.NH2-DOTA-PEG-Ni溶于水中，加入六水硝酸钆Gd(NO3)3·6H2O的水溶液混合搅拌12-24h，随后加入三乙胺混合均匀，逐滴加入醋酸酐溶液，室温搅拌12-24h，经透析纯化和冷冻干燥得到功能化杂化材料Gd-AuDENPs-Ni。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中COOH-PEG-NH2、Ni-COOH和EDC的摩尔比为1:1.2:1.2～1:3:6；Ni-COOH溶液的浓度为1mg/mL；COOH-PEG-NH2溶液的浓度为4mg/mL。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：史向阳，涂文志，范钰，刘勇，
申请(专利权)人：东华大学，上海市第一人民医院，
类型：发明
国别省市：上海,31