pH响应型磁性纳米粒子组装体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种pH响应型磁性纳米粒子组装体，包括磁性纳米粒子，修饰在其表面的水溶性高分子以及通过短单链DNA修饰在其表面的i‑motif DNA。该组装体不仅可以在肿瘤部位呈现明亮的T1造影效果，而且在正常组织部位呈现暗的T2造影效果，达到双重对比。本发明专利技术还涉及pH响应型磁性纳米粒子组装体的制备方法及其在制备磁共振纳米造影剂中的应用。其制备方法的反应条件可控，产物尺寸均一，形貌良好，具有良好的临床转化可能性。

PH-responsive magnetic nanoparticle assembly and its preparation and Application

The present invention relates to a pH responsive magnetic nanoparticle assembly comprising magnetic nanoparticles, water-soluble polymers modified on its surface and I motif DNA modified on its surface by short single strand DNA. The assembly can not only show a bright T1 imaging effect in the tumor site, but also show a dark T2 imaging effect in the normal tissue site, which achieves double contrast. The invention also relates to the preparation method of pH responsive magnetic nanoparticle assembly and its application in preparing magnetic resonance nanocontrast agent. The preparation method has controllable reaction conditions, uniform product size, good morphology and good clinical transformation possibility.

【技术实现步骤摘要】
pH响应型磁性纳米粒子组装体及其制备方法和应用
本专利技术涉及无机纳米材料的组装，具体涉及一种pH响应型磁性纳米粒子组装体及其制备方法和应用。
技术介绍
在全球疾病中，肿瘤的致死率居第二位，仅次于心血管疾病。然而，对于大多数实体瘤，由于大多数患者在确诊时已属中晚期，错过了最佳治疗时机，故整体预后较差，如果可以在早期发现并且采取合适的治疗，其5年生存率可超过60％。因此，肿瘤的早期诊断和治疗具有重大的临床意义。磁性纳米粒子由于其自身的磁性性能，在MR成像领域备受关注。其中，氧化铁纳米粒子、氟化钆钠、氧化锰等磁性纳米粒子得益于其优良的生物相容性和生物安全性，被广泛地研究和应用在临床上。磁性纳米粒子MR成像包括T1加权成像和T2加权成像，粒径较大的磁性纳米粒子可以使周围氢质子具有较高的横向弛豫时间(T2)，经常被用来做T2加权成像；粒径较小的磁性纳米粒子可以使周围氢质子具有较短的纵向弛豫时间(T1)，常被用来做T1加权成像。T1加权成像的效果使肝部颜色变亮；T2加权成像的效果使肝部颜色变暗。相比之下，因为T1加权成像在实际诊断中更易分辨出肿瘤部位(明暗对比更明显)，临床上倾向于使用T1成像进行肿瘤的诊断。多种纳米粒子包括脂质体、可降解的聚合物纳米粒子、铂纳米粒子聚集体和氧化铁纳米粒子，已经被研究用来作为纳米医药中的药物载体并表面修饰靶向因子进行HCC相关的肿瘤治疗。但是，现有技术中的磁共振纳米造影剂往往对比不够明显、毒性高、不具备智能响应的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种pH响应型磁性纳米粒子组装体，该组装体在体内呈现良好的磁共振造影效果，不仅可以在肿瘤部位呈现明亮的T1造影效果，而且在正常组织部位呈现暗的T2造影效果，达到双重对比。本专利技术所提供的技术方案为：一种pH响应型磁性纳米粒子组装体，包括磁性纳米粒子，修饰在其表面的水溶性高分子以及通过短单链DNA修饰在其表面的i-motifDNA。上述的技术方案中，pH响应型氧化铁纳米粒子组装体是由具有T1造影效果的磁性纳米粒子和pH响应的具有特定序列的双链i-motifDNA经过组装得到的复合材料。该pH响应型氧化铁纳米粒子组装体在癌症组织部位呈现明亮的T1造影效果，而且在正常组织部位呈现暗的T2造影效果。由于肿瘤部位为弱酸性微环境，pH响应的双链i-motifDNA质子化，其中一条单链在氢键作用下形成四螺旋结构，即i-motif结构，从而导致组装体结构的改变，使得小尺寸的磁性纳米粒子分散开，达到T1造影效果，在图像上表现为肿瘤部位变亮；而正常组织部位的pH不会使组装体解组装，达到T2造影效果，在图像上表现为正常组织部位变暗。优选的，所述磁性纳米粒子包括金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子或者半导体纳米粒子；所述水溶性高分子包括改性纤维素、改性淀粉、聚合类树脂、缩合类树脂中的一种或几种。优选的，所述磁性纳米粒子包括粒径为小于5nm的氧化铁纳米粒子、氟化钆钠纳米粒子或氧化锰纳米粒子；所述水溶性高分子包括聚乙二醇、聚甲基丙烯酸、聚多巴胺、聚丙烯酰胺、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙烯亚胺、葡聚糖、聚丙烯酸中的一种或几种。磁性纳米粒子可以采用现有技术中的制备方法制得，磁性纳米粒子具有T1造影效果，例如3nmγ-Fe2O3(KimBH,LeeN,KimH,etal.Large-scalesynthesisofuniformandextremelysmall-sizedironoxidenanoparticlesforhigh-resolutionT1magneticresonanceimagingcontrastagents.JournaloftheAmericanChemicalSociety,2011,133(32):12624-12631)。优选的，所述短单链DNA能够与i-motifDNA末端进行碱基互补配对。所述短单链DNA的序列为：5’-NH2-CGACGACGACGA-3’。优选的，所述i-motifDNA富含四段重复胞嘧啶序列，其末端可与短单链DNA末端进行碱基互补配对。所述i-motifDNA的两条DNA序列分别为：5’-CCCTAACCCTAACCCTAACCCTATACTTCGTCGTCGTCG-3’，5’-GGGTTAGGTAGCACTGCTCGTTTCGTCGTCGTCG-3’。本专利技术还提供一种如上述的pH响应型磁性纳米粒子组装体的制备方法，包括如下步骤：(1)磁性纳米粒子进行配体交换，之后对其进行聚乙二醇的表面修饰；(2)继续对其进行短单链DNA的表面修饰；(3)之后将i-motifDNA修饰到短单链DNA上，得到pH响应型磁性纳米粒子组装体。所述步骤1)中对磁性纳米粒子进行配体交换主要是为了实现磁性纳米粒子的相转换，使得磁性纳米粒子由油相转换成水相；此外，配体交换时还可以引入基团例如溴基、氨基等，便于后续进行聚乙二醇和短单链DNA的表面修饰。优选的，选用2-溴代异丁酸和柠檬酸进行配体交换时，使得磁性纳米粒子由油相转换成水相，同时使其表面修饰了溴基。相应地选择一端氨基修饰的聚乙二醇对其进行表面修饰，同样的短单链DNA也选择相应具有一端氨基修饰的短单链DNA，通过氨基与溴基结合来实现组装。优选的，选用多巴胺或磷脂聚乙二醇等进行配体交换，可引入氨基等基团。优选的，pH响应型磁性纳米粒子组装体的制备方法，包括如下步骤：1)油酸包覆的氧化铁纳米粒子选用2-溴代异丁酸和柠檬酸进行配体交换，得到溴基修饰的氧化铁纳米粒子；2)加入聚乙二醇-氨基进行表面修饰，得到聚乙二醇修饰的氧化铁纳米粒子；3)将氨基修饰末端的短单链DNA修饰到聚乙二醇修饰的氧化铁纳米粒子表面，得到短单链DNA修饰的氧化铁纳米粒子；4)将短单链DNA修饰的氧化铁纳米粒子和i-motifDNA在中性缓冲液中混合，得到pH响应型磁性纳米粒子组装体。优选的，所述步骤1)中油酸包覆的氧化铁纳米粒子的制备方法包括：1.1)将油酸钠、氯化铁溶解于乙醇、正己烷和去离子水的混合液中，升温反应，经萃取干燥后得到油-铁复合物；1.2)将油-铁复合物溶解于油酸、油醇和二苯醚混合液中，升温反应，经不良溶剂沉淀，得到油酸包覆的氧化铁纳米粒子。优选的，所述步骤1.1)中油酸钠与氯化铁的投料摩尔比为2.5-3.5:1。进一步优选为3:1。优选的，所述步骤1.1)中乙醇、正己烷和去离子水的体积比为3.5-4.5:6.5-7.5:3。进一步优选为4:7:3。优选的，所述步骤1.1)中将油酸钠和氯化铁溶解在乙醇、正己烷和去离子水的混合液中，65-75℃油浴搅拌3.5-4.5h，反应产物在分液漏斗中用去离子水萃取多次，取上层深色有机相，旋蒸除去残余的正己烷、乙醇和水，最终得到蜡状固体形式的油-铁复合物。优选的，所述步骤1.2)中油-铁复合物、油酸和油醇的摩尔投料比为1:0.5-1.5:2.5-3.5。进一步优选为1:1:3。优选的，所述步骤1.2)中将油-铁复合物溶解于油酸、油醇和二苯醚混合液中，升温至85-95℃，脱气以除水除氧，并通入氩气，加热到240-260℃，该温度下反应25-35min；反应结束后用乙醇快速降温，经不良溶剂如乙醇或丙酮沉淀，得到油酸包覆的纳米氧化铁纳米粒子，将其分散于三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种pH响应型磁性纳米粒子组装体，其特征在于，包括磁性纳米粒子，修饰在其表面的水溶性高分子以及通过短单链DNA修饰在其表面的i‑motif DNA。

【技术特征摘要】
1.一种pH响应型磁性纳米粒子组装体，其特征在于，包括磁性纳米粒子，修饰在其表面的水溶性高分子以及通过短单链DNA修饰在其表面的i-motifDNA。2.根据权利要求1所述pH响应型磁性纳米粒子组装体，其特征在于，所述磁性纳米粒子包括金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子或者半导体纳米粒子；所述水溶性高分子包括改性纤维素、改性淀粉、聚合类树脂、缩合类树脂中的一种或几种。3.根据权利要求1所述pH响应型磁性纳米粒子组装体，其特征在于，所述短单链DNA能够与i-motifDNA末端进行碱基互补配对。4.一种如权利要求1～3任一所述的pH响应型磁性纳米粒子组装体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)磁性纳米粒子进行配体交换，之后对其进行聚乙二醇的表面修饰；(2)继续对其进行短单链DNA的表面修饰；(3)之后将i-motifDNA修饰到短单链DNA上，得到pH响应型磁性纳米粒子组装体。5.根据权利要求4所述的pH响应型磁性纳米粒子组装体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)油酸包覆的氧化铁纳米粒子选用2-溴代异丁酸和柠檬酸进行配体交换，得到溴基修饰的氧化铁纳米粒子；2)加入聚乙二醇-氨基进行表面修饰，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌代舜，鲁敬雄，李方园，汪瑾，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33