一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法，包括：将AG溶于超纯水中，加入EDC和NHS活化；然后逐滴加入到溶有AOT的DCM溶液中，搅拌，得到W/O乳液；然后逐滴加入到PVA的超纯水溶液中，继续搅拌，得到W/O/W聚合物乳液；将PEI‑Au‑Gd NPs的水溶液加入到上述W/O/W聚合物乳液中，搅拌过夜，继续反应，分离纯化，得到AG/PEI‑Au‑Gd NGs。本发明专利技术易于操作分离，原料来源广泛，成本低廉；制得的AG/PEI‑Au‑Gd NGs粒径分布均匀，X射线衰减性能较好，并能显著提高r1弛豫率，具有良好的水溶性、胶体稳定性、细胞相容性，对生物体无不良影响。

Preparation of hybrid sodium alginate nanosels with double contrast elements

Including the preparation method, the invention relates to a double contrast load element hybrid nanogels: sodium alginate AG dissolved in pure water, adding EDC and NHS activation; then added dropwise into solution mixing solution of AOT, DCM, W/O emulsion; then added dropwise into ultrapure water solution of PVA continue stirring, W/O/W polymer emulsion; water solution of PEI Au Gd NPs added to the W/O/W polymer emulsion, stirred overnight, continuing reaction, separation and purification, AG/PEI Au Gd NGs. The invention has the advantages of easy operation, wide raw material sources, low cost; AG/PEI Au Gd NGs particle prepared by uniform size distribution, X ray attenuation performance is better, and can significantly improve the R1 relaxation rate, has good water solubility, colloid stability, biocompatibility, no adverse effects on organisms.

【技术实现步骤摘要】
一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法
本专利技术属于纳米造影剂
，特别涉及一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法。
技术介绍
计算机断层扫描(CT)成像技术由于其低廉的价格，较高的空间分辨率，较短的图像采集时间，并能提供高分辨的3D断层信息，使其成为临床上疾病诊断最为常见的一种工具，但是CT成像技术也存在一些亟需解决的问题，如软组织分辨率差、检测过程中存在较高的放射性辐射、传统含碘小分子CT造影剂高浓度使用时存在肾脏毒性等。磁共振(MR)成像技术是随着集成电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种分子成像手段，具有较高的软组织分辨率和灵敏度，同时无电离辐射损伤，对人体友好。但是MR成像技术敏感性低、扫描时间长、空间分辨率低、测试费用昂贵，且临床上使用的钆剂也存在一定的肾脏毒性。发展一种新型的、多功能的CT/MR双模态成像造影剂，可以结合CT和MR两种成像技术的各自的优点从而提高疾病诊断的准确度，同时可以克服传统医用CT或MR成像造影剂的缺陷，如成像时间短，较高浓度存在肾脏毒性等。这对于疾病的诊断尤其是癌症的早期诊断具有重大意义，它一方面减少造影剂对患者的毒副作用，另一方面可以提供更加全面而清晰的诊断信息。近年来随着纳米科学和纳米技术的快速发展，越来越多的纳米载体，例如胶束、纳米凝胶和树状大分子等，已经被广泛地运用于构建不同的成像造影剂。其中纳米凝胶(NGs)这类载体在生物医学领域的各个方面，特别是药物传递、肿瘤诊断和组织工程领域，表现出极大的应用潜力。纳米凝胶是由亲水性或两亲性的高分子链通过物理或者化学交联的方式组成的三维网状结构的水凝胶颗粒，它是一种纳米尺度的软体材料。纳米凝胶具有许多优良的特性，如良好的胶体稳定性、生物相容性、高负载能力、易于多功能化、易进入肿瘤组织等，促进了其在诸多领域尤其是在分子影像学的应用。同时有文献报道表明，以纳米凝胶作为载体负载MR成像造影元素，可显著提高r1或r2弛豫率(J.Mater.Res.2014,29(15),1626-1634；Biomater.Sci.2016,4(10),1422-1430)。此外，借助于纳米凝胶形成的团簇结构可能会产生协同效应增强材料的X射线衰减能力(Adv.HealthcareMater.2014,3(10),1680-1687)。海藻酸钠(Alginate,AG)是一种天然多糖类物质，具有良好的生物相容性和生物可降解性，同时价廉易得，广泛用于合成纳米凝胶。它是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，是由-D-甘露糖醛酸和-L-古洛糖醛酸以1,4-糖苷键连接而成的线性聚合物，每个糖醛酸单元上含有一个羧基。海藻酸钠的分子式为(C6H7O6Na)n，相对分子量为2000-200000。海藻酸钠具有无毒，良好的水溶性、生物相容性和生物降解性等优点，已广泛用于生物医学领域。检索国内外文献尚没有发现关于利用海藻酸钠纳米凝胶负载双造影元素金纳米颗粒和钆离子用于CT/MR双模态成像的研究报道。
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负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法，该方法易于操作分离，成本低廉，原料来源广泛、生物可降解，具有良好的发展前景。本专利技术的一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法，包括：(1)将海藻酸钠AG溶于超纯水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC和N-羟基琥珀酰亚胺NHS活化；然后逐滴加入到溶有磺基琥珀酸二辛酯钠AOT的二氯甲烷DCM溶液中，搅拌，得到W/O乳液；然后逐滴加入到聚乙烯醇PVA的超纯水溶液中，继续搅拌，得到W/O/W聚合物乳液；其中AG、EDC和NHS的摩尔比为1:2:2～1:5:5；(2)将聚乙二醇化的聚乙烯亚胺修饰的金钆复合纳米颗粒PEI-Au-GdNPs的水溶液作为交联剂加入到步骤(1)得到的W/O/W聚合物乳液中，搅拌过夜，继续反应，分离纯化，得到负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶AG/PEI-Au-GdNGs；其中PEI-Au-GdNPs与步骤(1)中AG的质量比为0.5:1～4:1。所述步骤(1)中的AG水溶液的浓度为1～3wt％。所述步骤(1)中的AOT的DCM溶液的浓度为30～35mg/mL。所述步骤(1)中的PVA水溶液的浓度为15～25mg/mL。所述步骤(1)中的AG水溶液、AOT溶液和PVA溶液的体积比为1:1:10～1:2:15。所述步骤(1)中活化的时间为2～3h。所述步骤(1)中搅拌、继续搅拌的时间均为30～45min。所述步骤(1)和(2)中的搅拌的转速为900～1100rpm。所述步骤(2)中的PEI-Au-GdNPs是通过将金属螯合剂二乙烯基三胺基五乙酸二酐DTPA与六水硝酸钆Gd(NO3)3·6H2O的水溶液混合搅拌1～2d，得到DTPA-Gd复合物；将马来酰亚胺聚乙二醇单甲醚mPEG-MAL与聚乙烯亚胺PEI分别溶解在超纯水中混合搅拌1～2d，用蒸馏水透析3d，冷冻干燥，得到mPEG-PEI·NH2粉末；将mPEG-PEI·NH2分散于超纯水中，加入四水氯金酸HAuCl4·4H2O水溶液，搅拌0.5h；然后加入NaBH4的冰水溶液作为还原剂，继续搅拌3h，加入DTPA-Gd复合物水溶液，继续搅拌1d，最后用蒸馏水透析3d，冷冻干燥制得；其中PEI、mPEG-MAL、HAuCl4·4H2O、NaBH4、DTPA、Gd(NO3)3·6H2O的摩尔比为1:30:200:1000:10:10。所述步骤(2)中PEI-Au-GdNPs的水溶液的浓度为8～12mg/mL。所述步骤(2)中反应的时间为22～26h。所述步骤(2)中分离纯化的工艺条件为：先使用截留分子量100000的透析袋对反应液透析1～2d，然后13000rpm，15min离心水洗2～3次。所述步骤(2)得到的AG/PEI-Au-GdNGs用作增强的磁共振成像和计算机断层扫描成像的造影剂。本专利技术通过金属螯合剂DTPA螯合三价钆离子得到DTPA-Gd复合物；以NaBH4为还原剂，采用一步还原法合成mPEG化PEI稳定的Au纳米颗粒mPEG-PEI·NH2-(Au0)200，与DTPA-Gd复合物反应得到PEI-Au-Gd纳米颗粒；AG的水溶液经EDC/NHS活化、双乳化处理后得到W/O/W乳液；然后以PEI-Au-Gd纳米颗粒作为交联剂加入到W/O/W乳液中，通过化学交联反应制得负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶。有益效果(1)本专利技术的方法简单，易于操作分离，成本低廉，原料来源广泛、价廉、生物可降解，具有良好的发展前景。(2)本专利技术制备得到的负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶AG/PEI-Au-GdNGs粒径较小，分布均匀，具有良好的水溶性、胶体稳定性、细胞相容性，对生物体无不良影响，与临床MR造影剂和临床CT造影剂相比，体现出较高的r1弛豫率高和较好的X射线衰减性能，在MR/CT成像领域具有潜在的应用价值。附图说明图1为实施例1制备的AG/PEI-Au-GdNGs在不同储存时间的水动力学直径变化图。图2为实施例1制备的PEI-Au-GdNPs及AG/PEI-Au-GdNGs的UV-Vis图。图3为实施例1制备的P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法，包括：(1)将海藻酸钠AG溶于超纯水中，加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐EDC和N‑羟基琥珀酰亚胺NHS活化；然后逐滴加入到溶有磺基琥珀酸二辛酯钠AOT的二氯甲烷DCM溶液中，搅拌，得到W/O乳液；然后逐滴加入到聚乙烯醇PVA的超纯水溶液中，继续搅拌，得到W/O/W聚合物乳液；其中AG、EDC和NHS的摩尔比为1:2:2～1:5:5；(2)将聚乙二醇化的聚乙烯亚胺修饰的金钆复合纳米颗粒PEI‑Au‑Gd NPs的水溶液作为交联剂加入到步骤(1)得到的W/O/W聚合物乳液中，搅拌过夜，继续反应，分离纯化，得到负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶AG/PEI‑Au‑Gd NGs；其中PEI‑Au‑Gd NPs与步骤(1)中AG的质量比为0.5:1～4:1。

【技术特征摘要】
1.一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法，包括：(1)将海藻酸钠AG溶于超纯水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC和N-羟基琥珀酰亚胺NHS活化；然后逐滴加入到溶有磺基琥珀酸二辛酯钠AOT的二氯甲烷DCM溶液中，搅拌，得到W/O乳液；然后逐滴加入到聚乙烯醇PVA的超纯水溶液中，继续搅拌，得到W/O/W聚合物乳液；其中AG、EDC和NHS的摩尔比为1:2:2～1:5:5；(2)将聚乙二醇化的聚乙烯亚胺修饰的金钆复合纳米颗粒PEI-Au-GdNPs的水溶液作为交联剂加入到步骤(1)得到的W/O/W聚合物乳液中，搅拌过夜，继续反应，分离纯化，得到负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶AG/PEI-Au-GdNGs；其中PEI-Au-GdNPs与步骤(1)中AG的质量比为0.5:1～4:1。2.根据权利要求1所述的一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的AG水溶液的浓度为1～3wt％；AOT的DCM溶液的浓度为30～35mg/mL；PVA水溶液的浓度为15～25mg/mL。3.根据权利要求1所述的一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的AG水溶液、AOT溶液和PVA溶液的体积比为1:1:10～1:2:15。4.根据权利要求1所述的一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中活化的时间为2～3h；搅拌、继续搅拌的时间均为30～45min。5.根据权利要求1所述的一种负载双造影元素的杂化海藻酸钠纳米凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)和(2)中的搅拌的转速为900～1100rpm。6.根据权利要求1所述的一种负载双造影元...

【专利技术属性】
技术研发人员：史向阳，孙文杰，张昌昌，朱建志，史梦晗，彭琛，
申请(专利权)人：东华大学，上海市第十人民医院，
类型：发明
国别省市：上海,31