一种基于锰的两性羧酸金属有机骨架及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于锰的两性羧酸金属有机骨架及其合成方法和应用，该两性羧酸金属有机骨架的重复单元为[Mn2(Cdcbp)2(H2O)4]·3(H2O)。本发明专利技术的基于锰的两性羧酸金属有机骨架水稳定性好，细胞毒性低，生物组织相容性高，纵向弛豫率高，具有良好的体外和体内造影性能，可作为一种优秀的磁共振成像造影剂应用于磁共振成像中。而且本发明专利技术合成方法原料来源广泛，容易获得，反应条件温和，时间短，可在水溶液中结晶获得，无毒无害，无需惰性气体保护。

A Manganese-based Metal Organic Framework of Amphoteric Carboxylic Acid and Its Synthesis Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于锰的两性羧酸金属有机骨架及其合成方法和应用
本专利技术涉及配位化学领域和影像学领域，具体涉及金属有机骨架、合成方法及其在磁共振成像中的应用。
技术介绍
磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)是核磁共振技术在生物医学上的一个重要应用，具有无辐射性损伤，分辨率高以及成像速度快等优点，可有效检测组织坏死、局部缺血和各种恶性病变((如肿瘤)。虽然磁共振成像技术的发展时间不长，但已经成为现今医学成像技术中不可或缺的一部分，并且极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。在临床实施MRI扫描时，正常组织和病变组织有时候仅表现出很小的信号差异，因此大约有35％的临床MRI扫描需要采用磁共振成像造影剂(MRIcontrastagents)来增强图像的对比度和分辨率。MRI造影剂可使局部信号强度(SI)与其它部位的SI相比有可观测的变化，达到更好的暴露病变组织的目的。随着造影剂增强MRI成像技术的发展与普及，其成像优势得到越来越多的肯定，加之在分子成像领域的应用潜力，对造影剂性能改善的研究工作也受到越来越多的关注。现在临床最常用的造影剂是含Gd3+的顺磁性金属配位化合物，其中二乙基三胺五乙酸合钆(钆喷酸葡胺，Gd-DTPA)用的最多。然而目前应用的小分子造影剂存在较多问题，如弛豫度低、用量大、毒性高、在血液中循环时间短等，造影效果并不明显。金属有机骨架(MetalOrganicFrameworks,MOFs)是一类由金属中心和有机配体通过自组装的方式，形成的一种多孔晶态材料，具有合成方法简单、成本低廉、物理化学性能独特的特点。因此，该材料在气体的吸附与分离、有机反应催化、生物成像、磁性材料、小分子探针和载药等领域均具有一定的应用前景。但MOFs在MRI造影剂方面的研究却一直未能得到深入。2006年，美国Lin课题组首次将对苯二甲酸和Gd3+构筑的MOF应用于磁共振成像中，虽然该材料在体外表现出了较高的纵向弛豫率和T1加权成像效果，但由于材料的水稳定性差导致Gd3+容易游离浸出，具有肾源性系统性纤维化的风险，因此无法进行深入的研究。2008年，该课题组选择了毒性较低的Mn2+与对苯二甲酸或均苯三甲酸构筑了两个MOFs作为MRI造影剂，但不幸的是，它们在水中也不稳定，这导致了锰离子的大量泄漏。因此，设计合成具有良好水稳定性的MOFs，对其在MRI造影剂方面的深入研究具有非常重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种基于锰的两性羧酸金属有机骨架及其合成方法和应用，合成得到的两性羧酸金属有机骨架的水稳定性好，细胞毒性低，生物组织相容性高，纵向弛豫率高，具有良好的体外和体内造影性能，可作为一种优秀的磁共振成像造影剂应用于磁共振成像中。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于锰的两性羧酸金属有机骨架，其重复单元为[Mn2(Cdcbp)2(H2O)4]·3(H2O)。本专利技术还提供上述基于锰的两性羧酸金属有机骨架的合成方法，包括如下步骤：S1、将H3CdcbpBr溶解分散在水中，用NaOH溶液将pH调至6.0～7.0，得到配体溶液；S2、将与H3CdcbpBr等摩尔量的MnCl2溶解于水中，得到锰盐溶液；S3、将步骤S1中得到的配体溶液和步骤S2中得到的锰盐溶液混合，过滤，滤液置于厚壁耐压瓶后转移到可编程的烘箱；烘箱的温度在4小时内从25℃平稳地升高到100℃，在100℃保持72小时，然后在48小时内冷却到室温，得到无色晶体；S4、过滤得到所述无色晶体，用甲醇洗涤并真空干燥，得到基于锰的两性羧酸金属有机骨架。进一步地，所述H3CdcbpBr为N-(3,5-二羧酸苄基)-(3-羧酸)溴化吡啶，分子结构如下所示：上述基于锰的两性羧酸金属有机骨架可应用于磁共振成像造影剂。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的基于锰的两性羧酸金属有机骨架水稳定性好，细胞毒性低，生物组织相容性高，纵向弛豫率高，具有良好的体外和体内造影性能，可作为一种优秀的磁共振成像造影剂应用于磁共振成像中。2、本专利技术合成方法原料来源广泛，容易获得；3、本专利技术合成方法的反应条件温和，时间短，可在水溶液中结晶获得，无毒无害，无需惰性气体保护。附图说明图1为本专利技术实施例中的基于锰的两性羧酸金属有机骨架中Mn(1)配位环境及其二维结构示意图。省略氢原子和溶剂化物。图2为本专利技术实施例中的基于锰的两性羧酸金属有机骨架中Mn(2)配位环境及其二维结构示意图。省略氢原子和溶剂化物。图3为本专利技术实施例中基于锰的两性羧酸金属有机骨架的X射线单晶粉末衍射图，显示基于锰的两性羧酸金属有机骨架在浸入大鼠血清、H2O、DMEM以及PBS中10天后的图谱与模拟的、合成的之间的一致性；图4为本专利技术实施例中不同浓度的基于锰的两性羧酸金属有机骨架和Gd-DTPA的T1加权MRI(图(a))和1/T1图(图(b))；图5为本专利技术实施例中HEK293细胞加入不同浓度基于锰的两性羧酸金属有机骨架及Gd-DTPA培养72h后的存活率示意图；图6为本专利技术实施例中静脉注射基于锰的两性羧酸金属有机骨架后肾脏和肝脏的冠状(上)和轴向(下)动态增强MRI(图(a))及其相应的MRI信号强度(图(b))示意图；图7为本专利技术实施例中空白组和基于锰的两性羧酸金属有机骨架组(100μL，500μM)昆明小鼠在给药7天后不同组织的组织形态切片(100×)示意图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围并不限于本实施例。实施例1本实施例提供一种基于锰的两性羧酸金属有机骨架的合成方法，包括如下步骤：S1、将H3CdcbpBr溶解分散在水中，用NaOH溶液将pH调至6.0～7.0，得到配体溶液；S2、将与H3CdcbpBr等摩尔量的MnCl2溶解于水中，得到锰盐溶液；S3、将步骤S1中得到的配体溶液和步骤S2中得到的锰盐溶液混合，过滤，滤液置于厚壁耐压瓶(欣维尔)后转移到可编程的烘箱；烘箱的温度在4小时内从25℃平稳地升高到100℃，在100℃保持72小时，然后在48小时内冷却到室温，得到无色晶体；S4、过滤得到所述无色晶体，用甲醇洗涤并真空干燥，得到基于锰的两性羧酸金属有机骨架。所述H3CdcbpBr为N-(3,5-二羧酸苄基)-(3-羧酸)溴化吡啶，分子结构如下所示：实施例2本实施例旨在对实施例1的合成方法制备得到的基于锰的两性羧酸金属有机骨架进行鉴定。通过下述元素分析、IR光谱和X-射线单晶衍射分析鉴定，上述实施例1所得到的无色晶体为本专利技术所述的基于锰的两性羧酸金属有机骨架，其重复单元的分子式为[Mn2(Cdcbp)2(H2O)4]·3(H2O)。1、元素分析C30H32Mn2N2O19：理论值：C,43.18；H,3.87；N,3.36；实验值：C,43.27；H,3.22；N,3.29。2、红外光谱(KBrdisk，cm-1)：3243(s),2925(s),3014(s),1653(m),1599(s),1545(s),1386(s),772(m),695(s)。3、X-射线单晶衍射：晶体学参数和部分键长如表1和表2所示。表1[Mn2(Cdc本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于锰的两性羧酸金属有机骨架，其特征在于，其重复单元为[Mn2(Cdcbp)2(H2O)4]·3(H2O)。

【技术特征摘要】
1.一种基于锰的两性羧酸金属有机骨架，其特征在于，其重复单元为[Mn2(Cdcbp)2(H2O)4]·3(H2O)。2.一种如权利要求1所述的基于锰的两性羧酸金属有机骨架的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将H3CdcbpBr溶解分散在水中，用NaOH溶液将pH调至6.0～7.0，得到配体溶液；S2、将与H3CdcbpBr等摩尔量的MnCl2溶解于水中，得到锰盐溶液；S3、将步骤S1中得到的配体溶液和步骤S2中得到的锰盐溶液混合，过滤，滤液置于厚壁耐压...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金香，黄耐汉，陈晓彤，孙斌，段文军，谢宝平，
申请(专利权)人：南方医科大学，
类型：发明
国别省市：广东,44