含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球的制备及其在超声-磁共振图像配准融合导航中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球，将粒径为100‑200nm的介孔二氧化硅纳米颗粒作为装载含钆类磁共振对比剂的载体和超声显像材料，利用虹吸作用将含钆类磁共振对比剂装载至所述介孔二氧化硅纳米颗粒，介孔二氧化硅纳米颗粒的表面通过所述孔道包封剂的氢键作用修饰，然后依次与海藻酸钠水溶液和氯化钙水溶液混合，利用Ca

【技术实现步骤摘要】
含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球的制备及其在超声-磁共振图像配准融合导航中的应用
本专利技术涉及一种纳米生物材料及其制备，尤其涉及一种含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球及其制备和应用。
技术介绍
临床术前诊断前列腺癌的金标准是经直肠超声(TRUS)引导的前列腺穿刺活检术及病理诊断。但是超声引导的前列腺穿刺活检术检出前列腺癌的假阴性率及并发症发生率很高另外超声成像分辨力较低，易造成漏诊或误诊。靶向前列腺活检是一种新兴技术，利用高分辨率多参数磁共振图像可检出更多有效的可疑前列腺病灶，提供更为准确的穿刺靶点信息。近年来，MRI/TRUS图像融合靶向活检已成为前列腺穿刺活检的主流方式。MRI/TRUS图像融合穿刺技术理论上是将提前获取并预存在系统中的患者前列腺MRI图像通过相关软件或专家在认知或视觉上与实时TRUS图像配准融合，操作者可依据融合图像中MRI提供的目标信息进行TRUS实时引导完成目标穿刺活检。实现不同模态图像融合的先决条件和关键是图像配准技术，图像配准精度的高低直接决定图像融合结果的质量，而用于配准的标记物选择又是图像配准成功与否的重要前提。目前临床上广泛应用前列腺的边缘点、轮廓及解剖结构作为标记点进行配准，如前列腺内的钙化、尿道内口、前列腺的边缘轮廓以及前列腺内相关病灶等。虽然此类方法简便、无创，但是前列腺是易于变形的器官，不仅前列腺切除术前后腺体会变形。另外，如患者体位、直肠超声探头和MRI直肠线圈的内径不一致、不同充盈程度的膀胱以及介入过程中活检针的插入所形成的压力都会使前列腺产生不同程度的位移和形变，此时依赖前列腺几何形态及局部点、线、面、表明轮廓特征等进行配准的方法误差就很大，进而影响配准准确性。软件辅助的MRI/TRUS融合平台可利用电磁跟踪定位系统、智能机械臂中的位置编码器和软件跟踪系统应用弹性配准或刚性配准方法进行图像配准融合，虽可最大程度地减少由于操作者对解剖结构及病变位置的错误判断而可能导致的配准错误，但是在图像配准融合过程中仍需要标记物在起始点层面配准，起始点层面配准所需的标记物同样存在上述和所述的不足之处。纳米医学是通过应用各类纳米探针达到检测和治疗疾病的目的，其出现为临床医学，分子影像学及医学检测技术等医学领域带来了革命性的进步，近年来纳米医学在手术定位及导航方面发展迅猛。介孔二氧化硅是已获得FDA临床试验批准的刚性纳米材料，具有包括大孔体积，高表面积，可调节孔径，可功能化，可生物降解以及良好的生物相容性等优点，已作为药物递送平台被广泛应用，但是大多数的纳米探针仍处于临床前或基础研究阶段。海藻酸钠是一种天然的阴离子聚合物，具有无毒性、生物可降解性等特点，且可与阳离子形成离子交联凝胶，以海藻酸钠为药物载体的研究屡见不鲜，但是利用其成胶性在体内塑形定位应用于前列腺MRI/US图像配准融合穿刺导航技术的研究还未见报道。
技术实现思路
针对现有技术，本专利技术提出的一种含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球及其制备方法，制备的含钆介孔二氧化硅海藻酸纳米微球具有MRI/US双模态成像效果、可塑形固化、安全无毒、生物可降解。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球，包括的组分有粒径为100-200nm的介孔二氧化硅纳米颗粒、含钆类磁共振对比剂、孔道包封剂、海藻酸钠和氯化钙；将所述的介孔二氧化硅纳米颗粒作为装载含钆类磁共振对比剂的载体和超声显像材料，利用虹吸作用将含钆类磁共振对比剂装载至所述介孔二氧化硅纳米颗粒，介孔二氧化硅纳米颗粒的表面通过所述孔道包封剂的氢键作用修饰，然后依次与海藻酸钠水溶液和氯化钙水溶液混合，利用Ca2+和含钆介孔二氧化硅海藻酸钠混悬液中藻酸盐的α-L-古洛糖醛酸嵌段之间的高亲和力，交联固化形成直径为3.8～4.2mm、硬度为10～25Hw的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球。进一步讲，本专利技术的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球中，所述的孔道包封剂是油酸甲酯或是油酸。上述含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球的制备方法，包括以下步骤：步骤1)：将粒径为100-200nm介孔二氧化硅纳米颗粒分散于质量百分数为0.1％-6.4％的含钆类磁共振对比剂水溶液，介孔二氧化硅纳米颗粒与含钆类磁共振对比剂水溶液的质量体积比为1g/100mL，室温下搅拌反应24h，离心干燥后收集的产物即为装载了含钆类磁共振对比剂的介孔二氧化硅纳米颗粒；步骤2)：将步骤1)得到的产物分散到适量的有机溶剂内，加入油酸甲酯或是油酸，其中，油酸甲酯或是油酸与介孔二氧化硅纳米颗粒的质量比为3:1，室温下搅拌反应24h，蒸发有机溶剂后，用无水乙醇或乙醇水溶液洗涤3次，分离、干燥后，所得即为含钆介孔二氧化硅纳米颗粒；步骤3)：将海藻酸钠溶于去离子水中，经过机械搅拌，得到质量百分数为2～3％的海藻酸钠水溶液，优选为3％。步骤4)：将步骤2)中得到的含钆介孔二氧化硅纳米颗粒加入至步骤3)制得的海藻酸钠水溶液中，其中，含钆介孔二氧化硅纳米颗粒与含钆介孔二氧化硅海藻酸钠水溶液的质量体积比为50mg/ml～200mg/mL，优选为100mg/mL；室温搅拌至均匀，得到含钆介孔二氧化硅海藻酸钠混悬液；步骤5)：按照体积比为1:1将步骤4)得到的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠混悬液与摩尔浓度为0.5mol/L～4mol/L的氯化钙水溶液交联固化，交联反应时间为3min，得到直径为3.8-4.2mm、硬度为10-25Hw的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球。进一步讲，本专利技术的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球的制备方法，其中：步骤1)中，所述含钆类磁共振对比剂包括钆贝葡胺、钆喷酸葡胺、钆布醇、钆特酸葡甲胺，亦包括其它能在磁共振成像的对比剂；含钆类磁共振对比剂水溶液的质量百分数优选为1.6％。步骤2)中，所述有机溶剂为四氢呋喃或无水乙醇；所述蒸发有机溶剂的方法采用旋转蒸发仪或放置在通风橱内蒸发有机溶剂；所述乙醇水溶液的体积分数为65％-70％。步骤5)中，将含钆介孔二氧化硅海藻酸钠混悬液与摩尔浓度为0.5mol/L～4mol/L的氯化钙水溶液交联固化的过程采用双通道微量注射泵进行，所述双通道微量注射泵包括两个注射器分别记为通道A注射器和通道B注射器，并包括以下步骤：在通道A注射器内装入步骤4)制备得到的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠混悬液；在通道B注射器内装入摩尔浓度为0.5mol/L～4mol/L的氯化钙水溶液；将两个注射器分别安装在双通道微量注射泵的通道A和通道B上，并使两个注射器的针头位于同一位置，启动双通道微量注射泵，所述双通道微量注射泵的速度为0.01-0.05m/s，当注射器A和注射器B推出的液量均为0.2mL，停止推动，停留3分钟，最终在两个注射器的针头出液孔处形成了直径为3.8-4.2mm的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球。上述制备方法制得的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球(直径约4mm)，以粒径为100-200nm介孔二氧化硅纳米为载体和超声显像材料，利用虹吸作用装载进含钆类磁共振对比剂，介孔二氧化硅表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球，其特征在于，包括的组分有粒径为100-200nm的介孔二氧化硅纳米颗粒、含钆类磁共振对比剂、孔道包封剂、海藻酸钠和氯化钙；将所述的介孔二氧化硅纳米颗粒作为装载含钆类磁共振对比剂的载体和超声显像材料，利用虹吸作用将含钆类磁共振对比剂装载至所述介孔二氧化硅纳米颗粒，介孔二氧化硅纳米颗粒的表面通过所述孔道包封剂的氢键作用修饰，然后依次与海藻酸钠水溶液和氯化钙水溶液混合，利用Ca

【技术特征摘要】
1.一种含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球，其特征在于，包括的组分有粒径为100-200nm的介孔二氧化硅纳米颗粒、含钆类磁共振对比剂、孔道包封剂、海藻酸钠和氯化钙；将所述的介孔二氧化硅纳米颗粒作为装载含钆类磁共振对比剂的载体和超声显像材料，利用虹吸作用将含钆类磁共振对比剂装载至所述介孔二氧化硅纳米颗粒，介孔二氧化硅纳米颗粒的表面通过所述孔道包封剂的氢键作用修饰，然后依次与海藻酸钠水溶液和氯化钙水溶液混合，利用Ca2+和含钆介孔二氧化硅海藻酸钠混悬液中藻酸盐的α-L-古洛糖醛酸嵌段之间的高亲和力，交联固化形成直径为3.8～4.2mm、硬度为10～25Hw的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球。


2.根据权利要求1所述的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球，其特征在于，所述的孔道包封剂是油酸甲酯或是油酸。


3.一种如权利要求1所述的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将粒径为100-200nm介孔二氧化硅纳米颗粒分散于质量百分数为0.1％-6.4％的含钆类磁共振对比剂水溶液，介孔二氧化硅纳米颗粒与含钆类磁共振对比剂水溶液的质量体积比为1g/100mL，室温下搅拌反应24h，离心干燥后收集的产物即为装载了含钆类磁共振对比剂的介孔二氧化硅纳米颗粒；
步骤2)：将步骤1)得到的产物分散到适量的有机溶剂内，加入油酸甲酯或是油酸，其中，油酸甲酯或是油酸与介孔二氧化硅纳米颗粒的质量比为3:1，室温下搅拌反应24h，蒸发有机溶剂后，用无水乙醇或乙醇水溶液洗涤3次，分离、干燥后，所得即为含钆介孔二氧化硅纳米颗粒；
步骤3)：将海藻酸钠溶于去离子水中，经过机械搅拌，得到质量百分数为2～3％的海藻酸钠水溶液；
步骤4)：将步骤2)中得到的含钆介孔二氧化硅纳米颗粒加入至步骤3)制得的海藻酸钠水溶液中，其中，含钆介孔二氧化硅纳米颗粒与含钆介孔二氧化硅海藻酸钠水溶液的质量体积比为50mg/mL～200mg/mL，室温搅拌至均匀，得到含钆介孔二氧化硅海藻酸钠混悬液；
步骤5)：按照体积比为1:1将步骤4)得到的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠混悬液与摩尔浓度为0.5mol/L～4mol/L的氯化钙水溶液交联固化，交联反应时间为3min，得到直径为3.8～4.2mm、硬度为10～25Hw的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球。


4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛远杰，赵阳，张雪宁，曹琳，田晶，刘爽，
申请(专利权)人：天津医科大学第二医院，
类型：发明
国别省市：天津;12