基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子和组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种基于X射线衰减的生物成像技术，其特征在于，包括：核结构体，其包括X射线衰减物质；及壳层，其形成于上述核结构体上，并由具有生物相容性、体内非反应性的物质构成，从而具有通过如非创伤性地用于胸部X射线的普通X射线成像来能够简单、迅速地诊断癌症的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子和组合物


[0001]本专利技术涉及一种基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子和组合物。

技术介绍

[0002]癌症的发病率和死亡率一直不断增长，并且癌症是在世界范围内延长预期寿命的主要障碍之一。癌症的早期诊断提高了治疗可能性，对于大多数癌症，尤其是对于侵袭性或无早期症状的癌症的提高了其存活率。如磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)和超声成像等非创伤性成像技术对于癌症的诊断是必不可少的，但是它们却存在时间长、暴露于高辐射、分辨率低等问题。另外，当肿瘤的形态与健康组织的形态相似时，由于对比度(contrast)的问题，这样的断层成像技术的使用受到了很大限制。因此存在如下问题：不能通过上述技术检测出如胰腺癌和结肠癌等癌症中所发生的早期变化或细微的变化。
[0003]由此，与荧光分子或纳米粒子(Nano Particle；NP)一同使用非创伤性光学成像的技术一直不断地发展，其中上述荧光分子或纳米粒子被设计为与癌症特异性地结合。与可视光或紫外线(UV)相比，使用近红外线(NIR)，尤其是使用了第二近红外线(NIR-II，900-1700nm)的荧光成像中，由于减少了组织吸收、散射及自发荧光，因此，长时间穿透组织，并且提高了时间性和空间性分辨能力。但是，具有如下问题：基于荧光的接近方法的本质问题是不可避免的，例如吸收光和发射光的受限的穿透深度及深度和分辨率之间的折衷。另外，通过针对生物毒性、低量子收率和不充分的检测系统的问题而限制临床应用。
[0004]但是，基于X射线的成像速度快，易于使用，并且对穿透深度几乎没有限制。尤其，与其他X射线技术(如CT)相比，常规的X射线成像(例如用于胸部X射线的成像)具有如下进一步的优点：即，所需费用少，并且针对辐射的暴露较少以及更容易接近。
[0005]因此，现实情况中有必要研究能够进行包含非创伤性普通X射线检查对肿瘤进行早期诊断的实时体内成像的纳米粒子开发及利用其的体内成像技术。
[0006]现有技术文献
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：Nat.Biomed.Eng.1,697-713(2017)(2017.09.12.公开)

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的问题
[0010]本专利技术的目的在于提供一种通过X射线拍摄，进行非创伤性生物体内成像的基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子和其的制备方法。
[0011]另外，根据本专利技术的其他目的在于，提供一种包括上述纳米粒子的基于X射线衰减的生物成像用组合物。
[0012]另外，根据本专利技术另一目的在于，提供一种包括上述纳米粒子的基于X射线衰减的生物成像方法。
[0013]用于解决问题的方案
[0014]为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于X射线衰减生物成像用纳米粒子，其包括：核结构体，其包括X射线衰减物质；及壳层，其形成于上述核结构体上，并由具有生物相容性、体内非反应性的物质构成。
[0015]另外，本专利技术提供基于X射线衰减生物成像用组合物，其包括上述基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子作为有效成分。
[0016]另外，本专利技术提供基于X射线衰减生物成像方法，其包括：将基于X射线衰减生物成像用纳米粒子与生物样本进行反应的步骤；及通过X射线拍摄来观察图像的步骤。
[0017]另外，本专利技术提供基于X射线衰减生物成像用纳米粒子的制备方法，其包括：制备X射线衰减物质前体溶液的步骤(第一步骤)；将上述第一步骤的溶液添加至核前体溶液中，来制备核结构体的步骤(第二步骤)；对上述第二步骤的核结构体进行退火处理的步骤(第三步骤)；及通过将上述第三步骤中退火处理的核结构体添加至壳前体溶液中，来制备具有核前体-壳层的纳米粒子的步骤(第四步骤)。
[0018]专利技术效果
[0019]根据本专利技术的基于X射线衰减的实时生物成像用纳米粒子可以快速地通过共合成方式来制备，并且其生物体内安全性和稳定性非常优秀。
[0020]另外，具有通过普通的X射线拍摄(如非创伤性地用于胸部X射线)来能够简单、迅速地进行实时生物成像(如癌症早期诊断等)的效果。
附图说明
[0021]图1是通过使用溴化铯铅(CPB)量子点(QD)闪烁体(Scintillator)来示出癌症的普通X射线成像的图，A示出通过普通的X射线检查来检测癌症的示意图；B示出CPB-SiO2@SiO
2-Ab纳米粒子(NP)的结构；C和D示出在不同的放大率下CPB-SiO2@SiO
2 NP的透射电子显微镜(TEM)图像(SiO
2 NP中含有的CPB QD在C中以绿色箭头来表示)；E示出UV照射及日光(插入图)下的CPB-SiO2@SiO
2 NP粉末图。
[0022]图2是示出CPB-SiO2@SiO
2 NP的光谱调查结果的图，A至C示出在150℃下进行退火2小时前、后，CPB-SiO
2 NP的FT-IR光谱(A)、针对O1s电子的X射线光电子能谱(B和C)；D示出退火前、后的Si-OH有关光谱强度的比较；E和F示出了针对水性CPB-SiO2@SiO
2 NP溶液(1mg/ml)，通过电感耦合等离子体(ICP)测定来分析的随时间的Pb浓度变化(E)及通过光致发光(PL)强度(F)来进行分析的随时间的Pb浓度变化。
[0023]图3是CPB-SiO
2 NP的光谱调查结果，图中示出针对水溶液(1mg/ml)的、随时间的相对光致发光(PL)强度，其中，上述水溶液(1mg/ml)包含150℃下进行退火2小时或不进行退火的CPB-SiO
2 NP。
[0024]图4是示出CPB-SiO2@SiO
2 NP的形态和荧光特性的图，A、B示出在不同的放大率下拍摄的CPB-SiO2@SiO
2 NP的扫描电子显微镜(SEM)图像；C示出CPB-SiO
2 NP和CPB-SiO2@SiO
2 NP溶液的光致发光(PL)光谱。
[0025]图5是示出X射线光电子能谱(XPS)测定结果的图，将针对CPB-SiO2@SiO2NP蒸镀膜的O1s、Si 2p和Pb 4f核电子的原子含量变化绘制(plot)为蚀刻时间(膜深度)的函数。
[0026]图6是示出CPB-SiO2@SiO
2 NP的X射线衰减特性的图，A示出在各种管电位下拍摄的CPB-SiO2@SiO
2 NP的X射线图像(包含NP的圆柱的厚度从左到右分别为0.5cm、1.0cm和
2.0cm。)；B示出在50kVp的管电位下拍摄的NP的X射线图像(厚度从左向右分别为0.5cm、1.0cm和2.0cm)，该NP位于肌肉和骨骼的下方；C示出设置在肌肉和骨骼的下方的少量NP的X射线图像(管电位是50kVp，并且NP的量从左向右分别为1mg、3mg、5mg、10mg和20mg),并且还提供了对比度分辨率和SNR值。
[0027]图7是示出CP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子，其特征在于，包括：核结构体，其包括X射线衰减物质；及壳层，其形成于所述核结构体上，并由具有生物相容性、体内非反应性的物质构成。2.根据权利要求1中所述的基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子，其特征在于，所述X射线衰减物质是平均直径大小为5至15nm的量子点。3.根据权利要求2中所述的基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子，其特征在于，所述量子点是ABX3钙钛矿结构物质，其中，所述A选自由Ti、Sr、Ca、Cs、Ba、Y、Gd、La、Fe及Mn组成的组；所述B选自由Pb、Sn、Cu、Ni、Bi、Co、Fe、Mn、Cr、Cd、Ge及Yb组成的组；所述X选自由I
y
Br
(1-y)
、I
y
Cl
(1-y)
及Br
y
Cl
(1-y)
组成的组，0≤y≤1。4.根据权利要求1中所述的基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子，其特征在于，所述壳层选自由SiO2、TiO2、ZnO、ZrO2和Al2O3组成的组中一个以上。5.根据权利要求1中所述的基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子，其特征在于，所述壳层的表面上还具有选自由酶基质、配体、氨基酸、肽、蛋白质、己烷、脂质、辅助因子、碳水化合物及抗体组成的组中的一种以上的靶向制剂。6.一种基于X射线衰减的生物成像用组合物，其特征在于，包括：作为有效成分的根据权利要求1至5中任一项所述的基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子。7.一种基于X射线衰减的生物成像方法，其特征在于，包括：将根据权利要求1至5中任一项所述的基于X射线衰减的生物成像用纳米粒子与生物样本进行反应的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：任相奎，柳一桓，柳智然，
申请(专利权)人：国民大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：