用于双模式成像和细胞保护的金-超顺磁颗粒-卟啉铁自组装体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开用于双模式成像和细胞保护的金

【技术实现步骤摘要】
用于双模式成像和细胞保护的金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种用于双模式成像和细胞保护的金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体及其制备方法和应用，属于无机纳米材料和生物医学领域。

技术介绍

[0002]干细胞疗法是指将健康的干细胞移植到患者体内，通过旁分泌或分化替代的途径修复或取代受损伤组织的治疗方法。近十年来，移植间充质干细胞已经被证明可以治疗多种免疫系统疾病、神经系统疾病以及内外科疾病。大部分静脉注射至体内的干细胞会优先在肺部滞留且被肺部的局部微环境激活，发挥抗炎作用。特别是在肺部有损伤存在时，干细胞在肺部的短期滞留甚至可高达83％。所以，通过静脉注射移植间充质干细胞治疗肺纤维化等肺部疾病被认为是一种具有前景的低侵入性治疗方法。但是，损伤部位的恶劣氧化应激环境使间充质干细胞在移植后存活率低，难以发挥理想的治疗效果，这限制了干细胞治疗的发展。此外，为了研究干细胞在体内发挥治疗作用的机理，需要开发一种能够实时无创示踪移植至体内的间充质干细胞的合适方法。
[0003]核磁共振成像(MRI)技术在临床上拥有足够的组织穿透深度，能够以相当高的空间分辨率非侵入性地显示软组织的影像和与组织微构架有关的功能信息。MRI在被用于监测移植的干细胞时，除了能够精准确认干细胞的位置信息，还可以提供干细胞周围组织的解剖和病理学信息，包括移植部位周围的水肿或炎症。因为肺部含气量较高，质子密度较小，而空气会导致核磁共振成像图像失真，所以在肺部等水含量较低的器官处造影时，MRI的成像效果会受到限制。基于此需要合适的多模态成像以适应各种场景的成像要求。计算机断层扫描(CT)成像是一种将X射线扫描投影数据与重建数学及计算机技术结合获得的以层面信息为基础的医学影像技术。CT在肺等器官处有良好的成像效果，对组织密度敏感，可以填补MRI的部分不足。
[0004]近年来，有研究将金、四氧化三铁纳米颗粒或钆离子的螯合剂等合成为CT/MRI的双模态造影剂(ACS Appl.Bio Mater.2020,3,4,2489
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2498；Int.J.Mol.Sci.2018,19(12),4049)。但是这些材料的合成工艺较为繁琐且钆离子对生物体有较强的潜在毒副作用，从而大大降低了这些纳米材料在临床应用上的潜力。除了上述问题以外，现行的仅有多模态成像功能的纳米颗粒存在不能保护干细胞的缺陷。卟啉铁是一种经FDA批准的纯天然生物补铁剂，具有生物利用度高、无体内铁蓄积中毒及无胃肠刺激等不良反应等优点。更重要的是，卟啉铁可以通过调节血红素加氧酶
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1的适度过表达在氧化应激环境下保护干细胞，有望成为干细胞移植时的细胞保护剂。然而，用保护性药物和多模态造影剂分别标记干细胞可能会给干细胞研究带来诸多不便。

技术实现思路

[0005]针对干细胞多模态造影剂合成复杂且不能保护干细胞等问题，本专利技术提供一种用
于双模式成像和细胞保护的金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体及其制备方法和应用。所述金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体具有磁性、MRI和CT成像性能，良好的磁性赋予自组装体磁性标记干细胞和体内磁靶向的功能，增加细胞标记效率和治疗效率，在干细胞治疗与成像方面具有广阔的应用前景。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体。所述自组装体是以金纳米颗粒和超顺磁氧化铁纳米颗粒形成的纳米团簇为内核、以至少部分包覆该纳米团簇表面的卟啉铁为外层的亲水性纳米团簇。超顺磁氧化铁纳米颗粒因自组装形成的团簇状形貌降低了其对称性，增加了磁场的不均匀性，从而缩短T2弛豫时间、增加T2弛豫率和增强核磁共振成像性能。纳米团簇内核外部包裹的卟啉铁可在体内环境下缓慢释放，通过上调血红素加氧酶
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1的适度过表达保护干细胞免受氧化应激。所得金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体为亲水性纳米颗粒，更加方便给药的同时表现出较好的MRI和CT成像性能，而且可以在双模态示踪干细胞的同时在氧化应激环境下保护干细胞，提高干细胞在移植后的存活率。
[0007]较佳地，卟啉铁占所述金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体总质量的20～60wt％，这有利于卟啉铁、金和超顺磁氧化铁这三种功能组分成功自组装为纳米颗粒。
[0008]较佳地，金纳米颗粒和超顺磁氧化铁纳米颗粒的质量比为(0.5～2)：1，这有利于保证自组装纳米颗粒具有良好的MRI/CT这两种成像性能。
[0009]较佳地，所述超顺磁氧化铁的组成为四氧化三铁和/或三氧化二铁，优选为四氧化三铁；所述超顺磁氧化铁纳米颗粒的粒径为2～10nm，优选为4～6nm。
[0010]较佳地，所述金纳米颗粒的粒径为2～8nm，优选为4～6nm。
[0011]较佳地，所述金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体的颗粒粒径为40～140nm，优选为80～120nm，更优选为90～110nm。
[0012]较佳地，金纳米颗粒和超顺磁氧化铁纳米颗粒形成的纳米团簇内核中，超顺磁氧化铁纳米颗粒分布均匀，而金纳米颗粒趋于团聚在超顺磁氧化铁纳米颗粒的一侧。
[0013]较佳地，所述金纳米颗粒为表面修饰正十二硫醇的金纳米颗粒和/或所述超顺磁氧化铁纳米颗粒为表面修饰油酸的超顺磁氧化铁纳米颗粒。
[0014]第二方面，本专利技术提供上述任一项所述的金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：步骤A)将金纳米颗粒和超顺磁氧化铁纳米颗粒分散在挥发性溶剂中，并将得到的溶液加入到卟啉铁的有机溶液中，然后通过涡旋和水浴加热使金纳米颗粒、超顺磁氧化铁纳米颗粒和卟啉铁分散均匀；步骤B)将含有金纳米颗粒、超顺磁氧化铁纳米颗粒和卟啉铁的混合溶液加入去离子水中，超声乳化形成均匀乳液；步骤C)使乳液中的挥发性溶剂完全挥发以使得金纳米颗粒、超顺磁氧化铁纳米颗粒和卟啉铁完成自组装。
[0015]较佳地，所述制备方法还包括：完成自组装后，透析除去未反应的卟啉铁，将透析产物离心并重悬于去离子水中，得到包含金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体的水溶液。
[0016]较佳地，步骤A)中，金纳米颗粒和超顺磁氧化铁纳米颗粒在挥发性溶剂中的浓度独立地为10～20mg/mL；挥发性溶剂为甲苯、氯仿、乙酸乙酯、正戊烷、正己烷中的至少一种；卟啉铁的有机溶液浓度为10～40mg/mL；金纳米颗粒或超顺磁性纳米颗粒和卟啉铁的质量
比为1：(4～18)；水浴温度为40～60℃，优选为45～55℃。
[0017]较佳地，步骤B)中，所述混合溶液与去离子水的体积比为1：(50～75)；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体，其特征在于，所述自组装体是以金纳米颗粒和超顺磁氧化铁纳米颗粒形成的纳米团簇为内核、以至少部分包覆该纳米团簇表面的卟啉铁为外层的亲水性纳米团簇；其中，金纳米颗粒和超顺磁氧化铁纳米颗粒的质量比为（0.5～2）：1，卟啉铁占所述金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体总质量的20～60 wt%。2.根据权利要求1所述的自组装体，其特征在于，所述超顺磁氧化铁的组成为四氧化三铁和/或三氧化二铁，优选为四氧化三铁；所述超顺磁氧化铁纳米颗粒的粒径为2～10 nm，优选为4～6 nm。3.根据权利要求1或2所述的自组装体，其特征在于，所述金纳米颗粒的粒径为2～8 nm，优选为4～6 nm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的自组装体，其特征在于，所述金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体的颗粒粒径为40～140 nm，优选为80～120 nm，更优选为90～110 nm。5.根据权利要求1至4中任一项所述的自组装体，其特征在于，所述金纳米颗粒为表面修饰正十二硫醇的金纳米颗粒和/或所述超顺磁氧化铁纳米颗粒为表面修饰油酸的超顺磁氧化铁纳米颗粒。6.根据权利要求1至5中任一项所述的金
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超顺磁颗粒
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卟啉铁自组装体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤A) 将金纳米颗粒和超顺磁氧化铁纳米颗粒分散在挥...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明，舒一盟，陈航榕，刘晴，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：