一种微孔水的制备方法及其在制备惰性气体磁共振信号增强试剂中的应用技术

本发明专利技术属于生物医学影像领域，具体公开了一种微孔水的制备方法及其在制备惰性气体磁共振信号增强试剂中的应用。所述方法以ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种微孔水的制备方法及其在制备惰性气体磁共振信号增强试剂中的应用


[0001]本专利技术属于生物医学影像领域，具体涉及一种微孔水的制备方法及其在制备惰性气体磁共振信号增强试剂中的应用。

技术介绍

[0002]磁共振成像(MRI)无电离辐射无损伤，具有高的空间分辨率，可获得全身器官及肿瘤的三维解剖式结构信息，是目前临床中应用最为成熟的影像技术之一。但传统MRI信号来源于体内的质子，背景信号强，且灵敏度较低。惰性气体如
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Xe，无毒无害，采用自旋交换光泵技术将之超极化后，其磁共振信号强度提高了数万倍。超极化后的气体
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Xe可实现肺部气体MRI，获取肺部疾病的结构和功能信息。但是，由于
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Xe属于脂溶性气体，其在血液和水溶液中的溶解度较低，对超极化
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Xe的利用率低，造成了超极化气体的浪费。为了提高超极化
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Xe的极化度利用率，寻找新型载体势在必行。
[0003]多孔液体是一种新兴的流动液体材料，自2007年多孔液体的概念提出以来就引起了学界极大的关注。多孔液体是指具有永久孔道结构的液体，其结合了多孔固体和流动液体二者的优良特性，其不但具有永久的孔隙结构，同时还兼具较好的流动性。在气体吸收和递送、催化、生物医学、石油化工等领域极具应用前景。具有永久性微孔的液体可以比常规溶剂吸收更大量的气体分子，为气体的液相存储和运输提供了新的策略。目前多孔液体的构建方法依赖于空间体积庞大的溶剂分子或表面配体，该策略不适合包括水的许多溶剂。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本申请提供了一种基于多金属有机框架纳米材料的微孔水的制备方法，该微孔水制备方法简单，制备成本低，同时能应用于超极化
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Xe磁共振成像。具体地，拟采用一种具有疏水空腔的金属有机框架材料用于制备微孔水，因金属有机框架材料优异的气体吸附能力，从而赋予微孔水较高的气体溶解能力。该金属有机框架材料在水中不仅能形成稳定的分散体，而且能保持其微孔的干燥。该微孔水具有永久性的微孔结构，可以吸附惰性气体
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Xe并将该气体浓缩到一定密度，从而增强了
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Xe的磁共振信号强度，突显了这种新型微孔液体在超极化
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Xe磁共振成像中的应用潜力。
[0005]实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：
[0006]一种基于多金属配体有机框架材料的微孔水的制备方法，所述制备方法以ZIF
‑
8为基本骨架，在ZIF
‑
8制备过程中，用Ni
2+
替代部分Zn
2+
构建多金属配体有机框架材料，然后在所述多金属配体有机框架材料表面修饰改性材料得纳米晶材料，所述纳米晶材料溶于水后得到微孔水，所述改性材料为稳定性好，与多金属配体有机框架材料生物相容性高且能提高其亲水性的材料。
[0007]进一步的，所述改性材料为牛血清白蛋白或红细胞膜。
[0008]进一步的，所述多金属配体有机框架材料的制备方法如下：在ZIF
‑
8的合成过程
中，将原料锌化合物替换为镍化合物以及锌化合物的混合物，其中镍化合物与锌化合物投料摩尔比例以镍元素：锌元素计为(0.25
‑
5)：1，优选为0.25:1；
[0009]更进一步的，所述多金属配体有机框架材料的制备方法如下：
[0010](1.1)将镍化合物与锌化合物溶于有机溶剂(优选为无水甲醇)中，搅拌均匀；
[0011](1.2)将2
‑
甲基咪唑溶于有机溶剂(优选为无水甲醇)中，超声震荡均匀至无明显颗粒物，得到2
‑
甲基咪唑分散液；
[0012](1.3)搅拌下，将(1.2)所得的2
‑
甲基咪唑分散液倒入(1.1)所得的溶液中，待混合均匀搅拌2
‑
5h(优选搅拌3小时)后；静置，离心、洗涤、真空干燥(优选为在50℃下干燥12h)得多金属配体有机框架材料。
[0013]进一步的，所述2
‑
甲基咪唑与锌化合物摩尔比为10:1。
[0014]进一步的，所述锌化合物为乙酸锌或硝酸锌。
[0015]进一步的，所述镍化合物为乙酸镍或硝酸镍。
[0016]进一步的，所述改性材料为牛血清白蛋白，所述在多金属配体有机框架材料表面修饰改性材料的具体操作为：
[0017]将金属有机框架材料与牛血清白蛋白，加水超声均匀，搅拌8
‑
12h后，离心，所得沉淀在真空下干燥(优先为在50℃下干燥12h)，制得表面包裹牛血清白蛋白的多金属配体有机框架材料，即多金属配体纳米晶。
[0018]本专利技术提供了上述制备方法制得的微孔水作为在惰性气体磁共振信号增强试剂中的应用。
[0019]进一步的，所述应用为用于溶液中超极化
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Xe磁共振信号的增强。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的优点与有益效果在于：
[0021]1、该多金属配体有机框架材料可提高Xe的信号强度。在Ni
2+
取代部分Zn
2+
后，
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Xe NMR信号强度提高了38.5％。在采用牛血清白蛋白(BSA)包裹后，
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Xe信号强度与纯ZIF
‑
8基本相同，单位质量的微孔水相较于纯水中的信号强度得到了大幅度增强。
[0022]2、该多金属配体有机框架材料的制备方法相对简单，操作便捷，制备成本相对较低，其在超极化
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Xe磁共振成像方面展现出较大的应用前景。
[0023]3、该多金属配体有机框架材料修饰牛血清白蛋白(BSA)后，可稳定的分散于水中，形成具有永久微孔的胶体。这种胶体对
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Xe显示出较好的吸附能力，为超极化
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Xe气体运输和活体
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XeMRI提供了潜在的应用前景。
附图说明
[0024]图1为实施例1制备的多金属配体有机框架材料Ni
‑
ZIF
‑
8和多金属配体纳米晶Ni
‑
ZIF
‑
8@BSA的电镜图，其中图1(a)多金属配体有机框架材料的TEM图，图1(b)为多金属配体有机框架材料的C元素TEMEDS元素面分布图，图1(c)为多金属配体有机框架材料的Ni元素TEMEDS元素面分布图，图1(d)多金属配体有机框架材料的Zn元素TEMEDS元素面分布图，图1(e)为多金属配体有机框架材料的SEM图，图1(f)为多金属配体纳米晶Ni
‑
ZIF
‑
8@BSA的TEM图。
[0025]图2为实施例1制备的多金属配体有机框架材料的XRD图。
[0026]图3为实施例1制备的多金属配体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多金属配体有机框架材料的微孔水的制备方法，所述制备方法以ZIF
‑
8为基本骨架，在ZIF
‑
8制备过程中，用Ni
2+
替代部分Zn
2+
构建多金属配体有机框架材料，然后在所述多金属配体有机框架材料表面修饰改性材料后得纳米晶材料，所述纳米晶材料溶于水后得到微孔水，所述改性材料为稳定性好，与多金属配体有机框架材料生物相容性高且能提高其亲水性的材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性材料为牛血清白蛋白或红细胞膜。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多金属配体有机框架材料的制备方法如下：在ZIF
‑
8的合成过程中，将原料锌化合物替换为镍化合物以及锌化合物的混合物，其中镍化合物与锌化合物投料摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭茜旎，乐曲儿，曾庆斌，孙献平，周欣，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：