铋粒子X-射线造影剂制造技术

本发明专利技术公开了不透射线的铋粒子以及制造和使用所述不透射线的铋粒子的方法。所述不透射线的铋粒子包括元素铋核心和包含一种或多种涂层剂的外涂层。所公开的不透射线的铋粒子适用于外科海棉和塑料物品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铋粒子X-射线造影剂与相关申请的交叉引用本申请要求2011年6月6日提交的美国临时申请号61/493，913的利益，所述临时申请通过参考并入本文。
本公开涉及不透射线的铋粒子以及制造和使用所述不透射线的铋粒子的方法。
技术介绍
纳米和微米尺寸的造影剂是有吸引力的X-射线造影剂(XCA)，因为它们在小体积中含有大量X-射线衰减原子，这将允许以低浓度给药。另外，高对比度材料允许将生物分子和/或配体附连于粒子表面，可能制造高特异性的定点造影剂或混溶性可变的X-射线复合填充剂(Cho等，T.1n Molecular Medicine, 2010, 16, 12, 561)。已开始探索将重元素金纳米粒子(AuNP，Z=79)作为纳米XCA，这主要是由于过去在几十年间已证实它的合成和形态控制容易(Popovtzer 等，Nano Lett.2008, 8, 4593 ；Eck 等，Nano Lett.2010, 10, 2318)。然而，金非常昂贵，使得AuNP对于大规模系统性医疗应用来说是多少有些不理想的元素。更重要的是，尽管AuNP的氧化稳定性意味着在实验室中的合成优势,但大于5nm的AuNP由于不被活生物体清除并可能生物积累而引起生物和环境毒性风险(Choi等，Nat.Biotechnology, 2007, 25(10)，1165 ；Longmire 等，Nanomedicine, 2008, 3, 5, 703)。其他不透X-射线的XCA和填充剂包括碘普罗胺、硫酸钡、锡和铅，其各自具有局限性，并且通常不采取粒子形式。最近绿色化学技术的流行强调使用水作为合成溶剂，这对易于氧化的金属来说可能有问题。由于在生物体内使用的任何XCA必须具有水相稳定性，因此用作XCA的理想纳米粒子是水解稳定的并具有抗氧化性。由于难以针对水解和氧化分解提供保护，纳米材料、特别是由电正性金属和半金属制成的纳米材料的水相有氧稳定化，已被证明是一种挑战。金已变成纳米粒子形成、稳定性和生长机制的模型系统，这部分是由于这种元素的氧化惰性。然而，大多数金属易于在其表面上形成氧化物，这可引起材料的最终氧化性降解，例如在铁中，或者引起金属保护，例如在铝中。由于纳米尺寸的粒子固有地具有高的面积/体积比，这使得水性金属纳米材料的稳定化困难。大的表面积提供了各种独特和所需的性质；然而，对于非氧化惰性元素来说，大的表面积在水性或有氧环境中可引起稳定性挑战。在非极性环境中，在使高能粒子表面稳定以防聚集方面，存在类似的挑战。
技术实现思路
本文公开了具有内部核心(其包含元素铋)和外涂层的不透射线的铋粒子的实施方式。向铋核心施加外涂层为粒子提供了可调节的表面特征，从而便于均匀分散在液体或固体基体中以获得高X-射线衰减的分散体和组合物，用于包括生物医学X-射线造影剂、不透X-射线的墨水、不透X-射线的外科塑料和海绵、以及不透X-射线的玩具等的各种应用。在某些实施方式中，所述粒子具有最高Imm的平均直径。在某些实施方式中，所述粒子是微粒、纳米粒子或其组合。所述外涂层可以是基本上连续或不连续的，并且可以通过化学键合(即离子、共价或配位键合)或通过静电相互作用(例如范德华力和/或富电子溶剂在贫电子金属表面上的吸附)与所述核心结合。在某些实施方式中，所述涂层包含一种或多种亲水、疏水或两亲性涂层剂或包覆剂。所述涂层剂经过选择以为粒子提供所需的表面官能性和性质。适合的涂层剂包括醇、脂族化合物(例如烷烃、烯烃、炔烃)、烷基喹啉鎗阳离子、胺、芳基化合物(例如苯基取代的烯烃)、糖(例如单糖、二糖和多糖)、羧酸、酮、醛、硫羧酸、有机硫醇(例如脂族硫醇如烷烃硫醇)、聚合物(例如包含具有可聚合烯烃基团的单体的聚合物，例如聚丙烯酸、聚苯乙烯或聚乙烯吡咯烷酮)、全卤代烷基膦酸酯(例如全氟代烷基膦酸酯)、全卤代烷基硅氧烷(例如全氟代烷基硅氧烷)及其组合。在某些实施方式中，在例如水性环境中，所述涂层剂对抗氧化降解以使所述纳米粒子稳定。在其他实施方式中，所述涂层剂为所述粒子提供疏水特性，这在非极性溶剂中提供了稳定的胶体分散体。在其他实施方式中，所述涂层剂为所述纳米粒子提供了带正电荷或负电荷的表面。所述涂层剂还可以阻止粒子聚集或使最小化粒子聚集。本文公开的铋粒子的实施方式通过“由上至下”合成或“由下至上”合成来制备。由上至下合成的实施方式包括(a)将铋与至少一种涂层剂合并以形成混合物；(b)使所述混合物经历包括球磨、碾磨或其组合的机械混合，其中所述机械混合足以打散至少一部分所述铋以形成铋微粒、铋纳米粒子或其组合，由此将所述至少一种涂层剂共价结合、离子结合或吸附于所述铋微粒、铋纳米粒子或其组合的外表面，以形成覆层铋粒子；以及(C)从所述混合物分离覆层铋粒子。分离覆层铋粒子可以包括使用溶剂从所述混合物提取所述覆层铋粒子，以及通过除去所述溶剂来回收所述覆层铋粒子。由下至上合成的实施方式包括(a)将铋盐至少部分溶解在包含溶剂和至少一种涂层剂的溶液中，以形成溶解的铋溶液；(b)向所述溶解的铋溶液加入还原剂以还原铋离子并形成元素铋粒子，由此所述至少一种涂层剂在所述元素铋粒子上形成外涂层，从而形成包含元素铋核心和含有所述涂层剂的外涂层的不透射线的覆层铋粒子；以及(c)从所述混合物分离覆层铋粒子。分离覆层铋粒子可以包括通过离心、过滤、提取进入非极性溶剂中、沉淀或其组合，从所述溶液回收所述不透射线的覆层铋粒子。适合的铋盐包括五水硝酸铋、硼化铋、氯化铋、碘化铋、乙酸铋、柠檬酸铋、氧化铋或其组合。适合的还原剂包括硼氢化钠、三亚乙基四胺、硼烷三甲基四胺、硼烷吗啉、多元醇、脂族胺或其组合。在一种实施方式中，所述涂层剂包含能够赋予所述外涂层以正电荷或负电荷的官能团。在另一种实施方式中，所述涂层剂是两亲性的，并且所述覆层铋粒子是疏水的。在某些实施方式中，不透射线的聚合物组合物包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体内的大量铋粒子。至少一些所述铋粒子包含如上所述的元素铋核心和外涂层。在一种实施方式中，所述外涂层是基本上连续的。所述粒子可以是微粒、纳米粒子或其组合。在一种实施方式中，不透射线的外科海绵包括包含所述不透射线的聚合物组合物的不透射线的元件。所述不透射线的元件可以是例如线(例如棉线或丙烯酸纤维线)或盘。在一种实施方式中，所述不透射线的 元件的至少一部分被牢固附连于所述海绵的表面。在另一种实施方式中，所述不透射线的元件被包埋在所述海绵中。在某些实施方式中，将所述铋粒子用己烷、1-戊烯、油酸或其组合涂覆。在一种实施方式中，将所述覆层铋粒子分散在硅酮基体中，并且将所述不透射线的元件用所述聚合物组合物浸溃或涂覆。在一种实施方式中，铋:硅酮的质量比为0.5至20。在另一种实施方式中，塑料物品的至少一部分包括所述不透射线的聚合物组合物。所述部分具有足够的尺寸和足够的铋粒子浓度以使所述塑料物品能够进行X-射线可视化。在一种实施方式中，所述塑料物品基本上全部包含所述不透射线的聚合物组合物。在某些实施方式中，所述聚合物基体是聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯或其组合。在某些实施方式中，通过下述方式将不透射线的铋粒子掺入到塑料物品中:将所述不透射线的覆层铋粒子或包含所述不透射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不透射线的聚合物组合物，其包含：聚合物基体；以及分散在所述聚合物基体中的大量铋粒子，至少一些所述铋粒子包含元素铋核心和外涂层，所述外涂层包含至少一种疏水、亲水或两亲性涂层剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.06 US 61/493,9131.一种不透射线的聚合物组合物，其包含: 聚合物基体；以及 分散在所述聚合物基体中的大量铋粒子，至少一些所述铋粒子包含元素铋核心和外涂层，所述外涂层包含至少一种疏水、亲水或两亲性涂层剂。2.权利要求1的不透射线的聚合物组合物，其中所述至少一种疏水或两亲性涂层剂是烷烃、烯烃、脂族醇、脂族胺、脂族羧酸、糖、苯基取代的烯烃、硫羧酸酯、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮或其组合。3.权利要求1的不透射线的聚合物组合物，其中所述外涂层是基本上连续的。4.权利要求1的不透射线的聚合物组合物，其中所述涂层剂通过化学键合、静电相互作用或其组合附着于所述元素铋核心。5.权利要求1的不透射线的聚合物组合物，其中所述铋粒子是微粒、纳米粒子或其组口 ο6.一种不透射线的外科海棉，其包含不透射线的元件，所述元件包含权利要求1-5任一项的不透射线的聚合物组合物。7.权利要求6的不透射线的外科海棉，其中所述聚合物基体是硅酮，并且所述不透射线的元件用所述聚合物组合物浸溃或涂覆。8.权利要求6的不透射线的外科海棉，其中所述至少一种疏水、亲水或两亲性涂层剂是己烷、1-戊烯、油酸或其组合。9.权利要求6的不透射线的外科`海棉，其中所述不透射线的元件的至少一部分牢固附连于所述海绵的表面。10.权利要求6的不透射线的外科海棉，其中所述不透射线的元件是棉线或丙烯酸纤维线。11.一种塑料物品，其包含权利要求1-5任一项的不透射线的聚合物组合物，其中所述塑料物品的至少一部分包含所述聚合物组合物。12.权利要求11的塑料物品，其中所述部分具有足够的尺寸和足够的铋粒子浓度，以使所述塑料物品能够进行X-射线可视化。13.权利要求11的塑料物品，其中所述塑料物品基本上全部包含所述不透射线的聚合物组合物。14.权利要求11的塑料物品，其中所述聚合物基体是聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯或其组合。15.一种不透射线的墨水，其包含权利要求1-5任一项的不透射线的聚合物组合物。16.权利要求15的不透射线的墨水，其中所述至少一种疏水或两亲性涂层剂是糖或苯基取代的烯烃。17.一种不透射线的标签，其包含权利要求1-5任一项的不透射线的聚合物组合物。18.权利要求16的不透射线的标签，其基本上由所述不透射线的聚合物组合物构成。19.权利要求16的不透射线的标签，其中所述不透射线的聚合物组合物被涂覆在标签基材上。20.权利要求16的不透射线的标签，其还包含能够与物体形成永久粘合或暂时的可移除粘合的胶粘剂。21.一种不透射线的墨水，其包含: 溶剂；以及 分散在所述溶剂中的大量铋粒子，至少一些所述铋粒子包含元素铋核心和外涂层，所述外涂层包含至少一种疏水、亲水或两亲性涂层剂。22.权利要求21的不透射线的墨水，其中所述至少一种疏水、亲水或两亲性涂层剂是烯烃、糖、烷烃硫醇、硫羧酸酯、脂族胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮或其组合。23.一种用于制造不透射线的覆层铋粒子的方法，所述铋粒子包含元素铋核心和外涂层，所述方法包括: 将铋与至少一种涂层剂合并以产生混合物； 使所述混合物经历包括球磨、碾磨或其组合的机械混合，其中所述机械混合足以打散至少一部分所述铋以形成铋微粒、铋纳米粒子或其组合，由此将所述至少一种涂层剂共价结合、离子结合或吸附于所述铋微粒、铋纳米粒子或其组合的外表面，以形成覆层铋粒子；以及 从所述混合物分离所述覆层铋粒子。24.权利要求23的方法，其中分离所述覆层铋粒子还...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚·戈福思，安娜·布朗，
申请(专利权)人：俄勒冈州，由高等教育州委员会代表俄勒冈州立大学，
类型：
国别省市：