一种多模态分子影像探针及其制备方法

1.本发明属于生物医学领域，具体涉及一种多模态分子影像探针及其制备方法。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，医学影像技术得到了迅速的发展，对实现癌症的早诊断和早治疗起到了至关重要的作用，大幅提高恶性肿瘤的治愈率，具有高清晰、“早发现”特点的分子影像技术应运而生。分子影像是运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学，将遗传基因信息、生物化学与新的成像探针进行综合，由精密的成像技术来检测，再通过一系列的图像后处理技术，达到显示活体组织在分子和细胞水平上的生物学过程的目的。
3.目前市场上出售的临床医学分子影像探针，均是针对一种影像设备进行增强扫描，然而每个单一的分子成像技术都有其自身的缺点，难以同时满足定量、实时以及分辨率和灵敏度等的要求，因此pet-mri，pet-ct等多模态影像设备逐渐引起研究者们的关注。而分子探针是影像设备成像成功的关键，它的合成和检测是分子影像学研究中最热门、最前沿的问题之一。发展一种水溶性好、生物相容性好的多模态分子影像探针，将有助于开发出一种成像分辨率高、信号丰富的ct/mri/fl多模态医学影像对比剂，对降低医学检测和治疗成本，保障人民生命和健康具有重要的意义。
4.硒化铋在极低温度下晶体内部表现与普通超导体类似，能以零电阻导电，同时它的表面仍是有电阻的金属，可以传输电流，可能在生物医药领域展现出很好的效果。中国专利cn109529037a通过简单的混合反应得到一种双模成像光热发光探针，包括核体和包覆于核体的包覆层，核体为光热材料，包括硒化铋纳米材料，包覆层的材料包括聚多巴胺，在其外表面上结合有近红外染料，所得探针能够有效吸收近红外光并转化成热能和具有高的光电吸收系数和x-射线衰减系数，具有强光热效应、近红外二区成像和ct成像功能。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电子计算机断层扫描(ct)、磁共振(mri)、荧光成像(fl)及光热治疗的多模态分子诊疗探针，能够详细、准确地反应病灶的具体信息，提供临床医生进行疾病诊断。
6.本发明中的多模态分子影像探针，包括金属元素或者金属氧化物掺杂硒化铋材料，掺杂量为10～50％。掺杂量过少，则提供的外层电子量较少，核磁效果变差，硒化铋材料mri成像性能较差，掺杂量过多，大量的金属元素会阻碍了硒化铋材料光热性能的发挥，影响了所得多模态分子影像探针的光热治疗效果。
7.作为优选，金属元素包括铁元素、铜元素、锰元素、钆元素中的一种或多种。
8.作为优选，金属氧化物包括氧化铁、氧化铜、氧化锰、氧化钆中的一种或多种。
9.本发明的上述目的通过以下技术方案来实现，一种多模态分子影像探针的制备方
法，包括以下步骤：
10.将铋金属盐和硒粉在还原剂的作用下进行高温反应，冷凝回流，抽滤后将溶液自然冷却；然后加入金属盐溶液，并滴加酸溶液或者碱溶液调节ph，持续搅拌反应，经离心、洗涤、烘干得粉末；将所得粉末溶于水后与荧光小分子混合，搅拌后加入靶分子持续搅拌均匀，得多模态分子影像探针。
11.进一步地，铋金属盐为硝酸铋、氯化铋、乙酸铋和甲酸铋中的一种或多种，硒粉目数为100～200目。
12.进一步地，还原剂为氢化铝锂、硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化锌中的一种或多种，浓度为0.1～0.3mol/l。
13.进一步地，步骤(1)中铋金属盐和硒粉的质量比为30～50:1。
14.进一步地，步骤(2)中反应温度为100℃～120℃，时间6～8h，搅拌速度为300～500rpm。
15.进一步地，步骤(3)中金属盐为氯化铁、氯化铜、氯化锰、氯化钆中的一种或多种，金属盐溶液浓度为0.01～0.02mmol/l。
16.进一步地，步骤(3)中酸溶液为酒石酸溶液、草酸溶液、柠檬酸溶液中的一种或多种，优选柠檬酸溶液，有机酸溶液浓度为0.01～0.03mol/l。
17.进一步地，步骤(3)中碱溶液为氢氧化钠溶液、氨水中的一种，溶液浓度为0.01～0.03mol/l。
18.进一步地，步骤(3)中酸溶液调节后的ph值为4～6，碱溶液调节后的ph值为9～11，搅拌转速为300～500rpm，时间为3～5h。
19.进一步地，步骤(3)中高速离心转速为10000～15000rpm，洗涤3～5次，烘干温度为80℃～100℃。
20.进一步地，步骤(4)中荧光分子为ir-783、ir-808、ir-825中的一种或多种，靶分子为叶酸、多肽、氨基酸、透明质酸中的一种或多种。
21.进一步地，步骤(4)中步骤(3)所得粉末与荧光小分子的质量比为5～9:1。
22.进一步地，步骤(4)中室温搅拌速度为300～500rpm，时间为2～5h。
23.相比现有技术，本发明的技术方案具有如下有益效果：
24.(1)本发明多模态分子影像探针中包括金属元素或者金属氧化物掺杂硒化铋材料，铋元素具有较高的光电吸收系数和x-射线衰减系数，可用作为ct成像的对比剂；掺杂的金属元素或金属氧化物，原子外层拥有多个未成对电子，可用作磁共振对比剂，并赋予硒化铋材料mri成像性能；同时硒化铋纳米材料具有优异的光热性能，可用于恶性肿瘤的光热治疗，因此本发明以硒化铋材料为主体的多模态分子影像探针，能够进行光热治疗，实现诊疗一体化；
25.(2)本发明多模态分子影像探针的制备方法简单；
26.(3)本发明所得多模态分子影像探针的物理化学性质稳定，可以提供更快捷、精确、高解析度、高分辨率的成像效果，适用于生物分析、医学诊断与成像等领域。
附图说明
27.图1为实施例1制备多模态分子影像探针示意图；
28.图2为实施例1所得硒化铋材料xps图；
29.图3为实施例1所得硒化铋材料tem图；
30.图4为用实施例1所得多模态分子影像探针实施的小鼠光热图；
31.图5为用实施例1所得多模态分子影像探针实施的小鼠ct成像图。
具体实施方式
32.下面通过具体实施例和附图，对本发明的技术方案作进一步描述说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于帮助理解本发明，不用于本发明的具体限制。且本文中所使用的附图，仅仅是为了更好地说明本发明所公开内容，对保护范围并不具有限制作用。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
33.以下实施例及对比例使用200目的硒粉，以硼氢化钠为还原剂，用柠檬酸来调节ph，获得多模态分子影像探针。
34.实施例1
35.本实施例多模态分子影像探针由以下方法制得：
36.(1)称取0.972g五水合硝酸铋和0.0316g硒粉，溶解于50ml浓度为0.1mol/l的硼氢化钠溶液中；
37.(2)将在上述混合溶液移入高压反应釜中，加热到100℃，保持300rpm搅拌，冷凝回流反应6h，抽滤除去未溶解的粉末后将溶液自然冷却至室温；
38.(3)加入40ml浓度为0.01mmol/l的氯化铁溶液，逐滴滴加0.01mmol/l的柠檬酸溶液至溶液ph为4，持续搅拌反应4h后冷却至室温，在12000rpm的速度下高速离心洗涤3次后80℃烘干得到粉末；
39.(4)将以上步骤所得粉末0.8g与0.125g ir-783荧光分子混合，均匀搅拌3h后，再加入0.068g叶酸，持续搅拌12h获得多模态分子影像探针。
40.实施例2
41.本实施例多模态分子影像探针由以下方法制得：
42.(1)称取0.972g五水合硝酸铋和0.0306g硒粉，溶解于50ml浓度为0.1mol/l的硼氢化钠溶液中；
43.(2)将在上述混合溶液移入高压反应釜中，加热到105℃，保持400rpm搅拌，冷凝回流反应7h，抽滤除去未溶解的粉末后将溶液自然冷却至室温；
44.(3)加入40ml浓度为0.01mmol/l的氯化铜溶液，逐滴滴加0.01mmol/l的柠檬酸溶液至溶液ph为4，持续搅拌反应4h后冷却至室温，在12000rpm的速度下高速离心洗涤3次后80℃烘干得到粉末；
45.(4)将以上步骤所得粉末0.8g与0.125g ir-808荧光分子混合，均匀搅拌4h后，再加入0.068g叶酸，持续搅拌12h获得多模态分子影像探针。
46.实施例3
47.本实施例多模态分子影像探针由以下方法制得：
48.(1)称取0.972g五水合硝酸铋和0.0316g硒粉，溶解于50ml浓度为0.1mol/l的硼氢化钠溶液中；
49.(2)将在上述混合溶液移入高压反应釜中，加热到110℃，保持500rpm搅拌，冷凝回流反应7h，抽滤除去未溶解的粉末后将溶液自然冷却至室温；
50.(3)加入30ml浓度为0.01mmol/l的氯化锰溶液，逐滴滴加0.02mmol/l的柠檬酸溶液至溶液ph为4，持续搅拌反应4h后冷却至室温，在12000rpm的速度下高速离心洗涤3次后80℃烘干得到粉末；
51.(4)将以上步骤所得粉末0.8g与0.125g ir-825荧光分子混合，均匀搅拌4h后，再加入0.068g叶酸，持续搅拌12h获得多模态分子影像探针。
52.实施例4
53.本实施例多模态分子影像探针由以下方法制得：
54.(1)称取0.972g五水合硝酸铋和0.0256g硒粉，溶解于50ml浓度为0.1mol/l的硼氢化钠溶液中；
55.(2)将在上述混合溶液移入高压反应釜中，加热到120℃，保持300rpm搅拌，冷凝回流反应8h，抽滤除去未溶解的粉末后将溶液自然冷却至室温；
56.(3)加入20ml浓度为0.01mmol/l的氯化钆溶液，逐滴滴加0.02mmol/l的柠檬酸溶液至溶液ph为4，持续搅拌反应4h后冷却至室温，在12000rpm的速度下高速离心洗涤3次后80℃烘干得到粉末；
57.(4)将以上步骤所得粉末0.8g与0.125g ir-783荧光分子混合，均匀搅拌5h后，再加入0.068g叶酸，持续搅拌12h获得多模态分子影像探针。
58.实施例5
59.本实施例多模态分子影像探针由以下方法制得：
60.(1)称取0.972g五水合硝酸铋和0.0316g硒粉，溶解于50ml浓度为0.1mol/l的硼氢化钠溶液中；
61.(2)将在上述混合溶液移入高压反应釜中，加热到120℃，保持300rpm搅拌，冷凝回流反应8h，抽滤除去未溶解的粉末后将溶液自然冷却至室温；
62.(3)加入40ml浓度为0.01mmol/l的氯化铁溶液，逐滴滴加0.02mmol/l的氢氧化钠溶液至溶液ph为9，持续搅拌反应4h后冷却至室温，在12000rpm的速度下高速离心洗涤3次后80℃烘干得到粉末；
63.(4)将以上步骤所得粉末0.8g与0.125g ir-783荧光分子混合，均匀搅拌5h后，再加入0.068g叶酸，持续搅拌12h获得多模态分子影像探针。
64.实施例6
65.实施例6与实施例1的区别仅在于步骤(1)中还原剂为氢化铝锂。
66.实施例7
67.实施例7与实施例1的区别仅在于步骤(3)中加入20ml浓度为0.01mmol/l的氯化铁溶液。
68.对比例1
69.对比例1与实施例1的区别在于步骤(3)中不加入氯化铁溶液。
70.对比例2
71.对比例2与实施例1的区别在于步骤(3)中不加入柠檬酸溶液。
72.对比例3
73.对比例3与实施例1的区别在于步骤(1)中不加入硼氢化钠溶液。
74.对比例4
75.对比例4与实施例1的区别仅在于步骤(3)中加入5ml浓度为0.01mmol/l的氯化铁溶液。
76.对比例5
77.对比例5与实施例1的区别仅在于步骤(3)中加入100ml浓度为0.01mmol/l的氯化铁溶液。
78.图1为实施例1制备多模态分子影像探针示意图，图2为实施例1所得硒化铋材料xps图，证实了实施例制备所得硒化铋材料，图3为实施例1所得硒化铋材料tem图，表征硒化铋为圆球状形貌，粒径为200nm左右，图4为用实施例1所得多模态分子影像探针实施的小鼠光热图，证实分子影像探针具备光热性能；图5为用实施例1所得多模态分子影像探针实施的小鼠ct成像图，证实分子影像探针的ct造影能力。实施例1-4所得多模态分子影像探针分别包括铁、铜、锰、钆元素掺杂硒化铋材料，实施例5所得多模态分子影像探针包括氧化铁掺杂硒化铋材料，实施例6-7所得多模态分子影像探针包括金属元素掺杂硒化铋材料，都具有较好的成像效果。对比例1不进行金属元素掺杂，所得硒化铋材料造影能力大大减弱，没有mri功能，光热图和ct成像图效果较差，对比例2不用柠檬酸来调节ph，铁元素掺杂硒化铋材料的效果较差，给最终的成像效果带来不利的影响，对比例3不加入还原剂，硒化铋材料的产率大大减弱，对比例4铁元素掺杂量较少，提供的外层电子量较少，硒化铋材料mri成像性能较差，对比例5铁元素掺杂量较多，大量的铁元素占据了硒化铋材料的位置，阻碍了其光热性能的发挥，影响了所得多模态分子影像探针的光热治疗效果。可以看出本技术技术方案中，硒化铋纳米材料的光热性能以及金属元素掺杂，赋予所得硒化铋材料除了ct造影和光热性能之外的mri成像性能，最终获得的多模态分子影像探针可提供更快捷、精确、高解析度、高分辨率的成像效果。
79.最后应说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，而并非对本发明的实施方式的限定。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具有实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，这里无需也无法对所有的实施方式予以全例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。