[发明专利]一种基于碳纳米管的磁共振造影剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，具体涉及一种基于碳纳米管的磁共振造影剂及其制备方法。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging)技术是一种高效无损的医学诊断手段，临床上常以造影剂(Contrast Agents)来提高对比度以及缩短成像时间，常用的造影剂为顺磁性螯合物以及超顺磁性的铁氧化合物纳米颗粒。由于磁共振成像技术灵敏度较低，同时造影剂普遍存在成像性能较低的特点，因此临床上会出现使用剂量高以及其带来的毒副作用等问题，特别是在分子成像领域，由于目标分子的浓度往往较低，对造影剂的成像性能要求更高。因此，开发新一代高效的磁共振造影剂成为提高诊断准确性与安全性的重要一环。

纳米材料的出现使提高磁共振造影剂的成像性能成为可能，其中碳纳米管的独特结构和性质引起了关注。以碳纳米管和造影剂为关键词对近年以来的专利进行搜索，共有2项专利。其中涉及磁共振造影剂的1项US2005024855(ShortenedCarbon Nanotubes)；涉及CT造影剂的1项US2007069459(Carbon Nanotube BasedImaging Agents)。以磁共振造影剂为例，由于碳纳米管的特殊结构以及其对填充在管内部的造影剂分子的空间限制效应，其成像效能(以弛豫度Relaxivity表示)为临床用的顺磁性造影剂Gd-DTPA的40～90倍。然而，由于该类型造影剂中填充的钆含量较低(2～3％)，其使用的剂量远远高于同类报道中碳纳米管产生细胞毒性的极限浓度。虽然碳纳米管被认为良好的生物分子以及药物载体而被广泛的研究，然而其生物毒性以及其与细胞的作用机制还不尽清楚，减少其在生物体上的用量将成为使其在生物医学上的成功应用的关键一步。同时，由于合成的过程中已装载钆的碳纳米管是通过从溶液中絮凝而分离的，然而由于钆离子的引入而引起的碳纳米管的团聚可能干扰了填充与分离的步骤。

发明内容

本发明的目的是提供一种高成像性能的磁共振造影剂，以避免制备过程中因金属钆离子的引入而引起碳纳米管的团聚而沉淀同时提高碳纳米管内装载的钆离子含量。

本发明的另一个目的是提供上述磁共振造影剂的制备方法。

本发明提供了一种基于碳纳米管的磁共振造影剂，该造影剂是水溶性的填充顺磁性金属钆离子化合物的碳纳米管，本发明中表述为Gd@CNTs，。

本发明的造影剂中，所述碳纳米管可以为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。单壁碳纳米管(Single-walled nanotubes，SWNTs)，多壁碳纳米管(Multi-wallednanotubes，MWNTs)。所采用碳纳米管的平均长度小于300nm，半径2～10nm。

本发明的磁共振造影剂，其纵向弛豫度为r₁＝54.74～271.9mmol^*s。

本发明的磁共振造影剂横向弛豫度为r₂＝136.5～400.1mmol^*s。

本发明的磁共振造影剂中，碳纳米管填充的钆含量为8.0％～11.5％，质量百分比。

本发明的磁共振造影剂中，所述的金属钆离子化合物包括氯化钆、硝酸钆等。

本发明还提供了上述造影剂的制备方法，该制备方法依次包括如下步骤：

a.以浓硝酸在高温回流的条件下纯化碳纳米管；

b.以浓硫酸以及浓硝酸的混合物氧化步骤a所得的碳纳米管；

c.将步骤b所得碳纳米管重新分散在溶液中，以高速离心去除较大的颗粒；

d.室温下，将步骤c所得的碳纳米管分散在不同浓度的表面活性剂中，并加入金属钆离子化合物混合超声，静置过夜将溶液以微孔滤膜过滤，重复2～3次即可。

本发明的制备方法中纯化氧化碳纳米管、离心、过滤等步骤可以采用常规操作。例如，微孔滤膜孔径可以根据实验需要确定，例如采用220nm规格的。再如，离心去除较大颗粒可以采用10000～12000rpm转速，10～30min的条件。

本发明的制备方法中，所述的金属钆离子化合物包括氯化钆、硝酸钆等。本发明的制备方法中，为了更好的实现发明目的在制备过程中加入不同浓度的表面活性剂。同时，加入表面活性剂可以提高碳纳米管的溶解度。

本发明的制备方法中，所述的阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)。

本发明的制备方法中，所述的阴离子表面活性剂可以是十二烷基硫酸钠(SDS)，浓度依次为0％，0.1％，0.3％。