[发明专利]一种钆金复合硅纳米材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及医用材料技术领域，具体涉及一种应用于磁共振分子成像或光学分子成像的材料钆金复合硅纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

分子影像学（molecular imaging）是以生物学为基础，与成像技术、信号放大系统、医学物理、化学、药学、生物数学及生物信息学等多学科相结合的一门新兴学科。从细胞或分子水平上实现对活体的病理生理过程进行定性或定量研究。它通过活体影像技术及无创的方法从细胞和分子水平研究疾病的机制。鉴于各种医学影像技术（荧光、核素、MRI、CT）在分子成像中各具优势与不足，通过多模态影像融合技术（multi-modality imaging methods），将两种或多种医学影像技术整合或融合，已成为分子影像学发展方向之一。

磁共振成像有精细的空间分辨率和组织分辨率，可在高分辨地显示组织解剖结构的同时，对深部组织的分子影像学特征进行准确的定位、定量分析，是理想的分子影像学技术之一。但是，磁共振分子成像与光学、核素成像技术相比，敏感性较低，只能探测mM至μM水平的分子变化，需要提高其成像敏感性或与其他高敏感成像方式相结合，发展专用的磁共振成像为基础的多模态分子成像系统。

光学分子成像技术已成为国际上公认的开展活体内分子事件研究的主流手段之一，在生命科学基础研究和临床应用中具有极大的应用前景。光学成像具有高灵敏度（单分子水平）、超快速响应（皮秒级）、高空间分辨率（衍射极限）、多参量检测和低损伤等优点。同时，由于光学分子探针种类繁多（有机染料、纳米晶体、基因探针等）且光谱范围广（从紫外到近红外乃至红外），使得在体并行获取多分子事件信息成为可能。然而，光学分子成像存在一些固有的不足，如成像深度有限，这就需要借助其它的技术手段来弥补这一不足，譬如光声（Photoacoustic, PA）成像，但仍然不能够完全满足人体在体分子成像的要求。

将荧光成像与磁共振成像技术融合，具有诸多优势：荧光成像安全、简便、价格低廉，探针敏感性高，但探测深度有限（1-5cm内），缺乏大体解剖结构的在体空间定位，易受组织背景因素的干扰；而磁共振成像具有较高的空间分辨率和软组织分辨率，可提供精细的组织结构与精确的空间定位。因此，以MRI技术为核心，整合其它在体功能、代谢或分子成像技术，有望成为未来多模态成像技术的主流，并广泛应用于分子生物学、药学和临床医学。

纳米金具有热趋向性、可视性、无毒性等良好的物理和化学特性，已广泛应用于生物和生物医学各领域。与其他红色荧光、绿色荧光、萤火虫萤光素酶等光学模态分子相比，纳米金本身不易被降解，在体内可持续发挥光学成像效应；同时，肿瘤组织富含血管，代谢旺盛而产生热效应，具有热趋向性的纳米金更易于在肿瘤组织局部聚积，适于研发为肿瘤靶向造影剂。

中国专利（公开号1692947）公开了一种钆掺杂纳米复合材料及其制备方法，复合材料是由氧化硅和钆组成，具有较好的顺磁性。目前添加金胶体的复合材料还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有多功能成像特性的钆金复合硅纳米材料。

本发明的另一目的是提供上述钆金复合硅纳米材料的制备方法。

本发明的又一目的是提供上述钆金复合硅纳米材料的应用。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种钆金复合硅纳米材料，由氧化硅、钆和金组成，其中钆与氧化硅的摩尔比为0.01～0.5，金与氧化硅的摩尔比为0.01～0.5。更优选的方案是钆和金分别与氧化硅的摩尔比为0.01~0.12。

所述复合材料是由钆掺杂硅纳米材料外挂金胶体颗粒形成的，该复合材料的粒径为50~1000纳米，其中外挂的金胶体直径2~100纳米。

上述钆金复合硅纳米材料的制备方法，步骤如下：

（1）将阳离子表面活性剂加入去离子水中，溶解后再加入到5~20倍的碱性溶液，同时加入少量固体分散剂和非离子表面活性剂，振荡反应10～120分钟，再加入正硅酸乙酯，溶解后超声振荡5~25分钟，加入GdCl₃·6H₂O，超声振荡下反应继续进行30~300分钟；

其中阳离子表面活性剂、正硅酸乙酯、GdCl₃·6H₂O、碱性溶液的比值为0.8～5.0摩尔：3.0～14摩尔：0.08～1.0摩尔：10～70升，碱性溶液的浓度为0.5～5mol/L；反应温度在30～60℃；碱性溶液优选氨水。