[发明专利]具有核壳结构的贵金属/顺磁金属复合纳米粒子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米技术领域的具有核壳结构的贵金属/顺磁金属复合纳米粒子及其应用，尤其是作为MRI和CT增强对比剂的应用。

技术背景

金属-有机复合纳米粒子的特殊性，决定了其独特的化学物理性能而被广泛应用于光、电、催化、免疫检测等领域。最近的研究表明，磁性纳米粒子可以提高顺磁金属螯合物的电子密度，加快顺磁金属与周围水分子的交换速率。贵金属纳米粒子的存在有利于加快顺磁金属离子的外层电子旋转，可用于提高顺磁金属的弛豫率。Moriggi报道了在含有201个金纳米簇和56个顺磁金属共存的复合体系中，弛豫率可提高至3000mM^-1s^-1。此外，Manus报道了纳米金刚石对提高顺磁金属造影剂弛豫率的作用。但是，他们均采用密堆积构型的掺杂团簇增强顺磁金属的弛豫率，这样得到的复合纳米粒子结构复杂，制备成本高，生物相容性差，对代谢不利。本发明以单层或多层规整排列的贵金属纳米量子点增强顺磁金属的弛豫率。该复合纳米粒子采用核-壳构型，贵金属纳米粒子以量子点分布，制备成本低，粒子尺寸可控，有望用于核磁共振(MRI)分子成像和计算机断层扫描(CT)对比增强剂。目前，基于这方面的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以量子点分布的贵金属纳米粒子与顺磁金属以核-壳结构同存的复合纳米粒子及其应用，该复合纳米粒子通过有机键合单元将贵金属和顺磁金属链接而成，其结构规整、弛豫率高，可用作MRI和CT增强对比剂。

本发明所涉及的新型贵金属/顺磁金属复合纳米粒子由贵金属纳米粒子、有机键合单元以及顺磁金属组成，其是以贵金属(金或银)为核，顺磁金属为壳的核-壳结构。贵金属以量子点分布，并和顺磁金属之间通过有机键合单元链接。有机键合单元中含巯基，可与金或银发生化学反应形成Au-S键或Ag-S键。另外，有机键合单元中还含有叠氮基团，可与含炔基的小分子配体之间发生“Click”反应，形成五元氮杂环，链接小分子配体，小分子配体与顺磁金属发生配位反应，从而引入顺磁金属。因此，通过有机键合单元可以将贵金属和顺磁金属链接。

本发明所述的具有核壳结构的贵金属/顺磁金属复合纳米粒子，其制备方法包括以下步骤：

(a)制备粒径为5-50nm的贵金属纳米粒子；所述的贵金属为金或银；

(b)取化合物A，所述的化合物A的结构中含有巯基和氨基，使步骤(a)制备的贵金属纳米粒子与化合物A中的巯基发生化学反应形成M-S-键，M为Au或Ag，得到产物a；再使产物a中的氨基与丙烯酸甲酯反应形成键，得到产物b；

(c)取化合物C，所述的化合物C的结构中含有叠氮基团和氨基，使步骤(b)的产物中含有的中的酯基与化合物C中的氨基进行反应形成键，得到表面修饰了叠氮基团的贵金属纳米粒子；

(d)取步骤(c)制得的修饰了叠氮基团的贵金属纳米粒子与含炔基的小分子配体进行Click反应，得到产物d；

(e)使产物d与顺磁金属的氯化物进行反应，反应结束后经分离纯化得到具有核壳结构的贵金属/顺磁金属复合纳米粒子。

所述步骤(a)中，金或银纳米粒子的制备方法为常规还原法，本领域技术人员根据现有技术即可完成制备，例如可采用如下方法制备：将适量贵金属化合物(氯化金、高氯酸金、硝酸银等)溶于超纯水中，加热至沸腾后迅速加入适量柠檬酸钠或硼氢化钠，反应5-10分钟后冷却至室温，继续搅拌0.5-1小时后停止，得贵金属纳米胶体溶液。其中贵金属化合物与柠檬酸钠或硼氢化钠的摩尔比为1：4～8。贵金属纳米粒子的粒径大小与其表面修饰点位有一定规律，一般来说粒径越小，比表面积越大，被修饰的点位数就越多。Au纳米粒子表面的点位数至少有四个。贵金属纳米粒子被修饰的点位数也与修饰物的体积大小有关。修饰物的体积越大，空间位阻越强，修饰上的可能性越小。

所述步骤(b)具体按照如下进行：取步骤(a)制备的贵金属纳米粒子用甲醇分散，加入化合物A，在氮气的保护下，于0-20℃恒温搅拌避光反应24-48h，反应混合物经透析、旋蒸后得到产物a，产物a再于甲醇溶剂中与丙烯酸甲酯室温反应24-48小时，透析纯化后得到产物b。

所述步骤(b)中，贵金属纳米粒子、化合物A、丙烯酸甲酯的投料摩尔比在1：4-8：8-16。