[发明专利]放射性核素标记的介孔生物玻璃纳米颗粒及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种介孔生物玻璃纳米颗粒放射性核素标记产物及其制备方法及应用；所述的介孔生物玻璃纳米颗粒标记产物可由下述方法制备获得，其步骤为：含放射性核素⁴⁵Ca溶胶液制备；含放射性核素⁴⁵Ca的介孔生物玻璃纳米颗粒的制备；硅烷偶联剂对含放射性核素⁴⁵Ca的介孔生物玻璃纳米颗粒进行氨基化表面改性。本发明选用放射性核素⁴⁵Ca，它具有合适的半衰期，为163.5天。本发明提供的放射性核素标记的介孔生物玻璃纳米颗粒，能有效地对介孔生物玻璃纳米颗粒进行标记，可定量和直观的检测介孔生物玻璃纳米颗粒的体内分布与蓄积情况，可以用于生物玻璃支架的体内吸收和生物分布的研究。

技术领域

本发明涉及一种介孔生物玻璃纳米颗粒，尤其涉及一种放射性核素标记的介孔生物玻璃纳米颗粒及其制备方法与应用。

背景技术

介孔生物玻璃(mesoporous bioactive glass,MBG)纳米颗粒是以SiO₂-CaO-P₂O₅为基础组成成分，具有高度有序的介孔通道结构的新型纳米材料。目前，通过在蒸发诱导自组装反应过程中加入不同的表面活性剂(如溴化十六烷基三甲铵，聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物等)可制备介孔尺寸在2-10nm范围内的介孔生物玻璃纳米颗粒，其比表面积的范围在300-1040m²/g，孔容可达到0.36-1.54cm³/g，是传统生物玻璃的数十倍。介孔生物玻璃纳米颗粒具有纳米材料的独特性能，表现出尺寸小、比表面积大、表面活性高、吸附能力强等优良特性和新的功能，并能够有选择性地作用于特殊组织和细胞。因此，有研究将介孔生物玻璃纳米颗粒作为载体，应用于缓释药物的研发；也有研究将介孔生物玻璃纳米颗粒用于诊断和治疗各种肿瘤。此外，介孔生物玻璃纳米颗粒不但具有良好的生物相容性和生物活性，还具有纳米材料独特的小尺寸效应和表面效应。将介孔生物玻璃纳米颗粒植入于骨组织后，能与骨组织形成牢固的化学键结合，且具有骨诱导性。该纳米材料目前也是骨修复材料研究的重点和热点之一。

随着纳米技术的发展，纳米材料在生物医学领域的应用将日趋广泛，关于纳米材料的生物安全性问题也将逐渐被人们所重视。而研究纳米材料的生物安全性，就有必要对纳米材料在机体中的应用进行示踪，以研究纳米材料在机体中代谢的生物学分布和评价纳米材料对机体功能的影响。对纳米材料进行放射性核素标记是研究纳米材料体内生物学分布的重要方法。另外，通过对介孔生物玻璃纳米颗粒的放射性核素标记，可以为开发以介孔生物玻璃纳米颗粒为载体的治疗药物、骨修复材料等提供基础。

建立一种放射性核素标记的介孔生物玻璃纳米颗粒的制备技术是研究工作的关键和前提。介孔生物玻璃纳米颗粒是以钙-硅基质为主要组成成分，而常用硅的同位素素(³¹Si)的半衰期为170分钟，相对较短；而钙同位素(⁴⁵Ca)的半衰期则为163.5天。此外，钙组分是MBG中重要的组成成分,这主要是由于钙组分的变化可以调节表面活性胶束的曲率半径，从而影响介孔生物玻璃的介孔结构。因此，选择⁴⁵Ca从原位标记合成MBG支架能够有效避免因采用外源性核素的引入而破坏介孔结构的问题。同时，⁴⁵Ca释放β射线，其能量为0.26MeV，具备较稳定的组织标准曲线和回收率，采用均相液体闪烁技术能对其放射性活度进行准确测定。因此，只有选择⁴⁵Ca作为放射性核素对介孔生物玻璃纳米颗粒进行原位标记，才有望达到揭示纳米颗粒体内降解特性和生物分布的预期目的。

硅烷偶联剂是种具有特殊结构的低分子有机硅化物，也是种重要的无机纳米颗粒表面改性材料。硅烷偶联剂的通式为RSiX3，R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙乙烯酰氧基等基团，X代表能够水解的基团，如卤素、烷氧基、酰氧基等。硅烷偶联剂对无机纳米材料的表面改性主要是通过形成化学键实现的。介孔生物玻璃纳米颗粒表面存在羟基，它可以与硅烷偶联剂中的烷氧基、酰氧基等基团形成化学键结合，从而能够获得比较稳定的标记产物，为进一步介孔生物玻璃纳米颗粒体内显像和生物学分布研究提供研究技术支持。