[发明专利]基于双氧水和PEG修饰的亲水铁碳复合纳米颗粒及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于双氧水和PEG修饰的亲水铁碳复合纳米颗粒及其制备方法，先将铁盐和碳源加入水中，采用水热反应合成Fe₃O₄@C颗粒；使用双氧水氧化处理Fe₃O₄@C颗粒；使用PEG接枝经双氧水氧化处理后的Fe₃O₄@C，接枝反应结束后，对反应液进行透析、分离、洗涤和干燥，得到基于双氧水和PEG修饰的亲水铁碳复合纳米颗粒。本发明通过水热条件下自组装合成具有核壳结构的Fe₃O₄@C磁性纳米粒，接着利用双氧水氧化和PEG接枝两种后期修饰手段，改变Fe₃O₄@C碳壳表面官能团种类和数目，成功将大量PEG修饰在碳壳上，从而获得具有高度亲水性和生物相容性的Fe₃O₄@C纳米颗粒。

技术领域

本发明属于核磁共振成像造影剂领域，特别涉及一种基于双氧水和PEG修饰的亲水铁碳复合纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)是一种收集核磁共振现象产生的信号，再重建图像的成像技术，它具有最高的软组织分辨率，被广泛用于医学诊断和各种病理研究。在应用中常常需要造影剂改变周围环境中氢质子的弛豫时间，从而增强核磁共振成像的对比度，以利于病灶组织与正常组织之间结构区分，进而提高诊断能力。因此，开发核磁共振成像造影剂成为了医学界的热点问题。依据改变弛豫时间的不同可以分为两类：一类是钆螯合剂为代表的T1造影剂，特异性影响氢质子的纵向弛豫时间，使核磁共振成像信号正增强。另一类是以四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米粒为代表的T2造影剂，特异性影响氢质子的横向弛豫时间，使核磁共振成像信号负增强。

与钆配位化合物相比，Fe₃O₄纳米粒子的优点在于无毒以及磁学性质较强。然而，Fe₃O₄纳米颗粒直接用于造影剂具有以下缺点：①在水溶液中极易被氧化和发生团聚；②某些化学方法制备的Fe₃O₄纳米粒表面含有大量的有机溶剂，不适合直接在生物体内使用；③粒径较大、水溶性差。因此，提高Fe₃O₄纳米粒的抗氧化性、生物相容性及在水中的分散稳定性，是其成功用作MRI造影剂的关键。

碳元素是构成生命体的重要元素之一，碳材料具有良好的生物相容性和化学稳定性，如在纳米颗粒的外周紧密包覆而形成碳壳层，则可大幅提高纳米颗粒的化学稳定性，也有望降低潜在的生物毒性。由此产生的问题是碳包覆的纳米颗粒表面有很强的疏水性，不利于MRI成像应用。因此，需要后期修饰手段提高铁碳纳米颗粒的亲水性。

聚乙二醇(PEG)是高亲水性聚合物，它对纳米颗粒的修饰可以提高纳米颗粒的水溶性和生物相容性，并延长其在体内的血液循环时间(Peng et al.,Biomaterials 2012,33,1107-1119)。这是由于PEG本身具备大量亲水性的醚键，并且PEG的毛刷作用可以有效屏蔽体内蛋白与纳米颗粒作用。但是，由于铁碳纳米粒中碳壳的化学稳定性高，不易再外接修饰基团，从而限制了铁碳纳米材料的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种基于双氧水和PEG修饰的亲水铁碳复合纳米颗粒及其制备方法，制得的铁碳复合纳米颗粒化学稳定性高、不易团聚，且核磁共振响应信号强。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括以下步骤：

(1)将铁盐和碳源加入水中，采用水热反应合成Fe₃O₄@C颗粒；

(2)使用双氧水氧化处理Fe₃O₄@C颗粒；