[发明专利]一种多模态铁蛋白纳米造影剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于铁蛋白的多模态造影剂及其制备方法，选择对巨噬细胞表面清道夫受体5具有靶向性的马脾铁蛋白为生物纳米模板(壳)，以普鲁士蓝纳米粒作为“核”实现MRI和光声成像，再偶联荧光染料IR‑782作为荧光探针部分，制得一种核壳结构的多模态铁蛋白纳米造影剂。所述的多模态铁蛋白造影剂将光声成像、荧光成像、MRI三模态成像结合到一起，可用于乳腺癌前哨淋巴结的光声/MRI/荧光三模态造影，亦可通过普鲁士蓝的染色作用对乳腺癌前哨淋巴结进行蓝染，实现乳腺癌淋巴转移的综合与精确诊断，推动临床医学和影像诊断学的发展。

技术领域

本发明涉及一种用于淋巴结染色和影像学诊断的多模态铁蛋白纳米造影剂及其制备方法和应用，属于生物与医学纳米材料技术领域。

背景技术

临床角度讲，前哨淋巴结(SLN)是指某器官的具体部位发生原发肿瘤，肿瘤细胞最早侵犯的第一站淋巴结。前哨淋巴结活检是评估早期乳腺癌腋窝淋巴结转移状态的可靠方法。根据淋巴结是否有转移决定是否进行进一步的淋巴结清扫。理论上前哨淋巴结阳性转移可提示该区域的肿瘤淋巴结转移。当前常用的前哨淋巴结检测方法有染色法、发射性核素法和荧光染料法。

染色法所采用的示踪剂主要有亚甲蓝、异硫蓝、专利蓝、纳米碳混悬液等。这类方法的缺点有过敏反应甚至导致皮肤坏死、漏检率高等。1993年，Krag首次提出放射性核素法，即使用99m Tc-硫胶体、99m Tc-人血清白蛋白等核素作为示踪剂，这种方法前哨淋巴结检出率为98.0％，假阴性率降到6.5％。由于染色法能提供术中蓝染的淋巴结和淋巴管，便于术中定位和操作；核素法能在术前定位前哨淋巴结位置，使手术切口定位准确；也有医师主张将二者配合使用。2005年，Kitai首次将荧光染料吲哚菁绿(ICG)用于前哨淋巴结活检。ICG显像识别SLN检出率为97％，费用低于核素法。

铁蛋白(ferritin)是一种由24个亚基自组装形成的天然纳米结构，内腔直径和外壳直径分别为8nm和12nm左右。铁蛋白的结构特点决定了它可作为一种理想的纳米模板，其空腔结构(脱铁铁蛋白)可以装载纳米材料，保持材料尺寸和形貌的高度均一，并且赋予其独立的环境，避免纳米材料相互接触导致的某些化学反应的发生。铁蛋白表面含有丰富的可修饰基团，如氨基、羧基、巯基等等，可以通过基因工程手段或者化学手段进行修饰。因此，铁蛋白可以用于控制多种功能基团的组装。当前，铁蛋白模板法制备纳米材料已经被纳米医学广泛应用，如磁性Fe₃O₄纳米颗粒、Pt纳米粒、半导体CdS量子点、Au原子团簇等等。制备方法主要有两种：(1)铁蛋白装载途径，即将一种反应物通过扩散进入铁蛋白壳内，纯化后再加入另一种反应物进行反应，根据需求反复反应以增加所获得纳米颗粒尺寸；(2)铁蛋白解聚- 重组途径，即将铁蛋白壳在酸性条件下解聚并和反应物混合，通过调节pH到7.0-9.0使铁蛋白亚基重组，纯化后得到所需材料。研究发现，马脾铁蛋白主要由轻链组成，轻链铁蛋白的受体是清道夫受体5(SCARA5)。

随着多模态成像系统的发展，迫切需要开发与之相应的新型多模态造影剂。只需一次注射一种造影剂，便可实现两种或多种成像功能。使用多模态造影剂有助于进行更加精准的影像学诊断。

发明内容

技术问题：

本发明的目的是针对前哨淋巴结检测技术中存在的不足，主要为单一影像学诊断存在的局限性，可能因检测信息不全面造成漏检等问题，提出了一种多模态铁蛋白纳米造影剂及其制备方法，所述的多模态铁蛋白纳米造影剂通过皮下注射可用于对患者进行前哨淋巴结蓝染及活体无创影像学成像，实现综合与精确诊断，从而推动临床诊断学的发展。

技术方案：

本发明选择对巨噬细胞表面清道夫受体5(SCARA5)具有靶向性的马脾铁蛋白为生物纳米模板，再选择超小普鲁士蓝纳米粒作为MRI和光声成像造影剂部分，并在铁蛋白壳上偶联近红外荧光染料(IR-782)作为荧光探针部分，制得所述的多模态铁蛋白纳米造影剂。