[发明专利]含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球的制备及其在超声-磁共振图像配准融合导航中的应用

说明书

本发明公开了一种含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球，将粒径为100‑200nm的介孔二氧化硅纳米颗粒作为装载含钆类磁共振对比剂的载体和超声显像材料，利用虹吸作用将含钆类磁共振对比剂装载至所述介孔二氧化硅纳米颗粒，介孔二氧化硅纳米颗粒的表面通过所述孔道包封剂的氢键作用修饰，然后依次与海藻酸钠水溶液和氯化钙水溶液混合，利用Ca²⁺和含钆介孔二氧化硅海藻酸钠混悬液中藻酸盐的α‑L‑古洛糖醛酸嵌段之间的高亲和力，交联固化形成直径为3.8‑4.2mm、硬度为10‑25Hw的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球。本发明的含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球作为标记物用于超声‑磁共振图像配准融合导航。

技术领域

本发明涉及一种纳米生物材料及其制备，尤其涉及一种含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球及其制备和应用。

背景技术

临床术前诊断前列腺癌的金标准是经直肠超声(TRUS)引导的前列腺穿刺活检术及病理诊断。但是超声引导的前列腺穿刺活检术检出前列腺癌的假阴性率及并发症发生率很高另外超声成像分辨力较低，易造成漏诊或误诊。靶向前列腺活检是一种新兴技术，利用高分辨率多参数磁共振图像可检出更多有效的可疑前列腺病灶，提供更为准确的穿刺靶点信息。近年来，MRI/TRUS图像融合靶向活检已成为前列腺穿刺活检的主流方式。

MRI/TRUS图像融合穿刺技术理论上是将提前获取并预存在系统中的患者前列腺MRI图像通过相关软件或专家在认知或视觉上与实时TRUS图像配准融合，操作者可依据融合图像中MRI提供的目标信息进行TRUS实时引导完成目标穿刺活检。实现不同模态图像融合的先决条件和关键是图像配准技术，图像配准精度的高低直接决定图像融合结果的质量，而用于配准的标记物选择又是图像配准成功与否的重要前提。

目前临床上广泛应用前列腺的边缘点、轮廓及解剖结构作为标记点进行配准，如前列腺内的钙化、尿道内口、前列腺的边缘轮廓以及前列腺内相关病灶等。虽然此类方法简便、无创，但是前列腺是易于变形的器官，不仅前列腺切除术前后腺体会变形。另外，如患者体位、直肠超声探头和MRI直肠线圈的内径不一致、不同充盈程度的膀胱以及介入过程中活检针的插入所形成的压力都会使前列腺产生不同程度的位移和形变，此时依赖前列腺几何形态及局部点、线、面、表明轮廓特征等进行配准的方法误差就很大，进而影响配准准确性。软件辅助的MRI/TRUS融合平台可利用电磁跟踪定位系统、智能机械臂中的位置编码器和软件跟踪系统应用弹性配准或刚性配准方法进行图像配准融合，虽可最大程度地减少由于操作者对解剖结构及病变位置的错误判断而可能导致的配准错误，但是在图像配准融合过程中仍需要标记物在起始点层面配准，起始点层面配准所需的标记物同样存在上述和所述的不足之处。

纳米医学是通过应用各类纳米探针达到检测和治疗疾病的目的，其出现为临床医学，分子影像学及医学检测技术等医学领域带来了革命性的进步，近年来纳米医学在手术定位及导航方面发展迅猛。介孔二氧化硅是已获得FDA临床试验批准的刚性纳米材料，具有包括大孔体积，高表面积，可调节孔径，可功能化，可生物降解以及良好的生物相容性等优点，已作为药物递送平台被广泛应用，但是大多数的纳米探针仍处于临床前或基础研究阶段。海藻酸钠是一种天然的阴离子聚合物，具有无毒性、生物可降解性等特点，且可与阳离子形成离子交联凝胶，以海藻酸钠为药物载体的研究屡见不鲜，但是利用其成胶性在体内塑形定位应用于前列腺MRI/US图像配准融合穿刺导航技术的研究还未见报道。

发明内容

针对现有技术，本发明提出的一种含钆介孔二氧化硅海藻酸钠纳米微球及其制备方法，制备的含钆介孔二氧化硅海藻酸纳米微球具有MRI/US双模态成像效果、可塑形固化、安全无毒、生物可降解。