CN102166365B - 一种多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法是针对CT、MRI、荧光成像技术单独使用时存在的不足，造成复杂疾病的检测信息不全面等问题，提出了一种多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其方法是在选择碘化油注射液作为CT造影剂部分的基础上，再选择油溶性的Fe3O4纳米粒子作为MRI造影剂部分，油溶性的CdSe/ZnS量子点作为光学探针部分。首先将油溶性的Fe3O4纳米粒子和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点充分溶解在碘化油注射液中，将其作为油相加入含有联合表面活性剂的水相中，借助于搅拌和超声乳化的方法形成稳定的水包油纳米乳，最终得到尺寸合适、均一性好、稳定性好、生物相容性高的透明清亮的多模态碘油纳米乳。
Description
技术领域
本发明提出了一种用于影像学诊断的多模态碘油纳米乳造影剂及其制备方法。属于生物与医学纳米材料及技术领域。
背景技术
多模态造影剂是指通过一次注射一种造影剂，便可同时进行CT、MRI、荧光等两种或两种以上影像设备联合成像的造影剂。目前，CT、MRI成像技术是最常见的两种影像诊断方法，同时光学成像技术凭借其自身的优势受到了越来越多的关注。目前临床上常用的CT造影剂通常是三碘苯环的衍生物。超顺磁性四氧化三铁纳米粒子作为一种MRI造影剂具有突出的优势，并已在临床获得应用。光学成像试剂主要有荧光染料和量子点两类。但是现代生物医学研究和临床医学中都要求成像技术能够体现特异的靶向性、无创性、高分辨率、3D成像效果等特性，而CT、MRI和光学成像技术由于其不同的原理，具有不同的成像特性以及各自的优缺点，任何一种成像技术均不能完全满足上述要求，对于复杂的疾病不能得到全面完整的诊断信息。因此，借助不同的纳米技术平台将两种或多种造影剂整合为一，形成一些新型的联合造影剂，即多模态造影剂，可同时用于不同影像设备的检测，实现多种显像模式的优势互补。这种all-in-one的纳米粒子平台的设计思路，在医学诊断中具有非常重要的现实意义。
目前已有许多研究工作基于不同的纳米粒子平台设计各种双模或三模造影剂，如基于超顺磁性纳米粒子的MRI/PET/荧光的三模造影剂，基于液态氟碳纳米粒的超声/CT造影剂，基于FePt的CT/MRI造影剂，基于大豆油纳米乳的MRI/荧光造影剂等等。
纳米乳(Nanoemulsion)是近年来研究比较热门的新型药物载体，它能够将药物包封在一个整体内，通过透皮、口服或者静脉给药等方式将药物运输到靶位，然后通过缓释作用对病变产生作用。纳米乳是一些尺寸在l0～l00nm之间的乳滴溶解在一种溶液中的热力学稳定体系，通常由油相、水相、表面活性剂和助表面活性剂组成，当这四者的比例适当时，可以形成均一透明或者略带乳光的液体。根据结构的不同，纳米乳大致可分为油包水型(W／O) 、水包油型(O／W)及双连续型。
纳米乳的制备方法包括高能乳化法和低能乳化法，其中高能乳化法分为剪切搅拌法、高压均质机匀浆法和超声法；低能乳化法分为PIT法，相转变法和自动乳化法。乳滴粒径大小主要与合成过程中的机械能，水油比例以及表面活性剂有关。能量越大或者使用的表面活性剂量越多，表面张力降得越多，乳液的尺寸就会越小。另外，混合乳化剂更有助于形成粒径更小和更稳定的纳米乳。内部包封材料的纳米乳具有良好的缓释作用、靶向性和包封率高等优点，具有广阔的应用前景。
在此基础上，本专利创新性地提出了一种基于碘油的多模态纳米乳造影剂的合成方法，将CT、MRI和/或光学造影剂整合到一起形成多模态造影剂，即多模态碘油纳米乳造影剂，利用该造影剂可实现CT/MRI双模态造影或CT/荧光双模态造影，亦可实现CT/MRI/荧光三模态造影，从而便得到综合精确的疾病信息。
多模态碘油纳米乳造影剂是在选择碘化油注射液作为CT造影剂部分的基础上，再选择油溶性的Fe3O4纳米粒子作为MRI造影剂部分和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点作为光学探针部分，借助于搅拌与超声乳化的方法将CT、MRI和/或荧光成像模式结合为一个整体（all-in- iodinated oil），对疾病进行多模态的影像学检测，从而提供更加精确、全面的影像学信息，达到帮助医生诊断病情和确立后续治疗方案的目的。这种以碘化油注射液作为多功能纳米粒子平台，并将MRI和/或光学成像的造影物质包封到在乳滴内，同时使得各种造影物质的功能都能够很好的表现出来，这种巧妙的设计，形成了本专利最大的创新和特色。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对CT、MRI、荧光成像技术单独使用时存在的不足，造成复杂疾病的检测信息不全面不精确等问题，提出了一种多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，制备的多模态碘油纳米乳造影剂通过静脉注射可用于对患者进行CT/MRI双模态造影或CT/荧光双模态造影，亦可用于CT/MRI/荧光三模态造影，以便实现疾病的综合与精确诊断，从而进一步推动临床医学和影像诊断学的发展。
技术方案：本发明的多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法为：在选择碘化油注射液作为CT造影剂部分的基础上，再选择油溶性的Fe3O4纳米粒子作为MRI造影剂部分和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点作为光学探针部分。
首先将油溶性的Fe3O4纳米粒子和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点充分溶解在碘化油注射液中，形成混合液；将其作为油相加入含有联合表面活性剂的水相中，先搅拌30-60min形成初乳，再用超声波破碎仪超声5-30min的乳化方法将其转化为稳定的水包油纳米乳，最终得到多模态碘油纳米乳。
所述的碘化油注射液是市售的CT造影用碘化油注射液，含碘200-1000mg/ml，作为CT造影剂部分，亦为油溶性的磁性纳米粒子和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点的载体。
所述的油溶性的Fe3O4磁性纳米粒子的磁核尺寸在3-20nm，具有超顺磁性，具备MRI造影的功能。
所述的油溶性的CdSe/ZnS量子点的发射波长为500-700nm，具有很好的荧光强度和稳定性，且不易淬灭，适用于作为荧光成像探针。
所述的水包油纳米乳，其乳滴尺寸在10-100nm范围，尺寸分布均一，具有很好的稳定性和生物相容性。
所述的联合表面活性剂是联合使用的聚乙二醇（25）单硬脂酸酯和Lipoid E-80乳化剂。
所述的油相是碘化油注射液、油溶性的Fe3O4磁性纳米粒子和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点。
所述的水相是超纯水和聚乙二醇（25）单硬脂酸酯的混合液、Lipoid E-80的无水乙醇溶液。
所述的乳化方法，具体步骤包括：
1.）先将CdSe/ZnS量子点和/或Fe3O4纳米粒子加入碘化油注射液中，用漩涡
振荡仪或超声清洗器混合均匀，此混合液作为油相，
2.）将Lipoid E-80在无水乙醇中超声溶解；再将聚乙二醇（25）单硬脂酸酯
溶解在三颈瓶中超纯水中溶解，此作为水相，
3.）将聚乙二醇（25）单硬脂酸酯溶液加热至沸腾，然后加入溶解有Lipoid E-80
的无水乙醇溶液，边滴边剧烈搅拌，等待3-10min后，加入油相，继续搅拌30-60min，形成初乳，
4.）将得到的初乳用超声波破碎仪超声5-30min，最后得到透明清亮的多模态
碘油纳米乳，放置在4℃冰箱中避光保存。
当制备碘油包封油溶性的Fe3O4纳米粒子的CT/MRI双模态纳米乳造影剂时，油溶性的Fe3O4纳米粒子和碘化油注射液的质量:体积比为(10-50mg):500ml；
当制备碘油包封油溶性的CdSe/ZnS量子点的CT/荧光双模态纳米乳造影剂时，油溶性的CdSe/ZnS量子点和碘化油注射液的质量:体积比为(1-10mg):500ml；制备碘油同时包封油溶性的Fe3O4纳米粒子和油溶性的CdSe/ZnS量子点的CT/MRI/荧光三模态造影剂时，油溶性的Fe3O4纳米粒子、油溶性的CdSe/ZnS量子点和碘化油注射液三者的质量:体积比为(10-50mg):(1-10mg):500ml。
所述的多模态碘油纳米乳通过静脉注射，可以累积到巨噬细胞丰富的组织和器官，实现无创伤性被动靶向造影和诊断。
有益效果：针对多模态造影剂的研究，创新性地提出了一种基于碘油的多模态纳米乳造影剂的制备方法，借助搅拌和超声乳化的方法，将CT、MRI和/或光学成像的造影物质整合为一，可制备CT/MRI双模态造影剂或CT/荧光双模态造影剂，也可以制备CT/MRI/荧光三模态造影剂，弥补了一种造影剂只能用于一种影像设备造影的不足，这对疾病的诊断具有重要意义。
附图说明
图1是碘油包封油溶性的Fe3O4纳米粒子的水包油纳米乳的乳滴结构。1指聚乙二醇（25）单硬脂酸酯，2指Lipoid E-80，3指碘化油注射液，4指油溶性的Fe3O4纳米粒子。
图2是碘油包封油溶性的CdSe/ZnS量子点的水包油纳米乳的乳滴结构。1指聚乙二醇（25）单硬脂酸酯，2指Lipoid E-80，3指碘化油注射液，5指油溶性的CdSe/ZnS量子点。
图3是碘油同时包封油溶性的Fe3O4纳米粒子和油溶性的CdSe/ZnS量子点的水包油纳米乳的乳滴结构。1指聚乙二醇（25）单硬脂酸酯，2指Lipoid E-80，3指碘化油注射液，4指油溶性的Fe3O4纳米粒子，5指油溶性的CdSe/ZnS量子点。
具体实施方式
设计的多模态碘油纳米乳造影剂是在选择碘化油注射液作为CT造影剂部分的基础上，再选择油溶性的Fe3O4纳米粒子作为MRI造影剂部分和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点作为光学探针部分。
首先将油溶性的Fe3O4纳米粒子和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点充分溶解在碘化油注射液中，形成混合液。将其作为油相加入含有联合表面活性剂的水相中，借助于先搅拌30-60min形成初乳，再用超声波破碎仪超声5-30min的乳化方法将其转化为稳定的水包油纳米乳，最终得到尺寸合适、均一性好、稳定性好、生物
相容性高的透明清亮的多模态碘油纳米乳。
此方法可制备出用于CT/MRI造影的双模造影剂或CT/荧光造影的双模态造影剂，亦可制备出CT/MRI/荧光造影的三模态造影剂。
结合本发明的内容，提供以下实施例：
实施例一、选择了碘化油注射液作为CT造影剂部分，油溶性的Fe3O4纳米粒子作为MRI造影剂部分，制备用于CT/MRI双模态造影的碘油包封油溶性的Fe3O4纳米粒子的水包油纳米乳的方法：
1) 取油溶性的Fe3O4纳米粒子31.9mg，加入500μl碘化油注射液，用漩涡
仪震荡5min使得混合均匀，然后再经超声波清洗器超声10min至充分混合,得到的混合物作为油相。
2) 取100mg Lipoid E-80, 加入200μl无水乙醇，超声溶解；称取180mg 聚
乙二醇（25）单硬脂酸酯，溶解在装有20ml超纯水的三颈瓶中，此作为水相。
3) 将三颈瓶放在电炉上加热至水相沸腾，然后逐滴加入溶解有Lipoid E-80
的无水乙醇溶液，边滴边剧烈搅拌。等待5min后，逐滴加入油相，继续搅拌30min，形成初乳，定容至10ml。
4) 将得到的初乳用超声波破碎仪超声21min，为防止仪器使用时间过长而造
成损坏，超声分三次进行，每次持续7min。最后得到透明清亮的乳液，放置在4℃冰箱中保存。
实施例二、选择了碘化油注射液作为CT造影剂部分，油溶性的CdSe/ZnS量子点作为光学探针部分，制备用于CT/荧光双模态造影的碘油包封油溶性的CdSe/ZnS量子点的水包油纳米乳的方法：
1) 取油溶性的CdSe/ZnS量子点5.5mg，加入500μl碘化油注射液，用漩涡
仪震荡5min使得混合均匀，然后再经超声波清洗器超声10min至充分混合,此混合物作为油相。
2) 取100mg Lipoid E-80, 加入200μl无水乙醇，超声5min溶解；称取180mg
聚乙二醇（25）单硬脂酸酯，溶解在装有20ml超纯水的三颈瓶中，此作为水相。
3) 将三颈瓶放在电炉上加热至水相沸腾，然后逐滴加入溶解有Lipoid E-80
的无水乙醇溶液，边滴边剧烈搅拌。等待5min后，逐滴加入油相，继续搅拌30min，形成初乳，定容至10ml。
4) 将得到的初乳用超声波破碎仪超声21min，为防止仪器使用时间过长而造
成损坏，超声分三次进行，每次持续7min，整个过程避光保护。最后得到透明清亮的乳液，放置在4℃冰箱中避光保存。
实施例三、选择了碘化油注射液作为CT造影剂部分，油溶性的Fe3O4纳米粒子作为MRI造影剂部分，油溶性的CdSe/ZnS量子点作为光学探针部分，制备用于CT/MRI/荧光三模造影的碘油同时包封油溶性的Fe3O4纳米粒子和油溶性的CdSe/ZnS量子点的水包油纳米乳的方法：
1) 取油溶性的CdSe/ZnS量子点5.5mg，取油溶性的Fe3O4纳米粒子31.9mg，加入500
μl碘化油注射液，用漩涡仪震荡5min使得混合均匀，然后经超声波清洗器超声
10min至分散均匀。此混合物作为油相。
2) 取100mg Lipoid E-80，加入200μl无水乙醇，超声溶解；称取180mg 聚乙二醇（25）单硬脂酸酯，溶解在装有20ml超纯水的三颈瓶中，此作为水相。
3) 将三颈瓶放在电炉上加热至水相沸腾，然后逐滴加入溶解有Lipoid E-80的无水乙醇溶液，边滴边剧烈搅拌。等待5min后，逐滴加入油相，继续搅拌30min，形成初乳，定容至10ml。
4) 将得到的初乳用超声波破碎仪超声21min，为防止仪器使用时间过长而造成损坏，超声分三次进行，每次持续7min，整个过程避光保护。最后得到透亮的乳液，放置在4℃冰箱中避光保存。
Claims (10)
1.一种多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其特征在于，在选择碘化油注射液作为CT造影剂部分的基础上，再选择油溶性的Fe3O4纳米粒子作为MRI造影剂部分和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点作为光学探针部分；
首先将油溶性的Fe3O4纳米粒子和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点充分溶解在碘化油注射液中，形成混合液；将其作为油相加入含有联合表面活性剂的水相中，先搅拌30-60min形成初乳，再用超声波破碎仪超声5-30min的乳化方法将其转化为稳定的水包油纳米乳，最终得到多模态碘油纳米乳。
2.根据权利要求1所述的多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其特征在于所述的碘化油注射液是市售的CT造影用碘化油注射液，含碘200-1000mg/ml，作为CT造影剂部分，亦为油溶性的磁性纳米粒子和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点的载体。
3.根据权利要求1所述的多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其特征在于所述的油溶性的Fe3O4磁性纳米粒子的磁核尺寸在3-20nm。
4.根据权利要求1所述的多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其特征在于所述的油溶性的CdSe/ZnS量子点的发射波长为500-700nm。
5.根据权利要求1所述的多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其特征在于所述的水包油纳米乳，其乳滴尺寸在10-100nm范围。
6.根据权利要求1所述的多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其特征在于所述的联合表面活性剂是联合使用的聚乙二醇(25)单硬脂酸酯和Lipoid E-80乳化剂。
7.根据权利要求1所述的多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其特征在于所述的油相是碘化油注射液、油溶性的Fe3O4磁性纳米粒子和/或油溶性的CdSe/ZnS量子点。
8.根据权利要求1所述的多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其特征在于所述的水相是纯水和聚乙二醇(25)单硬脂酸酯的混合液、Lipoid E-80的无水乙醇溶液。
9.根据权利要求1所述的多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其特征在于所述的乳化方法，具体步骤包括：
1.)先将CdSe/ZnS量子点和/或Fe3O4纳米粒子加入碘化油注射液中，用漩涡
振荡仪或超声清洗器混合均匀，此混合液作为油相，
2.)将Lipoid E-80在无水乙醇中超声溶解；再将聚乙二醇(25)单硬脂酸酯
溶解在三颈瓶中纯水中溶解，此作为水相，
3.)将聚乙二醇(25)单硬脂酸酯溶液加热至沸腾，然后加入溶解有LipoidE-80
的无水乙醇溶液，边滴边剧烈搅拌，等待3-10min后，加入油相，继续搅拌30-60min，形成初乳，
4.)将得到的初乳用超声波破碎仪超声5-30min，最后得到透明清亮的多模态
碘油纳米乳，放置在4℃冰箱中避光保存。
10.根据权利要求1所述的多模态碘油纳米乳造影剂的制备方法，其特征在于当制备碘油包封油溶性的Fe3O4纳米粒子的CT/MRI双模态纳米乳造影剂时，油溶性的Fe3O4纳米粒子和碘化油注射液的质量：体积比为(10-50mg)∶500μl；
当制备碘油包封油溶性的CdSe/ZnS量子点的CT/荧光双模态纳米乳造影剂时，油溶性的CdSe/ZnS量子点和碘化油注射液的质量：体积比为(1-10mg)∶500μl；
制备碘油同时包封油溶性的Fe3O4纳米粒子和油溶性的CdSe/ZnS量子点的CT/MRI/荧光三模态造影剂时，油溶性的Fe3O4纳米粒子、油溶性的CdSe/ZnS量子点和碘化油注射液三者的比例为(10-50mg)∶(1-10mg)∶500μl。
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