專利名稱：一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法
一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法
技術領域：
本發明屬于納米超分子材料，特別是一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法。
背景技術：
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging)是近年來一種新型的高科技影像學檢查方法，采用非創傷性放射的方式獲得整個生命體的空間和時間解析三維(3D)影像。這種新的診斷技術雖然從20世紀80年代初才應用于臨床醫學，但由 于具有無電離輻射性(放射線)損害、無骨性偽影、能多方向(橫斷、冠狀、矢狀切面等)和多參數成像、高度的軟組織分辨能力、無需使用對比劑即可顯示血管結構等獨特的優點，目前已成為診斷和監測一些疾病的主要手段，參見I) C. H. Po lman，S. C. Re ingo I d，G. Edan，M.Filippi, H. -P. Hartung, L. Kappos, F. D. Lublin, M. Metz Luanne, H. F. McFarland, P.ff. 0’ Connor, M. Sandberg-ffollheim, A. J. Thompson, B. G. ffeinshenker, J. S. Wolinsky.Ann. Neurol. 2005, 58, 840-846 ；2) C. H. Polman, J. S. Wolinsky, S. C. Reingold. Mult.Scler. 2005，11，5_12。但是磁共振成像檢測的缺點是靈敏度較低、檢測時間長和檢測費用昂貴，因此需要輔助使用磁共振造影劑，以提升和擴展磁共振成像在分子成像領域的應用，參見:E. Terreno, D. D. Castelli, A. Viale, S. Aime. Chem. Rev. 2010, 110, 3019-3042。納米結構是指那些定義在一到幾百納米之間且至少具有一維尺度的微觀結構。由于其展現出的獨特和優越的性質，以及在多方面優于宏觀結構的應用，正在受到科學家的越來越多的關注，參見1) Handbook of Nanostructured Materials andNanotechnology, Academic Press, New York 2000 ；2) A. Thiaville, J. Miltat. Science1999，284，1939。正是因為在介觀物理和構筑納米器件方面展示出的獨一無二的應用價值，在納米結構這一廣泛研究領域中，對一維(ID)納米結構(線、棒、帶、管)的研究一直處于核心地位，參見1) Z. L. Wang. Adv. Mater. 2000，12, 1295 ；2) J. Hu, T. ff. Odom, C. M. Lieber.Acc. Chem. Res. 1999,32,435 ；3) A special issue in MRS Bull. 1999, 24, 20-49。超分子自組裝是構筑一維納米器件的最主要方法之一。由于分子之間存在著廣泛的非共價鍵力，包括疏水親水相互作用、靜電作用、氫鍵、微相分離和形狀效應等，因此可以彼此間自發地組織形成高度規整的超分子結構并顯示超出單體單純累加所具有的功能，參見I) H-J. Scheider. Angew. Chem. Int. Ed. 2009，48，3924-3977 ；2) D. M. Vriezema, M.
C.Aragones, J. A. A. ff. Elemans, J. J. L. M. Cornelissen, A. E. Rowan, R. J. M. Nolte. Chem.Rev. 2005，105，1445-1489。以環糊精為代表的大環主體與客體分子的包結配位相互作用通常是在生物兼容的水介質中進行的，而這一介質對于其它非共價鍵相互作用并非十分有利。在超分子化學的研究中，環糊精是一類非常重要的主體化合物。未經化學修飾的環糊精是由淀粉在環糊精糖基轉移酶的作用下降解得到的，由D-(+)_吡喃葡萄糖通過α-1，4-糖苷鍵首尾相連形成的半天然化合物。由于環糊精具有疏水的空腔和親水的表面，可作為主體化合物與無機、有機和生物分子結合生成主/客體或超分子配合物，并可作為一種優良的酶底物相互作用模型被應用于多個科學技術領域，參見1)J. Szejtli. Chem.Rev. 1998, 98, 1743-1753 ；2) ff. Saenger, J. Jacob, K. Gessler, T. Steiner, D. Hoffmann, H.Sanbe, K. Koizumi, S. M. Smith, T. Takaha. Chem. Rev. 1998，98，1787-1802。為了改善環糊精自身性質的局限，一系列以環糊精為基礎的衍生物不斷被合成出來。其中，甲基化環糊精是一類在天然環糊精基礎上將羥基烷基化的化合物，參見1)S. Tomas, S. Wolfram.Angew. Chem. Int. Ed. 1998，37，3404 ；2)K. Harata. Chem. Rev. 1998，98，1803。由于環糊精的葡萄糖單元上的羥基發生了不同程度的取代，因此甲基化環糊精同天然環糊精相比，性質發生了一些明顯的變化。比如空腔擴展，參見Stefan, I. ;Frieder ff. L, D. Starch1996,48,225-232、柔性增力口，參 JAL R. C. Mino, A. B. Susan, Τ. Μ. Welcome, Μ. D. Pamela.Chem. Commun. 2004, 2216-2217，而且無論是在有機相還是水相中，甲基化環糊精的溶解度一般都明顯優于天然環糊精。此外，仍舊疏水的空腔使甲基化環糊精對客體分子仍 具有鍵合能力，參見R. I. Gelb, L. M. Schwartz. J. Inclusion Phenom. Mol. Recognit.Chem. 1989，7，537-543。特別是，一旦環糊精葡萄糖單元上的羥基全部被取代形成所謂的全甲基化環糊精，其空腔尺寸，疏水區域，對客體鍵合能力與天然環糊精相比則將發生更為顯著的變化。

發明內容本發明的目的是針對上述技術分析，提供一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法，該制備方法工藝簡單、易于實施，制備的超分子納米纖維中組分之間具有較強的鍵合能力。本發明的技術方案一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法，其構筑單元以橋聯全甲基化環糊精為主體(diPMCD)，以聚乙二醇修飾的金屬卟啉(錳卟啉)為客體，通過主-客體包結配位相互作用構筑超分子組裝體，其制備方法步驟如下I)將6-異硫氰基-6-脫氧-全甲基化β -環糊精和乙二胺在氬氣保護下溶于乙腈溶劑中，在18-25°C溫度下攪拌8-12小時，旋蒸除去溶劑，將剩余固體用柱層析提純，得白色diPMCD固體，所述6-異硫氰基-6-脫氧-全甲基化β -環糊精、乙二胺與乙腈溶劑的用量比為 2mol Imol 50L ；2)將上述制得的diPMCD和錳卟啉溶解于水中并均勻混合，再加入抗壞血酸鈉即可制得超分子納米纖維，所述diPMCD、錳卟啉和抗壞血酸鈉在水中的濃度的濃度分別為0. 05mmol、0. OSmmoI 和 9. 90mmol。本發明的優點是該超分子納米纖維的制備方法，基于全甲基化β-環糊精和水溶性金屬卟啉二元超分子組裝構筑的納米超分子纖維，制備方法簡單，組分之間具有較強的鍵合能力；該超分子納米纖維可以有效的在小鼠體內成像，其在磁共振成像造影劑領域有著廣闊的應用前景并且提供了一種新的制備造影劑的方法。

圖I為該超分子納米纖維超分子組裝體的構筑結構示意圖。
圖2為在錳卟啉溶液中不斷加入diPMCD的紫外光譜變化圖。圖3為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的ROSEY 二維核磁譜圖。圖4為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的原子力顯微鏡圖像。圖5為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的透射電子顯微鏡圖像。圖6為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的動態光散射圖。圖7為氯化錳、錳卟啉以及錳卟啉和diPMCD的納米纖維分別和NIH3T3細胞(正常細胞)進行孵化后連續記錄三天的各組細胞的數量對比圖。圖8為氯化錳、錳卟啉以及錳卟啉和diPMCD的納米纖維分別和NIH3T3細胞( 正常細胞)進行孵化72小時后活細胞的形態圖。圖9為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的磁共振實驗Tl加權圖像。圖10為錳卟啉和diPMCD的納米纖維的弛豫度曲線。圖11為錳卟啉和diPMCD的納米纖維在裸鼠體內的磁共振Tl加權圖像。
具體實施方式實施例一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法，包括如下步驟I)將630mg 6_異硫氰基_6_脫氧-全甲基化β -環糊精和13mg乙二胺在氬氣保護下溶于IOmL乙腈溶劑中，在22°C溫度下攪拌10小時，旋蒸除去溶劑，剩余固體用柱層析提純，得300mg白色diPMCD固體，產率51%。IH NMR (400MHz, CDC13) δ 7. 54 (s, 2H)，6. 28 (s, 2H)，5. 13 (d, J=IO. 4Hz, I OH)，5. 0I (s, 2H)，4. 94 (s, 2H) ,4.20 - 3. 04 (m, 208H) · 13C NMR (IOOMHz, CDCl3) δ 182. 63，99. 88，99 08，98. 98，98. 82，82. 29，82. 10，81. 92，81. 76，81. 63，81. 10，80. 41，80. 24，80. 13，77. 26，71. 70，71. 44，71. 07，71. 00，70. 90，70. 83，70. 01，61. 64，61. 54，61. 41，61. 36，61. 32，59. 4I, 59. 24，59. 11，59. 04，58. 86，58. 71，58. 65，58. 53，58. 39，43. 95，42. 97. HRMS (MALDI) :m/z: [M+Na] +calcd for C128H226N4068S2Na+2994. 3638; found: 2994. 3680.2)將上述制得的15mg diPMCD和12. 5mg錳卟啉溶解于IOOmL水中并均勻混合，再加入200mg抗壞血酸鈉即可制得超分子納米纖維。圖I為該超分子納米纖維超分子組裝體的構筑結構示意圖。該超分子納米纖維的粒徑和形貌分別通過紫外光譜、核磁光譜、原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡和動態光散射所表征，如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所不。該超分子納米纖維的體外和體內磁共振實驗I)將氯化錳、錳卟啉以及納米纖維分別與NIH3T3細胞(正常細胞)進行孵化，連續記錄三天各組細胞的數量，如圖7所示，圖中表明，納米纖維的細胞毒性遠遠低于參照化合物氯化錳的細胞毒性；納米纖維的細胞毒性低于參錳卟啉的細胞毒性。2)在3特斯拉磁共振掃描儀掃描下，納米纖維的Tl加權圖像如圖9所示.如圖10所示，納米纖維的弛豫度通過線性擬合得到，為16. 88毫摩爾每升每秒。3)如圖11所示，納米纖維通過尾靜脈注射到裸鼠體內，在3特斯拉磁共振掃描儀掃描下，該納米纖維可以使得小鼠的血管、腎臟和膀胱組織得到有效的圖像增強。
權利要求
1.一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法，其特征在于構筑單元以橋聯全甲基化β-環糊精為主體(diPMCD)，以聚乙二醇修飾的金屬卟啉(錳卟啉)為客體，通過主-客體包結配位相互作用構筑超分子組裝體，其制備方法步驟如下 1)將6-異硫氰基-6-脫氧-全甲基化β-環糊精和乙二胺在氬氣保護下溶于乙腈溶劑中，在18-25°C溫度下攪拌8-12小時，旋蒸除去溶劑，將剩余固體用柱層析提純，得白色diPMCD固體，所述6-異硫氰基-6-脫氧-全甲基化β -環糊精、乙二胺與乙腈溶劑的用量比為 2mol lmol 50L ； 2)將上述制得的diPMCD和錳卟啉溶解于水中并均勻混合，再加入抗壞血酸鈉即可制得超分子納米纖維，所述diPMCD、錳卟啉和抗壞血酸鈉在水中的濃度的濃度分別為O.05mmol、0. 05mmol 和 9. 90mmol。
全文摘要
一種用于磁共振成像造影的超分子納米纖維的制備方法，其構筑單元以diPMCD為主體，以錳卟啉為客體，通過主-客體包結配位相互作用構筑超分子組裝體，其制備方法是將6-異硫氰基-6-脫氧-全甲基化β-環糊精和乙二胺在氬氣保護下溶于乙腈中，室溫下攪拌過夜，旋蒸除去溶劑，將剩余固體用柱層析提純，得白色diPMCD固體；將上述diPMCD和錳卟啉溶解于水中并均勻混合，再加入抗壞血酸鈉即可制得目標物。本發明的優點是該超分子納米纖維的制備方法簡單，組分之間具有較強的鍵合能力；該超分子納米纖維可以有效的在小鼠體內成像，其在磁共振成像造影劑領域有著廣闊的應用前景并且提供了一種新的制備造影劑的方法。
文檔編號A61K49/12GK102961765SQ20121054120
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者劉育, 劉博聞, 孫默, 張衡益 申請人:南開大學