本發明涉及材料科學與生物醫用技術領域，具體涉及一種MRI導向光熱治療多功能診療探針及其制備方法和應用。

背景技術：

癌癥早期診斷的目的在于能夠盡早發現病灶盡早進行治療，從而減輕患者痛苦和精神、經濟負擔。磁共振成像(MRI)以其能夠提供在軟組織處的高分辨率圖像等優點已成為當代臨床診斷中最有力的檢測手段之一。為了凸顯組織間的差異，尤其是正常組織與病患部位間的差別，一種有效提高成像對比度的方法就是使用造影劑。含釓的小分子造影劑已被證實具有優異的T1成像效果并且廣泛應用于臨床。

目前治療腫瘤的手段主要有手術、放療、化療等，不僅產生副反應并且療效不盡如人意。光熱治療(PTT)作為一種新型的癌癥療法得到迅速發展，其主要運用光吸收劑吸收光產熱使得癌細胞蛋白質變質，從而殺死癌細胞。銅硫化合物屬于一類新型的光熱制劑，在光照療法中具有潛在的應用前景。其中，著名的p型半導體材料硫化銅(CuS),由于其低成本、低細胞毒性和他們自身固有的來自能帶轉型而非表面等離子體共振近紅外吸收的優勢最近在光照療法制劑中備受親睞。診療一體化探針的構建已經成為近年來的研究熱點，MRI成像能夠通過有益的對比提供高度準確的診斷信息，準確監測探針是否到達病灶處，然后發揮藥物治療的效果。

哈爾濱工業大學戴志飛教授的課題組的碩士研究論文《集核磁共振成像與光熱治療于一體的硫化銅納米粒子的研究》中以Gd-DTPA和SH-PEG為穩定劑，制備出了集核磁共振成像與光熱治療于一體的新型CuS納米粒子。制備過程中，CuS納米粒子的生成與Gd-DTPA對其表面的修飾同步進行，合成方法較為簡單，得到的CuS納米粒子的粒徑較小且均一，但是其不足之處為CuS納米粒子的表面積有限，結合Gd-DTPA的數量也有一定限度，而Gd-DTPA主要起核磁成像的作用，只有Gd-DTPA達到一定濃度時才有較好的成像效果，而每個CuS納米粒子表面的Gd-DTPA數量有限，此時要達到一定濃度就需要溶液中的的CuS納米粒子濃度較大，由此可能帶來應用方面的諸多不便，如濃度較大時配制困難，分散難、易沉淀等。

技術實現要素：

針對現有技術中的不足，本發明提供一種MRI導向光熱治療多功能診療探針及其制備方法和應用，具有MRI成像功能的含釓配合物在具有光熱治療功能的CuS納米粒子表面發生聚合，理論上所述多功能診療探針的MRI成像功能和光熱治療功能可以調控，含釓配合物有適宜聚合度時可保證MRI成像清晰的同時，診療探針具有較佳的光熱治療效果。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種MRI導向光熱治療多功能診療探針，其為核殼結構的微球，其核為油酸和十一烯酸鈉雙重改性的CuS納米粒子，其殼為苯乙烯、N-異丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸及含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen的共聚物。

具體的，所述核殼結構的微球的平均粒徑為260-280nm。

本發明還提供一種制備上述的MRI導向光熱治療多功能診療探針的方法，其包括如下步驟：

S1.將水溶性銅鹽溶解于乙醇水溶液中，水浴升溫至75-85℃后滴加油酸至上述乙醇水溶液中，回流反應后降溫至室溫，緩慢滴加可溶性硫化物的水溶液至上述反應液中，90℃的恒溫水浴中攪拌15min后置于冰浴中冷卻，得褐色沉淀，離心并以無水乙醇洗滌數次，得油酸改性的CuS鈉米粒子；

S2.將S1制備的油酸改性納米粒子超聲分散于氯仿中形成油性流體，向所述油性流體中滴加十一烯酸鈉水溶液并超聲使兩者充分混合，攪拌至氯仿揮發完全，得油酸和十一烯酸鈉雙重改性的CuS納米粒子水基流體；

S3.將S2制得的油酸和十一烯酸鈉雙重改性CuS納米粒子水基流體、苯乙烯、N-異丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸和去離子水按照2：(0.5-1.0):(0.7-1.3):(0.2-0.4)：50的質量比加入反應容器中，攪拌使之分散均勻，升溫至70-80℃，加入引發劑，在油酸和十一烯酸鈉雙重改性的CuS納米粒子的表面引發無皂乳液聚合得種子微球，反應進行0.5h后，緩慢滴加含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen的水溶液，滴加時間為0.25-0.5h,含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen與所述油酸和十一烯酸鈉雙重改性CuS納米粒子水基流體的用量比為(0.05-0.25)g：2g，含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen在種子微球的表面進行聚合反應，反應進行2-3h，減壓蒸干，得所述MRI導向光熱治療多功能診療探針。

需要說明的是含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen使用中國發明專利CN104672258A公開的方法進行制備。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以有如下進一步的具體選擇或優化選擇。

具體的，S1中的水溶性銅鹽為氯化銅、硝酸銅或硫酸銅，所述水溶性硫化物為硫化鈉、硫化鉀或硫化銨，S1中水溶性銅鹽與水溶性硫化物的摩爾比為1:(1-1.2)。

優選的，S1中油酸與水溶性銅鹽的摩爾比為(3.5-5.5)：1。

優選的，S2中油酸改性的納米粒子與氯仿的用量比為0.5g:(2-10)mL,S2中油酸改性的納米粒子與十一烯酸鈉水溶液中十一烯酸鈉的用量比為0.5g:(1-2)g。

優選的，S2中十一烯酸鈉水溶液中十一烯酸鈉的濃度為0.2-0.5g/mL。

優選的，S3中含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen的水溶液中含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen與水的用量比為(0.05-0.25)g:20mL。

具體的，S3中的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鈉或過硫酸鉀，引發劑與苯乙烯的用量比為0.12g:(0.5-1.0)g。

本發明還請求保護上述MRI導向光熱治療多功能診療探針在醫學成像和腫瘤光熱治療方面的應用。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1)本發明提供的多功能診療探針是一種診療一體化探針，MRI成像能夠通過有益的對比提供高度準確的診斷信息，準確監測探針是否到達病灶處，然后發揮其本身攜帶的光熱治療藥物的效果；該診療探針具有明顯的T1-MRI增強對比及光熱治療效果，是一種優異的潛在診療材料。

2)本發明采用多步法合成具有核殼結構的多功能診療探針，先形成油酸及十一烯酸鈉雙重功能的CuS納米粒子，其具有較好的水分散性和光熱治療能力，隨后以其為內核，在其表面進行無皂乳液聚合制備種子微球，之后再將具有MRI成像功能的含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen于種子微球上發生無皂種子乳液聚合，最終形成本發明的多功能診療探針，理論上控制含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen的聚合度可以調控最終獲得的多功能診療探針的MRI成像能力，使多功能診療探針的成像功能與光熱治療功能協調一致；同時，本發明提供的制備方法還具有操作簡單、反應條件溫和、環境友好、成本低廉、便于推廣的特點。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備出的MRI導向光熱治療多功能診療探針的透射電鏡圖；

圖2為本發明實施例1制備出的MRI導向光熱治療多功能診療探針的體外T₁-MRI造影圖；

圖3為本發明實施例1制備出的MRI導向光熱治療多功能診療探針的水基分散液在808nm激光輻照下溫度隨輻照時間的變化曲線。

具體實施方式

以下結合附圖及具體實施例對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

以下實施例中所采用的方法未作特別說明均為常規方法，所采用的藥品未作特別說明均為市售產品。

實施例1

一種MRI導向光熱治療多功能診療探針，其制備方法包括如下步驟：

S1.將2mmol氯化銅溶于50mL去離子水及50mL無水乙醇，后置于裝有回流冷凝管的250mL四口燒瓶中，待水浴溫度升至80℃后加入2.0g油酸，繼續反應2h后降溫至室溫，緩慢滴加20mL硫化鈉(0.1mol/L)水溶液，快速攪拌30min后于90℃的恒溫水浴中攪拌15min，后置于冰浴中冷卻，生成褐色沉淀，離心并以無水乙醇洗滌數次，得油酸改性的CuS鈉米粒子；

S2.取S1制備的油酸改性納米粒子0.5g超聲分散于2mL氯仿中形成油性流體，向所述油性流體中滴加5mL十一烯酸鈉水溶液(0.2g/mL)并超聲使兩者充分混合，攪拌至氯仿揮發完全，得油酸和十一烯酸鈉雙重改性的CuS納米粒子水基流體；

S3.取S2制得的油酸和十一烯酸鈉雙重改性CuS納米粒子水基流體2.0g、苯乙烯1.0g、N-異丙基丙烯酰胺1.0g、甲基丙烯酸0.3g和50mL去離子水置于250mL四口燒瓶中，機械攪拌使之均勻分散，升溫至75℃，加入0.12g過硫酸鉀引發劑，在油酸和十一烯酸鈉雙重改性的CuS納米粒子的表面引發無皂乳液聚合得種子微球，反應進行0.5h后，以20mL去離子水溶解0.1g的Gd(AA)₃Phen并緩慢滴加至反應液中，滴加時間為0.25-0.5h,含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen在種子微球的表面進行聚合反應，反應進行2-3h，減壓蒸干，得所述MRI導向光熱治療多功能診療探針。

實施例2

一種MRI導向光熱治療多功能診療探針，其制備方法包括如下步驟：

S1.將2mmol硝酸銅溶于50mL去離子水及50mL無水乙醇，后置于裝有回流冷凝管的250mL四口燒瓶中，待水浴溫度升至75℃后加入2g油酸，繼續反應2h后降溫至室溫，緩慢滴加20mL硫化鉀(0.12mol/L)水溶液，快速攪拌30min后于90℃的恒溫水浴中攪拌15min，后置于冰浴中冷卻，生成褐色沉淀，離心并以無水乙醇洗滌數次，得油酸改性的CuS鈉米粒子；

S2.取S1制備的油酸改性納米粒子0.5g超聲分散于6mL氯仿中形成油性流體，向所述油性流體中滴加6mL十一烯酸鈉水溶液(0.3g/mL)并超聲使兩者充分混合，攪拌至氯仿揮發完全，得油酸和十一烯酸鈉雙重改性的CuS納米粒子水基流體；

S3.取S2制得的油酸和十一烯酸鈉雙重改性CuS納米粒子水基流體2.0g、苯乙烯0.5g、N-異丙基丙烯酰胺0.7g、甲基丙烯酸0.2g和50mL去離子水置于250mL四口燒瓶中，機械攪拌使之均勻分散，升溫至70℃，加入0.12g過硫酸鉀引發劑，在油酸和十一烯酸鈉雙重改性的CuS納米粒子的表面引發無皂乳液聚合得種子微球，反應進行0.5h后，以20mL去離子水溶解0.05g的Gd(AA)₃Phen并緩慢滴加至反應液中，滴加時間為0.25-0.5h,含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen在種子微球的表面進行聚合反應，反應進行2-3h，減壓蒸干，得所述MRI導向光熱治療多功能診療探針。

實施例3

一種MRI導向光熱治療多功能診療探針，其制備方法包括如下步驟：

S1.將2mmol硫酸銅溶于50mL去離子水及50mL無水乙醇，后置于裝有回流冷凝管的250mL四口燒瓶中，待水浴溫度升至85℃后加入2g油酸，繼續反應2h后降溫至室溫，緩慢滴加20mL硫化銨(0.1 2mol/L)水溶液，快速攪拌30min后于90℃的恒溫水浴中攪拌15min，后置于冰浴中冷卻，生成褐色沉淀，離心并以無水乙醇洗滌數次，得油酸改性的CuS鈉米粒子；

S2.取S1制備的油酸改性納米粒子0.5g超聲分散于10mL氯仿中形成油性流體，向所述油性流體中滴加4mL十一烯酸鈉水溶液(0.5g/mL)并超聲使兩者充分混合，攪拌至氯仿揮發完全，得油酸和十一烯酸鈉雙重改性的CuS納米粒子水基流體；

S3.取S2制得的油酸和十一烯酸鈉雙重改性CuS納米粒子水基流體2.0g、苯乙烯1.0g、N-異丙基丙烯酰胺1.3g、甲基丙烯酸0.4g和50mL去離子水置于250mL四口燒瓶中，機械攪拌使之均勻分散，升溫至75℃，加入0.12g過硫酸鉀引發劑，在油酸和十一烯酸鈉雙重改性的CuS納米粒子的表面引發無皂乳液聚合得種子微球，反應進行0.5h后，以20mL去離子水溶解0.25g的Gd(AA)₃Phen并緩慢滴加至反應液中，滴加時間為0.25-0.5h,含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen在種子微球的表面進行聚合反應，反應進行2-3h，減壓蒸干，得所述MRI導向光熱治療多功能診療探針。

性能檢測

以實施例1制備出的MRI導向光熱治療多功能診療探針為對象進行測試。圖1為測得的多功能診療探針透射電鏡圖，從圖1中可見本發明制備出的多功能探針具有核殼結構，單分散性較好，粒徑約為260-280nm，每個微球的內核為CuS納米粒子。圖2為測得的多功能診療探針體外T₁加權MRI造影圖，從左至右，隨著Gd濃度的增加，圖像逐漸變亮，成像清晰度表現出與Gd濃度正相關。圖3為測得的多功能診療探針的溶液在808nm激光輻照下溫度隨著輻照時間的變化曲線，隨著輻照時間累積，含有本發明多功能診療探針的溶液的溫升速度較快，且可推知診療探針的濃度越大溫升速度越大，這表明本發明制備的多功能診療探針具有潛在的光熱治療功能。

此外，本發明還分別將實施例1至3制備出的MRI導向光熱治療多功能診療探針用無水乙醇洗滌數次去除雜質后，再加去離子水分別配制成等質量濃度(100μg/mL)的樣品，經MRI造影測試，發現造影清晰程度為實施例2＜實施例1＜實施例3，同時本發明還使用電感耦合等離子體發射光譜測定了上述各樣品中含釓量，含釓量大小順序為實施例2＜實施例1＜實施例3。以上結果表明隨著聚合時含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen加入量增加，其最終在多功能診療探針表面的聚合度也增加，進而使等質量濃度的多功能診療探針的水基分散液樣品中釓含量不同，最終導致造影清晰效果也不同，因而理論上可以通過調控含釓配合物單體Gd(AA)₃Phen的聚合度來協調多功能診療探針的MRI成像和光熱治療功能。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。