壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂及其制备方法。该造影剂包括：作为造影剂主体的聚乙二醇修饰的壳聚糖；以及，主要连接于壳聚糖主链上的带有钆螯合物的二代聚酰胺胺树形分子；其制备方法包括：首先提供聚乙二醇修饰的壳聚糖，然后将钆的螯合配体偶联在炔基修饰的二代聚酰胺胺树形分子上，再将其连接到壳聚糖上，获得所述造影剂。该壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂的生物相容性好，易生物降解，并具备高弛豫率，其制备方法简单，所需反应温度适中，易于控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁共振成像用的造影剂，具体涉及一种磁共振成像造影用的基于壳聚糖的MRI造影剂及制备方法，属于医学临床磁共振成像

技术介绍
随着科技的发展，磁共振成像已成为临床检测固体瘤的一种有效手段。相较于其其它成像技术，磁共振成像有很多优点，如无电离辐射损伤、超高的组织分辨率和三维定位能力。但为了进一步提高成像的灵敏度和准确率，通常需要造影剂来增强成像对比度。目前，临床用的造影剂一般为小分子的钆螯合物。这类小分子造影剂应用于生物体尚存在一些缺点，如血液循环时间短、弛豫率低、无靶向性，具有一定的毒性，甚至会引起生物体肾细胞的纤维化。因此高弛豫率、低毒及具有组织或肿瘤靶向性成为MRI造影剂发展的焦点。近年来，将小分子Gd造影剂共价或者非共价的与高分子结合的研究越来越多。将小分子造影剂与高分子结合，可以增强体内稳定性、改变疏水性质、降低分子的旋转速率、提高弛豫效率、延长血液循环时间和在组织中的驻留时间，另外对高分子可进行专属性化学修饰，增强对组织或器官的靶向性，将配合物修饰为电中性，可以使渗透压与血浆相近，从而降低毒副作用。但由于大分子在体内排泄较慢限制了其在临床中的应用。因此，寻找易降解的大分子作为小分子造影剂的载体尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种具有生物相容性好、易生物降解和高弛豫率等特点的壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂及其制备方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：在本专利技术的一实施案例之中，提供了一种壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂的制备方法，
包括：将二乙烯三胺五乙酸和Gd3+偶联到炔基修饰的二代聚酰胺胺树形分子上，形成带有钆螯合物的二代聚酰胺胺树形分子，以及，通过点击化学反应将带有钆螯合物的二代聚酰胺胺树形分子连接至聚乙二醇修饰的壳聚糖主链上，获得所述造影剂。在一较优实施方式中，所述制备方法进一步包括：将壳聚糖与端羧基的聚乙二醇在室温反应得到聚乙二醇修饰的壳聚糖，所述壳聚糖的分子量为Mw 40000～50000Da，所述聚乙二醇的投量为壳聚糖结构单元的摩尔数的10～20％。优选的，壳聚糖与端羧基的聚乙二醇在室温反应的时间为8～12h。在一较优实施方式中，所述制备方法进一步包括：以浓度为3～6wt％的酸溶液作为反应溶剂，将叠氮化合物通过取代反应修饰到聚乙二醇修饰的壳聚糖上，反应时间为20～26h，获得修饰有叠氮基团和聚乙二醇的壳聚糖。优选的，其中酸溶液为等体积的盐酸和醋酸的混合液。优选的，叠氮化合物为叠氮酸或叠氮化的环氧氯丙烷。一较优实施方式中，所述制备方法进一步包括：将二乙烯三胺五乙酸的活化酯通过缩合反应连接到二代聚酰胺胺树形分子上，获得偶联有二乙烯三胺五乙酸的树形分子。一较优实施方式中，所述制备方法进一步包括：在pH值为5～7时，将Gd3+螯合到二乙烯三胺五乙酸(DTPA)偶联的二代聚酰胺胺树形分子上，获得偶联有二乙烯三胺五乙酸和Gd3+的二代聚酰胺胺树形分子。在一较优实施方式中，所述制备方法进一步包括：在存在催化剂的条件下，使修饰有叠氮基团和聚乙二醇的壳聚糖与偶联有二乙烯三胺五乙酸和Gd3+的二代聚酰胺胺树形分子通过点击化学反应连接，反应时间为20～26h，获得所述造影剂，所述催化剂至少选自五水硫酸铜和抗坏血酸钠。本专利技术还提供了一种采前述制备方法得到的壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂。在一实施方案之中，所述壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂包括：作为造影剂主体的聚乙二醇修饰的壳聚糖，主要连接于壳聚糖主链上的带有钆螯合物的二代聚酰胺胺树形分子。在一较佳实施方案之中，所述造影剂具有下式所示结构：其中，n为100～300之间的整数。该壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂采用壳聚糖作为造影剂主体，壳聚糖具有生物相容性好，生物毒性低和生物可降解的优点，壳聚糖的分子量大小可以不限。将钆螯合物连接在二代聚酰胺胺树形分子上，然后通过点击化学修饰到壳聚糖上，能够增加造影剂分子的尺寸，增加旋转相关时间，从而提高弛豫效率，并延长其血液循环时间。钆螯合物主要位于二代聚酰胺胺树形分子接枝的壳聚糖的侧链上，从而提高单位分子量的钆装载率。经试验发现，该造影剂弛豫率(9.53mM-1·s-1)明显高于小分子造影剂的弛豫率(4.25mM-1·s-1)。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：该壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂的生物相容性好，易生物降解，并具备高弛豫率，且其制备方法简单，反应条件温和，易于控制。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的阐述。图1a是本专利技术实施例1中一种造影剂的制备工艺流程图；图1b是本专利技术实施例1中一种造影剂的结构式；图2是壳聚糖、CS-PEG、CS-PEG-N3及本专利技术造影剂的红外光谱图；图3是本专利技术造影剂与Gd-DTPA弛豫率对比图；图4是本专利技术高分子造影剂与Gd-DTPA的T1加权成像对比图；图5是本专利技术高分子造影剂在A549细胞中的细胞毒性侧视图。具体实施方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。实施例中采用的实施条件可以根据实际需要而做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例1壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂的制备方法，参阅图1a，其具体步骤如下：在一实施案例中，该造影剂的制备方法可包括如下步骤：(1)将PEG-COOH溶解配成5％(w/w)的溶液，然后将溶液的PH调节到6，然后加入NHS，搅拌5min后加入EDC使EDC：NHS：COO的摩尔比为1:1:0.8。在以上溶液搅拌30min将羧基活化后缓慢滴加到溶解在体积分数为1％CH3COOH中的壳聚糖里，反应液在室温下搅拌10h。将反应液透析后冻干，得聚乙二醇修饰的壳聚糖(CS-PEG)。(2)将CS-PEG溶解在5wt％的冰醋酸和盐酸的等体积混合液中，加入叠氮化的环氧氯丙烷。反应液用铝箔避光，25℃反应24h。反应产物用含40％氨的甲醇溶液沉淀，过滤，并将沉淀依次用甲醇、水、丙酮洗涤，将终产物于真空干燥箱中烘干，得修饰有叠氮基团和聚乙二醇的壳聚糖(N3-CS-PEG)。(3)取二代的聚酰胺胺树形分子，加DMF进行溶解，溶解完全后，在冰浴条件下滴加至的DTPA-NHS的DMF溶液中，滴加过程通N2保护。滴加完成后，撤去冰浴，室温反应3天。反应结束后，减压蒸馏除去溶剂DMF，最后所得粘稠物加水溶解并透析、冻干，得偶联有二乙烯三胺五乙酸的树形分子(G2-DTPA)。(4)将G2-DTPA加水溶解，向其中滴加GdCl3·6H2O的水溶液，边滴加边用NaOH调节PH＝6，42℃反应10h后，透析并冻干，得偶联有二乙烯三胺五乙酸和Gd3+的二代聚酰胺胺树形分子(G2-DTPA-Gd)。(5)取N3-CS-PEG溶于1％的醋酸水溶液，取G2-DTPA-Gd溶于水后分别滴加至前述溶液中。反复冻融两次除氧后，继续通N2，加入抗坏血酸钠和五水硫酸铜，40℃反应24h。反应混合液透析后，冻干，即得所述造影剂PEG-CS-G2-DTPA-Gd(如下亦称本专利技术造影剂，如图1b所示)。实施例2测定CS、CS-PEG、CS-PEG-N3和CS-PEG-G2-DTPA-Gd的红外光谱图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂，其特征在于包括：作为造影剂主体的聚乙二醇修饰的壳聚糖；以及，主要连接于壳聚糖主链上的二代聚酰胺胺树形分子，并且所述二代聚酰胺胺树形分子上还连接有钆螯合物。

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂，其特征在于包括：作为造影剂主体的聚乙二醇修饰的壳聚糖；以及，主要连接于壳聚糖主链上的二代聚酰胺胺树形分子，并且所述二代聚酰胺胺树形分子上还连接有钆螯合物。2.根据权利要求1所述的壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂，其特征在于它具有下式所示结构：其中，n为100～300之间的整数。3.根据权利要求1或2所述的壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂，其特征在于所述造影剂的弛豫率在9.53mM-1·s-1以上。4.权利要求1-3中任一项所述壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂的制备方法，其特征在于包括：将二乙烯三胺五乙酸和Gd3+偶联到炔基修饰的二代聚酰胺胺树形分子上，形成带有钆螯合物的二代聚酰胺胺树形分子，以及，通过点击化学反应将带有钆螯合物的二代聚酰胺胺树形分子连接至聚乙二醇修饰的壳聚糖主链上，获得所述造影剂。5.根据权利要求4所述的壳聚糖衍生物为载体的MRI造影剂的制备方法，其特征在于包括：将壳聚糖与端羧基的聚乙二醇在室温反应得到聚乙二醇修饰的壳聚糖，所述壳聚糖的
\t分子量为Mw 40000～50000Da，所述聚乙二醇的投量为壳聚糖结构单元摩尔数的10～20％，反应时间为8～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴仁军，仝晓艳，刘敏，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32