本发明专利技术公开了具有脑神经胶质瘤靶向功能的氢氧化钆纳米棒的制备方法，将钆盐溶液与强碱液反应生成氢氧化钆纳米颗粒，经高温水热反应制备获得氢氧化钆纳米棒；然后氢氧化钆纳米棒经氨基化、双功能聚乙二醇化后，再加入巯基化的环状精氨酸、甘氨酸和天冬氨酸短肽(HS‑cRGD)反应连接，获得RGD肽修饰的氢氧化钆纳米棒产物。本发明专利技术反应工艺条件温和，易于掌握操作，产物具有良好的生物相容性、体内易降解性、磁共振成像T1对比增强效应和脑神经胶质瘤靶向功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料
，具体是具有脑神经胶质瘤靶向功能的氢氧化钆纳米棒的制备方法。
技术介绍
脑神经胶质瘤是颅内肿瘤中最常见的一种，约占颅内肿瘤的32% ~ 61%，目前神经胶质瘤仍然缺乏有效的治疗方法，总体预后差，且由于恶性肿瘤的局部浸润和远处转移特性而易复发。肿瘤的治疗效果和治疗费用与病症的发现时期密切相关，因此肿瘤的早期诊断是治疗的关键。分子影像学是在活体状态下对生物在细胞和分子水平进行定性和定量分析，其可在肿瘤早期还未出现临床症状时检测到病变分子生物学特性，如癌前分子改变、基因变化等肿瘤标志物，实现肿瘤的早期检测与治疗。目前最为常用的分子影像学技术有X-射线断层成像、磁共振成像（MRI）、正电子发射断层成像和单光子发射断层成像、激发荧光断层成像和生物发光断层成像。为达到与体内组织反衬的效果，这些医学成像技术通常需要适当的纳米颗粒作为造影剂辅助肿瘤的早期诊断。其中MRI已广泛应用于人体多种疾病的检测与早期诊断，它拥有许多其他影像学检测方法不具备的优势，如较强的软组织分辨能力，可以任意方位成像且有较高的时间分辨率和空间分辨率，不会引起放射性损伤。MRI造影剂可通过引起邻近组织弛豫时间变化而产生影像增强效果，是应用于诊断的复合物。目前，MRI常用的钆离子Gd3+螯合物阳性造影剂易被体内清除及引起肾源性纤维化，因此开发生物相容性好、体内循环时间长并且容易体内降解的钆基增强造影剂就显得非常重要。氢氧化钆（Gd(OH)3）由于其生物相容性好、易体内降解、且有很高的r1弛豫率而越来越引起研究者重视。制备氢氧化钆纳米材料的方法较多，主要有直接水热法、氧化钆水热法两种。Yin等人(Chinese Chemical Letter 2007, 18, p491)采用氧化钆水热法制备长度约500纳米的氢氧化钆纳米棒；Huang等人(New Journal of Chemistry, 2012, 36, p1335)采用直接水热法制备了具有较好生物相容性、尺寸分布较宽、平均长度为100纳米的氢氧化钆纳米棒。然而这些一步法的制备工艺虽然简单，但得到纳米棒材料的尺寸分布宽，其T1影像增强率低，需要进行体内大剂量的MRI增强使用，但如此则会产生大剂量的体内毒性。由于脑神经胶质瘤存在颅脑内，有血脑屏障及血瘤屏障双重阻碍，并且这种脑肿瘤是呈现网状分散的小尺寸肿瘤，很难使造影剂颗粒富集在这些分散肿瘤表面而实现脑神经胶质瘤的准确检查诊断。但目前还未有表面功能肽修饰并能靶向脑肿瘤进行影像增强纳米材料。因此制备一种具有良好生物相容性、能穿过血脑屏障并能靶向富集在分散小尺寸胶质瘤表面的纳米颗粒就显得尤为重要，而对这种小尺寸氢氧化钆纳米棒材料进行表面靶向修饰更是必不可少的。本专利基于钆基纳米颗粒的稳定性好、弛豫效能高、易体内降解等特点，通过一种简便的直接水热法制备出了分散性好、尺寸细小的Gd(OH)3纳米棒。没有任何表面修饰的纳米粒子当被注射到血管内时，会很快被血管内的网状内皮组织系统清除，而表面带有亲水基团的纳米粒子则不易被巨噬细胞吞噬而被清除到体外，因此具有更长的体内半衰期。采用亲水性的聚乙二醇（PEG）对纳米粒子表层进行化学修饰不仅可以提高其生物相容性，而且可以大大改善纳米颗粒在体内的停留时间，还能使其免受体内蛋白酶的降解和提高其靶向肿瘤的几率。Gd(OH)3 纳米颗粒表面经PEG修饰可使给药颗粒在体内的停留时间延长，从而实现肿瘤的被动靶向。RGD肽是含有精氨酸-甘氨酸-门冬氨酸（Arg-Gly-Asp）序列的一类短肽，其能与肿瘤细胞表面的整合素受体特异性结合，尤其是肿瘤新生血管和肿瘤细胞表面高表达的整合素αvβ3，在肿瘤引起的血管发生和肿瘤生长过程中起到重要作用，而在成熟血管内皮细胞呈低水平表达。因此，为实现纳米颗粒对肿瘤细胞的主动靶向性，将环状RGD肽修饰连接在纳米棒(NRs)表面，可以得到RGD-NRs。本专利中制备的RGD 修饰的氢氧化钆纳米颗粒磁共振造影剂满足了早期肿瘤特异性强、用药量低、弛豫效能高、组织相容性好、毒性低等的临床要求。检索国内外有关的文献和专利结果表明，还未见用一步水热法制备尺寸小而均匀的Gd(OH)3纳米棒、并对其表面靶向肽修饰后可用于体内脑神经胶质瘤靶向和T1磁共振成像对比增强的研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供工艺简单、反应条件温和、易于操作的、具有脑神经胶质瘤靶向功能的氢氧化钆纳米棒的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：具有神经胶质瘤靶向功能的氢氧化钆纳米棒的制备方法，包括以下步骤：a）将浓度为0.01~1.0mmol/mL的六水合硝酸钆溶解于去离子水中，形成均匀分散的硝酸钆溶液，然后将浓度为0.1~10mmol/mL的氢氧化钠溶液逐滴加入硝酸钆溶液中，搅拌使其pH值为13，经反应后转变为含有氢氧化钆纳米颗粒的悬浊液A；b）将悬浊液A置于高压反应釜内，于电热烘箱内100~300℃下高温反应3~24h，从而使步骤a）所述氢氧化钆纳米颗粒在高温下成核、生长后得白色沉淀粉末，然后离心分离、去离子水洗涤三次、干燥后得到尺寸细小的氢氧化钆纳米棒样品；c）将140-260mg氢氧化钆纳米棒超声分散于50mL二甲亚砜与四氯化碳的混合液B中，混合液B中二甲亚砜与四氯化碳的体积比为1:1~10，然后依次加入1~10mL氨丙基三乙氧基硅烷和10~50μL去离子水，得到混合液C；随后混合液C在搅拌及30~100℃下反应12~48h，然后冷却、离心分离、洗涤、干燥后得氨基化的氢氧化钆纳米棒；d）将40-60mg氨基化的氢氧化钆纳米棒超声分散于10mL二甲亚砜中，然后加入两端分别为马来酰亚胺和琥珀酰亚胺修饰的聚乙二醇，即双功能的Mal-PEG-NHS，所得混合液D在室温及搅拌下反应12~48h后，进行离心分离、洗涤、干燥，得到PEG包覆的氢氧化钆纳米棒；e）将15~26mgPEG包覆的氢氧化钆纳米棒超声分散于3mL二甲亚砜中，然后加入巯基化的环状精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸短肽1~10mg，即HS-cRGD，所得混合液E室温下磁力搅拌反应12~48h后，进行离心分离、洗涤、干燥，得最终产物RGD修饰的氢氧化钆纳米棒。作为本专利技术进一步的方案：步骤c）中，将200mg氢氧化钆纳米棒超声分散于50mL二甲亚砜与四氯化碳的混合液B中。作为本专利技术进一步的方案：步骤d）中，将50mg氨基化的氢氧化钆纳米棒超声分散于10mL二甲亚砜中。作为本专利技术进一步的方案：步骤d）中，所述双功能Mal-PEG-NHS的加入量为10~30mg，所得混合液D室温下磁力搅拌时间为12~48h。作为本专利技术进一步的方案：步骤e）中，将20mgPEG包覆的氢氧化钆纳米棒超声分散于3mL二甲亚砜中。作为本专利技术进一步的方案：步骤e）中，所述巯基化的环状精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸短肽的加入量为1~10mg，所得混合液E室温下搅拌反应时间为12~48h。在本专利技术的方法中，为得到纯净的分离产物，在步骤c）、d）、e）中需进行分离和洗涤操作。可以用任何合适的方法进行分离，优选为离心分离，其离心速度优选为3000~5000转/分钟，离心时间优选为5~10min。步骤c）的洗涤试剂优选为去离子水，离心和洗涤次本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有脑神经胶质瘤靶向功能的氢氧化钆纳米棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a）将浓度为0.01~1.0mmol/mL的六水合硝酸钆溶解于去离子水中，形成均匀分散的硝酸钆溶液，然后将浓度为0.1~10mmol/mL的氢氧化钠溶液逐滴加入硝酸钆溶液中，搅拌使其pH值为13，经反应后转变为含有氢氧化钆纳米颗粒的混合液A；b）将反应后的混合液A置于高压反应釜内，然后于电热恒温反应干燥箱内100~200℃下高温反应6~24h后得白色沉淀，经离心、分离、去离子水洗涤、干燥后得到氢氧化钆纳米棒样品；c）将氢氧化钆纳米棒超声分散于二甲亚砜与四氯化碳的混合液B中，然后依次加入氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水，所得混合液C在搅拌下反应一段时间，再经冷却、离心分离、洗涤、干燥后得氨基化的氢氧化钆纳米棒；d）将氨基化的氢氧化钆纳米棒超声分散于二甲亚砜中，然后加入双功能的Mal‑PEG‑NHS，其为两端分别被马来酰亚胺和琥珀酰亚胺修饰的聚乙二醇，所得混合液D在室温下搅拌反应一段时间，经离心分离、洗涤、干燥后得PEG包覆的氢氧化钆纳米棒；e）将PEG包覆的氢氧化钆纳米棒超声分散于3mL二甲亚砜中，然后加入巯基化的环状精氨酰‑甘氨酰‑天冬氨酸短肽，即HS‑cRGD，所得混合液E在室温下磁力搅拌反应一定时间，经离心分离、洗涤、干燥后得最终RGD修饰的氢氧化钆纳米棒产物。...
【技术特征摘要】
1.具有脑神经胶质瘤靶向功能的氢氧化钆纳米棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a）将浓度为0.01~1.0mmol/mL的六水合硝酸钆溶解于去离子水中，形成均匀分散的硝酸钆溶液，然后将浓度为0.1~10mmol/mL的氢氧化钠溶液逐滴加入硝酸钆溶液中，搅拌使其pH值为13，经反应后转变为含有氢氧化钆纳米颗粒的混合液A；b）将反应后的混合液A置于高压反应釜内，然后于电热恒温反应干燥箱内100~200℃下高温反应6~24h后得白色沉淀，经离心、分离、去离子水洗涤、干燥后得到氢氧化钆纳米棒样品；c）将氢氧化钆纳米棒超声分散于二甲亚砜与四氯化碳的混合液B中，然后依次加入氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水，所得混合液C在搅拌下反应一段时间，再经冷却、离心分离、洗涤、干燥后得氨基化的氢氧化钆纳米棒；d）将氨基化的氢氧化钆纳米棒超声分散于二甲亚砜中，然后加入双功能的Mal-PEG-NHS，其为两端分别被马来酰亚胺和琥珀酰亚胺修饰的聚乙二醇，所得混合液D在室温下搅拌反应一段时间，经离心分离、洗涤、干燥后得PEG包覆的氢氧化钆纳米棒；e）将PEG包覆的氢氧化钆纳米棒超声分散于3mL二甲亚砜中，然后加入巯基化的环状精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸短肽，即HS-cRGD，所得混合液E在室温下磁力搅拌反应一定时间，经离心分离、洗涤、干燥后得最终RGD修饰的氢氧化钆纳米棒产物。2.根据权利要求1所述的具有脑神经胶质瘤靶向功能的氢氧化钆纳米棒的制备方法，其特征在于，步骤c）中，将140-260mg氢氧化钆纳米棒超声分散于50mL二甲亚砜与四氯化碳的混合液B中，其中二甲亚砜与四氯化碳的体积比为1:1...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄忠兵，蔡变云，尹光福，廖晓明，蒲曦鸣，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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