四氧化三锰纳米颗粒制备方法及用途技术

本发明专利技术涉及化学、纳米材料及生物学的技术领域，特别涉及四氧化三锰纳米颗粒制备方法及用途。该制备方法包括：将交联剂溶液与生物分子缓冲溶液混合，得到第一溶液；将蛋白分子缓冲溶液与第一溶液混合，经交联反应后，透析纯化，冻干，得到修饰蛋白；将二价锰盐水溶液滴加入修饰蛋白溶液中，混匀，得到复合溶液；调节复合溶液pH值至10或10以上，搅拌，透析纯化，冻干，得到四氧化三锰纳米探针。本发明专利技术方法制备步骤简单，形貌结构及尺寸易控制。本发明专利技术的四氧化三锰纳米探针能够适用于核磁共振谱仪，具有较好的核磁共振成像能力。同时，其还可以作为生物纳米酶，有效催化过氧化氢。

【技术实现步骤摘要】
四氧化三锰纳米颗粒制备方法及用途
本专利技术涉及化学、纳米材料及生物学的
，特别涉及四氧化三锰纳米颗粒制备方法及用途。
技术介绍
与其他体内成像技术相比，高分辨率和出色的软组织对比度是磁共振成像(MRI)成像的主要优势。通过开发更加高效和针对性的造影剂，MRI已发展成为具有多种功能的通用技术，并已成为生物医学设备中功能最强大的无创成像工具之一。与常规显像剂相比纳米显影剂有几个优点：第一是可装载性，在合成过程中可以控制每个纳米颗粒内显像剂浓度；另一个优点是纳米颗粒表面的可修饰性，通过修饰特定的分子，可以帮助纳米显影剂有效地延长在血液中的循环时间或特异性在体内的特定位置高度聚集。最后，纳米显影剂还可以结合自身的物理化学特性，实现更多的功能。而由于其结构和形态在一定程度上的可调节性、独特的物理及化学特性以及出色的性能，锰氧化物纳米材料(MONs)及其衍生物在生物成像、生物传感、药物/基因传递和肿瘤治疗中的应用引起了越来越多的关注。早在二十年前，就有通过热分解法得到了锰氧化物纳米颗粒，随后陆续有多种锰氧化物用于核磁共振成像的研究报道。但是常规的锰氧化物纳米颗粒制备完成后用于生物体研究时，往往需要进行表面修饰处理，以提升其亲水性和生物适应性。制备步骤繁琐，形貌结构及尺寸不易控制，阻碍了锰氧化物纳米材料在生物学上的实际应用。居晓玲于2017年发表一篇名为《四氧化三锰白蛋白纳米粒的制备与表征》硕士论文，在该四氧化三锰白蛋白纳米粒制备方法中，所使用的锰元素来源为高锰酸钾，锰氧化物纳米颗粒制备时，利用蛋白质的还原作用，将七价锰还原得到二价锰与三价锰共存的化合物Mn3O4；而且仅提及白蛋白的使用，但是若无功能性基团如细胞特定蛋白的靶向肽或透明质酸等修饰，是无法用于细胞特定蛋白的特异性识别和成像。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了四氧化三锰纳米颗粒制备方法及用途。该方法制备步骤简单，形貌结构及尺寸易控制。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种四氧化三锰纳米探针的制备方法，包括如下步骤：步骤1)将交联剂溶于溶剂中，得到交联剂溶液；将交联剂溶液与生物分子缓冲溶液混合，得到第一溶液；生物分子为肿瘤组织细胞高表达的蛋白质的靶向序列或透明质酸；步骤2)将蛋白分子缓冲溶液与第一溶液混合，经交联反应后，透析纯化，冻干，得到修饰蛋白；蛋白分子为牛血清白蛋白、人血清白蛋白、铁红蛋白、纤连蛋白、蛋清蛋白中的一种或几种；步骤3)将二价锰盐水溶液滴加入修饰蛋白溶液中，混匀，得到复合溶液；调节复合溶液pH值至10或10以上，搅拌，透析纯化，冻干，得到四氧化三锰纳米探针。作为优选，步骤1)中，交联剂为4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐(Sulfo-SMCC)、4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷羧酸-N-琥珀酰亚胺酯(SMCC)、琥珀酰亚胺基-4-[N-马来酰亚胺甲基]-环己烷-1-羧基-[6-氨基己酸盐](LC-SMCC)、1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳化二亚胺盐酸化物(EDC)中的一种或几种；所述溶剂为DMSO、DMF、pH为5～6的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中的一种或几种。作为优选，步骤1)中，交联剂溶液的浓度为2～10g/L，生物分子缓冲溶液的浓度为5～20mmol/L，生物分子与交联剂的摩尔比为1∶(1～2)。作为优选，步骤1)中，肿瘤组织细胞高表达的蛋白质包含但不限于整合素蛋白、人表皮生长因子受体-2蛋白、纤连蛋白中的一种或几种。作为优选，步骤1)中，生物分子缓冲溶液或蛋白分子缓冲溶液中的缓冲液为PBS缓冲液、醋酸盐缓冲液中的一种或两种。作为优选，步骤1)中，交联反应的条件为室温搅拌20～60min。作为优选，步骤2)中，蛋白分子缓冲溶液的浓度为5～50g/L，蛋白分子与生物分子的摩尔比为1：(1～20)。作为优选，步骤2)中，透析纯化的条件为：截留分子量3000～15000Da，透析时间5～20小时；作为优选，步骤3)中，透析纯化的条件为：截留分子量3000～15000Da，透析时间5～20小时。作为优选，步骤3)中，二价锰盐选自氯化锰、硝酸锰、乙酸锰、硫酸锰中的一种或几种。作为优选，步骤3)中，修饰蛋白与锰元素的摩尔比为1：(100～500)。作为优选，步骤3)中，调节复合溶液pH值的试剂为碱性试剂，碱性试剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水、三乙胺、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺中的一种或多种。作为优选，步骤3)中，搅拌的温度为30～37℃，搅拌的时间为1～10小时，搅拌的转速为200～1000r/min。本专利技术还提供了由上述制备方法制得的四氧化三锰纳米探针。在本专利技术中，四氧化三锰纳米探针包括四氧化三锰纳米颗粒以及在复合在纳米颗粒外层的包覆物质，包覆物质为修饰蛋白，修饰蛋白为修饰有生物分子的蛋白分子。作为优选，四氧化三锰纳米探针的粒径为1～100纳米。本专利技术还提供了上述四氧化三锰纳米探针作为核磁共振成像增敏剂和/或生物酶中的用途。本专利技术具有的技术效果为：(1)本专利技术方法制备步骤简单，形貌结构及尺寸易控制。(2)本专利技术的四氧化三锰纳米探针包括四氧化三锰纳米颗粒以及复合在纳米颗粒外层的包覆物质，所述包覆物质包括生物蛋白质分子和生物分子。其能够适用于临床核磁共振谱仪，具有较好的核磁共振成像能力。同时，其可以作为一种生物纳米酶，具有过氧化物酶活性，能够有效催化过氧化氢。与居晓玲发表的制备方法相比，本专利技术还具有如下优势：①本专利技术所使用的锰元素来源为二价锰化合物，在制备过程和存放时二价锰源安全性高于高锰酸钾，锰氧化物纳米颗粒制备时，利用溶解氧的弱氧化作用，将部分二价锰氧化制备二价锰与三价锰共存的化合物Mn3O4，避免了表面修饰还原性分子时，高锰酸钾强氧化性使分子还原性受到影响。②本专利技术中除了白蛋白外，还验证了在结构和性能上与白蛋白有明显差异的卵清蛋白、铁红蛋白、纤连蛋白等在本专利技术所提及实验上能得到相近的结果。③本专利技术利用功能性基团修饰，则赋予了所构建的Mn3O4纳米颗粒靶向结合细胞特定蛋白的能力，而功能性基团的修饰并不是所有方法可用，有一些修饰方法会造成纳米颗粒聚集或功能性基团靶向能力缺失等，本专利技术分享了可有效修饰并保留功能性基团靶向能力的实验方法。这些在居晓玲的方法中并未提及。④本专利技术所构建的Mn3O4纳米颗粒用途中还包括了过氧化物酶活性用途，这在居晓玲的方法中并未提及。基于此，本专利技术无论纳米颗粒构建所依据的基本原理、所使用的反应底物种类、产品用途等均与居晓玲的方法有明显不同，有着自己特色的创新性和改进性所在。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的纳米颗粒探针的TEM图像；图2为本专利技术实施例2制备的纳米颗粒探针的TEM图谱；图3为实施例1不同锰元素浓度下，纵向弛豫T1和横向弛豫T2成像强度曲线；图4为实施例1不同锰元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四氧化三锰纳米探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1)将交联剂溶于溶剂中，得到交联剂溶液；将交联剂溶液与生物分子缓冲溶液混合，得到第一溶液；所述生物分子为肿瘤组织细胞高表达的蛋白质的靶向序列或透明质酸；/n步骤2)将蛋白分子缓冲溶液与第一溶液混合，经交联反应后，透析纯化，冻干，得到修饰蛋白；所述蛋白分子为牛血清白蛋白、人血清白蛋白、铁红蛋白、纤连蛋白、蛋清蛋白中的一种或几种；/n步骤3)将二价锰盐水溶液滴加入修饰蛋白溶液中，混匀，得到复合溶液；调节复合溶液pH值至10或10以上，搅拌，透析纯化，冻干，得到四氧化三锰纳米探针。/n

【技术特征摘要】
1.一种四氧化三锰纳米探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)将交联剂溶于溶剂中，得到交联剂溶液；将交联剂溶液与生物分子缓冲溶液混合，得到第一溶液；所述生物分子为肿瘤组织细胞高表达的蛋白质的靶向序列或透明质酸；
步骤2)将蛋白分子缓冲溶液与第一溶液混合，经交联反应后，透析纯化，冻干，得到修饰蛋白；所述蛋白分子为牛血清白蛋白、人血清白蛋白、铁红蛋白、纤连蛋白、蛋清蛋白中的一种或几种；
步骤3)将二价锰盐水溶液滴加入修饰蛋白溶液中，混匀，得到复合溶液；调节复合溶液pH值至10或10以上，搅拌，透析纯化，冻干，得到四氧化三锰纳米探针。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述交联剂为4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐(Sulfo-SMCC)、4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷羧酸-N-琥珀酰亚胺酯(SMCC)、琥珀酰亚胺基-4-[N-马来酰亚胺甲基]-环己烷-1-羧基-[6-氨基己酸盐](LC-SMCC)、1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳化二亚胺盐酸化物(EDC)中的一种或几种；所述溶剂为DMSO、DMF、pH为5～6的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述交联剂溶液的浓度为2～10g/L，所述生物分子缓冲溶液的浓度为5～20mmol/L，所述生物分子与交联剂的摩尔比为1∶(1～2)。


4.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春英，王亚玲，陈曦，赵宇亮，
申请(专利权)人：广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院，国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：广东;44