[发明专利]一种四氧化三铁-二氧化硅-胸腺嘧啶纳米粒子及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振造影剂和核磁共振传感器领域，具体为一种四氧化三铁-二氧化硅-胸腺嘧啶纳米粒子及其制备方法和应用。 

背景技术

核磁共振之所以成为当今流行的主要检测方法之一主要因为两个原因：(1)MRI(核磁共振成像，或磁成像)能够提供清晰的空间分辨率，能够得到生理组织和器官的详细信息；(2)是一种无伤害(noninvasive)的研究手段。MRI能实现对细胞或人体组织的“无创的”、清晰的3D成像，在物理、化学、生物以及临床医学领域里发挥着重要作用。它能用于观测小到分子的结构和性质，大到活体动物乃至人的解剖结构与功能。也正是因为具有广泛的应用范围和前景，核磁共振技术在近五十年来得到了飞速的发展。目前，大多造影剂用顺磁性或者超顺磁性的金属离子(例如：钆)或者磁性纳米粒子(例如：Fe₃O₄)为磁性核，造影剂能够增强质子的核磁共振信号，改变质子的弛豫率(relaxationrates)。对这些造影剂进行修饰之后，产生了核磁共振传感器(MRsensor)。 

磁性纳米材料由于其特有的物理和化学性质而受到人们的重视， 在机械、电学、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景，特别是近年来，造影剂的研究更是人们关注的重点。目前，大多造影剂用顺磁性或者超顺磁性的金属离子(例如：钆)或者磁性纳米粒子(例如：Fe₃O₄)为磁性核，造影剂能够增强质子的核磁共振信号，改变质子的弛豫率(relaxation rates)。对这些造影剂进行表面修饰之后，引申出了一种新的传感器——核磁共振传感器(MR sensor)。 

Emily L.Que和Christopher J.Chang合成了一种能进行活体成像的新型核磁共振传感器。该传感器是由钆及其配体形成的配合物，实验证明，它能够与铜离子进行特异性结合，在铜离子存在条件下，它能够提高41％的弛豫率。我们通过对弛豫率的检测就可达到识别铜离子的目的，因此可以将它作为铜离子的磁共振传感器使用。它的最小检测限可以达到微摩尔。Tatjana Atanasijevic和Maxim Shusteff等人合成了一种能够传感钙离子的核磁共振传感器。这种共振传感器以超顺磁性的氧化铁纳米粒子为磁性核，表面修饰钙调素。在钙离子的存在下，周围环境的T₂弛豫率变成原来的5倍，它的最低检测限可以达到纳摩尔，灵敏度高。目前核磁共振传感器除了传感金属离子以外，还能传感pH、温度以及DNA等生物大分子。 

核磁共振传感器主要分为两类：一种是由顺磁性或者超顺磁性的金属离子造影剂构成，如：钆、锰等；另一种是由磁性纳米粒子造影剂构成，如铁的氧化物。目前，由金属离子造影剂构成的核磁共振传感器主要通过改变位于配合物中心的金属核周围的内界水分子数或者水合数 (直接与金属离子配位的水分子的数量)，使周围水分子或质子的弛豫率发生改变，例如：Xiao-an Zhang和Katherine S.Lovejoy等人在2007年合成了一种具有磁光双功能的锌离子传感器。由于磁性纳米粒子在单分散态和聚合态之间的磁学性质有很大的不同，弛豫率的差别很大。所以后一种传感器往往先在磁性纳米粒子表面进行功能化，然后通过靶向作用或是其它手段造成纳米粒子在单体和聚合态之间进行转换，进而引起周围的水分子或质子的弛豫率发生改变，使我们能检测出目标物质。例如：Mehmet Veysel Yigit和Debapriya Mazumdar等人合成了一种“智能”的造影剂，它以超顺磁性的氧化铁为核，表面修饰了人体的α-凝血酶蛋白适体(aptamer)。该传感器在α-凝血酶蛋白的存在下，能诱导纳米粒子发生团聚，使周围环境的弛豫率变大，因此可作为α-凝血酶蛋白的传感器使用。核磁共振成像技术还可以传感其它金属离子、蛋白质、酶、DNA和分子间的相互作用，而且能够对于早期疾病的检测提供了有力的帮助，作为一种无创、快捷、可靠的检测手段，在许多领域都有应用。同时，核磁共振成像传感技术作为一种叫新的、发展较快的检测方法，在很多方面都还需要进一步摸索和研究。