[发明专利]一种复合纳米材料、其制备方法及其应用

说明书

本申请公开了一种复合纳米材料，所述复合纳米材料包括内核和外层；所述内核包含金纳米材料和磁性纳米材料；所述外层包含亲水性材料；所述外层包裹内核。该复合纳米材料水溶性佳、生物毒性低、结晶性能优异，因此具备提高肿瘤等重大疾病诊断效率、降低毒副作用的能力。

技术领域

本申请涉及一种复合纳米材料、其制备方法及其应用，属于材料领域。

背景技术

随着医学影像技术在临床诊断中的应用研究不断深入，与之相关的各类医学影像对比剂的研发显得尤为迫切。

以磁共振对比剂为例，国内外有关MRI对比材料的研究主要分为两类：一类是用作T1造影的含钆配位化合物材料，它能增加组织在T1加权像上的信号强度；另一类是用作T2/T2*造影的超顺磁铁氧化物纳米材料，能够降低组织实质在T2加权像上的信号强度。临床研究表明：含钆类的试剂具有较大的肾毒性，例丹麦医药管理局于2006报告25例病例，声称患者接受含钆类的对比剂后，3个月内发展为肾源性系统纤维化(NSF)疾病，对此美国FDA于2007年5月在网站上发出通告，要求企业对所有含钆类磁共振成像对比剂加入一个新的黑框警告，而2017年FDA又再次确认部分钆基类对比剂会在人体脑部，骨骼等器官或组织沉积，因此该类对比剂临床应用比较慎重。而基于超顺磁纳米氧化铁体系的T2类对比剂属于暗信号功能增强对比剂，该类对比剂所标记的肿瘤病灶区域容易与某些特殊区域(如出血，钙化，或金属沉积)相混淆；同时由于该类对比剂磁矩较高，易诱导局部磁场的波动而导致部分标记区域过分夸大，并有可能使图像模糊。

因此，大量学者开始研究如何克服基于钆配位化合物材料的T1对比剂所带来的肾毒性问题。然而经研究分析指出，不同形态的Gd元素、Mn元素等的生物毒性依然存在，且不容忽视。

由于安全无毒性、良好的生物相容性(人体内含有大量铁元素)及较强的MRI造影增强信号(氧化铁纳米粒子的超顺磁性)，氧化铁纳米粒子已经超越钆类化合物成为研究最热的MRI造影材料。然而，常见的氧化铁纳米粒子并不适合作为MRI T1造影剂：MRI T1造影剂应具备较高的纵向弛豫率(r1)和较低的横向纵向弛豫率比值(r2/r1≤3)，凸显MRI T1对比效果(最大化)。尽管三价铁(Fe³⁺)离子具有5个未成对电子增加纵向弛豫率(r1)，但氧化铁纳米粒子固有的高磁矩使其具备更高的横向弛豫率(r2)，掩盖或屏蔽了纵向弛豫效果(r1)，较高的横向纵向弛豫率比值(r2/r1)使其成为优异的MRI T2造影材料，而非T1造影材料。然而比利时核磁共振实验室的Alain Roch教授发现，当氧化铁纳米粒子的纳米粒径降低到一定程度时(≤5nm)，该材料的横向弛豫率(r2)将降低，纵向弛豫率特性(r1)被凸显，这是由于当氧化铁纳米粒子粒径降低时，磁性纳米颗粒层的磁各向异性将降低、自旋紊乱，降低了氧化铁纳米粒子的磁矩，造成横向弛豫率(r2)减小，纵横弛豫特性(r1)得到体现。因此，通过利用超小粒径氧化铁纳米颗粒(比层积大)的5个未成对电子提升MRI的纵向弛豫率(r1)，利用超小粒径氧化铁纳米颗粒的小磁矩抑制横向弛豫率(r2)，达到降低超小粒径氧化铁纳米材料横向纵向弛豫率比值的目的。综上所述，超小粒径氧化铁纳米材料(USPIO)有潜力成为合格的MRI T1造影材料。因此，若构建一种以铁基类纳米材料(体内必需元素)为主的安全无毒，造影信号强的MRI T₁造影材料，既能保持对比剂材料的安全性，又能以MRIT₁加权成像的方式提高诊断效率，是一种十分有效的途径，且十分必要。它具有广泛的临床应用前景和经济效益，它能够提供更快捷，更精准，更高解析度和分辨率的成像效率。因此，为提高肿瘤等重大疾病的诊断效率，降低毒副作用，有必要发展一种水溶性好，造影功能强的MRI对比剂材料。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种复合纳米材料，该复合纳米材料水溶性佳、生物毒性低、结晶性能优异，因此具备提高肿瘤等重大疾病诊断效率、降低毒副作用的能力。