[发明专利]一种金@钆基配位聚合物纳米复合材料制备方法和应用

说明书

本发明涉及利用一锅法将具有上转换发光性能的GdCP：Yb³⁺，Er³⁺(GdCP)纳米颗粒与金纳米颗粒(AuNPs)复合，制备金@钆基配位聚合物核壳结构多功能纳米复合材料(Au@GdCP)，并将其应用于T₁加权磁共振(T₁‑MRI)成像中。本发明中，金纳米颗粒，由于具有强的等离子体共振效应(LRET)，它可以增加了GdCP外围的磁场强度，起到提高造影弛豫率和MRI成像效果的作用。本发明采用的水热合成法具有合成路径简单，易于调控，绿色高效等优点。Au@GdCP因具有良好的生物相容性，可以进一步考察在磁造影成像中的应用，为获得高效的磁共振造影材料提供了一条新的途径。

技术领域

本发明涉及稀土上转换纳米材料领域，具体涉及一种金@钆基配位聚合物纳米复合材料及其方法和应用。

背景技术

磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)是一种非辐射成像技术，针对身体组织结构的成像，可观察包括实体瘤在内的病变组织结构，是一种有效临床诊断模式。它通过改变体内水环境的纵向和横向的弛豫时间而起到造影成像的作用。它的优势在于不需要电离辐射，并可提供高空间分辨率和高对比度的三维图像。

稀土上转换纳米材料(Up conversion，UCNPs)受连续的可见光激发，通过反Stokes过程，多光子吸收或能量传递，可显示独特的、高能量的、窄的发射光谱。基于这一发光特点，它尤其适用于生物医学学领域。原因有：发光不受生物体材料本身自发荧光的影响；激发光对组织穿透力强，可以深入组织内部，且对组织毒性小。与传统上转换纳米材料相比，它具有良好的光学稳定性和化学稳定性，高的量子产率，大的反Stokes位移，多重尖锐的发射峰等特点。应用范围可从高分辨生物成像、检测到光电子技术领域。因此，是一种良好的磁共振成像材料。

目前，已有不少纳米载体可应用于磁造影成像，如贵金属纳米粒子、二氧化硅、稀土纳米材料等[Nanoscale，2016,8:878-888]。在稀土UCNPs中，稀土钆离子(Gd³⁺)由于有七个未成对电子，具有较大的磁矩，是目前临床应用最广泛的磁造影剂，但Gd低的弛豫率较和一定的肾毒性影响了他的应用，因此开发低毒性、强弛豫性能的磁造影剂非常有意义。已有不少关于提高其造影弛豫率和降低毒性等方面的研究。如对Gd造影剂表面修饰，以达到提高弛豫率，降低毒性的目的。文献[Biomaterials，2017,121:109-120]利用碳量子点良好的光学特性和低毒性，将其掺杂于Gd造影剂中(Gd-doped CDs)，呈现良好的MRI活体成像效果和良好生物相容性。文献[Adv.Mater.,2017,29(35)]以PDA为模板，合成了一种多功能诊疗一体的载DOX的钆基造影材料(CDPGM)，结果显示具有良好的生物相容性，强的近红外吸收和高的弛豫率。同时，将具有表面增强拉曼散射(SERS)的金纳米粒子与掺杂Gd₂O₃的二氧化硅纳米材料结合并应用于造影实验，也能得到高效的MRI造影剂材料[Spectrochim ActaA.,2017,181:218-225]。将Gd(Ⅲ)引入碳量子点(CQD)中，不仅可以实现荧光/磁共振双模成像，还增强磁造影成像信号[J.Mater.Chem.B,2017,5:92-101]。未见金纳米粒子与稀土配位聚合物上转换纳米材料结合应用于增强磁共振成像信号。

Gd³⁺复合物良好的生物医学成像材料，但它们具有较低的弛豫率和潜在的生物毒性，这就需要对它进行改性，以达到减少Gd³⁺的量，又能增强弛豫率，提高成像效果的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金@钆基配位聚合物纳米复合材料制备方法和应用。本发明将金纳米颗粒与钆基纳米复合材料进行有效的结合，希望产物因金纳米颗粒的存在，对钆基纳米复合材料外周的磁场强度，以提高造影弛豫率和MRI成像效果，进而为开发低毒性、强弛豫性能的磁造影材料提供一种新的思路和方法。