[发明专利]一种基于趋磁细菌的高效肿瘤靶向性T1-T2双模成像造影剂的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于趋磁细菌的高效肿瘤靶向性T1‑T2双模成像造影剂的制备方法，该方法包括如下步骤：将趋磁细菌离心水洗后重悬浮于PBS缓冲溶液中，加入多巴胺盐酸盐，恒温振荡条件下，多巴胺在趋磁细菌表面发生缓慢聚合，之后将反应中间产物离心收集后重悬浮于金属离子盐溶液中，金属离子与细菌表面聚合的多巴胺鳌合后，离心水洗去除未鳌合的金属离子，重悬浮于PBS中，即得。此造影剂不仅具备了趋磁细菌特有的趋磁性和趋氧性等趋性运动行为，也具备了金属离子显著的T1驰豫效果，最终得到的产物具备磁靶向性的T1‑T2双模成像，并在体外和体内得到了验证。为开发新的MRI多模态成像造影剂提供了新的研究方向和可能性。

技术领域

本发明属于医学影像学领域，具体涉及一种以趋磁细菌为基础的高效肿瘤靶向性T1-T2双模成像造影剂的制备方法和应用。

背景技术

磁共振成像是用于解剖学和生理学成像的常规诊断工具。与其他成像技术相比，磁共振成像的优势包括优越的(亚毫米级)空间分辨率，无辐射负担和无限的组织穿透力。然而，常规磁共振成像难以灵敏的区分病变组织(如肿瘤部位)和正常组织间的差异。为了提高MRI组织分辨率，MRI造影剂被开发出来，并广泛应用于临床疾病诊断。这些化合物通过局部改变磁场来影响磁共振成像信号强度。效果是缩短了周围水质子的纵向(T1)和横向(T2)弛豫行为，这分别改变了正(亮)和负(暗)对比度。具备靶向病变部位能力的造影剂可以提高磁共振成像在诊断和治疗评估中的实用性。当前使用的造影剂，例如顺磁性离子造影剂，超顺磁性氧化铁纳米颗粒等通常无法有效的到达病变组织，它们主要的靶向限制是对全身循环的依赖以及缺乏超越其扩散极限的推进力和对病变组织的感知。由于许多细菌在全身递送后能够主动在特定组织(如肿瘤)中富集，因此，可以考虑使用细菌作为具有适当特性和靶向功能的生物造影剂。

一个例子是趋磁细菌。趋磁细菌体内生物矿化形成的磁小体(主要成分为Fe₃O₄或FeS)排列在细胞内链中，使细胞能够排列并沿着外部磁场游动，这种行为称为“磁趋向性”。磁趋向性可以促进细菌在化学物质底部有利于其生长的微氧化区内滞留。例如趋磁细菌可以利用趋磁性在有氧-缺氧过渡区(OATZ)处以优选的低氧浓度有效迁移并保持其位置。利用这一特性，趋磁细菌被用作药物载体，增强药物靶向肿瘤乏氧区域的能力，并用作T2造影剂实现细菌载体的可视化。

对于体内成像，明亮信号的增强可以很容易的使感兴趣区域与其他组织区分，然而临床使用的T1造影剂(例如Gd-DTPA，Magnevist)由于分子量低而遭受体内循环周期短的困扰；而T2造影剂造成的磁化伪影和负面的造影效果(即深色MR图像)限制了T2造影剂的临床应用。多种成像模式的组合可以产生互补的诊断信息，并提供优于单一模式的协同优势。因此引入T1-T2双模成像策略可以最大程度地减少不利影响，但保持每种模式造影剂的互补优势。

综上分析，结合多模态成像策略和细菌天然靶向行为的优势，以趋磁细菌为基础，开发出一种具备T1-T2双模成像的高效肿瘤靶向性造影剂，有望为临床前和转化研究中的磁共振成像可视化提供积极的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于趋磁细菌的高效肿瘤靶向性T1-T2双模成像造影剂的制备方法及其应用。所述造影剂能够在梯度磁场中沿着磁场梯度在肿瘤组织中定值，并提供积极的T1-T2对比度。简便且可重现的合成方法，高度潜在的生物相容性以及在体外和体内显示增强的T1和T 2MR信号的能力，使此造影剂在MRI中展示出巨大的生物医学和临床应用潜力。

本发明所提供的造影剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将趋磁细菌离心水洗后重悬浮于PBS缓冲溶液中，加入多巴胺盐酸盐，使多巴胺在所述趋磁细菌表面发生缓慢聚合反应；

2)将步骤1)反应结束后的反应液离心，收集固体产物后重悬浮于一定浓度的金属离子盐溶液中，使所述金属离子与趋磁细菌表面聚合的多巴胺发生鳌合反应；反应结束后，离心水洗去除未鳌合的金属离子，产物重悬浮于PBS缓冲溶液中，即可得到具备T1-T2双模成像的造影剂。