一种用于肾癌的纳米级含臭氧微泡超声造影剂及其制备方法

摘要

本发明提供一种用于肾癌的纳米级含臭氧微泡超声造影剂及其制备方法，属于超声分子影像学和生物医学工程领域。所述的制备方法以纳米蚕丝蛋白乳液、纳米壳聚糖溶液、蜂胶和蒸馏水的混合溶液制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料，以臭氧为包封气体；采用双频复合超声的空化效应，联合纳米曝气系统制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂，简单易行，安全性高。本发明制备的纳米级含臭氧微泡超声造影剂具有大小均匀的纳米级含臭氧微泡、半衰期长性能稳定、膜弹性大、生物相容性和可降解的特点，是作为超声造影用的理想超声造影剂。

权利要求

1.一种用于肾癌的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的制备方法，其特征在于：包括有下列步骤，步骤一：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料；

将纳米蚕丝蛋白乳液、纳米壳聚糖、蜂胶和蒸馏水混合，用磁力搅拌机搅拌40～60min，得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料；

步骤二：制备纳米级含臭氧微泡乳液；

将步骤一制备的包膜材料放置在双频复合超声的空化装置中，采用臭氧发生装置产生臭氧，通过纳米曝气系统向包膜材料中通入臭氧，臭氧的流量为10～15L/h，在去离子水冷却的条件下进行超声空化得到纳米级含臭氧微泡乳液；

步骤三：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂；

将步骤二中制备的纳米级含臭氧微泡乳液，以2500～3000rpm离心处理3～5min后得到悬浮液，收集悬浮液中间层的纳米级含臭氧微泡溶液到安培瓶中，向所述安培瓶填充臭氧，并密封安培瓶瓶口，即得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂，并置于0℃冷橱柜中保存；所述臭氧的填充量为纳米级含臭氧微泡溶液中臭氧的浓度为0.05～0.1mg/L。

2.根据权利要求1所述的一种用于肾癌的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的制备方法，其特征在于：步骤一中纳米蚕丝蛋白乳液为10～15ml，纳米壳聚糖为20～30ml，蜂胶为5～

10ml，蒸馏水为200～300ml。

3.根据权利要求1所述的一种用于肾癌的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的制备方法，其特征在于：步骤二中所述的去离子水的温度低于15℃，所述的超声空化时间为15～

30min。

4.根据权利要求1所述的一种用于肾癌的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的制备方法，其特征在于：所述的空化装置包括反应器、超声空化器A、超声空化器B、超声换能器A、超声换能器B和循环水箱，所述的反应器和循环水箱分别通过支架固定，并且所述的反应器置于循环水箱内部，所述的超声空化器A和超声空化器B的超声波场相互垂直进行放置，所述的超声空化器A和超声空化器B的两端分别连接有超声换能器A和超声换能器B；所述反应器为圆柱形，反应器的横截面的直径为超声空化器A的超声波长的一半的整数倍，所述反应器的高度为超声空化器B的超声波长的一半的整数倍；所述的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料置于反应器内。

5.根据权利要求1所述的一种用于肾癌的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的制备方法，其特征在于：所述的纳米曝气系统的曝气头的孔径小于5nm。

6.一种用于肾癌的纳米级含臭氧微泡超声造影剂，其特征在于：采用权利要求1～5中任意一项所述的制备方法制备得到；所述纳米级含臭氧微泡超声造影剂中纳米级含臭氧微泡的直径为200～300nm。

说明书

一种用于肾癌的纳米级含臭氧微泡超声造影剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于超声分子影像学和生物医学工程领域，具体涉及一种纳米级含臭氧微泡超声造影剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 肾癌是我国排前十的恶性肿瘤之一，存活率较低。肾癌的早期诊断和早期治疗与其疗效密切相关。超声成像技术作为一种无创、低成本、实时的成像技术，已广泛应用于肾脏肿瘤的普查和临床诊断。然而由于传统超声诊断技术的敏感性和图像分辨率都较低，限制了超声诊断的进一步应用。微/纳米超声造影剂和超声造影技术的引入开辟了超声成像的新时代，使超声诊断具有更高的敏感性和更高质量的图像。但是目前纳米级超声造影剂的研究仍属起步阶段，还有一些问题尚待解决，如纳米超声造影剂的显像效果和保存时间的优化、既具有较高散射强度又可穿透内皮间隙的最佳粒径的纳米级超声造影剂的制备、如何在靶向修饰的同时限制造影剂大小、如何优化获得最佳的超声显像效果时造影剂适用的频率范围或最佳频率等。理想的纳米超声造影剂应具备以下条件：①小粒径(粒径小于1μm)；②半衰期长，人体体内性质稳定好；③外壳柔软且富有弹性；④生物相容性好，副作用少，制备方法简单，储存方便。

[0003] 目前一些专利资料介绍的微/纳米级超声造影剂及其制备方法还存在一些问题，如生物降解高分子含气微泡超声造影剂及制备方法中(申请号200610021204.9)，存在着超声造影剂微粒在微米级、背向散射回声相比纳米级弱的问题。一种负载小干扰RNA的纳米级脂质微泡超声造影剂及制备方法(申请号201310024514.6)，存在的问题是脂质超声造影剂背向散射回声信号不如含气微泡超声造影剂的强。纳米超声/荧光双模态造影剂、其制备方法与应用(申请号201410600818.7)，纳米超声/荧光双模态造影剂尽管具有超声造影和荧光显示功能，但是采用喷雾干燥的参数会严重影响纳米超声造影剂的质量，而且生物相容性较差。因此，研究和制备具有纳米级粒径、半衰期长、弹性大、生物相容性强的含臭氧微泡超声造影剂是目前重中之重的工作，这对我国肾癌患者的超声造影技术诊断和治疗工作具有重大的社会意义和社会价值。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题，本发明提供一种纳米级含臭氧微泡超声造影剂及其制备方法。所述的纳米级含臭氧微泡超声造影剂以纳米蚕丝蛋白乳液、纳米壳聚糖溶液、蜂胶和蒸馏水的混合溶液为包膜材料，以臭氧为包封气体，具有大小均匀的纳米级气泡、半衰期长、性能稳定、膜弹性大、生物相容性和可降解的特点，是作为超声造影用的理想超声造影剂。所述的制备方法采用双频复合超声的空化效应，联合纳米曝气系统制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂，简单易行，安全性高。

[0005] 所述的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的制备方法包括以下几个步骤：

[0006] 步骤一：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料；

[0007] 将纳米蚕丝蛋白乳液、纳米壳聚糖、蜂胶和蒸馏水混合，用磁力搅拌机搅拌40～60min，得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料。

[0008] 步骤二：制备纳米级含臭氧微泡乳液；

[0009] 将步骤一制备的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料放置在双频复合超声的空化装置中，采用臭氧发生装置产生臭氧，通过纳米曝气系统向纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料中通入臭氧，在去离子水冷却的条件下进行超声空化15～30min，得到纳米级含臭氧微泡乳液。

[0010] 所述的纳米曝气系统的曝气头的孔径小于5nm。

[0011] 步骤三：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂；

[0012] 将步骤二中制备的纳米级含臭氧微泡乳液，以2500～3000rpm离心处理3～5min后得到悬浮液，收集悬浮液中间层的纳米级微泡溶液到安培瓶中，向所述安培瓶填充臭氧并密封安培瓶瓶口，即得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂，并置于0℃冷橱柜中保存。

[0013] 所述的纳米级含臭氧微泡超声造影剂中纳米级含臭氧微泡的直径为200～300nm。

[0014] 一种纳米级含臭氧微泡超声造影剂的应用，用于在低频率超声共振下造影成像，可以用于协助诊断肾癌。

[0015] 本发明具备的优点为：

[0016] (1)本发明所述的包膜材料均用纳米高分子材料，都具有生物相容性和生物可降解性，不会与人体细胞产生排斥反应，无毒性。

[0017] (2)本发明所述材料均为医用生物材料，纳米蚕丝蛋白乳液、纳米壳聚糖溶液、蜂胶都可以成膜，尤其是纳米蚕丝蛋白膜的弹性好，纳米级含臭氧微泡不易破裂，在低频率超声共振下即可成像诊断肾癌。

[0018] (3)采用双频复合超声的空化装置更能增强空化效应，制备的纳米级含臭氧微泡的粒径更小。

[0019] (4)本发明所述纳米级微泡超声造影剂包封的臭氧具有促进血液循环，提高细胞活体的功能，在室温下还具有满足超声造影的半衰期。

附图说明

[0020] 图1为本发明中空化装置结构示意图。

[0021] 图中：

[0022] 1.反应器；2.超声空化器A；3.超声空化器B；4.超声换能器A；5.超声换能器B；6.循环水箱；7.支架。

具体实施方式

[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。

[0024] 本发明提供一种纳米级含臭氧微泡超声造影剂的制备方法，所述的制备方法包括有下列步骤：

[0025] 步骤一：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料；

[0026] 将纳米蚕丝蛋白乳液10～15ml、纳米壳聚糖20～30ml、蜂胶5～10ml和蒸馏水200～300ml混合，用磁力搅拌机搅拌40～60min，得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料，备用。

[0027] 步骤二：制备纳米级含臭氧微泡乳液；

[0028] 将步骤一制备的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料放置在双频复合超声的空化装置中，进行超声空化15～30min，得到纳米级含臭氧微泡乳液，备用。

[0029] 所述的空化装置如图1所示，包括反应器1、40kHz的圆柱形槽式超声空化器A2和25kHz的探头式超声空化器B3，超声换能器A4、超声换能器B5和循环水箱6，所述的反应器1和循环水箱6分别通过支架7固定，并且所述的反应器1置于循环水箱6内部，可以通过循环水箱6内的流动水对反应器1进行降温。所述的超声空化器A2和超声空化器B3的超声波场相互垂直进行放置，所述的超声空化器A2和超声空化器B3的两端分别连接有超声换能器A4和超声换能器B5。所述反应器1为圆柱形，反应器1的横截面的直径为超声空化器A2的超声波长的一半的整数倍，所述反应器1的高度为超声空化器B3的超声波长的一半的整数倍。

[0030] 将所述的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料置于反应器1内，向反应器1中通入流量为10～15L/h的臭氧，通过纳米曝气系统在去离子水冷却的条件下进行超声空化15～30min，得到纳米级含臭氧微泡乳液。

[0031] 所述的臭氧由臭氧发生装置提供。所述循环水箱6内的流动水为去离子冷却水，温度低于15摄氏度。

[0032] 所述的纳米曝气系统的曝气头的孔径小于5nm。

[0033] 步骤三：收集制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂；

[0034] 将步骤二中制备的纳米级含臭氧微泡乳液，以2500～3000rpm离心处理3～5min后得到悬浮液，离心后得到的悬浮液分为三层：最下层为未形成纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料沉淀，中间层为纳米级含臭氧微泡溶液，最上层为粒径较大的不稳定泡沫。收集悬浮液中间层的纳米级含臭氧微泡溶液装入安培瓶中，向所述安培瓶填充臭氧，纳米级含臭氧微泡溶液中臭氧浓度在0.05～0.1mg/L，并密封安培瓶瓶口，即得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂，并置于0℃冷橱柜中保存。所述的纳米级含臭氧微泡超声造影剂中微泡的直径为200～300nm。

[0035] 下面给出实施例。

[0036] 实施例1

[0037] 步骤一：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料；

[0038] 将10ml纳米蚕丝蛋白乳液、20ml纳米壳聚糖、5ml蜂胶和200ml蒸馏水混合，用磁力搅拌机搅拌40min，得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料，备用。

[0039] 步骤二：制备纳米级含臭氧微泡乳液；

[0040] 将步骤一制备的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料放置在双频复合超声的空化装置中，采用臭氧发生装置产生臭氧，通过纳米曝气系统向纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料中通入臭氧，在去离子水冷却的条件下进行超声空化15min，得到纳米级含臭氧微泡乳液，备用。

[0041] 步骤三：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂；

[0042] 将步骤二中制备的纳米级含臭氧微泡乳液，以2500rpm离心处理3min后得到悬浮液，收集悬浮液中间层的纳米级含臭氧微泡溶液到安培瓶中，向所述安培瓶填充臭氧并密封安培瓶瓶口，即得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂，并置于0℃冷橱柜中保存。所述纳米级含臭氧微泡超声造影剂中纳米级含臭氧微泡直径为200nm。

[0043] 实施例2

[0044] 步骤一：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料；

[0045] 将15ml纳米蚕丝蛋白乳液、30ml纳米壳聚糖、10ml蜂胶和300ml蒸馏水混合，用磁力搅拌机搅拌60min，得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料，备用。

[0046] 步骤二：制备纳米级含臭氧微泡乳液；

[0047] 将步骤一制备的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料放置在双频复合超声的空化装置中，采用臭氧发生装置产生臭氧，通过纳米曝气系统向纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料中通入臭氧，在去离子水冷却的条件下进行超声空化30min，得到纳米级含臭氧微泡乳液，备用。

[0048] 步骤三：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂；

[0049] 将步骤二中制备的纳米含臭氧级微泡乳液，以3000rpm离心处理5min后得到悬浮液，收集悬浮液中间层的纳米级含臭氧微泡溶液到安培瓶中，向所述安培瓶填充臭氧并密封安培瓶瓶口，即得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂，并置于0℃冷橱柜中保存。所述纳米级含臭氧微泡超声造影剂中纳米级含臭氧微泡直径为250nm。

[0050] 实施例3

[0051] 步骤一：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料；

[0052] 将12.5ml纳米蚕丝蛋白乳液、25ml纳米壳聚糖、7.5ml蜂胶和250ml蒸馏水混合，用磁力搅拌机搅拌50min，得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料，备用。

[0053] 步骤二：制备纳米级含臭氧微泡乳液；

[0054] 将步骤一制备的纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料放置在双频复合超声的空化装置中，采用臭氧发生装置产生臭氧，通过纳米曝气系统向纳米级含臭氧微泡超声造影剂的包膜材料中通入臭氧，在去离子水冷却的条件下进行超声空化22.5min，得到纳米级含臭氧微泡乳液，备用。

[0055] 步骤三：制备纳米级含臭氧微泡超声造影剂；

[0056] 将步骤二中制备的纳米含臭氧级微泡乳液，以2750rpm离心处理4.5min后得到悬浮液，收集悬浮液中间层的纳米级含臭氧微泡溶液到安培瓶中，向所述安培瓶填充臭氧并密封安培瓶瓶口，即得到纳米级含臭氧微泡超声造影剂，并置于0℃冷橱柜中保存。所述纳米级含臭氧微泡超声造影剂中纳米级含臭氧微泡直径为300nm。

[0057] 对上述实施例制备的纳米级含臭氧微泡超声造影剂进行试验的结果表明，所得到的造影剂中具有大小均匀的纳米级含臭氧微泡、半衰期长性能稳定、膜弹性大，纳米级含臭氧微泡的粒径为200～300nm。纳米级含臭氧微泡不易破裂，在低频率超声共振下即可成像诊断肾癌。