一种水基磁流体的连续制备方法转让专利
申请号 : CN202011196394.4
文献号 : CN112133553B
文献日 : 2021-12-21
发明人 : 洪若瑜 , 李洪才 , 林松
申请人 : 福州大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种水基磁流体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)以丙烯酸类和含硫醇的氨基酸为原料,加入作为缩合剂的偶氮二异丁腈,以乙醇作为反应溶液,在氮气保护下,65 85℃加热回流反应4 6 h,将反应后的反应液加入脂溶性的~ ~
低沸点有机溶液中析出沉淀,过滤干燥得到外包物;
(2)将外包物以水作为溶剂,用稀盐酸调节pH至4‑6,调节温度在65 75℃,保证原料完~
全溶解,得到溶液A;将二价铁盐和三价铁盐溶解在pH为4‑6的盐酸溶液中,得到溶液B;最后取质量浓度为25 28%的氨水溶液作为溶液C;
~
(3)用三个恒流泵分别将溶液A、溶液B和溶液C连续地加入到连续流反应器混合端,并同时进入连续流反应器内;
(4)将连续流反应器浸入90‑110℃油浴中,缓慢恒速流动,全程保持N2保护状态,反应1‑
5 h;
(5)待最先进入连续流反应器液体流出至冷凝器内后,进入连续冷凝阶段,并收集冷凝液,同时连续流反应器内再次加入下一批原料进行连续制备;
(6)用蠕动泵恒速将冷凝液加入到截留分子量1w纤维柱对反应液透析8‑16 h;
(7)收集滤液,浓缩即得到磁流体纳米粒;
丙烯酸类为丙烯酸、甲基丙烯酸、2‑乙基丙烯酸或2‑丙基丙烯酸;含硫醇的氨基酸为L‑半胱氨酸、S‑甲基‑L‑半胱氨酸;脂溶性的低沸点有机溶液为乙酸乙酯或冰乙醚;步骤(1)中含硫醇的氨基酸与偶氮二异丁腈加入量的摩尔比为1:1‑5:1;步骤(1)中含硫醇的氨基酸与丙烯酸类加入量的摩尔比为1:20‑1:200;步骤(2)中外包物、二价铁盐和三价铁盐用量的摩尔比为1:2:1‑1:4:2;步骤(3)中控制连续流反应器内反应体系的pH为9‑11。
2.根据权利要求1所述的制备方法制得的水基磁流体。
3.根据权利要求2所述的水基磁流体,其特征在于:所述的磁流体的外层被氨基酸化的聚丙烯酸类包覆,内层是球形四氧化三铁纳米粒。
说明书 :
一种水基磁流体的连续制备方法
技术领域
背景技术
像检测手段。相较于其他成像手段,如现今广泛应用于临床的电脑断层扫描(CT),荧光光学
成像(FOI)、超声成像(US),MRI成像具有明显优势,如:非侵入性,并提供高空间分辨率的组
织三维图形且无辐射伤害和穿透深度限制,因此可广泛应用于现今肿瘤早期诊断以及组织
深处血管造影成像等,而受到人们青睐。
与体液以及钙质化组织产生混淆,同时易受强磁距影响而产生“开放性效应”而造成误诊;
而T1信号主要是降低纵向弛豫时间,来提高亮视野,但其对造影剂要求比较严格,必须是特
殊的金属配合物或者粒径较小的磁流体才能产生效应的T1信号,因此选择合适的造影剂成
为磁成像的关键。
钆试剂造价较高且易受机体排斥;其它类型如二价锰金属造影剂因其较差的生物相容性而
在应用上产生一定的限制,到目前为止,具有良好造影性能的造影剂仍以钆试剂为主,因此
发展新型造影剂已刻不容缓。
必需元素之一,不会引起机体产生免疫反应,因此人们希望借助铁氧体纳米粒能够在体内
良好代谢的特性以及本身最外层较多的最外层电子来改善第一代造影剂在应用上的不足。
至目前为止,以四氧化三铁为主的造影剂既能够产生T2信号,也能够产生T1信号,同时也具
有同时产生T1和T2信号的新型造影剂,但目前基于一种信号的造影剂较多,但单纯的一种成
像信号已无法满足临床准确诊断的要求,然而两者兼备的造影剂仍然很少,因此发展双模
量造影剂刻不容缓。
稳定性、超顺磁性、磁成像能力以及生物相容性。
发明内容
流体的磁性纳米粒,展现出良好的稳定性、超顺磁性、磁成像能力以及生物相容性,可将之
应用于生物医学领域中的MRI,且制备成本较低、工艺简单且能连续生产。
期且稳定的存在于水相中,同时磁流体展现出较好的磁成像性能以及生物相容性较高。制
备的磁流体同时具有T1和T2信号,是一种新型的双信号磁流体,长时间保持稳定(超过两个
月),不发生团聚,具有较低甚至无细胞毒性,长期使用无持续毒性以及蓄积毒性,甚至不能
引起机体免疫反应,高剂量使用时,仍然保持较高的安全性。该制备方法能够持续不断反
应、分离纯化以及收集产品,实现量产。
的氨基酸与偶氮二异丁腈的加入比例按照1:1 5:1(mol/mol),含硫醇氨基酸与丙烯酸类比
~
例在1:20‑1:200(mol/mol),以乙醇作为反应溶液,在氮气保护下,65 85℃加热回流反应4
~ ~
6 h,后在脂溶性的低沸点有机溶液析出沉淀如:乙酸乙酯或冰乙醚;过滤干燥得到外包物
(1),结构如下所示;
水作为反应溶剂加入50‑100 mL,起初用稀盐酸调节pH至4‑6,保证原料完全溶解,后升温至
90‑110℃,用质量浓度为15 25%氨水溶液15‑25 mL均匀滴加调节pH为9‑11间,反应时间1‑
~
5 h,用截留分子量1w纤维柱对反应液透析8‑16 h,浓缩即得到磁流体纳米粒。
凝管中恒速冷却,后经蠕动泵恒速流进纤维柱进行透析纯化,最后收集产品。
(a.水中快速溶解,b.水溶液反应时未见明显胶体感,c.高速离心未见沉淀),更稳定;3.利
用羧基上的羰基以及羟基进行配位包覆,形成磁流体;4.形成磁流体时,溶液颜色由褐色迅
速转化为黑色,易识别;5.含巯基的L‑半胱氨酸或S‑甲基‑L‑半胱氨酸作为原料之一,使得
生物相容性更高,且铁盐在体内易代谢,无生物毒性和慢毒性,生物活性更加优良。
服现今市售造影剂存在的生产量较小、生物毒性高的限制以及造影信号单一的缺陷,因此
本发明的优点如下:1)体内稳定性更高,因表面被富含羧基的配体包覆,因此水溶性更高;
2)制备工艺简单、产率高且重复率较高,同时实现连续反应,克服现今生产量较小的缺陷;
3)适宜的粒径,可形成两种成像信号,分别是T1信号和T2信号,更有利于应用于实际医学检
测成像上;4)生物毒性较低,利用人体内必须的铁元素作为核心,又用氨基酸化的有机层进
行包覆,生物毒性更低;5)磁性流体克服现今T1信号只能在肝脏、脾脏、淋巴以及血管上进
行造影的局限,应用范围更加广泛。
供优良的稳定性,在12000 rad/min离心20 min未见任何沉淀,同时在不同盐度以及酸碱度
下(pH=2‑12)均展现出良好的稳定性;2)直接制备超顺磁性流体,可直接应用,解决再分散
带来的二次操作的繁琐过程;3)连续流制备方式,为工业化生产提供新方式,同时突破现今
磁流体制备仅有克级生产量的局限以及之前未报到的连续流生产的方式用来扩大反应;4)
磁成像方面,极小的超顺磁性磁流体可实现双模量成像解决目前单模量成像容易引起误诊
的缺陷,更有利于医院的应用。
~ ~
性的低沸点有机溶液中析出沉淀,过滤干燥得到外包物;
料完全溶解,得到溶液A;将二价铁盐和三价铁盐溶解在pH为4‑6的盐酸溶液中,得到溶液B;
最后取质量浓度为25 28%的氨水溶液作为溶液C;
~
附图说明
具体实施方式
不限于下列实例。
气保护下,升温至75℃,回流搅拌5 h,反应结束后冷却至室温,将反应液倒入冰乙酸乙酯
中,析出大量沉淀,过滤,滤饼真空干燥(45℃),即得产品半胱氨酸化的聚甲基丙烯酸(产率
85%);
cm (‑CH)3,1541 cm (N‑H),1443 cm (‑CH3),1270 cm (C‑N),1178 cm ,1043 cm ,966
‑1 ‑1
cm (C‑O), 800 cm (‑(CH)n).
mL pH = 4稀盐酸水溶液中,搅拌至全部溶解备用;
用;
时用完;
H),1443 cm (‑CH3),1250 cm (C‑N),1188 cm ,966 cm (C‑O), 760 cm (C‑S),524
‑1
cm(Fe‑O).
体在80天内,稳定性指数不会发生变化,同时采用12000 rad/min离心20min后也未见任何
沉淀。最后,在不同酸碱度下(pH=1‑14)检测磁流体的持续稳定性(0‑60天),60天内,pH在2‑
12时,未见明显沉淀且粒径未见明显变化。综上:说明制备的纳米磁性流体具有优良的稳定
性。
不同浓度磁流体纳米粒(Ⅰ)进行体外T1和T2 mapping核磁共振显影,体外成像效果如图3所
‑1 ‑1 ‑1 ‑1
示。成像结果显示:r1和r2值分别为:10.177 mM s 和50.123 mM s ,r2/r1值为:4.925(介
于1到8之间,符合双模量成像的条件),如图4所示。
养后,分别测定其细胞存活率。结果显示:在160‑2000μg/L的铁含量中,24h细胞存活率均超
过95%,72h后,160‑625μg/L的铁含量中,细胞存活率亦超过85%,足见磁流体在体外较低的
毒性。