聚乙二醇修饰氧化铁纳米探针的制备方法.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 101899161 B (45)授权公告日 2012.06.27 CN 101899161 B *CN101899161B* (21)申请号 201010236374.5 (22)申请日 2010.07.26 C08G 81/00(2006.01) C08G 81/02(2006.01) C08G 65/48(2006.01) A61K 49/06(2006.01) A61K 49/18(2006.01) (73)专利权人 东南大学 地址 210009 江苏省南京市江宁开发区东南 大学路 2 号 (72)发明人 顾宁 柳东芳 丁琪 (74)专利代理机构 南京苏高专利商。

2、标事务所 ( 普通合伙 ) 32204 代理人 柏尚春 (54) 发明名称 聚乙二醇修饰氧化铁纳米探针的制备方法 (57) 摘要 本发明涉及一种聚乙二醇修饰氧化铁纳米 探针的制备方法， 该方法包括如下步骤 ： 利用具 有多个羧基的聚合物与氧化铁纳米粒子反应， 向 氧化铁纳米粒子表面引入丰富的羧基 ； 利用氧 化铁纳米粒子表面的羧基与二胺基聚乙二醇在 1-3- 二甲氨基丙基 -3- 乙基碳二亚胺盐酸盐和 N- 羟基琥珀酰亚胺催化下反应， 制备胺基聚乙二 醇 (PEG) 修饰的氧化铁纳米探针。该方法简单易 行， 可以将聚乙二醇较高密度的修饰到氧化铁纳 米粒子表面， 以便使氧化铁纳米粒子具有较好的 。

3、抗蛋白非特异性吸附能力， 从而能够有效的富集 在肿瘤部位。 (51)Int.Cl. 审查员 刘央央 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 1/1 页 2 1. 一种聚乙二醇修饰氧化铁纳米探针的制备方法， 其特征在于 ： 该方法包括如下步 骤 ： 利用具有多个羧基的聚合物与氧化铁纳米粒子反应， 向氧化铁纳米粒子表面引入丰富 的羧基 ； 利用氧化铁纳米粒子表面的羧基与二胺基聚乙二醇在1， 3-二甲氨基丙基-3-乙基 碳二亚胺盐酸盐和 N- 羟基琥珀酰亚胺催化下反应， 通过羧基与二胺基聚乙二醇一端的胺 基反应，。

4、 制备胺基聚乙二醇修饰的氧化铁纳米探针 ； 具体为 ： 1) 加入的二胺基聚乙二醇的量是氧化铁表面羧基量的 5-10 倍 ； 2) 二胺基聚乙二醇分子量包括从 1000 到 5000 ； 3) 为提高纳米粒子表面羧基酰胺化反应产率， 先在水溶液中反应 2-4 小时， 后以 N， N- 二甲基甲酰胺为溶剂， 反应 48-72 小时 ； 4) 反应温度为室温到 40 ； 5) 将反应后混合产物在水中透析 2-4 小时， 然后利用超滤离心将小分子化合物和未反 应的二胺基聚乙二醇除去， 得到胺基聚乙二醇修饰氧化铁纳米探针 ； 所述具有多个羧基的聚合物是聚丙烯酸， 或是分子中具有多个羧基的其他聚合物， 。

5、分 子量包括从 500 到 10000。 权 利 要 求 书 CN 101899161 B 2 1/3 页 3 聚乙二醇修饰氧化铁纳米探针的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及纳米氧化铁磁共振成像造影剂的制备技术， 特别是涉及肿瘤被动靶向 磁共振纳米氧化铁造影剂的表面修饰技术。 背景技术 0002 氧化铁纳米粒子具有超顺磁性、 良好的生物相容性和高灵敏性， 被认为是一种良 好的磁共振成像造影剂。由于其适中的纳米尺度和肿瘤组织透过性增强及滞留 (EPR) 效 应， 氧化铁纳米粒子能够在肿瘤组织富集， 因而在磁共振肿瘤成像领域具有巨大的应用前 景。 然而， 作为纳米材料， 氧化铁纳米粒子在血液。

6、循环系统中容易被血浆中的调理素非特异 性吸附， 进而被网状内皮系统 (RES) 快速识别和摄取， 大量的滞留在肝脾等器官。这会降 低氧化铁纳米粒子在肿瘤部位的富集， 从而影响肿瘤成像的效果。聚乙二醇 (PEG) 由于具 有良好的水溶性和空间位阻效应， 将其连结到纳米粒子表面可以降低调理素的非特异性吸 附， 抵抗 RES 快速清除。据报道， 聚乙二醇抗蛋白非特异性吸附的能力与其在表面的嫁接密 度密切相关， 在实验条件下， 表面聚乙二醇的密度越高， 纳米粒子抗蛋白吸附能力越强， 当 聚乙二醇达到一定的密度， 就可以阻止一些蛋白在表面的吸附。 发明内容 0003 技术问题 ： 本发明的目的是提供一种。

7、简单易行的方法， 将聚乙二醇高密度的修饰 到氧化铁纳米粒子表面， 以使氧化铁纳米粒子具有较好的抗蛋白非特异性吸附能力， 从而 在肿瘤部位有效富集。 0004 技术方案 ： 为解决上述技术问题， 本发明提供的技术方案为 ： 一种聚乙二醇修饰 氧化铁纳米探针的制备方法， 该方法包括如下步骤 ： 利用具有多个羧基的聚合物与氧化铁 纳米粒子反应， 向氧化铁纳米粒子表面引入丰富的羧基 ； 利用氧化铁纳米粒子表面的羧基 与二胺基聚乙二醇在 1-3- 二甲氨基丙基 -3- 乙基碳二亚胺盐酸盐和 N- 羟基琥珀酰亚胺催 化下反应， 通过羧基与二胺基聚乙二醇一端的胺基反应， 制备胺基聚乙二醇修饰的氧化铁 纳米探。

8、针。 0005 具体步骤如下 ： 0006 1) 加入的二胺基聚乙二醇的量是氧化铁表面羧基量的 5-10 倍 ； 0007 2) 二胺基聚乙二醇分子量包括从 1000 到 5000 ； 0008 3) 为提高纳米粒子表面羧基酰胺化反应产率， 先在水溶液中反应 2-4 小时， 后以 N， N- 二甲基甲酰胺为溶剂， 反应 48-72 小时 ； 0009 4) 反应温度为室温到 40 ； 0010 5) 将反应后混合产物在水中透析 2-4 小时， 然后利用超滤离心将小分子化合物和 未反应的二胺基聚乙二醇除去， 得到胺基聚乙二醇修饰的氧化铁纳米粒子水溶液。 0011 优选的， 所述多聚羧酸可以是聚丙。

9、烯酸， 也可以是分子中具有多个羧基的其他聚 合物， 分子量包括从 500 到 10000。 说 明 书 CN 101899161 B 3 2/3 页 4 0012 有益效果 ： 该方法简单易行， 将聚乙二醇高密度的修饰到氧化铁纳米粒子表面， 以 使氧化铁纳米粒子具有较好的抗蛋白非特异性吸附能力， 能够有效的富集到肿瘤部位。 具体实施方式 0013 下面结合附图对本发明做进一步说明。 0014 本发明的目的是提供一种简单易行的方法， 将胺基聚乙二醇高密度的修饰到氧化 铁纳米粒子表面， 以便使氧化铁纳米粒子具有较好的抗蛋白非特异性吸附能力， 从而能够 高效的富集在肿瘤部位。聚乙二醇 (PEG) 修。

10、饰的氧化铁纳米粒子是通过两步反应法制备 的， 首先， 通过反应向氧化铁纳米粒子表面引入丰富的羧基， 为连结 PEG 提供足够的反应位 点， 然后， 利用酰胺化反应将胺基 PEG 连结到氧化铁纳米粒子表面。由于 PEG 分子的位阻效 应， 在第一步反应中引入的羧基不能完全酰胺化， 这样， 氧化铁纳米粒子表面的胺基和未反 应的羧基在水溶液产生的电荷可以部分中和， 使纳米粒子表面接近电中性。具体制备方法 如下 ： 0015 1. 利用多聚羧酸如聚丙烯酸与油酸包覆的氧化铁纳米粒子的配体交换反应， 向氧 化铁纳米粒子表面引入丰富的羧基。 0016 其中， 多聚羧酸可以是聚丙烯酸 (PAA)， 也可以是分。

11、子中具有多个羧基的其他聚合 物， 分子量包括从 500 到 10000 ； 0017 2. 利用氧化铁纳米粒子表面羧基与二胺基聚乙二醇在 1-3- 二甲氨基丙基 -3- 乙 基碳二亚胺盐酸盐和 N- 羟基琥珀酰亚胺催化下反应， 通过羧基与二胺基聚乙二醇其中一 端胺基的反应， 制备胺基聚乙二醇修饰的氧化铁纳米探针。 0018 1) 为保证二胺基聚乙二醇只有一端胺基与羧基反应， 加入的二胺基 PEG 的量是氧 化铁表面羧基量的 5-10 倍 ； 0019 2) 为提高纳米粒子表面羧基酰胺化反应产率， 先在水溶液中反应 2-4 小时， 后将 反应体系转移到 DMF 中， 反应 48-74 小时。 0。

12、020 3) 反应温度为室温到 40 ； 0021 4) 将反应后混合产物在水中透析 2-4 小时， 然后利用超滤离心纯化， 得到胺基聚 乙二醇修饰的氧化铁纳米粒子水溶液。 0022 实施例 1 0023 1) 聚丙烯酸修饰氧化铁纳米粒子的制备 ： 取 2 克聚丙烯酸 (MW ： 1800) 置于 100ml 三口烧瓶中， 加入 30ml 二甘醇， 磁力搅拌下加热至 120至聚丙烯酸完全溶解， 然后将四氧 化三铁纳米粒子 ( 铁含量 200mg， 平均粒径 10nm) 的甲苯溶液 1ml 加入聚丙烯酸溶液， 加热 至 220， 反应 1 小时， 反应在氮气氛下进行。 0024 2) 聚丙烯酸修。

13、饰氧化铁纳米粒子的纯化 ： 向反应后溶液中加入 500ml PH 4 的 盐酸水溶液， 磁分离氧化铁纳米粒子， 氧化铁纳米粒子沉淀用二次蒸馏水洗涤 10 次， 然后 将沉淀分散加入 50ml 二次水中， 再加入 20l 三乙胺， 得到聚丙烯酸修饰的氧化铁纳米粒 子， 命名为 SPION-PAA。 0025 3) 胺基聚乙二醇修饰氧化铁纳米粒子的制备 ： 含有 50mg 铁的 SPION-PAA 水溶液 置于 100ml 单口烧瓶中， 然后依次加入 1 克二胺基聚乙二醇 (MW ： 3350)、 1-3- 二甲氨基丙 基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺， 室温反应2小时。 然后加入5。

14、ml N， N-二 说 明 书 CN 101899161 B 4 3/3 页 5 甲基甲酰胺， 在 40下， 利用配备真空水泵的旋转蒸发仪将水除去后， 向反应液中再添加 15mg 1-3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和10mg N-羟基琥珀酰亚胺， 室温下反应 3 天。 0026 4) 胺基聚乙二醇修饰氧化铁纳米粒子的纯化 ： 将反应后的混合溶液在水中透 析 2 小时， 除去反应体系中的有机溶剂， 然后将水溶液转入超滤离心管中 ( 截留分子量 100,000)， 在 5000 转 / 分钟的速度下离心以除去未反应的二胺基聚乙二醇和小分子杂质， 重复离心， 利用薄层层析色谱板 (TLC)。

15、 检测纯度， 直至离心液碘蒸汽不显色。制备的氧化铁 纳米探针水溶液， 储存在 4冰箱中。 0027 实施例 2 0028 1) 聚丙烯酸修饰氧化铁纳米粒子的制备 ： 取 3 克聚丙烯酸 (MW ： 1800) 置于 100ml 三口烧瓶中， 加入 30ml 二甘醇， 电磁搅拌下加热至 120至聚丙烯酸完全溶解， 然后将四氧 化三铁纳米粒子 ( 铁含量 200mg， 平均粒径 10nm) 的甲苯溶液 1ml 加入聚丙烯酸溶液， 加热 至 220， 反应 1 小时。反应在氮气氛下进行。 0029 2) 聚丙烯酸修饰氧化铁纳米粒子的纯化 ： 向反应后溶液中加入 500ml PH 4 的 HCl 水溶。

16、液， 磁分离氧化铁纳米粒子， 氧化铁纳米粒子沉淀用二次蒸馏水洗涤 10 次， 然后将 沉淀分散加入50ml二次水中， 再加入20l三乙胺， 得到聚丙烯酸修饰的氧化铁纳米粒子， 命名为 SPION-PAA。 0030 3) 胺基聚乙二醇修饰氧化铁纳米粒子的制备 ： 含有 50mg 铁的 SPION-PAA 水溶液 置于 100ml 单口烧瓶中， 然后依次加入 500mg 二胺基聚乙二醇 (MW ： 1000)、 15mg 1-3- 二甲 氨基丙基 -3- 乙基碳二亚胺盐酸盐和 10mg N- 羟基琥珀酰亚胺， 反应 2 小时。然后加入 5ml N， N- 二甲基甲酰胺， 在 40下， 利用配备真。

17、空水泵的旋转蒸发仪将水除去后， 向反应液中 再添加15mg 1-3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和10mg N-羟基琥珀酰亚胺， 37 下反应 3 天。 0031 4) 胺基聚乙二醇修饰氧化铁纳米粒子的纯化 ： 将反应后的混合溶液在水中透 析 2 小时， 除去反应体系中的有机溶剂， 然后将水溶液转入超滤离心管中 ( 截留分子量 100,000)， 在 5000 转 / 分钟的速度下离心以除去未反应的二胺基 PEG 和小分子杂质， 重复 离心， 利用薄层层析色谱板 (TLC) 检测纯度， 直至离心液碘蒸汽不显色。制备的氧化铁纳米 探针水溶液， 储存于 4冰箱中。 说 明 书 CN 101899161 B 5 。