基于聚乙二醇化聚乙烯亚胺的不同表面修饰的spect/ct双模态成像造影剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于医学SPECT/CT双模态成像造影剂的制备领域，特别涉及基于聚乙二醇化聚乙烯亚胺的不同表面修饰的SPECT/CT双模态成像造影剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]现有技术公开了核医学影像技术已成为使得体内的生理、生化过程的实时监控的新的成像技术，核医学影像利用放射性核素标记的显像剂或放射性药物引入生物体内，从而使得体内的生理、生化过程的实时监控成为可能。与传统的形态学成像方法(B超、X-射线计算机断层扫描(CT)、磁共振成像、X射线摄片)相比，其具有突出的功能成像优势，尤其在临床诊治疾病技术中，可以实时监控反映代谢及功能变化、脏器或组织的血流变化、特定受体密度及活性变化等。核医学影像利用SPECT或PET显像设备接收放射性核素显像剂或药物发出的射线，可以监测造影剂参与生物体内生理生化以及代谢方面的功能信息，并获得定性、定量及定位的临床疾病诊治结果。但同时核医学成像空间分辨率低，无法明确定位影像解剖学位置，因此需要形态学成像方法的辅助。随着技术的不断进步，PET/CT及SPECT/CT技术以及仪器的出现成功地解决了这一问题。通过SPECT/CT检查，能同时获得体内CT的解剖诊断信息和SPECT的功能代谢信息的图像融合与诊断效能倍增。因此，与单独的CT或SPECT相比，SPECT/CT在疾病诊断以及预后评价等方面都更加具有临床应用意义。
[0003]尽管SPECT/CT双模态影像仪器已经广泛用于疾病诊断，但是相应的双模态成像造影剂的研制应用还没有得到足够的重视，使得CT成像仅仅用于提供SPECT信号的解剖学定位信息。虽然多种CT和SPECT成像造影剂的联合应用可以完成各自的造影成像，但是两种造影剂探针的使用，不仅给临床应用造成了极大的不便，也会增加造影剂对患者的毒副作用，同时还存在造影剂之间难以协调，出现不同的体内分布过程，影响双模态成像效果。因此，一种能够完成SPECT/CT双模态成像造影诊断的多功能造影剂体系，将会极大地提高疾病诊断的灵敏度与准确度，提供更加丰富的体内生理生化信息，并减轻对患者造成的痛苦和毒副作用，拓宽其在临床中的应用。
[0004]聚乙烯亚胺(PEI)由于其合成工艺简单，并可以在工业生产中大量得到，因此在各个领域都得到了广泛的应用。虽然表面众多的氨基官能团，使得PEI具有生物毒性，但是其氨基可以用作纳米材料合成的稳定剂，修饰剂以及基因转染载体，是制备高分子成像造影剂的优良载体材料。另外通过简单的聚乙二醇化或者乙酰化修饰即可以显著提高其生物相容性和血液循环时间，满足各种生物医学应用要求。因为PEI可以作为多功能载体材料，在表面修饰功能化基团，并包裹无机纳米颗粒，实现多功能的整合，形成多功能纳米探针，满足临床应用的要求。因此利用PEI为载体制备SPECT/CT双模态造影剂将可以满足临床应用的需求，同时根据PEI表面的可修饰性，进行不同表面修饰实现不同的体内组织器官成像。
[0005]检索国内外有关SPECT/CT双模态造影剂方面的文献和专利结果表明:目前，尚未见有基于聚乙二醇化PEI的包裹金纳米颗粒螯合99mTc的SPECT/CT造影剂的制备与应用的报道。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷与不足，提供一种用聚乙二醇化PEI载体材料负载"mTc螯合物并包裹金纳米颗粒作为SPECT/CT双模态成像造影剂，以达到体内不同组织器官的双模态成像造影效果。
[0007]本发明采用的主要技术方案是，利用聚乙二醇化PEI作为载体材料，通过共价键将99mTc螯合剂连接在其表面，并通过原位合成的方法在PEI包裹金纳米颗粒，以达到较好的组织器官双模态成像效果。
[0008]本发明的制备过程为常温常压、易于操作、具有良好的实用价值。
[0009]具体的，本发明的基于聚乙二醇化聚乙烯亚胺的不同表面修饰的SPECT/CT双模态成像造影剂的制备方法，其包括步骤:
[0010](I)将99mTc螯合剂二乙三胺五乙酸(DTPA)和聚乙二醇修饰于聚乙烯亚胺(PEI)表面，制备 PE1-DPTA-mPEG ；
[0011](2)以上述功能化PEI为稳定剂合成PEI包裹的金纳米颗粒，并将其表面剩余氨基乙酰化或者羟基化得到不同表面修饰的纳米颗粒(Au-Ac PENPs和Au-Gly PENPs)；
[0012](3)标记99mTc,制备得到螯合核素99mTc包裹金纳米粒子的功能化PEI ("mTc-Au-AcPENPs 和 99mTc-Au-Gly PENPs)。
[0013]本发明所述步骤(I)中:将PEI (购于Sigma Aldrich公司)溶解在水中，并逐滴加入cDTPAA (购于Sigma Aldrich公司)的水溶液，在室温下搅拌反应6_8h得到PE1-DTPA，再加入EDC (购于Sigma Aldrich公司)活化后的mPEG_C00H(购于上海炎怡生物科技有限公司)，搅拌反应24-52h，得到功能化PEI (PE1-DTPA-mPEG)溶液；
[0014]所述EDC活化的mPEG-COOH的水溶液的制备方法为:在mPEG_C00H的水溶液中加入EDC的水溶液，然后搅拌l_3h ;
[0015]所述mPEG-COOH的分子量为5000 ；
[0016]所述的PEI和cDTPAA的摩尔比为1:4-12 ；
[0017]所述的mPEG-COOH和EDC的摩尔比为1:10-16，活化时间为l_3h ；
[0018]所述的PE1-DTPA 和 mPEG-COOH 的摩尔比为 1:12-26 ；
[0019]本发明所述步骤(I)中反应可以在纯水中进行外，还可以在PBS缓冲液，二甲基亚砜，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺等极性溶剂中反应。
[0020]本发明所述步骤(2)中:在步骤(I)中得到的PE1-DTPA-mPEG溶液中加入氯金酸溶液搅拌10-20min，再加入硼氢化钠溶液，搅拌反应2_3h ;其中乙酰化操作中，加入三乙胺搅拌10-20min，最后加入乙酸酐，搅拌反应16_24h ;其中羟基化操作中，加入缩水甘油，搅拌反应16-24h，将反应液透析，最后将产物的水溶液冷冻干燥得到Au-Ac PENPs和Au-GlyPENPs ；
[0021]所述的PE1-DTPA-mPEG和氯金酸的摩尔比为1:160-240 ；
[0022]所述的PE1-DTPA-mPEG和硼氢化钠的摩尔比为1:800-1300 ；
[0023]所述的PE1-DTPA-mPEG和三乙胺的质量比为1:1_3 ;
[0024]所述的PE1-DTPA-mPEG和乙酸酐的质量比为1:1-3;
[0025]所述的PE1-DTPA-mPEG和缩水甘油的质量比为1: 1.5-4 ；
[0026]本发明所述步骤(2)中的透析工艺为:采用透析袋先在pH为7.4的PBS缓冲液中透析，再在蒸馏水中透析，透析袋为纤维素透析膜，截留分子量为8000-14000 ;反应除了可以在纯水中进行外，还可以在PBS缓冲液，二甲基亚砜，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺等极性溶剂中反应。
[0027]本发明所述步骤(3)中:将步骤(2)中制备的Au-Ac PENPs和Au-Gly PENPs分别溶解在磷酸盐缓冲液中(PBS，pH = 7.2-7.4)，加入SnCl2,然后再加入无菌放射性高鍀酸盐溶液并迅速混合，柱层析分离，即得螯合核素99mTc包裹金纳米粒子的功能化PEI ("mTc-Au-Ac PENPs 和 99mTc-Au-Gly PENPs)；
[0028]所述的Au-Ac PENPs 和 SnCl2的质量比为 1:0.2-0.6 ；
[0029]所述的Au-Ac PENPs和放射性高鍀酸盐的比例为Img:2000-4000MBq ；
[0030]所述的Au-Gly PENPs 和 SnCl2的质量比为 1:0.2-0.6 ；
[0031]所述的Au-Gly PENPs和放