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Method Article
在这里, 我们提出了一个协议,以获得68ga 掺杂氧化铁纳米粒子通过快速微波驱动合成。该方法使 pet/i 1) mri 纳米颗粒在20分钟的合成中具有90% 以上的放射性标记效率和99% 的放射化学纯度。
在这里, 我们描述了微波合成, 以获得氧化铁纳米粒子掺杂与 68 ga. 微波技术实现快速和可重复的合成过程。在这种情况下, 从 ficl3和柠檬酸三钠开始, 在10分钟内在微波中获得涂有柠檬酸的氧化铁纳米颗粒。这些纳米粒子的核心尺寸为 4.2±1.1 nm, 流体动力尺寸为 7.5±2.1 nm。此外, 它们具有 11.9 mm-1·s-1 的高纵向松弛性 (r1) 值和 22.9 mm-1-1的适度横向松弛度值 (r2), 从而导致较低的 r2 /r1 比率为1.9。这些值可在磁共振成像 (mri) 中产生正对比度, 而不是用于氧化铁纳米粒子的负对比度。此外, 如果在起始材料中加入68ge-68 ga 发生器中的68gal3 洗脱,则可获得掺杂 68 ga 的纳米辐射仪.无论使用何种初始活性, 该产品都具有较高的放射性标记产率 (& gt; 90%)。此外, 一个单一的纯化步骤使纳米辐射材料准备在体内使用。
医疗成像技术的结合引发了对合成多模态探针1、2、3的不同方法的探索。由于正电子发射断层扫描 (pet) 扫描仪的灵敏度和 mri 的空间分辨率, pet/mri 组合似乎是最吸引人的可能性之一, 同时提供解剖和功能信息 4。在 mri 中, 可以使用 t2 加权序列, 使它们积累的组织变暗。t1加权序列也可以使用, 产生特定聚集位置5的亮化。其中, 正对比往往是最充分的选择, 因为负对比使信号更难以与内源性低指区域区分开来, 包括那些经常由肺等器官呈现的区域.传统上, 基于 gd 的分子探针被用来获得正对比。然而, 基于 gd 的造影剂存在一个主要的缺点, 即其毒性, 这在肾病患者7,8,9中至关重要。这促使了在合成生物相容性材料作为 t1 造影剂的研究方面取得了积极的努力。一个有趣的方法是使用氧化铁纳米粒子 (ionps), 具有非常小的核心尺寸, 提供积极的对比10。由于这个非常小的核心 (~ 2 纳米), 大多数的 fe3 +离子都在表面, 每个都有5个未配对的电子。这增加了纵向松弛时间 (r1) 值, 并产生更低的横向比 (r2/r1) 相比, 传统的 ionps, 产生所需的正对比11。
要将 nanoparticle 与 pet 的正电子发射器结合, 需要考虑两个关键问题: 放射性同位素选择和纳米粒子放射性标记。关于第一个问题, 68ga 是一个诱人的选择。它的半衰期相对较短 (67.8 分)。它的半衰期适合于肽标记, 因为它与普通肽生物分布时间相匹配。此外,在发电机中生产 68 ga, 使其能够在工作台模块中进行合成, 并避免了在 12、13、14附近使用回旋加速器。为了使纳米颗粒的放射性, 表面标记放射性同位素的结合是目前流行的策略。这可以使用螯合 68 ga 的配体或利用与纳米粒子表面的辐射相互关系来完成。文献中有关 ionps 的大多数例子都使用螯合剂。有使用杂环配体的例子, 如 1, 4, 7, 10-四氮唑二钠-1, 4, 7, 10-四乙酸 (dota)15, 1, 4, 7-三氮环酮-1, 4, 7-三乙酸 (nota)16,17, 和 1, 4, 7-三氮环酮烯 1-谷氨酸 4-7-乙酸 (nodaga)18, 并使用 2, 3-二羧基丙酸-1-二膦酸 (dpd), 四聚体脂质 19. madru等人20在2014年制定了一项无螯合剂战略, 使用另一个集团在第21后使用的无螯合剂方法给 ionps 贴上标签.
然而, 这种方法的主要缺点包括体内转金属的高风险、低放射性标记的产量以及不适合寿命短的同位素22、23、24 的冗长协议。为此, wong等人.25开发了第一个掺杂核纳米粒子的例子, 在使用微波技术进行的5分钟合成中, 成功地将64铜纳入了 nanoparticles 的核心。
在这里, 我们描述了一个快速和有效的程序, 以纳入纳米粒子的核心, 阐明了传统方法提出的许多缺点。为此, 我们建议使用微波驱动合成 (mws), 它大大缩短了反应时间, 提高了产量, 并增强了可重复性, 这在 ionp 合成中至关重要。mws 的精细化性能是由于介电加热: 快速样品加热, 因为分子偶极子试图与交变电场对齐, 是极性溶剂和试剂更有效地用于这种合成。此外, 使用柠檬酸作为表面活性剂, 加上微波技术, 产生了非常小的纳米粒子, 产生了双 t1 加权 micet 26 信号, 这里表示为68ga 核掺杂氧化铁纳米粒子 (68ga-c-ionp)。
该协议结合了微波技术, 68gocl3作为正电子发射器, 氯化铁, 柠檬酸钠, 水合氨, 导致双 t 1 加权 mri\ pet 纳米颗粒材料在几乎20分钟。此外, 它在68ga 活性 (37 mbq、111 mbq、370 mbq 和 1110 mbq) 范围内产生一致的结果, 对纳米粒子的主要物理化学特性没有显著影响。该方法使用高68ga 活性的重现性扩展了可能的应用领域, 包括大型动物模型或人类研究。此外, 该方法中还包含一个单一的纯化步骤。在此过程中, 任何过量的游离镓、氯化铁、柠檬酸钠和水合氨都通过凝胶过滤去除。完全自由的同位素消除和样品的纯度确保无毒性, 并提高成像分辨率。在过去, 我们已经证明了这种方法在有针对性的分子成像27,28的有用性。
1. 试剂制备
2. 醋酸铁包氧化铁纳米粒子的合成
3. 68ga 皮质掺杂氧化铁纳米粒子的合成 (68ga c-ionp)
4. 68ga 皮质掺杂氧化铁纳米颗粒 (68ga c-ionp) 的分析
68将 ficl3、 68gocl 3、柠檬酸、水和水合氨合成了 ga-c-ionp。这种混合物在120°c 和控制压力下被引入微波炉10分钟。一旦样品冷却到室温, 纳米颗粒通过凝胶过滤进行纯化, 以消除未反应的物种 (fecl 3, 柠檬酸,水合氨) 和游离68ga (图 1)。
利用动态光散射 (dls) 测?...
氧化铁纳米颗粒是一种成熟的 t型加权 mri 造影剂。然而, 由于这种类型的对比度的缺点, 诊断某些疾病, t1 加权或明亮的对比度是许多倍的首选。这里介绍的纳米粒子不仅克服了这些限制, 在 mri 提供了积极的对比, 而且还提供了一个信号, 在功能成像技术, 如 pet, 通过68ga 纳入其核心。微波技术增强了这种可复制的纳米粒子合成, 将反应时间大大缩短到总共约 20分钟 (?...
作者没有什么可透露的。
这项研究得到了西班牙经济和竞争力部 (赠款编号: saf2016-79993-p) 和卡洛斯三世健康研究所 (赠款编号: dts16/00059) 的赠款支持。该中心由新闻中心和专业大学基金会提供支助, 是 severo ochoa 英才中心 (meic 奖 sev-2015-0505)。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Iron (III) chloride hexahydrate | POCH | 2317294 | |
Citric acid, trisodium salt dihydrate 99% | Acros organics | 227130010 | |
Hydrazine hydrate | Aldrich | 225819 | |
Hydrochloric acid 37% | Fisher Scientific | 10000180 | |
Sodium dihydrogen phosphate monohydrate | Aldrich | S9638 | |
Disodium phosphate dibasic | Aldrich | S7907 | |
Sodium chloride | Aldrich | 746398 | |
Sodium Azide | Aldrich | S2002 | |
Sodium dihydrogen phosphate anhydrous | POCH | 799200119 | |
68Ga Chloride | ITG Isotope Technologies Garching GmbH, Germany | 68Ge/68Ga generator system | |
Microwave | Anton Paar | Monowave 300 | |
Centrifuge | Hettich | Universal 320 | |
Size Exclusion columns | GE Healthcare | PD-10 |
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