磁共振成像造影剂的合成与应用
5页1、 磁共振成像造影剂的合成与应用自从1973年Lauterbur首次实现磁共振成像(MRI)以来,这一技术在生物、医学等领域得到迅速发展和广泛应用。MRI技术的基本原理与脉冲傅利叶变换核磁共振技术相似,不同的是它增设了一个线性剃度磁场,对样品磁核进行“空间编码”,使处于不同空间位置的同种磁核有不同的共振频率,在利用投影重建或傅利叶变换方法就能得到磁核的空间分布图像。这种技术弥补了计算机X射线断层照相术(CT扫描术)的不足,对检测组织坏死、局部缺血和各种恶性病变特别有效,并能对其进行早期诊断;对人体各循环系统的代谢过程进行监测,其成像对比度优于CT扫描术。随着MRI在临床的广泛运用,人们对进一步提高磁共振影像对比度提出了更高的要求。其中运用的最多的就是运用造影剂改变组织的磁共振特征性参数,即缩短驰豫时间。在各类磁共振造影剂中,研究的最多的是多胺多羧酸类钆配合物,如经典的二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)和1,4,7,10四氮杂环十二烷,N,N,N,N四乙酸(DOTA)钆配合物。 DTPA DOTA将DTPA和DOTA为基本骨架进行修饰,可以提高一些方面的性能。如在骨架上引入各类基团,可以增强配
2、合物的稳定性、改变其疏水性能、提高组织或器官选择性。将配合物修饰为电中性,使之渗透压与血浆相近,可以降低毒副作用。将小分子钆配合物结合到大分子上,可以改变它们的生物物理学和药理学的性质,引起很多科学家的重视。高分子的造影剂在血管中有较长的保留时间,而且比较起小分子造影剂来说能够提高磁共振的驰豫效果。常见的含钆配合物的高分子磁共振造影剂有以下几类:1. 配合物在聚合物侧链的造影剂:高分子链采用经典的化学方法,将伯胺用酰化、烷基化、还原胺化等方法进行功能化,可以在侧链上引入配合物,目前主要是用常见的试剂,如DTPA或者二亚乙基三胺五乙酸酐(DTPAA)来功能化高分子。将这些配体的羧基基团与大分子侧链上的活性的伯胺反应,通过形成酰胺键的形式将配合物结合到大分子的侧链,连接的配体与DTPA自身比较有些改变:一个乙酸变成了酰胺,但是还是八配位的.由于取代一个酰胺,将影响配合物的驰豫性能。 Weissleder等用聚赖氨酸(PLL)骨架侧链上的胺基与DTPA等配体反应得到大分子钆配合物.由于分子链上连接了大量的钆配合物,并显示出了很高的驰豫效率1,2.2. 主链含配合物的线性聚合物造影剂 Kell
3、ar等通过,二胺基的不同分子量的聚PEG与配体反应制备了一系列线性聚合物3。这些物质与前面讨论的连接在聚合物侧链的复合物不同,它们的配合物直接连接在聚合物的主链中,他们还制备了一系列不同分子量,通过酰胺连接的线型或星型的DTPA与PEG,二胺或多胺的共聚物,用于血池造影剂.下图举出了含有PEG单元的聚合物的合成途径和结构.通过变温EPR,变温,变压强,多维场17O NMR,和变温NMRD等方法研究了线形DTPA-二酰胺-聚乙二醇共聚物.卓仁禧等最近研究了一系列的这类造影剂,他们以一系列氨基酸和DTPAA进行共聚,得到的低聚物相比于小分子钆配合物造影剂有更高和更长的信号增强效果。而且由于它使用氨基酸进行共聚,具有比较小的毒性的特点。另外由于体内的器官和生物分子有较强的作用力,所以这种含氨基酸的低聚物造影剂能够有较强的靶向作用。43. 合成树状高分子造影剂树状分子一般指从活性的“核”分子开始进行链增长,具有三维结构的低聚物,由于具有很高的支化度,大量的端基,相对刚性的,近乎单分散的结构引起了化学家的广泛兴趣。利用树状大分子的端基,如聚酰胺基胺(PAMAM)末端的胺基与配体反应,可将配合物连
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