采用流体反应器连续制备可用于T1加权磁共振成像的极小尺寸氧化铁纳米颗粒

通过特别设计的气/液混合相流体反应器结合共沉淀合成方法, 实现了聚葡萄糖山梨醇羧甲基醚(PSC)包覆的极小尺寸氧化铁纳米颗粒的连续可控制备, 有望发展成为临床可用的T₁-MRI造影剂,《中国科学：材料科学》近期发文报道了该成果。

近日，《中国科学：材料科学》杂志在线发表了东南大学顾宁教授、南京工业大学黄晓教授等的合作研究成果，该研究团队通过特别设计的气/液混合相流体反应器结合共沉淀合成方法, 实现了聚葡萄糖山梨醇羧甲基醚（PSC）包覆的极小尺寸氧化铁纳米颗粒（ESIONPs）的连续可控制备, 有望发展成为临床可用的T₁-MRI造影剂。

研究人员结合共沉淀法制备氧化铁纳米颗粒的反应特性及现有流体反应器存在的问题，设计了一种气/液混合相流体反应器。该反应装置采用氮气搭载碱性气体氨气作为气相反应物，铁盐和PSC的混合溶液作为液相反应物，两相反应物在T型通道混合后形成均匀的气-液泰勒流。在此过程中氨气快速溶解并混合于液相反应物，发生共沉淀反应生成氧化铁纳米颗粒。该反应形式既避免了单相流体反应器溶质轴向扩散所造成的混合不均匀性，又避免了常用水/油液滴反应器合成产物所需要的油水分离。

图1 气/液混合相流体反应器合成ESIONPs的过程，所制备的ESIONPs展现出良好的分散稳定性、高的结晶性以及良好的体外T₁-MRI造影效果。

该研究通过该气/液混合相流体反应器实现了ESIONPs在粒径1.8–4.0 nm范围内的可控制备。其中粒径为3.7 nm的ESIONPs具有最好的T₁-MRI造影效果, 特别是在临床3 T磁共振扫描设备下具有高的r₁值（4.11（mmol L⁻¹）⁻¹ s⁻¹）和低的r₂/r₁值（7.90）, 并且在水相、细胞和血管环境中均展现出良好的T₁-MRI对比效果。此外, PSC包覆的ESIONPs具有良好的生物安全性, 在水相中具有良好的分散性和长期稳定性, 有望发展成为临床可用的T₁-MRI造影剂。

图2 ESIONPs给药前及给药后不同时间点小鼠的体内MR成像。ESIONPs给药剂量为5.5 mg_Fe kg⁻¹小鼠时，小鼠在给药后血管和心脏呈现出明显的T₁-MRI亮信号并且无明显毒副作用，MR信号强度随着时间减弱，但是至少能够维持1小时，24小时后血管和心脏的亮信号完全消失。

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Mao, et al. Continuous synthesis of extremely small-sized iron oxide nanoparticles used for T₁-weighted magnetic resonance imaging via a fluidic reactor

https://doi.org/10.1007/s40843-021-1938-9‍