生物礦化制備凹凸棒石-聚丙烯酸-碳酸釓復(fù)合材料及其弛豫性能

許衛(wèi)兵，趙敏智，張加，蒲陸梅

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

生物體利用礦物質(zhì)，如碳酸鈣和磷酸鈣，來構(gòu)建各種無機(jī)-有機(jī)混合材料，實(shí)現(xiàn)各種特定功能，如保護(hù)、機(jī)械支撐、光子學(xué)或?qū)Ш?，這一過程稱為生物礦化［1-4］。生物體對生物礦物的組成、形態(tài)和層次結(jié)構(gòu)的完美控制激發(fā)了眾多研究人員在生物體外模擬該過程制備具有顯著性能的新型人工材料的興趣，尤其是碳酸鈣-有機(jī)雜化材料的仿生合成［5-7］，然而這些可再生生物資源的利用目前仍然面臨挑戰(zhàn)。據(jù)報(bào)道，具有特定官能團(tuán)的聚合物，比如聚丙烯酸可模擬生物體的蛋白質(zhì)在生物礦化中的作用，能夠在生物體外室溫下合成具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生物礦化材料，如干燥的非晶態(tài)碳酸鈣和纖維素在聚丙烯酸的作用下，可合成透明、堅(jiān)固且靈活的非晶態(tài)碳酸鈣［8］。這種生物礦化凝膠的形成大多依賴Ca2+和COO-之間的相互作用，Schupp 等［9］的研究表明，可以用其他二價(jià)堿土金屬離子和過渡金屬離子，例如Mg2+、Sr2+、Ba2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+取代Ca2+產(chǎn)生類似的水凝膠，而采用Al3+和Fe3+會產(chǎn)生不可膨脹和非塑性的團(tuán)聚體，這些結(jié)果表明，金屬離子和羧基之間的相互作用更可能是靜電作用力，而不是配位鍵。庫侖定律清楚地表明電荷和離子半徑是靜電力的2個(gè)基本因素。在這種情況下，Al3+和Fe3+的超小離子半徑可能是產(chǎn)生團(tuán)聚體的原因。因此，具有較大離子半徑的三價(jià)金屬離子可以提供合適的靜電作用力［10］。釓離子是1種半徑較大的三價(jià)稀土離子，由于核外具有7個(gè)未成對電子，表現(xiàn)出很強(qiáng)的順磁性，能夠最大程度的增強(qiáng)核磁共振成像的信號強(qiáng)度而被廣泛用作臨床檢測中T1型造影劑。臨床中使用的造影劑分為T1型造影劑和T2型造影劑，T1型造影劑是指通過降低組織周圍水分子中質(zhì)子的縱向弛豫時(shí)間進(jìn)而增強(qiáng)磁共振信號的造影劑，T2型造影劑是指通過降低組織周圍水分子中質(zhì)子的橫向弛豫時(shí)間進(jìn)而增強(qiáng)磁共振信號的造影劑。大量基于釓的T1型造影劑被設(shè)計(jì)并成功制備，然而，目前釓基造影劑仍然面臨著縱向弛豫率低和生物毒性等問題。因此設(shè)計(jì)制備弛豫性能較高、生物相容性良好的釓基造影劑具有重要意義［11］。

硅藻土是由生活在海洋或湖泊中藻類的殘骸在水底沉積，經(jīng)過多年的成巖作用而形成的一種具有多孔結(jié)構(gòu)生物硅質(zhì)沉積巖，其主要成分為SiO2［12］；膨潤土是以蒙脫石為主要成分的黏土礦物，還含有少量石英和伊利石等礦物［13］；凹凸棒石是具有特殊結(jié)構(gòu)、形態(tài)、物理化學(xué)性質(zhì)的鎂鋁硅酸鹽黏土礦物［14-15］，其2層硅氧四面體之間夾雜著一層鋁氧八面體，而在硅氧四面體條帶間形成了與鏈平行的水分子通道，所以與硅藻土和膨潤土相比，凹凸棒石具有更大的比表面積和吸附能力，同時(shí)還具有理想的膠體性能和耐熱性能，使其在黏土礦物學(xué)、材料科學(xué)、物理化學(xué)、土壤科學(xué)以及環(huán)境工程等諸多領(lǐng)域得到廣泛的重視，尤其是凹凸棒石作為載體與納米金屬氧化物復(fù)合制備催化劑、作為增強(qiáng)材料與有機(jī)高分子材料復(fù)合以及制備結(jié)構(gòu)自組裝材料等，具有巨大的潛在應(yīng)用前景［16-17］。

因此，受生物礦化過程的啟發(fā)，本研究開發(fā)了一種簡單快速的方法，以凹凸棒石（ATP）、碳酸鈉（Na2CO3）、六水硝酸釓（Gd（NO3）3·6H2O）和聚丙烯酸（PAA）為原料，將釓離子（Gd3+）和聚丙烯酸成功的負(fù)載于凹凸棒石表面，最后對ATP-PAA-Gd的形貌、結(jié)構(gòu)、細(xì)胞毒性和造影劑性能進(jìn)行了詳細(xì)的表征。

1 材料與方法

1.1 材料

凹凸棒石（ATP）購自江蘇凹凸棒國際有限公司；六水硝酸釓（Gd（NO3）3·6H2O，99%）購買于上海源葉生物科技有限公司；聚丙烯酸（PAA）購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；DMEM 培養(yǎng)基，3-（4，5-二甲基噻唑-2）-2，5-二苯基四氮唑溴鹽（MTT）；胎牛血清（FBS）購買于北京索萊寶科技有限公司；DMSO和碳酸鈉（Na2CO3）購自天津恒興化學(xué)試劑制造有限公司；去離子水（H2O）實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 PAA-Gd和Na2CO3溶液的制備

準(zhǔn) 確 稱 取 4 組 0.86 g PAA 和 0.9 g Gd（NO3）3·6H2O分別置于4個(gè)燒杯中，分別向4個(gè)燒杯中加入20 mL蒸餾水，攪拌使其溶解，得到PAAGd 溶液。另取4 個(gè)燒杯均加入0.318 g Na2CO3和30 mL 蒸餾水?dāng)嚢枞芙?，得?.1 mol/L Na2CO3溶液。

1.3 n-ATP-PAA-Gd溶液的制備

將其中3 個(gè)PAA-Gd 溶液中分別加入80、800、1 600 mg凹凸棒石，將4組溶液置于冰浴中細(xì)胞破碎5 min，攪拌6 h，然后將Na2CO3溶液逐滴緩慢加入4組溶液，8 000 r/min 下離心10 min分離混合物，去除上清液，用蒸餾水洗沉淀3 次，最后分散于40 mL蒸餾水中，得到n-ATP-PAA-Gd（n=0、1、2、3，分別代表未加入凹凸棒石、加入80、800、1 600 mg凹凸棒石），取20 mL冷凍干燥72 h，得到固體樣品。

1.4 測試與表征

使用iS50 FT-IR（Nicolet 公司）分光光度計(jì)進(jìn)行傅里葉紅外變換光譜表征。用Netzsch STA 409 PC analyzer熱重分析儀以10 ℃/min的升溫速度，從25 ℃到900 ℃對樣品進(jìn)行熱重分析。ATP-PAAGd 的粒度和Zeta 電位由Zeta 粒度分析儀（SALD，2300，SHIMADZU）在室溫下測得。在XRD-6100（日本島津）對ATP-PAA-Gd 樣品進(jìn)行表征。由JEM-2100（日本株式會社）在200 kV 條件下得到TEM 圖像。酶標(biāo)儀（RT-6100）深圳市雷杜生命科技有限公司。 采用電感耦合等離子體（ICPPLASMA 1000）測量法測定了基體中Gd3+的解離量。樣品的縱向弛豫時(shí)間（T1）和橫向弛豫時(shí)間（T2）加權(quán)圖像使用了醫(yī)用1.0 T 小動(dòng)物磁共振成像儀 （上海寰彤科教設(shè)備有限公司）。

1.5 細(xì)胞毒性試驗(yàn)

為了研究ATP-PAA-Gd 的生物相容性，對其進(jìn)行MTT 測試。人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞Huvec 用DMEM培養(yǎng)基培養(yǎng)，每個(gè)培養(yǎng)基中添加10%胎牛血清（FBS）和100 U/mL 青霉素，鏈霉素0.1 mg/mL，將細(xì)胞保存在5% CO2，37 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。通過MTT 法用Huvec 細(xì)胞評估ATP-PAA-Gd 的細(xì)胞毒性。通常將100 μL 用DMEM 培養(yǎng)基培養(yǎng)的Hu?vec（5×103/孔）細(xì)胞接入96 孔板中，并培養(yǎng)過夜使細(xì)胞貼壁生長。然后加入不同濃度的（25、50、100、200、400 μg/L） ATP-PAA-Gd溶液培養(yǎng)48 h后，每孔加入20 μL MTT （5 mg/mL） 在培養(yǎng)箱中孵化，4 h 后取出96 孔板的培養(yǎng)基并每孔加入150 μL DMSO 震蕩10 min，在490 nm的酶標(biāo)儀下記錄其吸光度（D） 來評估細(xì)胞毒性。

2 結(jié)果與分析

2.1 制備與表征

首先對PAA、ATP、n-ATP-PAA-Gd 進(jìn)行了傅里葉紅外光譜表征，如圖1所示，從ATP的曲線可以看出，在3 600 cm-1處的吸收峰屬于Si-OH 的振動(dòng)［18-19］，而3 440 和1 630 cm-1為配位水和沸石水中羥基的的伸縮振動(dòng)。975 cm-1處的吸收峰則對應(yīng)Si-O-Mg 的伸縮振動(dòng)［20-21］。在PAA 的紅外圖譜中，3 300 cm-1處的吸收峰歸屬于羥基的伸縮振動(dòng)，1 560 cm-1和1 405 cm-1的吸收峰分別屬于COO-和C=C的伸縮振動(dòng)。ATP和PAA物理混合物中2種組分的特征峰沒有明顯變化，表明混合過程沒有新化學(xué)鍵形成。生物礦化反應(yīng)后形成的復(fù)合材料在1 640 cm-1出現(xiàn)碳酸根的伸縮振動(dòng)峰，而1 492 cm-1的吸收峰則歸屬于PAA 上羧基在反應(yīng)往后向低頻區(qū)發(fā)生移動(dòng)而產(chǎn)生的。復(fù)合物中在650～800 cm-1范圍觀察到PAA 上C-C 和C-O 鍵的伸縮振動(dòng)，且隨著復(fù)合物中凹凸棒石含量的增加而明顯減弱。

圖1 ATP、PAA和n-ATP-PAA-Gdd的傅里葉紅外變換光譜Figure 1 FTIR spectra of ATP，PAA and n-ATPPAA-Gd

圖2為ATP、PAA、n-ATP-PAA-Gd的熱重量曲線。當(dāng)溫度從25 ℃升高到100 ℃左右時(shí)，所有樣品均出現(xiàn)約為7%的質(zhì)量損失，這是由于樣品中吸附水分的損失導(dǎo)致的。純的ATP 樣品在100～700 ℃之間失質(zhì)量約為11.4%，這是由于高溫導(dǎo)致ATP中的結(jié)晶水損失造成的［22］，而純的PAA在此區(qū)間幾乎完全失質(zhì)量，這是由于聚合物的氧化、碳化和燃燒引起的［23］。隨著ATP的添加量逐漸增加n=1，2，3，復(fù)合材料的失質(zhì)量百分?jǐn)?shù)逐漸減少，分別為66.92%，76.50%，79.92%，這與樣品中可熱降解的PAA的相對含量逐漸降低有關(guān)。

圖2 ATP、PAA和n-ATP-PAA-Gd的熱重曲線Figure 2 TGA curves of ATP，PAA and n-ATP-PAA-Gd

如圖3為ATP、PAA、n-ATP-PAA-Gd粒度分布，純的PAA和ATP的粒度大小約為120 nm，而礦化反應(yīng)形成的復(fù)合材料的粒度增加到約為300～370 nm，證明ATP 與PAA 成功結(jié)合分布系數(shù)均在0.1～0.4 之間，表明ATP 在形成的復(fù)合材料中分散均勻，且形成復(fù)合材料在溶液中較為勻一。在孵育4 d 的測試中，所有樣品的粒度隨時(shí)間變化不明顯，展示出良好的穩(wěn)定性。樣品的電位測試結(jié)果如圖4所示，所有樣品的均為負(fù)值，這有利于材料在血液和生物體內(nèi)的循環(huán)并發(fā)揮活性。復(fù)合物的電位同樣隨著時(shí)間的變化較小，表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性［24］。

圖3 ATP、PAA和n-ATP-PAA-Gd的粒度隨時(shí)間變化曲線Figure 3 Size distributions curves of ATP，PAA and n-ATP-PAA-Gd with time

圖4 ATP、PAA和n-ATP-PAA-Gd的電位隨時(shí)間變化曲線Figure 4 Zeta potentials curves of ATP，PAA and n-ATP-PAA-Gd with time

如圖5是純的ATP和n-ATP-PAA-Gd復(fù)合物的XRD圖譜。純的ATP分別在2θ=值13.7°、16.3°、19.8°、21.5°和35.7°出現(xiàn)（200）、（130）、（040）、（310）和（102）晶面［25］。其中，ATP 在2θ＝26.9°的衍射峰是石英的特征峰，表明ATP 中含有一定的石英砂。在沒有凹凸棒石添加的復(fù)合物中，在2θ=11.60°、15.53°、19.11°、22.67°、29.82°和35.05°分 別 對 應(yīng)Gd2（CO3）3·H2O 的（002），（101），（020），（103），（123）和（220）晶面［25］，加入ATP后形成的復(fù)合物中則觀察到了以上2種成分的特征峰。ATP的特征衍射峰隨著添加量的增多而逐漸增強(qiáng)，而Gd2（CO3）3·H2O 的峰則逐漸減弱，這是由組分相對含量的變化所引起的。

圖5 ATP和n-ATP-PAA-Gd的X射線衍射分析圖譜Figure 5 X-ray diffraction patterns of ATP and n-ATP-PAA-Gd

純ATP 和復(fù)合材料的透射電鏡圖片如圖6 所示，純的凹凸棒石呈現(xiàn)出典型的棒晶束形貌，棒晶長度達(dá)到了數(shù)十微米，而直徑約為20 μm左右，晶束的團(tuán)聚較為明顯。對于未加入凹凸棒的樣品0-ATPPAA-Gd，可以看出經(jīng)過生物礦化后，形成的復(fù)合材料呈現(xiàn)典型的線條狀纖維結(jié)構(gòu)，長度約為500 nm，而直徑僅有5～6 nm，同時(shí)伴隨有少量的納米球形結(jié)構(gòu)。當(dāng)凹凸棒石的加入量為80 mg 時(shí)（1-ATPPAA-Gd），礦化形成的PAA-Gd纖維與凹凸棒均勻的融合在一起，此時(shí)PAA-Gd的纖維結(jié)構(gòu)仍然保持完整，且在復(fù)合物中占主要成分。隨著凹凸棒石的含量進(jìn)一步增加，礦化產(chǎn)物的比例逐漸下降，圖中凹凸棒石的形貌越來越明顯，較多的PAA-Gd纖維負(fù)載于凹凸棒石的表面，分布較為均勻，且隨著凹凸棒石添加量的增加，復(fù)合材料的分散性明顯提高，復(fù)合物中凹凸棒石的棒晶結(jié)構(gòu)保持完好，這有利于環(huán)境中水分子的滲透，從而提高材料的弛豫性能，結(jié)果表明成功制備了n-ATP-PAA-Gd。

圖6 ATP（A） 和0（B）、1（C）、2（D）、3-ATP-PAA-Gd（E）的透射電鏡圖Figure 6 TEM images of ATP（A） and 0（B）、1（C）、2（D）、3-ATP-PAA-Gd（E）

2.2 MTT及體外MRI

復(fù)合材料中Gd 離子的含量對核磁共振造影的造影性能有很大的影響，利用ICP-MS 結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線法準(zhǔn)確測試了所有樣品中釓離子的的含量，以5%的硝酸溶液作為溶劑，首先配制了濃度為5、10、25、50、100 μg/L的Gd3+標(biāo)準(zhǔn)溶液，于ICP-MS上測試上述標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸收強(qiáng)度，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖7，可以看出所繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線R2值為0.999 8，表現(xiàn)出很好的線性相關(guān)性。然后將所配制的一定質(zhì)量的n-ATP-PAA-Gd溶液用同樣的方法進(jìn)行測試，將其吸收強(qiáng)度帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線，準(zhǔn)確獲得復(fù)合物溶液中釓離子的濃度，并計(jì)算出樣品中釓的百分含量如圖7中表格所示。在未添加ATP 的樣品中釓的含量約為17.73%，且含量隨著ATP添加量逐漸增多（n=1，2，3）而降低，其含量分別為15.53%、9.75%、6.91%。

圖7 IPC-MS測得Gd3+標(biāo)準(zhǔn)曲線及用標(biāo)準(zhǔn)曲線測得樣品中Gd的含量Figure 7 The standard curve of Gd3+ was measured by IPC-MS and the content of Gd in the sample was measured by the standard curve

以人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（Huvec）為模型測試了所制備復(fù)合材料的體外毒性，結(jié)果如圖8所示，可以看出在不同釓離子濃度的復(fù)合物溶液中孵育48 h 后，低濃度時(shí)Huvec 細(xì)胞的存活率基本與對照組相同，高達(dá)100%，當(dāng)濃度大于100 μg/L 時(shí)細(xì)胞活力才出現(xiàn)略微的下降，在濃度高達(dá)400 μg/L時(shí)，細(xì)胞存活率仍高達(dá)85%以上，所有材料均表現(xiàn)出較低的細(xì)胞毒性。

圖8 Huvec細(xì)胞與不同濃度的n-ATP-PAA-Gd溶液孵育48 h后的細(xì)胞活力Figure 8 Cell viability of Huvec cells incubated with different concentrations of n-ATP-PAA-Gd for 48 hours

所制備的復(fù)合物的體外核磁共振造影成像如圖9 所示，釓離子的濃度設(shè)置 為25、50、100、200、400 μg/L，以蒸餾水作為對照，可以看出T1、T2加權(quán)圖像都隨著Gd3+濃度的增大而逐漸變亮，這是由于釓離子的含量越多，被縮短了弛豫時(shí)間的水分子就越多，圖像就越亮。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)T1圖像的增亮程度要高于T2圖像，說明所制備的復(fù)合材料可作為T1造影劑。以2-ATP-PAA-Gd 作為代表，測試了各個(gè)濃度的縱向（T1）和橫向（T2）弛豫時(shí)間，并分別以1/T1和1/T2對Gd3+濃度作圖，進(jìn)行線性擬合，則擬合曲線斜率即對應(yīng)為縱向（r1）和橫向（r2）弛豫率，結(jié)果如圖10所示，該復(fù)合物的縱向（r1）和橫向（r2）弛豫率分別為5.47 和20.19 mmol/（L·S），r2/r1的比值低至3.69［26-27］，目前普遍研究認(rèn)為當(dāng)該數(shù)值小于10時(shí)，相應(yīng)的材料可作為T1型的造影劑。

圖9 0（A）、1（B）、2（C）和3-ATP-PAA-Gd（D）的T1、T2體外加權(quán)Figure 9 T1、T2-MR images of 0（A），1（B），2（C） and 3-ATP-PAA-Gd（D）

圖10 r1（T1-1）和r2（T2-1）與不同濃度Gd3+之間的線性相關(guān)曲線Figure 10 Linear correlation between r1（T1-1），r2（T2-1）and Gd3+ concentration

3 討論

凹凸棒石由于成本低且生物相容性好被廣泛應(yīng)用生物醫(yī)用材料的設(shè)計(jì)和制備中，Zhu［28］的研究團(tuán)隊(duì)以凹凸棒石等原料合成了一種具有發(fā)光生物成像和T2加權(quán)磁共振成像能力的釕納米復(fù)合材料atta@Fe3O4@Ru NC，其 橫 向 弛 豫 率 r2為120.81 mmol/（L·S）。Zhao等［29］利用單寧酸與Gd3+形成的配位聚合物，在凹凸棒土表面簡單方便地包覆了單寧酸釓。凹凸棒石-單寧酸釓復(fù)合材料將聚乙烯醇引入其中，成功制備了凹凸棒石-單寧酸釓-聚乙烯醇（ATP@Gd@PVA），所制備的ATP@Gd@ PVA有良好的生物相容性，縱向弛豫率和橫向弛豫率分別為59.56、340.81 mmol/（L·S），有望作為新型的T1型造影劑被廣泛應(yīng)用。Mitchell等［30］為了尋找安全、高效、經(jīng)濟(jì)的造影劑，在造影劑中引入不同濃度的果膠酸高嶺土和凹凸棒石用于磁共振成像，結(jié)果表明凹凸棒石的引入可以大大降低T1和T2弛豫時(shí)間，弛豫率比原來高出大約一個(gè)數(shù)量級。

本研究以利用碳酸鈉、六水硝酸釓和聚丙烯酸能夠模擬生物礦化的方式形成復(fù)合材料的原理，將毒性低生物相容性好且具有棒狀結(jié)構(gòu)的凹凸棒石引入到復(fù)合材料中，利用釓離子的順磁性而將復(fù)合物用作核磁共振成像造影劑。傅里葉紅外光譜分析和對比可以看出復(fù)合物中分別出現(xiàn)了ATP在975 cm-1處和PAA 在1 405 cm-1處的吸收峰，表明PAA 在與Gd3+發(fā)生生物礦化后，成功的與ATP 進(jìn)行復(fù)合，并且975 cm-1處的吸收峰隨著ATP 含量的增加而增大。為了進(jìn)一步驗(yàn)證復(fù)合物的生物礦化形成過程，將ATP 和PAA 簡單物理混合后的產(chǎn)物（ATPPAA）也進(jìn)行了測試，可以看出該混合物在730 cm-1處和850 cm-1處出現(xiàn)-CH2的搖擺彎曲振動(dòng)吸收，1 405 cm-1處COO-微弱的伸縮振動(dòng)，說明簡單的物理混合和礦化反應(yīng)后的產(chǎn)物并不相同。從熱重曲線可以發(fā)現(xiàn)所有樣品均在100 ℃左右失去表面吸附水出現(xiàn)約8%的質(zhì)量損失，300 ℃左右失質(zhì)量3%～17%可能與PAA 的碳化和氧化有關(guān)，最后的600 ℃左右緩慢失質(zhì)量可以歸結(jié)于碳化PAA 的燃燒，800 ℃煅燒后0-ATP-PAA-Gd、1-ATP-PAA-Gd、2-ATP-PAA-Gd 和3-ATP-PAA-Gd 分 別 失 質(zhì) 量38.12%、33.54%、23.93%和21.06%，失質(zhì)量比例逐漸降低，這是由于隨著復(fù)合物中ATP的含量逐漸增加，導(dǎo)致PAA的相對含量降低，

從復(fù)合物的XRD 圖譜可以看出樣品在衍射峰27.7°處差異顯著，樣品0-ATP-PAA-Gd 中由于未加ATP，因此該樣品的曲線上沒有ATP的特征衍射峰，而其他樣品均在27.7°處的衍射峰面積逐漸增大，表明ATP 結(jié)合于這3種材料中，而粒度分析結(jié)果顯示，復(fù)合材料的粒度并沒有因?yàn)锳TP的含量增加而出現(xiàn)明顯的變化，表明ATP均勻的分散于復(fù)合材料中，且復(fù)合材料的粒度在孵育4 d后并未出現(xiàn)顯著性的改變，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，復(fù)合物的粒度均大于純ATP 和PAA 也證明ATP 與PAA 成功結(jié)合。Zeta電位測試結(jié)果也顯示復(fù)合物的電位不隨孵育時(shí)間的延長而出現(xiàn)顯著性的浮動(dòng)，這與粒度測試的結(jié)果一致。

透射電鏡的測試揭示無ATP添加時(shí)，PAA和碳酸釓在生物礦化后形成的復(fù)合材料成現(xiàn)細(xì)長的纖維狀，加入ATP后，三者相互結(jié)合，ATP在復(fù)合材料中分散均勻，隨著ATP 的添加量增多，復(fù)合材料中PAA 和碳酸釓形成的纖維負(fù)載于ATP 的棒晶束表面，ATP的結(jié)構(gòu)保持較為完整，這將增大復(fù)合材料的比表面積，有利于更多水分子與釓離子接觸，從而增加材料的弛豫性能。

ICP-MS 精確測定了樣品中釓離子的含量，復(fù)合物中釓離子的相對含量隨著樣品中ATP 加入量的增加而逐漸降低。MTT 試驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合材料即使在釓離子的濃度高達(dá)400 μg/L時(shí)仍然對Huvec細(xì)胞沒有明顯的毒性，展示出良好的生物應(yīng)用前景，這有利于復(fù)合材料的生物應(yīng)用。體外弛豫測試結(jié)果顯示所有復(fù)合物均表現(xiàn)出良好的造影性能，T1和T2圖像的亮度均隨著濃度的升高而逐漸增加，其中2-ATP-PAA-Gd的縱向弛豫率為5.47 mmol/（L·S），高于目前臨床用造影劑（4.0 mmol/（L·S）），表現(xiàn)出良好的造影屬性。

4 結(jié)論

利用PAA 與碳酸釓之間能夠以生物礦化的方式形成復(fù)合物的性質(zhì)，將毒性低、生物相容性好的凹凸棒石引入發(fā)到上述復(fù)合材料中，成功制備了ATP-PAA-Gd 3 元復(fù)合材料。表征結(jié)果顯示凹凸棒石的引入并未影響礦化反應(yīng)的發(fā)生，復(fù)合物中3種組分均勻結(jié)合，凹凸棒石的棒晶結(jié)構(gòu)保持完好，復(fù)合材料的穩(wěn)定性較好，對人正常細(xì)胞顯示出可忽略的毒性。其中2-ATP-PAA-Gd 的縱向弛豫率r1為5.47 mmol/（L·S），橫向弛豫率r2為20.19 mmol/（L·S）且r2/r1=3.69，有望作為新型的T1型造影劑。