纳米技术 铁氧体纳米颗粒磁共振弛豫效能测试方法 征求意见稿

GB/TXXXXX-XXXX纳米技术铁氧体纳米颗粒磁共振弛豫效能测试方法警示——本文件中使用的部分试剂具有腐蚀性，需谨慎防护，避免接触皮肤和衣物；弛豫效能测试需要使用临床磁共振扫描仪，磁共振扫描仪在强磁场条件下运行，应避免携带金属制品进入磁共振扫描室，体内有金属异物，如起搏器、手术后金属血管夹、金属植入物等人群，应避免进入磁共振扫描室，以免发生危险；磁共振扫描仪设备必须由专业技术人员操作。本文件规定铁氧体纳米颗粒弛豫效能的测定方法，包括：不同浓度样品的配置、弛豫时间测量与弛豫效能结果评价等。本方法适用于铁氧体（MXFe3-XO4，M=Mn、Zn、Cu、Mg等）类纳米颗粒磁共振弛豫效能的测试。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本使用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB/T30544.4-2019纳米材料术语GBT39855-2021纳米产品的分类、定义与命名JJG646-2006移液器检定规程GB/T38812.3-2020直接还原铁硅、锰、磷、钒、钛、铜、铝、砷、镁、钙、钾、钠含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法GB/T30902-2014无机化工产品杂质元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）GB/T626-2006化学试剂硝酸GSB04-1725-2004国家标准样品铜单元素标准溶液GSB04-1726-2004国家标准样品铁单元素标准溶液GSB04-1735-2004国家标准样品镁单元素标准溶液GSB04-1736-2004国家标准样品锰单元素标准溶液GSB04-1761-2004国家标准样品锌单元素标准溶液2GB/TXXXXX-XXXX3术语和定义、缩略语3.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件铁氧体纳米颗粒FerriteNanoparticles化学分子式为MXFe3-XO4(M=Mn、Zn、Cu、Mg)，且具有尖晶石或反尖晶石结构的铁氧体纳米材料。纳米对比剂NanoparticleContrastAgent指具有磁共振信号增强作用的纳米材料，可增强成像对比度、缩短1H弛豫时间。弛豫效能Relaxivity指用来定量描述对比剂磁共振信号增强作用的物理量，采用单位摩尔浓度的对比剂（以金属离子浓度C计）对氢质子弛豫速率(1/Ti，i=1,2)的影响来计算，用符号rii=1,2）来表示；可分为纵向弛豫效能r1和横向弛豫效能r2，通过r1、r2、r2/r1的数值衡量纳米对比剂增强磁共振信号能力。纵向弛豫时间定量成像T1MappingT1Mapping是一种沿纵向弛豫时间恢复曲线采集多幅图像拟合后获取定量T1的磁共振成像技术，可用于定量测量组织或样品水分子中氢质子纵向弛豫时间（T1）。横向弛豫时间定量成像T2MappingT2Mapping是一种沿横向弛豫时间恢复曲线采集多幅图像拟合后获取定量T2的磁共振成像技术，可用于定量测量组织或样品水分子中氢质子的横向弛豫时间（T2）。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。T1纵向弛豫时间T2横向弛豫时间r1纵向弛豫效能r2横向弛豫效能TE回波时间TR重复时间FOV成像视野4原理使用T1Mapping和T2Mapping技术，通过磁共振扫描仪测试不同浓度的铁氧体纳米颗粒溶液的纵向弛豫时间T1（ms）和横向弛豫时间T2（ms使用公式1/Ti=1/Ti0+riC，对所得弛豫时间及其对应的纳米颗粒浓度进行线性拟合，所得直线的斜率即为其纵向弛豫效能r1或横向弛豫效能r2。GB/TXXXXX-XXXX5仪器与试剂5.1仪器与器具5.1.1磁共振扫描仪。3T磁共振成像扫描仪。5.1.2可调式移液枪（管）100μL可调式移液枪、10mL移液管，仪器校正及使用应符合JJG646-2006移液器检定规程。25mL烧杯。可调式电热板。5.1.5容量瓶25mL容量瓶。15mL离心管（同一批次待测样品应使用同一规格离心管）。5.1.7离心管架15mL离心管架。5.2试剂5.2.1超纯水应符合GB/T6682分析实验室用水的规定。5.2.2硝酸应符合GB/T626-2006的规定。5.2.3Fe标准溶液应符合GSB04-1726-2004国家标准样品的规定。5.2.4Mn标准溶液应符合GSB04-1736-2004国家标准样品的规定。5.2.5Mg标准溶液4GB/TXXXXX-XXXX应符合GSB04-1735-2004国家标准样品的规定。5.2.6Zn标准溶液应符合GSB04-1761-2004国家标准样品的规定。5.2.7Cu标准溶液应符合GSB04-1725-2004国家标准样品的规定。6溶液制备6.1一般要求配制铁氧体纳米颗粒分散液之前需采用附录B铁氧体纳米颗粒中金属元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mg）含量测定方法检测待测样品中所有金属元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mg）的浓度，待测金属元素总浓度为铁氧体纳米颗粒溶液浓度。6.2浓度检测移液枪移取50μL待测铁氧体纳米颗粒水溶液于25mL烧杯中，加入5mL硝酸，烧杯转移至加热板，调节加热板温度为140℃,烧杯内溶液挥发至黄豆粒大小，将烧杯内液体转移至25mL容量瓶，加1%硝酸至容量瓶刻度，摇匀，按照附录B进行浓度检测。6.3铁氧体纳米颗粒分散液将已知浓度的铁氧体纳米颗粒水溶液（待测样品）稀释至适宜浓度，在浓度范围0-1mmol/L内，配置一系列（不少于5个）不同浓度的铁氧体纳米颗粒分散液，并分别取铁氧体纳米颗粒分散液10mL于离心管中，另外取10mL超纯水于离心管中，作为空白溶剂。7测量步骤7.1测量条件在3T磁共振扫描仪，采用T1Mapping和T2Mapping技术，测定纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2具体测试参数列于表1表1纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2测试参数GB/TXXXXX-XXXXNEX11157.2测量步骤7.2.1样品放置将盛有10mL不同浓度的铁氧体纳米颗粒分散液的离心管与盛有10mL超纯水的离心管置于塑料试管架中。保持离心管竖立且离心管中液面在同一高度。7.2.2弛豫效能测试将离心管架置于磁共振扫描仪磁场中央，调节测试参数，使用T1Mapping和T2Mapping序列进行测试，随后使用RadiantDICOMViewer进行数据处理。具体测试流程参见附录C。8计算根据磁共振软件对T1images以及T2images图片进行读取，采用面积测量法对不同浓度的样品读取数据作为其弛豫时间Ti（i=1，2利用下述公式进行计算：1/Ti=1/Ti0+riC公式中：C是铁氧体纳米颗粒中金属元素的浓度，单位为mmol/L；Ti为不同浓度的样品对应的弛豫时间；Ti0是超纯水的弛豫时间；对纳米颗粒浓度和其对应的弛豫时间倒数线性拟合，拟合得到的直线的斜率即弛豫效能ri，拟合得到的工作曲线的相关系数应不小于0.998，由此公式可以得出弛豫效能r1、r2以及r2/r1的数值。6GB/TXXXXX-XXXX9报告测定报告应包括但不局限于以下信息：（1）样品信息：名称、数量；（2）测定依据（包括发布或出版年号）；（3）测量仪器；（4）样品测量条件；（5）测定结果；（6）测量机构：测量人员、校验人员、测量日期、机构名称、地址等。GB/TXXXXX-XXXX附录A仪器准备A．1移液器准备测量工作前，按JJG646-2006移液器检定规程的规定对移液器进行检查，填写表A.1。表A.1移液器准备准备事项具体内容使用前检查□移液器清洁□机械操作校准□核实是否在国家计量机构检定合格有效期内仪器性能检查□加样量正确性□加样量精密度预防性维护□清洁保养□定期校准各实验室可根据具体情况制定本实验室移液器的准备流程。8GB/TXXXXX-XXXX（资料性附录）铁氧体纳米颗粒中金属元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mg）含量检测待测铁氧体纳米颗粒中金属元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mg）的浓度参照国标GB/T38812.3-2020直接还原铁硅、锰、磷、钒、钛、铜、铝、砷、镁、钙、钾、钠含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法以及GB/T30902-2014无机化工产品杂质元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）国标测定方法进行。GB/TXXXXX-XXXX资料性附录检测主要流程通过ICP-OES测定待测铁氧体纳米颗粒水溶液中金属元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mg）的浓度根据ICP-OES测试结果配制不同浓度的待测铁氧体纳米颗粒分散液将待测溶液置于均匀磁场中间将待测溶液置于均匀磁场中间设置磁共振测试参数，使用T1mapping序列以及T2mapping技术测试样品弛豫时间T1和T2对所测弛豫时间的倒数以及纳米铁氧体颗粒中金对所测弛豫时间的倒数以及纳米铁氧体颗粒中金属元素的浓度浓度进行线性拟合，取斜率得到r1、r2，并计算得到r2/r1的值GB/TXXXXX-XXXX附录D（资料性附录）铁氧体纳米颗粒弛豫效能检测实例D.1超小氧化铁中金属元素（Fe）含量检测通过附录B中的步骤可以得到以下数据，待测样品以3nmFe3O4为例。表D.13nmFe3O4中金属元素（Fe）的含量随后吸取507μL待测样品，将其定容至20mL，即可得到3nmFe3O4中金属元素[Fe]浓度为1mmol/L的溶液，梯度稀释，制备1mmol/L、0.5mmol/L、0.25mmol/L、0.125mmol/L、0.0625mmol/L的五个不同[Fe]浓度的待测样品溶液，以及空白对照溶液。表D.2溶液1-6的浓度12345610D.2超小氧化铁弛豫效能检测实例通过第6部分和第7部分的操作步骤可以得到弛豫效能测试结果，读取T1image和T2image图片中的数据，数据结果汇总在下表中。表D.3溶液1-6的纵向弛豫时间T1表D.4溶液1-6的横向弛豫时间T2通过“origin”作图软件对待测3nmFe3O4中[Fe]浓度和每个[Fe]浓度对应的弛豫时间的倒数进行线性拟合，所拟合得到直线的斜率即为弛豫效能ri，由此可以得出弛豫效能r1、r2以及r2/r1的数值，如下图所示。GB/TXXXXX-XXXX图D.11/T1~[Fe]关系图（A1/T2~[Fe]关系图（B）上述结果汇总在表D.4，待测3nmFe3O4在3T磁共振扫描仪下测试所得r1值为7.11mM-1·s-1，r2值为31.35mM-1·s-1，r2/r1为4.41。表D.53nmFe3O4的r1、r2以及r2/r1r1-1)r2-1)r2/r13GB/TXXXXX-XXXX参考文献[1].GB/T39855-2021纳米产品的分类、定义与命名[2].ZhangH,LiL,LiuXL,etal.UltrasmallFerriteNanoparticlesSynthesizedviaDynamicSimultaneousThermalDecompositionforHigh-PerformanceandMultifunctionalT1MagneticResonanceImagingContrastAgent[J].ACSNano,2017,11(4):3614-3631.[3].MiaoYQ,ZhangH,CaiJ,etal.Structure–RelaxivityMechanismofanUltrasmallFerriteNanoparticleT1MRContrastAgent:TheImpactofDopantsControlledCrystallineCoreandSurfaceDisorderedShell[J].NanoLetters,2021,21(2):1115-1123.[4].MiaoYQ,XieQ,ZhangH,etal.Composition-tunableultrasmallmanganeseferritenanoparticles:insightsintotheirinvivoT1contrastefficacy[J].Theranostics,2019,9(6):1764.[5].李丹丹,王倩,徐晶,张维升.T1mapping技术及在评估心肌纤维化中的应用进展[J].中国医学影[6].MakotoSasaki,EriShibata,Shigeruehara,etal.EnhancementEffectsandRelaxivitiesofGadolinium-DTPAat1.5versus3Tesla:APhantomStudy[J].MagneticResonanceinMedicalSciences,2005,4(3):145-149.[7].CatherineChambon,OlivierClement,GuyFrija,etal.Superparamagneti