納米技術 鐵氧體納米顆粒磁共振弛豫效能測試方法 征求意見稿

GB/TXXXXX-XXXX納米技術鐵氧體納米顆粒磁共振弛豫效能測試方法警示——本文件中使用的部分試劑具有腐蝕性，需謹慎防護，避免接觸皮膚和衣物；弛豫效能測試需要使用臨床磁共振掃描儀，磁共振掃描儀在強磁場條件下運行，應避免攜帶金屬制品進入磁共振掃描室，體內有金屬異物，如起搏器、手術后金屬血管夾、金屬植入物等人群，應避免進入磁共振掃描室，以免發(fā)生危險；磁共振掃描儀設備必須由專業(yè)技術人員操作。本文件規(guī)定鐵氧體納米顆粒弛豫效能的測定方法，包括：不同濃度樣品的配置、弛豫時間測量與弛豫效能結果評價等。本方法適用于鐵氧體（MXFe3-XO4，M=Mn、Zn、Cu、Mg等）類納米顆粒磁共振弛豫效能的測試。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅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（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法GB/T30544.4-2019納米材料術語GBT39855-2021納米產品的分類、定義與命名JJG646-2006移液器檢定規(guī)程GB/T38812.3-2020直接還原鐵硅、錳、磷、釩、鈦、銅、鋁、砷、鎂、鈣、鉀、鈉含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法GB/T30902-2014無機化工產品雜質元素的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）GB/T626-2006化學試劑硝酸GSB04-1725-2004國家標準樣品銅單元素標準溶液GSB04-1726-2004國家標準樣品鐵單元素標準溶液GSB04-1735-2004國家標準樣品鎂單元素標準溶液GSB04-1736-2004國家標準樣品錳單元素標準溶液GSB04-1761-2004國家標準樣品鋅單元素標準溶液2GB/TXXXXX-XXXX3術語和定義、縮略語3.1術語和定義下列術語和定義適用于本文件鐵氧體納米顆粒FerriteNanoparticles化學分子式為MXFe3-XO4(M=Mn、Zn、Cu、Mg)，且具有尖晶石或反尖晶石結構的鐵氧體納米材料。納米對比劑NanoparticleContrastAgent指具有磁共振信號增強作用的納米材料，可增強成像對比度、縮短1H弛豫時間。弛豫效能Relaxivity指用來定量描述對比劑磁共振信號增強作用的物理量，采用單位摩爾濃度的對比劑（以金屬離子濃度C計）對氫質子弛豫速率(1/Ti，i=1,2)的影響來計算，用符號rii=1,2）來表示；可分為縱向弛豫效能r1和橫向弛豫效能r2，通過r1、r2、r2/r1的數(shù)值衡量納米對比劑增強磁共振信號能力?？v向弛豫時間定量成像T1MappingT1Mapping是一種沿縱向弛豫時間恢復曲線采集多幅圖像擬合后獲取定量T1的磁共振成像技術，可用于定量測量組織或樣品水分子中氫質子縱向弛豫時間（T1）。橫向弛豫時間定量成像T2MappingT2Mapping是一種沿橫向弛豫時間恢復曲線采集多幅圖像擬合后獲取定量T2的磁共振成像技術，可用于定量測量組織或樣品水分子中氫質子的橫向弛豫時間（T2）。3.2縮略語下列縮略語適用于本文件。T1縱向弛豫時間T2橫向弛豫時間r1縱向弛豫效能r2橫向弛豫效能TE回波時間TR重復時間FOV成像視野4原理使用T1Mapping和T2Mapping技術，通過磁共振掃描儀測試不同濃度的鐵氧體納米顆粒溶液的縱向弛豫時間T1（ms）和橫向弛豫時間T2（ms使用公式1/Ti=1/Ti0+riC，對所得弛豫時間及其對應的納米顆粒濃度進行線性擬合，所得直線的斜率即為其縱向弛豫效能r1或橫向弛豫效能r2。GB/TXXXXX-XXXX5儀器與試劑5.1儀器與器具5.1.1磁共振掃描儀。3T磁共振成像掃描儀。5.1.2可調式移液槍（管）100μL可調式移液槍、10mL移液管，儀器校正及使用應符合JJG646-2006移液器檢定規(guī)程。25mL燒杯?？烧{式電熱板。5.1.5容量瓶25mL容量瓶。15mL離心管（同一批次待測樣品應使用同一規(guī)格離心管）。5.1.7離心管架15mL離心管架。5.2試劑5.2.1超純水應符合GB/T6682分析實驗室用水的規(guī)定。5.2.2硝酸應符合GB/T626-2006的規(guī)定。5.2.3Fe標準溶液應符合GSB04-1726-2004國家標準樣品的規(guī)定。5.2.4Mn標準溶液應符合GSB04-1736-2004國家標準樣品的規(guī)定。5.2.5Mg標準溶液4GB/TXXXXX-XXXX應符合GSB04-1735-2004國家標準樣品的規(guī)定。5.2.6Zn標準溶液應符合GSB04-1761-2004國家標準樣品的規(guī)定。5.2.7Cu標準溶液應符合GSB04-1725-2004國家標準樣品的規(guī)定。6溶液制備6.1一般要求配制鐵氧體納米顆粒分散液之前需采用附錄B鐵氧體納米顆粒中金屬元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mg）含量測定方法檢測待測樣品中所有金屬元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mg）的濃度，待測金屬元素總濃度為鐵氧體納米顆粒溶液濃度。6.2濃度檢測移液槍移取50μL待測鐵氧體納米顆粒水溶液于25mL燒杯中，加入5mL硝酸，燒杯轉移至加熱板，調節(jié)加熱板溫度為140℃,燒杯內溶液揮發(fā)至黃豆粒大小，將燒杯內液體轉移至25mL容量瓶，加1%硝酸至容量瓶刻度，搖勻，按照附錄B進行濃度檢測。6.3鐵氧體納米顆粒分散液將已知濃度的鐵氧體納米顆粒水溶液（待測樣品）稀釋至適宜濃度，在濃度范圍0-1mmol/L內，配置一系列（不少于5個）不同濃度的鐵氧體納米顆粒分散液，并分別取鐵氧體納米顆粒分散液10mL于離心管中，另外取10mL超純水于離心管中，作為空白溶劑。7測量步驟7.1測量條件在3T磁共振掃描儀，采用T1Mapping和T2Mapping技術，測定縱向弛豫時間T1和橫向弛豫時間T2具體測試參數(shù)列于表1表1縱向弛豫時間T1和橫向弛豫時間T2測試參數(shù)GB/TXXXXX-XXXXNEX11157.2測量步驟7.2.1樣品放置將盛有10mL不同濃度的鐵氧體納米顆粒分散液的離心管與盛有10mL超純水的離心管置于塑料試管架中。保持離心管豎立且離心管中液面在同一高度。7.2.2弛豫效能測試將離心管架置于磁共振掃描儀磁場中央，調節(jié)測試參數(shù)，使用T1Mapping和T2Mapping序列進行測試，隨后使用RadiantDICOMViewer進行數(shù)據(jù)處理。具體測試流程參見附錄C。8計算根據(jù)磁共振軟件對T1images以及T2images圖片進行讀取，采用面積測量法對不同濃度的樣品讀取數(shù)據(jù)作為其弛豫時間Ti（i=1，2利用下述公式進行計算：1/Ti=1/Ti0+riC公式中：C是鐵氧體納米顆粒中金屬元素的濃度，單位為mmol/L；Ti為不同濃度的樣品對應的弛豫時間；Ti0是超純水的弛豫時間；對納米顆粒濃度和其對應的弛豫時間倒數(shù)線性擬合，擬合得到的直線的斜率即弛豫效能ri，擬合得到的工作曲線的相關系數(shù)應不小于0.998，由此公式可以得出弛豫效能r1、r2以及r2/r1的數(shù)值。6GB/TXXXXX-XXXX9報告測定報告應包括但不局限于以下信息：（1）樣品信息：名稱、數(shù)量；（2）測定依據(jù)（包括發(fā)布或出版年號）；（3）測量儀器；（4）樣品測量條件；（5）測定結果；（6）測量機構：測量人員、校驗人員、測量日期、機構名稱、地址等。GB/TXXXXX-XXXX附錄A儀器準備A．1移液器準備測量工作前，按JJG646-2006移液器檢定規(guī)程的規(guī)定對移液器進行檢查，填寫表A.1。表A.1移液器準備準備事項具體內容使用前檢查□移液器清潔□機械操作校準□核實是否在國家計量機構檢定合格有效期內儀器性能檢查□加樣量正確性□加樣量精密度預防性維護□清潔保養(yǎng)□定期校準各實驗室可根據(jù)具體情況制定本實驗室移液器的準備流程。8GB/TXXXXX-XXXX（資料性附錄）鐵氧體納米顆粒中金屬元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mg）含量檢測待測鐵氧體納米顆粒中金屬元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mg）的濃度參照國標GB/T38812.3-2020直接還原鐵硅、錳、磷、釩、鈦、銅、鋁、砷、鎂、鈣、鉀、鈉含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法以及GB/T30902-2014無機化工產品雜質元素的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）國標測定方法進行。GB/TXXXXX-XXXX資料性附錄檢測主要流程通過ICP-OES測定待測鐵氧體納米顆粒水溶液中金屬元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mg）的濃度根據(jù)ICP-OES測試結果配制不同濃度的待測鐵氧體納米顆粒分散液將待測溶液置于均勻磁場中間將待測溶液置于均勻磁場中間設置磁共振測試參數(shù)，使用T1mapping序列以及T2mapping技術測試樣品弛豫時間T1和T2對所測弛豫時間的倒數(shù)以及納米鐵氧體顆粒中金對所測弛豫時間的倒數(shù)以及納米鐵氧體顆粒中金屬元素的濃度濃度進行線性擬合，取斜率得到r1、r2，并計算得到r2/r1的值GB/TXXXXX-XXXX附錄D（資料性附錄）鐵氧體納米顆粒弛豫效能檢測實例D.1超小氧化鐵中金屬元素（Fe）含量檢測通過附錄B中的步驟可以得到以下數(shù)據(jù)，待測樣品以3nmFe3O4為例。表D.13nmFe3O4中金屬元素（Fe）的含量隨后吸取507μL待測樣品，將其定容至20mL，即可得到3nmFe3O4中金屬元素[Fe]濃度為1mmol/L的溶液，梯度稀釋，制備1mmol/L、0.5mmol/L、0.25mmol/L、0.125mmol/L、0.0625mmol/L的五個不同[Fe]濃度的待測樣品溶液，以及空白對照溶液。表D.2溶液1-6的濃度12345610D.2超小氧化鐵弛豫效能檢測實例通過第6部分和第7部分的操作步驟可以得到弛豫效能測試結果，讀取T1image和T2image圖片中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結果匯總在下表中。表D.3溶液1-6的縱向弛豫時間T1表D.4溶液1-6的橫向弛豫時間T2通過“origin”作圖軟件對待測3nmFe3O4中[Fe]濃度和每個[Fe]濃度對應的弛豫時間的倒數(shù)進行線性擬合，所擬合得到直線的斜率即為弛豫效能ri，由此可以得出弛豫效能r1、r2以及r2/r1的數(shù)值，如下圖所示。GB/TXXXXX-XXXX圖D.11/T1~[Fe]關系圖（A1/T2~[Fe]關系圖（B）上述結果匯總在表D.4，待測3nmFe3O4在3T磁共振掃描儀下測試所得r1值為7.11mM-1·s-1，r2值為31.35mM-1·s-1，r2/r1為4.41。表D.53nmFe3O4的r1、r2以及r2/r1r1-1)r2-1)r2/r13GB/TXXXXX-XXXX參考文獻[1].GB/T39855-2021納米產品的分類、定義與命名[2].ZhangH,LiL,LiuXL,etal.UltrasmallFerriteNanoparticlesSynthesizedviaDynamicSimultaneousThermalDecompositionforHigh-PerformanceandMultifunctionalT1MagneticResonanceImagingContrastAgent[J].ACSNano,2017,11(4):3614-3631.[3].MiaoYQ,ZhangH,CaiJ,etal.Structure–RelaxivityMechanismofanUltrasmallFerriteNanoparticleT1MRContrastAg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