基于Mn3O4多模态纳米探针的构建及其在体肿瘤成像研究

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分子影像在肿瘤的诊断和治疗中发挥着重要作用。磁共振成像(MRI)具有非侵入性、无电离辐射、空间分辨率高和软组织对比度好的特点,已成为常规的医疗检测手段。MRI造影剂(CAs)的使用可以增加组织间的对比度,提高检测准确性。目前,由于Gd基CAs与肾纤维化相关以及超顺磁性氧化铁纳米粒子(NPs)固有的暗成像特性,具有良好生物相容性和明亮图像的Mn基CAs被认为是MRI的理想选择。其中,Mn3O4具有独特的晶体结构、混合的化学价态和高的T1弛豫特性,在MRI造影剂领域具有广阔的应用前景。多药耐药(MDR)是癌细胞对某种抗癌药物产生耐药性的同时,还会对与该药物结构和功能不相关的多种药物产生交叉耐药性。它严重妨碍了化疗效果,是造成化疗失败的主要原因。因此,MDR的监测对于优化化疗方案和减少治疗成本至关重要。目前,MDR的监测主要通过靶向P-糖蛋白(P-gp)实现,但在临床实践中收效甚微,亟需寻找新的靶标来识别MDR。GMBP1是一种胞外内化肽,可通过与GRP78特异性结合而靶向胃癌MDR细胞,GRP78是在胃癌细胞中过表达的MDR相关蛋白。因此,本论文针对GMBP1靶向Mn3O4基纳米粒子的构建及其在胃癌MDR监测方面的应用进行了探索,取得以下研究结果:1.合成了两种表面形貌不同的Mn3O4 NPs,并探索了不同表面活性剂对纳米粒子表面形貌的影响。结果表明油酸封端的Mn3O4形貌更均一,分布更均匀,呈点阵排列。2.通过PEG修饰Mn3O4纳米板然后与GMBP1偶联,构建了用于监测胃癌MDR的MRI造影剂。所获得的Mn3O4@PEG NPs的大小约为11 nm,在PBS和10%FBS溶液中均表现出良好的胶体稳定性。在小鼠体内进行的系列体内MRI研究表明,注射Mn3O4@PEG-GMBP1 NPs后3 h磁共振信号强度达到最大值。通过体外、体内和免疫荧光实验证实了Mn3O4@PEG-GMBP1 NPs对胃癌MDR细胞(SGC7901/ADR)的特异性靶向能力。系统安全性评估表明,Mn3O4@PEG-GMBP1 NPs对小鼠无明显毒性。因此,GMBP1偶联的Mn3O4纳米板有望在临床上用于胃癌MDR的精确成像和监测。3.纳米探针有效递送至肿瘤部位对肿瘤的检测与治疗都具有十分重要的意义。抗体或多肽与纳米探针的偶联物经常被用来实现肿瘤的靶向检测。然而,传统的交联方法程序复杂,耗时较长,导致交联效率低甚至降低抗体和多肽的生物活性。在本论文中,我们通过光点击实现了GMBP1与聚多巴胺(PDA)包裹的Mn3O4纳米球的快速偶联,所制备的纳米探针Mn3O4@PDA-T3-GMBP1(MPTG NPs)可用于体内胃癌MDR的MRI/荧光成像(FI)。MPTG NPs具有良好的胶体稳定性和可忽略的细胞毒性,并且其最大发射波长为560nm。共聚焦成像显示,MPTG NPs具有出色的靶向能力,可实现癌细胞的可视化。胃癌MDR皮下瘤模型中的体内MRI/FI成像强度在注射MPTG NPs后2 h达到最大值。并且,该纳米探针在肿瘤微环境(TME)中表现出增强的T1-MR成像效果,谷胱甘肽(GSH)存在时r1弛豫率提高了8.4倍(4.56 m M-1s-1),与商用Gd基造影剂相当(4.11 m M-1s-1)。因此,基于MPTG NPs的TME激活的MRI/FI在监测胃癌MDR方面具有巨大的应用潜力。此外,Mn3O4@PDA NPs表显出协同增强的光热性能和高的光稳定性,表明MPTG NPs有望用于MRI/FI引导的光热治疗。
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