论文部分内容阅读
随着纳米合成技术和纳米医学的发展,四氧化三铁（Fe3O4）纳米颗粒作为一种优良的阴性造影剂已经广泛地用于核磁共振（MR）成像领域。为提高疾病检测的灵敏度,多功能化的Fe3O4纳米颗粒相继被开发出来,以达到高效地靶向病灶MR成像的效果。此外,金（Au）纳米颗粒引入Fe3O4纳米颗粒平台而构建的复合纳米颗粒可用于肿瘤的MR/CT（计算机X-射线断层扫描术）/PA（光声成像技术）多模态成像和光热治疗（PTT）。我们前期工作以表面拥有大量氨基的超支化聚乙烯亚胺（PEI）为稳定剂,并通过后续对其表面氨基进一步多功能化,成功构建了多功能化的Fe3O4纳米颗粒平台,如多功能化PEI包覆的Fe3O4和Fe3O4/Au复合纳米颗粒,用于肿瘤的单模态或双模态成像。在此前期工作基础上,本硕士论文进一步对合成高弛豫率Fe3O4纳米颗粒和靶向修饰Fe3O4/Au复合纳米颗粒以提高成像诊断的准确度,以及调控Fe3O4/Au复合纳米颗粒尺寸和形貌用于肿瘤诊疗一体化进行了探索。在第二章中,我们首先通过温和还原法合成PEI包覆的超高弛豫率Fe3O4纳米颗粒,然后在其表面修饰示踪剂异硫氰酸荧光素（FI）和聚乙二醇（PEG）化的靶分子RGD多肽,最终乙酰化表面残留的氨基,并将合成的多功能Fe3O4纳米颗粒用于αvβ3整合素受体高表达的U87MG皮下肿瘤模型T2加权MR成像。实验结果表明,RGD修饰的Fe3O4纳米颗粒的粒径在9 nm左右,具有很好的胶体稳定性和良好的生物相容性,T2弛豫率高达500 mM-1s-1以上,并对U87MG细胞具有很好的靶向能力。体外细胞和体内肿瘤模型成像实验以及组织分布结果表明,RGD修饰的Fe3O4纳米颗粒具有αvβ3整合素受体高表达的肿瘤细胞和肿瘤部位的靶向MR成像能力,可以从体内代谢出去,降低了对活体的潜在危害,可以安全用于体内MR成像。在第三章中,为了进一步实现靶向多模态成像,PEI首先用来稳定Au纳米颗粒,然后通过共沉淀的方法将PEI稳定的Au纳米颗粒与Fe3O4纳米颗粒复合在一起形成Fe3O4/Au复合纳米颗粒。接着,在其表面修饰靶向试剂透明质酸（HA）,实现对CD44受体高表达的HeLa肿瘤模型的靶向MR/CT双模态成像。结果表明,复合纳米颗粒具有很好的胶体稳定性,较高的T2弛豫率（264.16mM-1s-1）、良好的X-射线衰减性能和良好的生物相容性,以及对HeLa细胞很好的靶向能力。体外细胞和体内肿瘤模型成像实验以及组织分布结果表明,Fe3O4/Au复合纳米颗粒具有靶向肿瘤细胞和肿瘤部位MR/CT双模态成像的能力,可以从体内代谢出去,降低了对活体的潜在危害,可以安全用于体内MR/CT双模态成像。在第四章中,通过调整Au纳米颗粒的形貌,我们还合成了将特定波长的激光转换成热能的核壳结构Fe3O4@Au星型纳米颗粒（NSs）,用于肿瘤的诊疗一体化研究。首先通过温和还原法合成Fe3O4/Ag复合纳米颗粒种子,然后种子在星形纳米颗粒生长液（含氯金酸、CTAB、抗坏血酸和硝酸银）中生成Fe3O4@Au NSs,接着在其表面修饰巯基化的PEI（PEI-SH）和PEG化的叶酸（FA）,并最终乙酰化残留的表面氨基。合成的FA修饰的多功能Fe3O4@Au NSs可以用于靶向FA受体高表达的HeLa肿瘤模型,实现肿瘤的MR/CT/PA/thermal（热）成像以及PTT治疗。结果表明,该星形纳米颗粒粒径约为149.6 nm,具有超高弛豫率（549.07 mM-1s-1）,良好的X-射线衰减性能,较高的光热转换效率,较强的光声信号强度,良好的胶体稳定性和很好的生物相容性,以及对FA受体高表达的He La细胞具有很好的靶向能力。细胞和动物成像实验表明,星形纳米颗粒可以用于靶向体外He La细胞和体内肿瘤模型MR/CT/PA多模态成像。体外细胞光热消融和体内肿瘤光热治疗数据显示,星形纳米颗粒可以用于肿瘤细胞和肿瘤组织的光热治疗。总之,我们研究了PEI修饰的Fe3O4纳米颗粒平台的制备和进一步功能化,用于提高肿瘤成像诊断的准确度和实现肿瘤的诊断与治疗。本论文的实验对开发新型的、准确度高的肿瘤成像诊断造影剂和诊疗一体化载体提供新的思路。