聚乙烯亞胺介導(dǎo)的四氧化三鐵納米顆粒的制備、功能化及其分子影像學(xué)應(yīng)用.pdf

1、隨著納米科學(xué)和納米技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的磁性氧化鐵(Fe3O4)納米顆粒廣泛地被用作核磁共振(MR)成像的陰性造影劑。為了對(duì)腫瘤部位高靈敏MR成像，有必要發(fā)展靶向分子修飾的Fe3O4納米顆粒以便其被介導(dǎo)輸送到腫瘤部位。另外，為了提高診斷的精確度和提供完整的診斷信息，一些基于Fe3O4納米顆粒的復(fù)合型納米顆粒也被研發(fā)出來并應(yīng)用于雙模態(tài)或者多模態(tài)成像，特別是MR/CT（計(jì)算機(jī)X-射線斷層掃描）雙模態(tài)成像。
　　高度支化的聚乙烯亞胺(P

2、EI)擁有高密度表面氨基，可以被用來穩(wěn)定金(Au)納米顆粒和Fe3O4納米顆粒。在我們前期的工作中，采用簡(jiǎn)易“一步”水熱法合成了具有不同尺寸的PEI包覆的Fe3O4納米顆粒。PEI表面的大量氨基不僅可以使Fe3O4納米顆粒具有很好的膠體穩(wěn)定性，而且可以使Fe3O4納米顆粒被不同的功能分子，如靶向分子或者藥物分子進(jìn)一步修飾，從而使其功能化。
　　本研究中，我們首先通過水熱法合成了PEI包覆的Fe3O4納米顆粒，然后在其表面修飾異硫氰

3、酸熒光素(FI)和不同的靶向分子(葉酸(FA)或者透明質(zhì)酸(HA))。所合成的多功能Fe3O4納米顆?？梢苑謩e用于過度表達(dá)葉酸受體的KB細(xì)胞或者過度表達(dá)CD44受體的Hela細(xì)胞的靶向MR成像。此外，在聚乙二醇(PEG)化的PEI穩(wěn)定的Au納米顆粒存在的情況下，通過上述類似的水熱法合成了用于MR/CT雙模態(tài)成像的Fe3O4@Au復(fù)合納米顆粒。這些多功能納米顆粒的特性，包括:形貌、粒徑分布、表面電勢(shì)、水動(dòng)力學(xué)直徑、血液相容性、細(xì)胞相容性、

4、r2弛豫率或X-射線衰減特性均通過不同的技術(shù)手段被一一表征。同時(shí)，F(xiàn)A或HA靶向的Fe3O4納米顆粒在體外和體內(nèi)的特異靶向性也分別通過KB細(xì)胞系或者Hela細(xì)胞系以及它們的體內(nèi)移植瘤腫瘤模型來評(píng)估。對(duì)Fe3O4@Au復(fù)合納米顆粒，則通過小鼠肝臟MR成像以及大鼠肝臟和主動(dòng)脈CT成像來評(píng)估它們的CT和MR成像能力。
　　在第2和第3章，F(xiàn)A和HA靶向的多功能Fe3O4納米顆粒分別被合成并用于體內(nèi)腫瘤的T2MR成像。結(jié)果顯示兩種不同靶向

5、的Fe3O4納米顆粒平均粒徑在15-16nm。這些納米顆粒均是水溶的和膠體穩(wěn)定的，并且具有很高的r2弛豫率。體外細(xì)胞活力和溶血性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米顆粒在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)具有很好的細(xì)胞相容性和血液相容性。共聚焦顯微鏡和流式細(xì)胞技術(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了FA和HA靶向的Fe3O4納米顆粒分別對(duì)KB細(xì)胞和Hela細(xì)胞具有靶向特異性。體外細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)腫瘤成像實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了靶向納米探針對(duì)相應(yīng)癌細(xì)胞和腫瘤部位具有靶向特異性。組織分布結(jié)果則表明靶向納米

6、探針在腫瘤部位富集后可以從小鼠體內(nèi)逐漸代謝出去，降低了材料對(duì)正常組織的毒副作用，可潛在用作MR成像診斷的造影劑。
　　在第4章中，通過PEI介導(dǎo)合成了整合有Fe3O4和Au成分的復(fù)合納米顆粒(Fe3O4@Au)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該復(fù)合納米顆粒具有良好的水溶性、膠體穩(wěn)定性、血液相容性、細(xì)胞相容性，以及相當(dāng)高的r2弛豫率和很好的X-射線衰減特性。這些良好的特性使得Fe3O4@Au復(fù)合納米顆?？梢员挥米餍∈蟾闻KMR成像以及大鼠肝臟和主動(dòng)脈C

7、T成像的造影劑。Fe3O4@Au復(fù)合納米顆粒在體內(nèi)的組織分布結(jié)果表明納米顆粒可以順利地從小鼠體內(nèi)代謝出去，不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生毒副作用。
　　總之，我們發(fā)明了一種簡(jiǎn)易的方法來合成靶向的多功能Fe3O4納米顆粒用于體內(nèi)腫瘤的靶向MR成像以及Fe3O4@Au復(fù)合納米顆粒用于不同組織和器官的MR/CT雙模態(tài)成像。由于聚乙烯亞胺具有可以被靶向分子或者藥物修飾的獨(dú)特空間結(jié)構(gòu)和巧妙的化學(xué)連接反應(yīng)，經(jīng)過不同方式修飾后高度穩(wěn)定的Fe3O4納米顆?；蛘逨e