CT-熒光雙功能納米探針的制備及其成像應(yīng)用.pdf

1、多模式共定位成像可以克服單一成像方式的不足，實(shí)現(xiàn)不同成像模式的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提供給醫(yī)生或研究者更多的信息，讓其做出更精準(zhǔn)的判斷，這對(duì)于準(zhǔn)確定位病灶位置優(yōu)化治療方案有著重要價(jià)值。X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)（CT）是常用的診斷方式，具有很高的成像深度和空間分辨率，通過(guò)計(jì)算機(jī)解析可以重建組織深部的三維結(jié)構(gòu)，更加便捷地獲取直觀信息。然而，CT的靈敏度不夠，還不能在分子和細(xì)胞水平成像。熒光成像是一種實(shí)時(shí)，無(wú)創(chuàng)、靈敏的成像技術(shù)，可提供細(xì)胞甚至分子水平

2、信息，然而卻面臨組織分辨率不高的窘境。將CT和熒光成像結(jié)合可以獲得一種同時(shí)具備穿透深度大、空間分辨率高和靈敏度好的互補(bǔ)成像方式。CT/熒光雙模式探針則是實(shí)現(xiàn)這兩種成像技術(shù)融合的前提條件之一。本文利用納米技術(shù)成功制備了CT/熒光雙模式成像探針，其中納米金作為CT造影劑，量子點(diǎn)或者近紅外熒光染料作為熒光造影劑，利用不同方法將兩者結(jié)合在一起。研究分為以下幾個(gè)部分：
　?。?）利用反相微乳液法合成實(shí)心二氧化硅包覆的納米金顆粒以及實(shí)心二氧化

3、硅包覆的不同波長(zhǎng)量子點(diǎn)。
　　利用油胺為還原劑和表面配體，合成油溶性的納米金顆粒，通過(guò)氫氧化鈉的堿性成鹽作用，使原先油水混合物中的油容性納米金顆粒轉(zhuǎn)移到上層環(huán)己烷中，簡(jiǎn)化純化步驟。利用環(huán)己烷、表面活性劑以及助表面活性劑配置反相微乳液，對(duì)納米金顆粒直接包覆，最終合成實(shí)心二氧化硅包覆的納米金顆粒（Au@sSiO2），產(chǎn)物Au@sSiO2具有良好的水溶性和單分散性。利用高溫?zé)岱纸夥ê铣梢幌盗胁煌ㄩL(zhǎng)的CdSe/ZnS量子點(diǎn)（QDs）。透

4、射電鏡顯示，油溶性納米金顆粒的大小約為15 nm，經(jīng)二氧化硅的包覆后其粒徑大小可以在較大范圍任意調(diào)節(jié)(本文中我們選擇的大小范圍約在20-50 nm)，而通過(guò)控制量子點(diǎn)的成核時(shí)間，量子點(diǎn)的波長(zhǎng)可在580-630 nm任意調(diào)節(jié)。
　?。?）將Au@sSiO2和QDs結(jié)合后再包覆一層二氧化硅制備同時(shí)具有CT成像能力和熒光成像能力的雙功能納米探針，用于細(xì)胞成像和小鼠在體成像。
　　由于納米金顆粒會(huì)猝滅和其直接接觸的QDs熒光，因此需

5、要選擇大小合適的Au@sSiO2使其表面包覆的sSiO2作為Au和QDs的間隔層避免熒光猝滅。選擇約33 nm大小的Au@sSiO2通過(guò)靜電吸附作用與QDs結(jié)合后，隨之包覆一層SiO2，最終得到Au@SiO2-QDs/SiO2復(fù)合納米顆粒，由于QDs的波長(zhǎng)可以調(diào)節(jié)，因此復(fù)合納米顆粒同樣也具有熒光多色性。復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米顆粒由于包含Au和QDs，因此兼有CT造影和熒光成像兩種功能；而且該復(fù)合探針具有單分散性好、熒光強(qiáng)度高、粒徑?。?100

6、nm）、生物相容性好等特點(diǎn)，很適合作為小動(dòng)物多模式成像探針使用。我們進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合探針不論在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)還是小鼠在體實(shí)驗(yàn)均獲得了優(yōu)良的CT造影和熒光成像效果。
　?。?）一鍋法制備了介孔二氧化硅包覆的納米金球使負(fù)載可見(jiàn)熒光染料用于CT/熒光細(xì)胞成像。
　　為了簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作，我們將納米金的合成方法由原來(lái)的油相改變?yōu)樗?，水相合成采用傳統(tǒng)檸檬酸鈉還原法，這是一種成熟而簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作方法，在此方法基礎(chǔ)之上，我們利用十六烷

7、基三甲基溴化銨（CTAB）作為致孔劑和穩(wěn)定劑，成功對(duì)納米金球包覆介孔二氧化硅。同時(shí)我們對(duì)包覆機(jī)制做了探討和驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)推斷利用CTAB不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)納米金球的直接包覆，也同樣適用于其他水溶性的表面帶有負(fù)電荷的納米顆粒。介孔二氧化硅巨大的表面積及其介孔結(jié)構(gòu)可以被用來(lái)裝載熒光染料以及其他小分子。我們將熒光染料羅丹明 B裝載到介孔中成功的實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)光范圍細(xì)胞水平上的CT和熒光雙模式成像。
　　（4）一鍋法制備正電荷修飾的介孔二氧化硅包覆的納

8、米金顆粒，負(fù)載近紅外熒光染料用于CT/近紅外熒光雙模式小鼠成像。
　　在可見(jiàn)光范圍內(nèi)光的組織穿透能力差，同時(shí)生物組織在可見(jiàn)光波段普遍存在自發(fā)熒光，以上都會(huì)造成有效熒光信號(hào)的減弱。選用近紅外熒光染料，利用近紅外波段光的高穿透性和低背景熒光輻射可大幅度提高熒光信號(hào)強(qiáng)度。為簡(jiǎn)化復(fù)合納米顆粒的構(gòu)建過(guò)程，我們充分考慮近紅外熒光染料的性質(zhì)以及介孔二氧化硅的性質(zhì)，利用賦予近紅外熒光染料水溶性能力的化學(xué)基團(tuán)——磺酸基在水溶液中帶負(fù)電的性質(zhì)，將原先

9、帶負(fù)電的介孔二氧化硅修飾后轉(zhuǎn)化為帶正電，通過(guò)正負(fù)電荷吸引將近紅外熒光染料和介孔二氧化硅包覆的納米金結(jié)合在一起。在介孔二氧化硅包覆納米金的過(guò)程中，同時(shí)完成其正電荷的修飾，隨后將一定濃度的近紅外熒光染料和包覆的產(chǎn)物混合，將帶有負(fù)電荷的染料IR-783牢固吸附于介孔二氧化硅中。利用此種復(fù)合納米探針，我們實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞水平上及小鼠體內(nèi)CT/近紅外熒光雙模式成像。
　　本文重點(diǎn)構(gòu)建基于金納米顆粒的CT/熒光雙模式成像探針，其中包覆二氧化硅的方法