131I標(biāo)記功能化石墨烯量子點(diǎn)的合成及其生物體內(nèi)行為研究.pdf

1、石墨烯量子點(diǎn)（graphene quantum dots，GQDs）由于具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，在藥物傳遞、生物成像、腫瘤治療等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是由于熒光體內(nèi)顯像存在背景干擾大、穿透深度有限、只能定性或半定量檢測(cè)等問題，關(guān)于GQDs的研究大都集中在生物體外，在生物體內(nèi)代謝等行為尚未獲得較為精確的結(jié)果;其次目前對(duì)GQDs的功能化修飾通常只考慮到改進(jìn)生物相容性或者提高腫瘤靶向能力，有必要同時(shí)改進(jìn)其生物相容性和提高靶向能力

2、;再次GQDs作為一個(gè)有前景的靶向顯像治療平臺(tái)，應(yīng)考慮結(jié)合臨床已經(jīng)得以應(yīng)用的診斷治療手段發(fā)展多模態(tài)診斷治療能力。本論文利用放射性核素在體內(nèi)顯像和治療的優(yōu)勢(shì)，用131I標(biāo)記GQDs及其功能化衍生物并研究其生物體內(nèi)行為，獲得了以下結(jié)果:
　　采用自下而上熱解檸檬酸的方法制備了GQDs，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為詳盡的表征。評(píng)價(jià)了GQDs對(duì)HeLa細(xì)胞和HEK293細(xì)胞的毒性，結(jié)果表明GQDs對(duì)前述兩種細(xì)胞無明顯毒性。采用Iodogen法用1

3、31I對(duì)GQDs進(jìn)行標(biāo)記，優(yōu)化標(biāo)記條件，獲得的131I-GQDs標(biāo)記率大于97％。脂水分配系數(shù)和體外穩(wěn)定性測(cè)試表明131I-GQDs親水性和體外穩(wěn)定性都較好。研究了131I-GQDs在正常小鼠體內(nèi)的生物分布和在荷HeLa腫瘤裸鼠體內(nèi)的SPECT顯像。發(fā)現(xiàn)131I-GQDs分布和代謝都較快，主要通過腎臟和肝臟代謝。由于高通透和滯留(enhanced permeability and retention，EPR)效應(yīng)，131I-GQDs對(duì)腫

4、瘤有一定的被動(dòng)靶向作用。表明GQDs作為藥物平臺(tái)具有在腫瘤診斷和治療中應(yīng)用的潛力。
　　為改善GQDs的生物相容性和提高靶向能力，我們同時(shí)引入聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)和葉酸(folic acid,FA)對(duì)GQDs進(jìn)行共修飾，制備得到GQDs-PEG-FA。對(duì)GQDs-PEG-FA的細(xì)胞毒性、細(xì)胞熒光成像能力進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明GQDs-PEG-FA較GQDs毒性更低，有潛力作為一種對(duì)葉酸受體過度表達(dá)

5、腫瘤細(xì)胞的熒光探針。用131I對(duì)GQDs-PEG-FA進(jìn)行了標(biāo)記，獲得的131I-GQDs-PEG-FA標(biāo)記率大于97％，其親水性和體外穩(wěn)定性都較好。研究了131I-GQDs-PEG-FA在正常小鼠體內(nèi)的血液循環(huán)、生物分布和在荷HeLa腫瘤裸鼠體內(nèi)的SPECT顯像。結(jié)果表明GQDs-PEG-FA體內(nèi)代謝較快，但相對(duì)GQDs慢一些。功能化修飾GQDs降低了單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)對(duì)其的識(shí)別作用。131I-GQDs-PEG-FA能夠較為清晰地對(duì)腫瘤

6、組織進(jìn)行顯像，具有作為一種對(duì)葉酸受體過度表達(dá)腫瘤的放射性探針的潛力。
　　將化學(xué)治療藥物DOX通過非共價(jià)相互作用加載到131I-GQDs-PEG-FA上，評(píng)價(jià)其用于放射性核素和化學(xué)藥物聯(lián)合治療的可能性。體外DOX控制釋放結(jié)果表明DOX在腫瘤模擬環(huán)境同正常生理環(huán)境相比具有更高的釋放率。測(cè)試了131I-GQDs-PEG-FA/DOX的體外細(xì)胞毒性，結(jié)果表明131I-GQDs-PEG-FA/DOX相比131I-GQDs-PEG-FA放射

7、性核素治療對(duì)照組和GQDs-PEG-FA/DOX化學(xué)藥物治療對(duì)照組，具有更高的細(xì)胞毒性，說明131I-GQDs-PEG-FA/DOX具有很好的用于腫瘤治療的潛力。根據(jù)131I-GQDs-PEG-FA/DOX經(jīng)小鼠瘤內(nèi)注射顯像以及131I-GQDs-PEG-FA/DOX體外DOX控制釋放的結(jié)果，確定腫瘤治療實(shí)驗(yàn)采取瘤內(nèi)注射多次給藥方式。評(píng)價(jià)了將131I-GQDs-PEG-FA/DOX用于對(duì)荷HeLa腫瘤裸鼠聯(lián)合治療效果，結(jié)果表明單一的放射

8、性核素治療和化學(xué)藥物治療對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)都有一定的抑制作用，同時(shí)放射性核素治療和化學(xué)藥物治療具有協(xié)同作用，131I-GQDs-PEG-FA/DOX對(duì)于腫瘤的聯(lián)合治療具有較好的效果。由于131I同時(shí)具有γ顯像能力，因此131I-GQDs-PEG-FA/DOX有潛力成為診療一體的放射性核素/化學(xué)藥物雙模式治療藥物。
　　綜上所述，本論文首次采用放射性核素標(biāo)記GQDs及其功能化衍生物并研究了其生物體內(nèi)行為。結(jié)果證實(shí)了GQDs對(duì)腫瘤的被動(dòng)靶向