新型釓摻雜碳量子點用于腫瘤靶向性成像及其放療增敏研究.pdf

1、目的：
　　放射治療是治療腫瘤的主要手段之一。然而，由于腫瘤影像診斷的局限性，常導致腫瘤組織未達腫瘤致死劑量、周圍正常組織過量，從而引起放療副反應；同時由于腫瘤組織自身存在的放療抵抗，極大的降低了腫瘤細胞對高能射線的放療敏感性，削弱放療的治療效果。針對腫瘤放療過程中存在的影像診斷誤差與放療抵抗，本研究旨在利用水熱碳化法制備一種多功能的新型納米顆粒—釓摻雜碳量子點（Gd-doped CDs），應用于腫瘤靶向性成像及腫瘤的放療增敏。<

2、br>　　方法：
　　以釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)作為釓源材料、甘氨酸作為鈍化劑通過一步水熱碳化法制備 Gd-doped CDs；利用透射電子顯微鏡(TEM)、傅立葉變換紅外光譜法(FTIR)、X射線光電子能譜學(XPSS)、X射線衍射儀(XRD)揭示 Gd-doped CDs的理化特性；利用紫外-可見分光光度計(UV-Vis)、熒光光度計(PL)揭示Gd-doped CDs的光學特性；利用核磁共振儀揭示Gd-doped CDs

3、的磁學特性；利用CCK-8實驗、溶血實驗、細胞成像、組織學分析、ICP-MS揭示Gd-doped CDs的生物相容性；利用 BALB/c小鼠以及 BALB/c小鼠皮下腫瘤、肝癌原位移植瘤模型MRI平掃、組織病理學和免疫組織化學染色檢測Gd-doped CDs的腫瘤靶向性成像；利用克隆形成實驗、BALB/c小鼠皮下腫瘤模型體內(nèi)實驗檢測 Gd-doped CDs的放療增敏作用。
　　結(jié)果：
　　1.釓摻雜碳量子點的制備及表征

4、r>　　利用水熱碳化法成功構(gòu)建Gd-doped CDs，TEM顯示Gd-doped CDs水溶性好，在水中分散均勻，粒徑大小均一，大小約為~18 nm；XRD顯示Gd-doped CDs的物相結(jié)構(gòu)是一個多相異質(zhì)結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)介于石墨與氧化石墨之間；FTIR顯示Gd-doped CDs表面富含羧基、羰基等親水基團；XPS顯示碳量子點顆粒主要由釓、碳、氧和釓原子組成；UV/Vis、PL顯示Gd-doped CDs水中分散性好，具有良好的熒光性能

5、；Gd-doped CDs的弛豫效率r1值為6 mM-1S-1；
　　2.釓摻雜碳量子點生物相容性的表征
　　不同濃度 Gd-doped CDs對 HepG2和 VSMCs細胞活性均無明顯影響（p＞0.05），即使是200μg/mL培養(yǎng)72h后，兩組細胞的細胞活性均?90％；與對照組相比，不同濃度的Gd-doped CDs（50-400μg/mL）均無明顯溶血反應；Gd-doped CDs在紫外光激發(fā)光下發(fā)出較強、穩(wěn)定的綠色

6、熒光；注射Gd-doped CDs后各重要器官均對Gd-doped CDs有攝取，以脾臟和心臟對Gd-doped CDs的攝取為主，攝取量分布為：0.129 g/Kg和0.032 g/Kg；Gd-doped CDs對小鼠的重要臟器（心、肝、脾、肺、腎）無明顯毒性，病理學結(jié)果顯示對照組與實驗組均無明顯病理變化，未引起組織損傷、炎癥反應。
　　3.釓摻雜碳量子點的在腫瘤MRI靶向性成像中的研究
　　Gd-doped CDs和商品

7、化造影劑Gd-DTPA經(jīng)小鼠尾靜脈注射，各主要臟器T1-相顯影均顯著增強，尤其是腎臟和膀胱的信號較高；Gd-DTPA組1h后，腎臟和膀胱信號較前有所下降，6h后而無信號增強；與對照相比，Gd-DTPA組6h后各主要臟器仍有明顯信號增強；皮下肝癌荷瘤小鼠經(jīng)尾靜脈注射Gd-doped CDs后，周圍正常組織無明顯區(qū)別，而肝癌部位T1信號顯著增強，冠狀位和橫斷位的RES分別達到了1.93和1.74；對于原位肝癌小鼠模型，注射Gd-doped

8、CDs后，圖像中的肝癌組織信號沒有增強反而減弱，冠狀位和橫斷位的RES分別降到了0.74和0.77；組織病理學H&E染色和免疫組化的結(jié)果均顯示取材組織發(fā)生了病理變化。
　　4.釓摻雜碳量子點的放療增敏作用的實驗研究
　　Gd-doped CDs組對HepG2細胞增殖無明顯抑制，而Gd-doped CDs結(jié)合照射組明顯抑制HepG2細胞增殖（P<0.05），隨著放療劑量和Gd-doped CDs的濃度增加，HepG2細胞增殖明

9、顯受抑制，呈劑量相關性，尤其是200μg/mL的Gd-doped CDs在8Gy照射下，HepG2細胞的生存分數(shù)顯著降至64.9%（P<0.05）；對照組和Gd-doped CDs組的荷瘤鼠的腫瘤體積明顯增長，腫瘤體積7天增長了3倍；單純照射組的腫瘤體積增長受抑制，約縮小了12%；Gd-doped CDs和放射聯(lián)合治療明顯抑制腫瘤生長，體積明顯縮小了53%。
　　結(jié)論：
　　1.本研究以釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)作為釓源材

10、料、甘氨酸作為鈍化劑通過一步水熱碳化法成功制備Gd-doped CDs；
　　2. Gd-doped CDs的粒徑大小均一，具有良好的水溶性、分散性；其內(nèi)部具有異質(zhì)多層的物相結(jié)構(gòu)，無明顯的晶格條紋，結(jié)構(gòu)介于石墨與氧化石墨之間；Gd-doped CDs主要由釓、碳、氧和釓原子組成，主要官能團為羰基和羧基；具有良好的熒光性能及生物相容性；
　　3. Gd-doped CDs具有較高的弛豫效率r1，具備增強MRI顯像的作用。同時，