磁性納米簇在磁共振顯像細(xì)胞中的應(yīng)用研究以及超小粒徑Fe3O4納米微粒的初步研制.pdf

1、磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）技術(shù)具有高的空間分辨率和軟組織對比性，且成像過程中對人體無輻射損傷等優(yōu)點，是臨床應(yīng)用中重要的檢測手段。然而，磁共振成像存在檢測靈敏度低的缺點，在很大程度上限制了其發(fā)展。臨床研究表明：超順磁性氧化鐵造影劑具有良好的生物相容性，而且能夠顯著提高MR成像的檢測靈敏度。但應(yīng)用于細(xì)胞顯像，尤其是對少量細(xì)胞的顯像，超順磁性氧化鐵造影劑的靈敏度仍顯不足。將許多單一的超順磁性F

2、e3O4納米顆粒構(gòu)建成致密結(jié)構(gòu)的納米簇（magnetite nano-clusters,MNCs)，不但能夠保持單一納米顆粒超順磁性的特點，其橫向弛豫率也能夠大大提高，有望成為新一類超靈敏細(xì)胞顯像磁共振造影劑。因此，磁性納米簇應(yīng)用于體外的細(xì)胞顯像的研究具有非常重要的意義。然而，對于在體細(xì)胞磁共振分子顯像，尤其是用于腫瘤早期診斷的細(xì)胞表面某些受體的探測，則需要粒徑較小且能夠嚴(yán)格控制的納米顆粒（小于5nm），使其能夠透過血管壁到達細(xì)胞表面。

3、但是目前商品化的單顆粒磁性造影劑粒徑一般較大，商品化的粒徑最小的磁性納米顆粒造影劑VSOP（very small superparamagnetic iron oxide particles），其粒徑也為5nm左右。且經(jīng)過表面修飾之后，其粒徑則進一步增大。因此，研制粒徑均勻且尺寸超小、能夠在生理環(huán)境下穩(wěn)定、有望透過病變部位血管壁的單顆粒納米造影劑是進行磁共振分子顯像迫切需要解決的問題。
　　基于此，本文的主要研究內(nèi)容包括：

4、　　1)超順磁性MNCs的合成：采用多元醇法制備不同粒徑的MNCs，并采用一系列手段進行表征。
　　2)以商品化的SHU555A作參照，將粒徑為63nm、橫向弛豫率為630s-1mM-1的磁性納米簇應(yīng)用于細(xì)胞MR顯像，研究了MNC的細(xì)胞的毒性、標(biāo)記率以及MNC標(biāo)記細(xì)胞在MR成像中的應(yīng)用效果；
　　3)以多元醇法制備了粒徑為3nm左右的超小粒徑磁性Fe3O4納米顆粒，通過表征對其在水溶液中的分散穩(wěn)定性和弛豫性能進行了初步研究。

5、
　　主要研究成果包括：
　　所制備納米簇的粒徑分別為34，63，100，166 nm，對應(yīng)的橫向弛豫率分別為490,630,420,270 s-1mM-1。在水相中能夠穩(wěn)定分散。
　　以SHU555A作參照，將弛豫率為630s-1mM-1的MNC應(yīng)用于體外和模擬體內(nèi)生物環(huán)境的細(xì)胞MR顯像。體外細(xì)胞顯像，MR成像能夠檢測出的SHU555A和MNC標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)量分別為5×104和3×103cells/mL。模擬體內(nèi)環(huán)境的

6、細(xì)胞MR顯像，MNC標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)達到104個時T2加權(quán)成像即可明顯檢測到MNC增強造影的信號，而SHU555A標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)量需達到106個時才可檢測到信號。體外和模擬體內(nèi)生物環(huán)境的細(xì)胞MR顯像結(jié)果一致表明MNC標(biāo)記的細(xì)胞的MR檢測靈敏度顯著高于SHU555A標(biāo)記的細(xì)胞MR檢測靈敏度。
　　采用多元醇法制備了3nm的Fe3O4納米顆粒，并以不同分子量的二羧基聚乙二醇（Polyethylene glycol，PEG）對Fe3O4表面進

7、行了修飾。未經(jīng)修飾和聚乙二醇修飾的的Fe3O4納米顆粒在磷酸鹽緩沖溶液（PBS, pH=7.4）中均具有良好的穩(wěn)定分散性。其橫向弛豫率（r2）和縱向弛豫率（r1）的比值為4左右，與商品化的SHU555C類似。
　　本論文的實驗研究得到的結(jié)論是采用多元醇法制備的納米簇應(yīng)用于細(xì)胞MR顯像，與商品化的SHU555A相比，能夠顯著提高細(xì)胞的磁共振檢測靈敏度，有望成為新一代的細(xì)胞MR顯像造影劑。采用多元醇法制備的超小粒徑Fe3O4納米顆粒，