基于四氧化三鐵納米粒子的磁共振成像造影劑的制備及性能研究.pdf

1、磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)技術作為一種高分辨率非入侵性的醫(yī)學成像診斷技術，在臨床診斷過程中有著廣泛應用。特別是磁性納米材料作為T2類陰性MRI造影劑所表現(xiàn)出的優(yōu)良特性受到研究學者的青睞，對這類造影劑的深入探討以進一步提高其成像性能是MRI領域的研究熱點之一。與T1類陽性造影劑相比，T2類造影劑能夠提供更詳細的解剖信息，有利于對病理進行分析。在納米粒子的表面附著不同類型的材料，不僅能提高納米

2、粒子自身的穩(wěn)定性和生物相容性，還能進一步發(fā)展成多模態(tài)成像造影劑。
　　本文以Fe3O4納米粒子作為主體，在其表面包覆或鏈接不同類型的材料制備出了新型的MRI造影劑。從兩方面考慮來選擇包覆層或修飾劑：一方面是以含親水性的基團的聚合物在Fe3O4納米顆粒的表面進行修飾以提高其穩(wěn)定性和弛豫率，得到性能良好的新型T2類造影劑。另一方面是以含熒光基團的功能性材料修飾Fe3O4納米粒子，得到既可以應用于MRI技術，又可以用作熒光成像的雙模態(tài)成

3、像造影劑。本文具體的研究內容如下：
　?。?）通過偶聯(lián)劑1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)的偶聯(lián)作用將 BSA包覆到 Fe3O4納米顆粒表面，得到一種潛在的 T2類造影劑Fe3O4@BSA。利用X射線衍射（XRD），傅立葉變換紅外光譜（FT-IR），透射電子顯微鏡（TEM），粒徑分布測量及熱重分析（TGA）等一系列表征手段對其結構、形貌和組成進行了表征。結果表明成功地制備出分散性良好Fe3O4@BSA納米粒

4、子，其形貌近似球形，粒徑約為15 nm，其中BSA的含量約占18.9％。穩(wěn)定性測試結果表明，BSA的引入增強了Fe3O4納米粒的穩(wěn)定性。體外T2加權成像結果說明了Fe3O4@BSA納米粒子具有優(yōu)良的陰性顯像效果。在0.5 T外磁場下，測得Fe3O4@BSA納米粒子的橫向弛豫率為148.18 mM-1s-1，高于傳統(tǒng)的商用T2類造影劑Ferumoxides AMI-25(r2=120 L·mmol-1·s-1)。MTT細胞毒性實驗也表明，

5、Fe3O4@BSA納米粒子具有較低毒性。以上結果表明，F(xiàn)e3O4@BSA NPs可以用作潛在的T2類MRI造影劑。
　　（2）先后將SiO2和殼聚糖（Chitosan，CS）包覆到Fe3O4納米顆粒的表面得到Fe3O4@SiO2-CS納米顆粒。通過FT-IR、TEM、XRD以及粒徑分布對其結構進行各種表征，表明成功地將制備出了分散性良好，形貌近似球形的Fe3O4@SiO2-CS納米粒子，該納米粒子的平均粒徑為約150 nm。穩(wěn)定性

6、測試，結果說明了包覆層大大地提高了Fe3O4納米粒子的穩(wěn)定性。體外T2加權成像研究結果表明Fe3O4@SiO2-CS是一種優(yōu)良的陰性顯影劑。體外弛豫率測試測得到Fe3O4@SiO2-CS的橫向弛豫率為312.07 mM-1·s-1，比商用的T2造影劑弛豫率高，表明Fe3O4@SiO2-CS納米粒子是一種優(yōu)良T2類成像造影劑。
　?。?）通過自組裝過程將Fe3O4納米粒子與具有熒光性質的超薄g-C3N4復合，得到g-C3N4/Fe3

7、O4納米復合材料。通過FT-IR、TEM、XRD以及X射線能譜（XPS）等表征手段對其結構和組成進行了表征。結果表明，制備的Fe3O4呈球形，粒徑在10 nm左右，g-C3N4呈很薄的片狀結構，寬度約為100 nm，并且兩種材料不是通過共價鍵連接，彼此相對獨立存在。光致發(fā)光光譜表明，g-C3N4/Fe3O4納米復合材料具有熒光性能，可用于熒光成像。測得g-C3N4/Fe3O4納米復合材料的縱向弛豫率和橫向弛豫率分別為76.46 mM-1