苝酰亞胺聚合物的合成、自組裝及雙模態(tài)成像應用研究.pdf

1、光學成像(OI)、正電子發(fā)射斷層掃描技術(shù)（PET）、電子計算機X斷層掃描技術(shù)(CT)、磁共振成像(MRI)作為較為成熟的影像技術(shù)受到了全世界的重視并得到高速發(fā)展，為醫(yī)學診斷提供了重要依據(jù)，但同時它們都有著一定的缺陷，限制著這些成像技術(shù)的進一步展。隨著科技的日新月異，越來越多新的技術(shù)被應用于分子影像學，光聲成像就是其中一種。光聲成像的優(yōu)勢在于它結(jié)合了純光學成像的高對比度特性和純超聲成像的高穿透深度特性的優(yōu)點。
　　為了進一步提高光聲

2、成像的信號強度，科研工作者們開發(fā)了諸如金、銀、銅等金屬納米顆粒及碳納米管等無機納米材料。而無機納米材料相比于有機納米材料其生物毒性是一個亟待解決的問題，所以近年來開發(fā)具有近紅外吸收的有機材料成為了研究光聲成像的熱點?；诖搜芯勘尘?，本文設(shè)計合成了基于苝酰亞胺近紅外吸收的水溶性聚合物，研究了其基本的光物理性質(zhì)，自組裝行為并且將其與磁納米復合成具有光聲成像和磁共振成像的雙模態(tài)成像材料,雙模態(tài)成像材料不僅集合了兩種成像手段的優(yōu)勢而且規(guī)避其缺點

3、，能夠提供更加準確的成像信息，所以多模態(tài)成像是分子影像學發(fā)展的新趨勢，基于此我們做了以下工作：
　　（1）設(shè)計合成了一種以苝酰亞胺為基礎(chǔ)的聚合物，在苝核的海灣位置引入供電子基團使其最大吸收位于近紅外區(qū)域，在苝核分子兩端引發(fā)原子自由基聚合（ATRP）得到了水溶性的近紅外吸收的光聲成像材料（PAA-PDI-PAA）。通過核磁手段分析了化合物的結(jié)構(gòu)。研究了其在不同極性溶劑中的光物理性質(zhì)以及在不同pH水溶液中的光物理性質(zhì)，結(jié)果表明聚合物在

4、近紅外區(qū)具有非常好的吸收，基于此我們研究了在不同濃度下其光聲信號強度的變化，實驗數(shù)據(jù)顯示聚合物濃度與光聲信號強度并無線性關(guān)系，當在濃度很低時就表現(xiàn)出非常強的光聲信號強度。
　?。?）通過有機合成的方法（ATRP聚合）得到聚合度不同的PAA-PDI-PAA，通過調(diào)控光聲成像材料（PAA-PDI-PAA）不同聚合度以及混合溶劑（H2O/DMF）的百分比研究其自組裝行為（粒徑、形貌），當聚合物聚合度固定時，通過調(diào)控混合溶劑水的百分比分別

5、得到了單層、雙層、三層的囊泡結(jié)構(gòu)，TEM顯示其囊泡粒徑大小都一致。理論計算結(jié)果表明PAA-PDI-PAA分子的長度與囊泡的壁厚相等從而證明了囊泡是由單分子之間通過π-π堆積自組裝而成，這種多層囊泡的結(jié)構(gòu)在生物醫(yī)學領(lǐng)域具有極大的應用價值，它大大提高了藥物的運載量從而能夠避免小分子以及聚合物藥物運載量小的缺陷，同時還具有光聲成像的功能。當改變聚合物聚合度時，同樣的混合溶劑百分比我們得到了樹枝狀的的納米結(jié)構(gòu)，這種樹枝狀納米結(jié)構(gòu)在納米光電材料領(lǐng)

6、域具有非常好的應用前景。
　　（3）通過將PAA-PDI-PAA與油酸包裹的磁納米復合得到一種具有光聲成像性質(zhì)和磁共振成像性質(zhì)的雙模態(tài)成像材料。實驗表明該雙模態(tài)成像材料具有非常好的水溶性，水合粒徑在24 nm左右從而保證材料能在生物體內(nèi)具有非常好的循環(huán)降解，磁飽和強度達到20 emu/g，具有比較好的生物應用。細胞毒性測試表明，各個不同濃度的MNPs@PANa-PDI-PANa溶液與3T3細胞共同培養(yǎng)24小時，細胞都能顯示出很高的