聚乙烯亞胺介導的四氧化三鐵納米顆粒的制備、功能化及其分子影像學應用.pdf

1、隨著納米科學和納米技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的磁性氧化鐵(Fe3O4)納米顆粒廣泛地被用作核磁共振(MR)成像的陰性造影劑。為了對腫瘤部位高靈敏MR成像，有必要發(fā)展靶向分子修飾的Fe3O4納米顆粒以便其被介導輸送到腫瘤部位。另外，為了提高診斷的精確度和提供完整的診斷信息，一些基于Fe3O4納米顆粒的復合型納米顆粒也被研發(fā)出來并應用于雙模態(tài)或者多模態(tài)成像，特別是MR/CT（計算機X-射線斷層掃描）雙模態(tài)成像。
　　高度支化的聚乙烯亞胺(P

2、EI)擁有高密度表面氨基，可以被用來穩(wěn)定金(Au)納米顆粒和Fe3O4納米顆粒。在我們前期的工作中，采用簡易“一步”水熱法合成了具有不同尺寸的PEI包覆的Fe3O4納米顆粒。PEI表面的大量氨基不僅可以使Fe3O4納米顆粒具有很好的膠體穩(wěn)定性，而且可以使Fe3O4納米顆粒被不同的功能分子，如靶向分子或者藥物分子進一步修飾，從而使其功能化。
　　本研究中，我們首先通過水熱法合成了PEI包覆的Fe3O4納米顆粒，然后在其表面修飾異硫氰

3、酸熒光素(FI)和不同的靶向分子(葉酸(FA)或者透明質(zhì)酸(HA))。所合成的多功能Fe3O4納米顆?？梢苑謩e用于過度表達葉酸受體的KB細胞或者過度表達CD44受體的Hela細胞的靶向MR成像。此外，在聚乙二醇(PEG)化的PEI穩(wěn)定的Au納米顆粒存在的情況下，通過上述類似的水熱法合成了用于MR/CT雙模態(tài)成像的Fe3O4@Au復合納米顆粒。這些多功能納米顆粒的特性，包括:形貌、粒徑分布、表面電勢、水動力學直徑、血液相容性、細胞相容性、

4、r2弛豫率或X-射線衰減特性均通過不同的技術(shù)手段被一一表征。同時，F(xiàn)A或HA靶向的Fe3O4納米顆粒在體外和體內(nèi)的特異靶向性也分別通過KB細胞系或者Hela細胞系以及它們的體內(nèi)移植瘤腫瘤模型來評估。對Fe3O4@Au復合納米顆粒，則通過小鼠肝臟MR成像以及大鼠肝臟和主動脈CT成像來評估它們的CT和MR成像能力。
　　在第2和第3章，F(xiàn)A和HA靶向的多功能Fe3O4納米顆粒分別被合成并用于體內(nèi)腫瘤的T2MR成像。結(jié)果顯示兩種不同靶向

5、的Fe3O4納米顆粒平均粒徑在15-16nm。這些納米顆粒均是水溶的和膠體穩(wěn)定的，并且具有很高的r2弛豫率。體外細胞活力和溶血性實驗結(jié)果表明，納米顆粒在實驗濃度范圍內(nèi)具有很好的細胞相容性和血液相容性。共聚焦顯微鏡和流式細胞技術(shù)實驗結(jié)果證明了FA和HA靶向的Fe3O4納米顆粒分別對KB細胞和Hela細胞具有靶向特異性。體外細胞成像實驗和體內(nèi)腫瘤成像實驗進一步證明了靶向納米探針對相應癌細胞和腫瘤部位具有靶向特異性。組織分布結(jié)果則表明靶向納米

6、探針在腫瘤部位富集后可以從小鼠體內(nèi)逐漸代謝出去，降低了材料對正常組織的毒副作用，可潛在用作MR成像診斷的造影劑。
　　在第4章中，通過PEI介導合成了整合有Fe3O4和Au成分的復合納米顆粒(Fe3O4@Au)。實驗結(jié)果表明該復合納米顆粒具有良好的水溶性、膠體穩(wěn)定性、血液相容性、細胞相容性，以及相當高的r2弛豫率和很好的X-射線衰減特性。這些良好的特性使得Fe3O4@Au復合納米顆粒可以被用作小鼠肝臟MR成像以及大鼠肝臟和主動脈C

7、T成像的造影劑。Fe3O4@Au復合納米顆粒在體內(nèi)的組織分布結(jié)果表明納米顆?？梢皂樌貜男∈篌w內(nèi)代謝出去，不會對其產(chǎn)生毒副作用。
　　總之，我們發(fā)明了一種簡易的方法來合成靶向的多功能Fe3O4納米顆粒用于體內(nèi)腫瘤的靶向MR成像以及Fe3O4@Au復合納米顆粒用于不同組織和器官的MR/CT雙模態(tài)成像。由于聚乙烯亞胺具有可以被靶向分子或者藥物修飾的獨特空間結(jié)構(gòu)和巧妙的化學連接反應，經(jīng)過不同方式修飾后高度穩(wěn)定的Fe3O4納米顆粒或者Fe