釓簇合物納米粒子在核磁共振成像中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2021-05-31 18:09
核磁共振成像作為一種無(wú)創(chuàng)的非輻射成像方式,其在醫(yī)學(xué)診斷中具有廣泛的應(yīng)用,特別是針對(duì)軟組織病變的檢查,核磁共振成像具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。因此開(kāi)發(fā)新型的核磁共振成像造影劑,使得臨床上能夠獲得更高對(duì)比度的成像圖從而提高針對(duì)某些疾病的診斷精度,其具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要包括以下內(nèi)容:首先制備了單分子內(nèi)含有6或20個(gè)Gd3+的兩種簇合物（Gd6與Gd20）。為了改善其水溶性,我們采用聚乙二醇改性的聚（苯乙烯-co-馬來(lái)酸酐）共聚物（PSMA-PEG）通過(guò)疏水疏水相互作用將這兩種簇合物分別包裹起來(lái),制備出Gd6-PSMA-PEG NPs與Gd20-PSMA-PEG NPs兩種納米粒子。兩種納米粒子分散性均勻,呈球形,其水合動(dòng)力學(xué)直徑分別為110與284.3nm。通過(guò)對(duì)這兩種簇合物納米粒子和商用的核磁共振造影劑釓噴酸葡胺（Magnevist）在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的縱向弛豫率測(cè)試,結(jié)果表明在0.5 T磁場(chǎng)條件下,Gd6-PSMA-PEG NPs與Gd20-PSMA-PEG NPs的縱向弛豫分別是Magnevist的13.1與8.9倍,而在3 T磁場(chǎng)條件下,Gd6-PSMA-PE...
【文章來(lái)源】：上海師范大學(xué)上海市
【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
商用核磁共振造影劑的化學(xué)式[13]
3圖 1-2 三種釓簇合物的晶體結(jié)構(gòu)及其核磁共振成像性質(zhì)[17]。另外，值得一提的是，除了主流的一元釓配合物外，芝加哥大學(xué) Wenbin Lin課題組17還研究開(kāi)發(fā)了多種單分子內(nèi)含有多個(gè) Gd3+的釓簇合物，并研究其在核磁共振成像中的潛在應(yīng)用。如圖 1-2 所示， Gd3+與煙酸（nicotinate, nic）作為配體的簇合物[Gd2(nic)6(H2O)4] (Cluster 1)，[Gd4(μ3-OH)4(Hnic)5(H2O)12](ClO4)8·7H2O(Cluster 2)， [Gd4(μ3-OH)4(nic)6(H2O)6]2(ClO4)4·4H2O (Cluster 3)將在其研究中合成并表征。這些釓簇合物將作為一種潛在 MRI 造影劑被應(yīng)用于高場(chǎng) MRI 中。在 1 %的瓊脂糖溶液中，這3 種簇合物的縱向弛豫率分別為 10.37 ±0.31，10.74±0.11，4.60 ±0.29 mM 1s 1（基于 Gd3+離子的濃度計(jì)算）。因?yàn)榇睾衔锟梢哉{(diào)節(jié)其內(nèi)界水?dāng)?shù)量、簇合物的尺寸、有機(jī)配體的類型以及釓離子的配位模型，所以這為這些簇合物在 MRI
[18]研究并開(kāi)發(fā)了超小水合碳酸釓納米粒子[gadolinium hydrated carbonatenanoparticles (GHC-1)]，GHC-1 僅通過(guò)一鍋法就可以簡(jiǎn)單并大量地制備。一系列的表征表明 GHC-1 均勻性良好。GHC-1 的表面被聚丙烯酸完好地包裹，這使得GHC-1 具有非常良好的水溶性，從而保證了其適用于生物體的核磁共振成像。這些超小的無(wú)機(jī)釓化合物納米粒子粒徑僅有 2.3 ±0.1 nm，超小的粒徑有利于其在生物體中的應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)引起血栓。經(jīng)測(cè)試，在外加磁場(chǎng)為 0.55 T 的條件下，GHC-1 具有非常高的縱向弛豫率（r1= 34.8 mM-1s-1），相較于傳統(tǒng)造影劑Gd-DTPA（r1= 3.7 mM-1s-1），GHC-1 的縱向弛豫率是 Gd-DTPA 的 9.4 倍。同時(shí)GHC-1 的橫向弛豫率與縱向弛豫率的比值維持在較低的范圍（r2/r1= 1.17），這兩點(diǎn)在理論上保證了這些超小水合碳酸釓納米粒子具有良好的核磁共振造影性能。此外，作者通過(guò)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明了 GHC-1 沒(méi)有顯著的細(xì)胞毒性，作者認(rèn)為表面包裹著的聚丙烯酸是降低 GHC-1 毒性的重要原因。最后，作者通過(guò)將 GHC-1靜脈注射入小鼠體內(nèi)，在動(dòng)物層次表征了 GHC-1 的核磁共振造影效果。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，相較于沒(méi)有注射 GHC-1 的對(duì)照組小鼠，注射了 GHC-1 的實(shí)驗(yàn)組小鼠能夠通過(guò)核磁共振成像清晰地觀察到小鼠中的心肝脾肺腎等小鼠主要器官。
本文編號(hào)：3208719
【文章來(lái)源】：上海師范大學(xué)上海市
【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
商用核磁共振造影劑的化學(xué)式[13]
3圖 1-2 三種釓簇合物的晶體結(jié)構(gòu)及其核磁共振成像性質(zhì)[17]。另外，值得一提的是，除了主流的一元釓配合物外，芝加哥大學(xué) Wenbin Lin課題組17還研究開(kāi)發(fā)了多種單分子內(nèi)含有多個(gè) Gd3+的釓簇合物，并研究其在核磁共振成像中的潛在應(yīng)用。如圖 1-2 所示， Gd3+與煙酸（nicotinate, nic）作為配體的簇合物[Gd2(nic)6(H2O)4] (Cluster 1)，[Gd4(μ3-OH)4(Hnic)5(H2O)12](ClO4)8·7H2O(Cluster 2)， [Gd4(μ3-OH)4(nic)6(H2O)6]2(ClO4)4·4H2O (Cluster 3)將在其研究中合成并表征。這些釓簇合物將作為一種潛在 MRI 造影劑被應(yīng)用于高場(chǎng) MRI 中。在 1 %的瓊脂糖溶液中，這3 種簇合物的縱向弛豫率分別為 10.37 ±0.31，10.74±0.11，4.60 ±0.29 mM 1s 1（基于 Gd3+離子的濃度計(jì)算）。因?yàn)榇睾衔锟梢哉{(diào)節(jié)其內(nèi)界水?dāng)?shù)量、簇合物的尺寸、有機(jī)配體的類型以及釓離子的配位模型，所以這為這些簇合物在 MRI
[18]研究并開(kāi)發(fā)了超小水合碳酸釓納米粒子[gadolinium hydrated carbonatenanoparticles (GHC-1)]，GHC-1 僅通過(guò)一鍋法就可以簡(jiǎn)單并大量地制備。一系列的表征表明 GHC-1 均勻性良好。GHC-1 的表面被聚丙烯酸完好地包裹，這使得GHC-1 具有非常良好的水溶性，從而保證了其適用于生物體的核磁共振成像。這些超小的無(wú)機(jī)釓化合物納米粒子粒徑僅有 2.3 ±0.1 nm，超小的粒徑有利于其在生物體中的應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)引起血栓。經(jīng)測(cè)試，在外加磁場(chǎng)為 0.55 T 的條件下，GHC-1 具有非常高的縱向弛豫率（r1= 34.8 mM-1s-1），相較于傳統(tǒng)造影劑Gd-DTPA（r1= 3.7 mM-1s-1），GHC-1 的縱向弛豫率是 Gd-DTPA 的 9.4 倍。同時(shí)GHC-1 的橫向弛豫率與縱向弛豫率的比值維持在較低的范圍（r2/r1= 1.17），這兩點(diǎn)在理論上保證了這些超小水合碳酸釓納米粒子具有良好的核磁共振造影性能。此外，作者通過(guò)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明了 GHC-1 沒(méi)有顯著的細(xì)胞毒性，作者認(rèn)為表面包裹著的聚丙烯酸是降低 GHC-1 毒性的重要原因。最后，作者通過(guò)將 GHC-1靜脈注射入小鼠體內(nèi)，在動(dòng)物層次表征了 GHC-1 的核磁共振造影效果。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，相較于沒(méi)有注射 GHC-1 的對(duì)照組小鼠，注射了 GHC-1 的實(shí)驗(yàn)組小鼠能夠通過(guò)核磁共振成像清晰地觀察到小鼠中的心肝脾肺腎等小鼠主要器官。
本文編號(hào)：3208719
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