發(fā)布時間：2017-03-17 20:00

  本文關(guān)鍵詞：功能性包膜造影劑微泡的定征、動力學(xué)響應(yīng)和應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：惡性腫瘤和心腦血管疾病已成為人類健康面臨的兩類嚴重威脅,因此對惡性腫瘤和心腦血管疾病的早期診斷和有效治療引起了越來越多的關(guān)注。隨著納米生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)成像和靶向基因／藥物轉(zhuǎn)染的發(fā)展,超聲／核磁共振成像引導(dǎo)下的臨床診斷和治療已經(jīng)成為最有前途的非侵入性治療方法之一。超聲成像是一種非電離輻射成像模式,它以無電離輻射、安全性高、價格低而且可以為我們提供實時圖像等優(yōu)勢,成為臨床醫(yī)學(xué)上最常用的一種診斷手段。微氣泡超聲造影劑的引入,進一步提高了診斷的準確性。近年來,微氣泡超聲造影劑在超聲治療領(lǐng)域得到更多關(guān)注,在靶向基因／藥物轉(zhuǎn)染、腫瘤消融和放射療法等方面得以應(yīng)用。磁性納米顆粒已經(jīng)廣泛應(yīng)用在核磁共振成像中,可以提高空間分辨率和軟組織對比度,從而提高臨床診斷的準確性。超順磁氧化鐵納米顆粒(SPIO)以獨特的磁性特征,良好的生物相容性和磁性非病毒載體等優(yōu)勢,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。將SPIO顆粒嵌入在超聲造影劑微泡表面可以制備多功能診斷／治療造影劑,但同時這也改變了微泡造影劑的機械特性(例如微泡粒徑分布,微泡包膜厚度和粘彈特性),進而影響微泡造影劑的動力學(xué)響應(yīng)(比如共振頻率、次諧波／諧波響應(yīng)、聲衰減系數(shù)、非線性振動和空化效應(yīng))和微泡造影劑在臨床中的應(yīng)用。本文著重研究SPIO顆粒的嵌入如何影響超聲造影劑微泡的機械特性和動力學(xué)行為。通過將二巰基丁二酸(DSMA)修飾的SPIO顆粒與白蛋白包膜微泡進行組裝來制備一種功能性包膜造影劑微泡。其次采用紫外分光技術(shù),磁性檢測技術(shù),透射電子顯微鏡,X射線能譜和基于原子力顯微鏡(AFM)三維掃描技術(shù)對功能性包膜造影劑微泡進行了物理特性表征。研究結(jié)果表明,SPIO納米顆粒能成功附著在白蛋白微泡包膜上,并且對微氣泡包膜的結(jié)構(gòu)和形貌有一定影響。本文還采用了一種綜合性技術(shù)來定征雙模態(tài)包膜微泡的機械特性和聲學(xué)特性并提高評估的準確性和確定性。將原子力顯微技術(shù),單微粒光感技術(shù),聲衰減特性,包膜氣泡動力學(xué)仿真相結(jié)合,多模態(tài)微泡粒徑分布,包膜厚度,粘彈特性逐一確定,均為單一參數(shù)評估,不存在不確定性。本文系統(tǒng)地研究了SPIO粒子濃度對多模態(tài)微泡造影劑的機械特性和聲學(xué)特性的影響。研究結(jié)果表明將原子力顯微技術(shù)與包膜氣泡動力學(xué)模型相結(jié)合可以準確定征包膜微泡的粘彈特性,隨著SPIO納米顆粒濃度的增加,包膜微泡的彈性系數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢,而粘性系數(shù)成上升趨勢。另外,本文對功能性包膜造影劑微泡在超聲成像、磁共振成像以及超聲協(xié)助VEGF轉(zhuǎn)染中的應(yīng)用進行了系統(tǒng)的研究,研究結(jié)果表明,SPIO納米顆粒的引入明顯改善了超聲成像和磁共振成像效果,其診斷的靈敏度和準確性大幅度提高,同時研究發(fā)現(xiàn),當SPIO納米顆粒濃度為114.7 μg/ml時,超聲協(xié)助VEGF轉(zhuǎn)染的效果最佳,從而為進一步完善功能性包膜造影劑微泡的設(shè)計方法提供有力支撐。針對超聲結(jié)合造影劑增強水凝膠組織工程支架的孔隙率和通透性的作用機理進行了研究,采用掃描電子顯微鏡,體內(nèi)熒光成像技術(shù)和激光共聚焦技術(shù)研究了低強度脈沖超聲激發(fā)的聲微流以及聲微流產(chǎn)生的剪切力增強三維水凝膠支架材料的孔隙率和通透性的作用機制。本文的工作為多功能微/納米顆粒在非侵入式惡性腫瘤診斷和治療的發(fā)展和完善奠定理論基礎(chǔ),并提出了表征方法。
【關(guān)鍵詞】：功能性包膜造影劑 超順磁納米顆粒 原子力顯微鏡 機械特性 聲學(xué)特性 超聲成像 核磁共振成像 基因/藥物轉(zhuǎn)染 慣性空化效應(yīng) 三維支架材料 孔隙率與通透性
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O426.9;R981.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 第一章 引言12-23
• 1.1 研究背景及意義12-14
• 1.2 醫(yī)學(xué)成像技術(shù)14-15
• 1.2.1 超聲成像技術(shù)14-15
• 1.2.2 核磁共振成像技術(shù)15
• 1.3 超聲造影劑15-19
• 1.3.1 超聲造影劑分類16-17
• 1.3.2 超聲造影劑的應(yīng)用17-19
• 1.4 核磁共振造影劑19-20
• 1.5 多功能造影劑的發(fā)展20-21
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容21-23
• 第二章 功能性包膜造影劑微泡的制備與物理特性表征23-36
• 2.1 實驗材料、試劑及儀器23-24
• 2.1.1 實驗材料及試劑23-24
• 2.1.2 實驗儀器24
• 2.2 功能性包膜造影劑微泡的制備24-27
• 2.2.1 磁性納米粒子的制備24-25
• 2.2.2 功能性包膜造影劑微泡的制備25-27
• 2.3 功能性包膜造影劑微泡的物理特性檢測27-32
• 2.3.1 磁性納米顆粒的特性表征27
• 2.3.2 功能性包膜造影劑微泡的紫外分光檢測27
• 2.3.3 功能性包膜造影劑微泡的磁性特征27-28
• 2.3.4 功能性包膜造影劑微泡的TEM檢測28
• 2.3.5 功能性包膜造影劑微泡的X射線能譜分析28
• 2.3.6 基于AFM的功能性包膜造影劑微泡的形貌特征28-32
• 2.4 功能性包膜造影劑微泡的物理特性檢測結(jié)果與討論32-35
• 2.4.1 磁性納米顆粒的特性檢測結(jié)果32
• 2.4.2 功能性包膜造影劑微泡包裹SPIO納米顆粒的含量測定32-33
• 2.4.3 功能性包膜造影劑微泡的磁性特征33
• 2.4.4 功能性包膜造影劑微泡的TEM檢測結(jié)果33-34
• 2.4.5 功能性包膜造影劑微泡的W射線能譜檢測結(jié)果34-35
• 2.4.6 功能性包膜造影劑微泡的三維形貌特征35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 功能性包膜造影劑微泡的機械特性與聲學(xué)特性36-55
• 3.1 基于AFM的功能性包膜造影劑微泡機械特性的理論研究36-38
• 3.1.1 原子力顯微鏡測量微泡包膜機械特性的基本原理36-38
• 3.2 功能性包膜造影劑微泡的機械特性實驗研究方法38-39
• 3.2.1 實驗材料與儀器38-39
• 3.2.2 實驗方法39
• 3.3 功能性包膜造影劑微泡的機械特性實驗結(jié)果39-41
• 3.3.1 SPIO納米顆粒濃度對功能性包膜造影劑微泡機械特性的影響39-40
• 3.3.2 白蛋白微泡包膜造影劑的有效硬度與微泡直徑的關(guān)系40
• 3.3.3 功能性包膜造影劑微泡的有效硬度與微泡直徑的關(guān)系40-41
• 3.4 功能性包膜造影劑微泡的聲學(xué)特性理論研究41-46
• 3.4.1 Rayleigh-Plesset(RP)方程41-42
• 3.4.2 包膜氣泡的線性動力學(xué)方程42-44
• 3.4.3 包膜氣泡的非線性動力學(xué)方程44-46
• 3.5 功能性包膜造影劑微泡的聲學(xué)特性實驗研究46-49
• 3.5.1 功能性包膜造影劑微泡的包膜厚度測量46-47
• 3.5.2 功能性包膜造影劑微泡的粒徑分布與微泡濃度評估47
• 3.5.3 功能性包膜造影劑微泡的粘彈特性評估47-48
• 3.5.4 功能性包膜造影劑微泡的聲衰減特性測量48-49
• 3.6 功能性包膜造影劑微泡的聲學(xué)特性實驗結(jié)果49-54
• 3.6.1 功能性包膜造影劑微泡的包膜厚度測量結(jié)果49-50
• 3.6.2 功能性包膜造影劑微泡的粒徑分布與濃度50-51
• 3.6.3 功能性包膜造影劑微泡的彈性特性51-53
• 3.6.4 功能性包膜造影劑微泡的聲衰減特性與粘性系數(shù)評估53-54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 第四章 功能性包膜造影劑微泡在臨床診斷與治療中的應(yīng)用55-71
• 4.1 實驗材料、試劑及儀器55-56
• 4.1.1 實驗材料及試劑55-56
• 4.1.2 實驗儀器56
• 4.2 體外超聲成像56-58
• 4.2.1 體外超聲成像實驗56-57
• 4.2.2 體外超聲成像結(jié)果57-58
• 4.3 體外MRI成像58-60
• 4.3.1 體外MRI成像實驗58
• 4.3.2 體外MRI成像結(jié)果58-60
• 4.4 超聲介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)染的作用機理60-62
• 4.4.1 超聲介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)染的作用機理60-62
• 4.4.2 超聲空化強度測量方法62
• 4.5 功能性包膜造影劑微泡在超聲激勵下增強基因轉(zhuǎn)染的實驗研究62-65
• 4.5.1 細胞培養(yǎng)63
• 4.5.2 超聲協(xié)助VEGF_(165)轉(zhuǎn)染與超聲空化探測系統(tǒng)63-64
• 4.5.3 慣性空化劑量檢測64
• 4.5.4 綠色熒光檢測64-65
• 4.5.5 采用ELISA量化評估VEGF_(165)表達65
• 4.5.6 細胞活性評估65
• 4.5.7 統(tǒng)計分析65
• 4.6 功能性包膜造影劑微泡在超聲激勵下增強基因轉(zhuǎn)染的實驗結(jié)果65-70
• 4.6.1 超聲協(xié)助VEGF_(165)轉(zhuǎn)染的綠色熒光表達評估65-66
• 4.6.2 SPIO納米顆粒濃度對慣性空化劑量的影響66-67
• 4.6.3 SPIO納米顆粒濃度對細胞活性的影響67-68
• 4.6.4 SPIO納米顆粒濃度對VEGF_(165)蛋白表達的影響68-70
• 4.7 本章小結(jié)70-71
• 第五章 超聲結(jié)合造影劑增強水凝膠支架材料孔隙率與通透性的機理研究71-84
• 5.1 實驗材料、試劑及儀器72-73
• 5.1.1 實驗材料及試劑72
• 5.1.2 實驗儀器72-73
• 5.2 研究方法與步驟73-77
• 5.2.1 三維水凝膠支架的制備73
• 5.2.2 LIPUS輻照系統(tǒng)73-74
• 5.2.3 LIPUS協(xié)助增強支架材料孔隙率和通透性的作用機理74-75
• 5.2.4 三維水凝膠支架的孔隙率評估75-76
• 5.2.5 三維水凝膠支架的通透性評估76
• 5.2.6 三維水凝膠支架中HeLa細胞的綠色熒光觀察76-77
• 5.2.7 統(tǒng)計分析77
• 5.3 研究結(jié)果77-83
• 5.3.1 三維水凝膠支架的孔隙率評估77-78
• 5.3.2 三維水凝膠支架的通透性評估78-81
• 5.3.3 三維水凝膠支架中HeLa細胞的綠色熒光觀察81-83
• 5.4 本章小結(jié)83-84
• 第六章 總結(jié)與展望84-86
• 參考文獻86-99
• 博士階段發(fā)表論文99-100
• 致謝100-101

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：功能性包膜造影劑微泡的定征、動力學(xué)響應(yīng)和應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：253334