本文關(guān)鍵詞：基于金納米簇的腫瘤活體多模態(tài)分子影像研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：【研究背景和目的】自發(fā)熒光成像是近些年分子成像研究的新熱點(diǎn)。自發(fā)熒光成像最重要的特點(diǎn)就是不需要額外的激發(fā)光,因而與傳統(tǒng)熒光成像相比,具有明顯的成像優(yōu)勢(shì)。首先,自發(fā)熒光成像由于無激發(fā)光,因此避免了背景熒光、非特異熒光對(duì)成像造成的背景干擾。其次,由于生物組織對(duì)光的吸收和散射,熒光成像的入射激發(fā)光在經(jīng)過人體時(shí)不可避免的會(huì)發(fā)生強(qiáng)度的減弱。而自發(fā)熒光成像由于不需要激發(fā)光,因而避免了激發(fā)光減弱對(duì)成像效果造成的影響。目前,自發(fā)熒光成像的研究相對(duì)較少,成像原理多是基于能量共振轉(zhuǎn)移原理。量子點(diǎn)則是目前唯一報(bào)道的自發(fā)熒光能量受體。然而,量子點(diǎn)一般是由Cd2+、Pb2+等重金屬組成,而且很容易發(fā)生細(xì)胞內(nèi)的聚集。特別是其內(nèi)部的重金屬粒子的不斷自發(fā)釋出,會(huì)對(duì)生物體及環(huán)境帶來的潛在損害。由于毒性的限制,量子點(diǎn)很難進(jìn)一步在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。因此人們急切需要研發(fā)一種全新、無毒、高生物相容性的自發(fā)熒光系統(tǒng),進(jìn)一步推動(dòng)自發(fā)熒光成像及其在分子成像和治療中的應(yīng)用。金納米簇是一種新型的熒光納米材料。由于熒光穩(wěn)定,安全性高,生物相容性好,水溶性佳等特點(diǎn),日漸成為在體成像和探針研發(fā)中的新熱點(diǎn)。然而目前尚無有關(guān)金納米簇作為自發(fā)熒光成像能量供體的相關(guān)研究。本課題將首次利用人血清白蛋白作為模版合成近紅外熒光金納米簇,并首次建立金納米簇的快速放射性標(biāo)記方法。在此基礎(chǔ)上,通過體內(nèi),體外一系列實(shí)驗(yàn),評(píng)價(jià)金納米簇與放射性核素間發(fā)生契倫科夫能量共振轉(zhuǎn)移的可能性,并探討金納米簇作為契倫科夫能量共振轉(zhuǎn)移受體和核素載體,實(shí)現(xiàn)自發(fā)熒光成像和放射性核素成像的潛在價(jià)值,從而為Au NCs成為新型多模態(tài)成像的候選分子提供理論依據(jù)�！痉椒ā�1.以用HSA為模版合成Au NCs,TEM測(cè)量其大小,熒光分光光度計(jì)測(cè)量其熒光光譜,CD譜測(cè)量HSA構(gòu)象改變。以水合肼還原法,將放射性64Cu以無金屬螯合物的方式還原于Au NCs表面,快速薄層層析(Instant Thin-Layer Chromatography,ITLC)測(cè)量其標(biāo)記率和穩(wěn)定性;2.體外評(píng)價(jià)64Cu-doped Au NCs的PET成像及其契倫科夫能量共振轉(zhuǎn)移下的自發(fā)近紅外熒光成像能力(CRET-NIR)。進(jìn)一步采用IVIS分析其近紅外自發(fā)光特點(diǎn),選取如下濾光片組:無濾片組、590 nm、510 nm、515-575 nm、575-650 nm、695-770 nm和810-875 nm,對(duì)64Cu-doped Au NCs CRET-NIR的成像效果進(jìn)行分析;3.裸鼠皮下接種U87MG細(xì)胞,尾靜脈注射64Cu-doped Au NCs,分別使用PET成像和IVIS小動(dòng)物成像系統(tǒng),在注射后不同時(shí)間點(diǎn),行PET成像及CRET-NIR成像,判斷其在體雙模態(tài)成像能力。以腫瘤部位為感興趣區(qū),計(jì)算不同時(shí)間點(diǎn)腫瘤部位的CRET-NIR和PET信號(hào)的變化,并判斷二者關(guān)系;4.生物學(xué)分布實(shí)驗(yàn)及組織學(xué)檢查,判斷64Cu-doped Au NCs的靶向性,確定其體內(nèi)代謝特點(diǎn)�！窘Y(jié)果】1.成功合成了HSA包裹的Au NCs。TEM顯示所合成的Au NCs呈規(guī)則球形顆粒,粒徑均一,顆粒大小約為0.93±0.25 nm,分光光度計(jì)測(cè)量Au NCs最大發(fā)射光譜約為680 nm,CD譜測(cè)量結(jié)果證實(shí),合成后HSA的空間構(gòu)象得到保持。ITLC結(jié)果顯示放射性64Cu幾乎全被成功標(biāo)記于Au NCs上,且標(biāo)記穩(wěn)定;2.體外PET成像及熒光成像結(jié)果顯示,64Cu-doped Au NCs展現(xiàn)出良好雙模態(tài)成像能力。IVIS系統(tǒng)對(duì)成像結(jié)果分析表明,64Cu-doped Au NCs可發(fā)生CRET-NIR成像,且強(qiáng)度高于64Cu的契倫科夫輻射。在無濾片組,64Cu-doped Au NCs的總信號(hào)強(qiáng)度是同放射強(qiáng)度64Cu Cl2的1.6倍;在590 nm組,64Cu-doped Au NCs強(qiáng)度值為9.40×106 photon/s遠(yuǎn)高于64Cu Cl2的3.42×106 photon/s(約2.7倍)。特別是在695-770 nm處,由于包含64Cu-doped Au NCs的最大發(fā)射波長,熒光強(qiáng)度是64Cu Cl2契倫科夫輻射強(qiáng)度的4.3倍;3.荷瘤動(dòng)物在體成像表明,64Cu-doped Au NCs具備優(yōu)良的PET成像及CRET-NIR成像性能。PET成像及定量結(jié)果顯示,64Cu-doped Au NCs在注射后1小時(shí)即有明顯的腫瘤攝取。ROI測(cè)量顯示,隨著時(shí)間延長,在注射后18小時(shí)和24小時(shí),腫瘤組織可分別達(dá)到14.9%ID/g和15.2%ID/g的放射性攝取。IVIS成像表明64Cudoped Au NCs可顯示出滿意的腫瘤CRET-NIR,注射后8小時(shí)達(dá)最大信號(hào)值。與此對(duì)應(yīng)的是,同等放射劑量的64Cu Cl2的契倫科夫輻射卻基本不能顯示腫瘤位置。ROI測(cè)量64Cu Cl2契倫科夫輻射強(qiáng)度僅為64Cu-doped Au NCs在體強(qiáng)度的1/7;由于CRET現(xiàn)象,在體PET與CRET-NIR信號(hào)顯示出良好的線性相關(guān)性,其中PET與無濾片組和590 nm組的相關(guān)性分別達(dá)到r2=0.9340和r2=0.9687。然而,由于契倫科夫輻射能量發(fā)生了轉(zhuǎn)移,510 nm組中64Cu Cl2的契倫科夫輻射與PET信號(hào)的相關(guān)性僅為r2=0.7616;4.生物分布實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,64Cu-doped Au NCs具有良好的體內(nèi)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn),肝臟和腎臟是其排泄器官,組織學(xué)檢查沒有發(fā)現(xiàn)明顯的器官損傷�！窘Y(jié)論】本課題成功制備了新型自發(fā)成像金納米簇,64Cu-doped Au NCs,首次將貴金屬納米簇作為能量受體,成功用于小動(dòng)物PET和CRET-NIR雙模態(tài)成像。該探針具有以下特點(diǎn):1)粒徑小,水溶性好,穩(wěn)定性高;2)具備PET及自發(fā)NIR雙模態(tài)成像的能力;3)可將短波長的契倫科夫輻射轉(zhuǎn)化為Au NCs的長波長,有利于在體成像;4)在體無毒,且生物相容性好。64Cu-doped Au NCs有望成為生物醫(yī)學(xué),特別是分子影像與腫瘤治療研究的新利器。
【關(guān)鍵詞】：金納米簇 64Cu 契倫科夫能量共振轉(zhuǎn)移 自發(fā)熒光成像 PET成像 近紅外成像
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R730.4;O482.31
【目錄】：

• 縮略語表7-10
• 中文摘要10-14
• ABSTRACT14-19
• 前言19-22
• 文獻(xiàn)回顧22-39
• 1. 腫瘤的流行病學(xué)、診斷及治療現(xiàn)狀和所面臨的挑戰(zhàn)22
• 2. 分子影像學(xué)在腫瘤相關(guān)研究中的作用22-24
• 3. 分子影像研究朝向多模態(tài)方向發(fā)展24-26
• 4. 核素光學(xué)雙模態(tài)分子成像具有明顯的成像優(yōu)勢(shì)26-31
• 5. 納米材料與多模態(tài)分子成像31-33
• 6. 金納米簇的研究背景33-37
• 7. 結(jié)語37-39
• 第一部分 金納米簇的合成、表征及放射性標(biāo)記39-55
• 1. 材料40-41
• 1.1 試劑與耗材40
• 1.2 實(shí)驗(yàn)儀器40-41
• 2. 方法41-44
• 2.1 HSA@Au NCs的合成41-42
• 2.2 放射性~(64)Cu標(biāo)記與純化42
• 2.3 ~(64)Cu-doped Au NCs的放射化學(xué)純度測(cè)定42
• 2.4 不同濃度Cu制備Cu-doped Au NCs42-43
• 2.5 瓊脂糖凝膠電泳43
• 2.6 不同濃度Cu制備的Cu-doped Au NCs熒光性質(zhì)的影響43-44
• 2.7 統(tǒng)計(jì)分析方法44
• 3. 結(jié)果44-52
• 3.1 HSA@Au NCs的合成44
• 3.2 Au NCs吸收光譜及熒光光譜44-46
• 3.3 Au NCs的形貌及粒徑表征、46
• 3.4 Cu-doped Au NCs的吸收光譜及熒光光譜表征46
• 3.5 Cu-doped Au NCs的形貌、粒徑表征及CD譜變化46-47
• 3.6 ~(64)Cu標(biāo)記Au NCs的效率、純度及穩(wěn)定性47-49
• 3.7 不同濃度Cu制備Cu-doped Au NCs及其對(duì)Au NCs熒光特性的影響49-52
• 4. 討論52-55
• 第二部分 ~(64)CU-DOPED AUNCS的體外多模態(tài)成像研究與評(píng)價(jià)55-72
• 1. 材料56-57
• 1.1 試劑與耗材56-57
• 1.2 實(shí)驗(yàn)儀器57
• 1.3 細(xì)胞系57
• 2. 方法57-62
• 2.1 細(xì)胞復(fù)蘇、培養(yǎng)穿代、凍存57-58
• 2.2 細(xì)胞計(jì)數(shù)58-59
• 2.3 CCK8毒性實(shí)驗(yàn)59-60
• 2.4 細(xì)胞非特異吞噬及免疫熒光60
• 2.5 細(xì)胞非特異吞噬的流式細(xì)胞儀檢測(cè)60-61
• 2.6 體外PET成像61
• 2.7 體外Maestro成像61
• 2.8 體外契倫科夫能量共振轉(zhuǎn)移成像及IVIS光譜分段分析掃描61-62
• 2.9 統(tǒng)計(jì)分析方法62
• 3. 結(jié)果62-69
• 3.1 CCK8細(xì)胞毒性研究62-63
• 3.2 U87MG細(xì)胞對(duì)納米粒子的攝取及流式63-64
• 3.3 ~(64)Cu-doped Au NCs體外PET成像評(píng)估64-65
• 3.4 ~(64)Cu-doped Au NCs體外Maestro熒光成像評(píng)估65-66
• 3.5 體外自發(fā)熒光成像及IVIS光譜分段掃描66-69
• 4. 討論69-72
• 第三部分 ~(64)CU-DOPED AUNCS的體內(nèi)多模態(tài)成像研究與評(píng)價(jià)72-91
• 1. 材料73-74
• 1.1 試劑與耗材73
• 1.2 實(shí)驗(yàn)儀器73-74
• 1.3 細(xì)胞系及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物74
• 2. 方法74-77
• 2.1 荷瘤動(dòng)物模型建立74-75
• 2.2 ~(64)Cu-doped Au NCs荷瘤動(dòng)物的PET成像75
• 2.3 ~(64)Cu-doped Au NCs荷瘤動(dòng)物的自發(fā)熒光及契倫科夫成像75-76
• 2.4 ~(64)Cu-doped Au NCs的器官分布76
• 2.5 PET成像與光學(xué)成像的相關(guān)性分析76-77
• 2.6 ~(64)Cu-doped Au NCs組織學(xué)評(píng)價(jià)77
• 2.7 統(tǒng)計(jì)分析方法77
• 3. 結(jié)果77-88
• 3.1 ~(64)Cu-doped Au NCs的近紅外自發(fā)熒光成像77-80
• 3.2 ~(64)Cu-doped Au NCs的PET成像80-83
• 3.3 PET成像與光學(xué)成像的相關(guān)性83-85
• 3.4 ~(64)Cu-doped Au NCs的器官分布85-86
• 3.5 器官毒性研究86-88
• 4. 討論88-91
• 小結(jié)91-92
• 參考文獻(xiàn)92-113
• 個(gè)人簡歷和研究成果113-117
• 致謝117-118

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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10 白晶;陽離子脂質(zhì)基因載體Lipid-mu peptide-DNA的研究[D];上海交通大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：331178