【摘要】：目的: 合成一種能用于分子影像學(xué)的新型納米造影劑Gd(OH)_3，并對其樣本進(jìn)行表征。初步研究Gd(OH)_3作為磁共振造影劑的毒性，并探討其弛豫效能、在健康小鼠體內(nèi)的分布情況及對荷前列腺癌鼠瘤體顯示情況。為進(jìn)一步研究其長期毒性及評估其臨床應(yīng)用的可行性提供依據(jù)。 材料與方法： （1）將Gd(NO_3)_3·6H_2O（10mmol）溶于20mL去離子水中，攪拌后得到均勻的溶液。在不斷攪拌的條件下，通過連續(xù)滴定將2.5mol/L的NaOH溶液滴入上述溶液中，補(bǔ)加去離子水使得溶液的體積達(dá)到45mL，然后將此溶液倒入一個體積為50mL有Teflon（特氟龍）內(nèi)襯的不銹鋼高壓釜內(nèi)，將上蓋擰緊，放入烘箱中升溫至180℃，在該溫度下反應(yīng)24小時，然后將高壓釜自然冷卻至室溫。得到的產(chǎn)物為白色粉末，用紗布包好后放入索氏提取器中，先用去離子水洗3-4遍，再用乙醇清洗3-4遍后，在60℃恒溫條件下真空烘箱中抽真空24小時，以備后續(xù)實驗研究用。應(yīng)用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X-射線衍射(XRD)分析對樣本進(jìn)行表征。（2）應(yīng)用MTT法行體外細(xì)胞毒性實驗，將HepG2和MCF-7細(xì)胞制成單細(xì)胞懸液,接種5×10~3個細(xì)胞/孔于96孔細(xì)胞培養(yǎng)板上,37℃，5%CO_2的培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)12h。加入含10%血清的培養(yǎng)基配制的納米粒子懸浮液，終濃度分別為200μg/mL、100μg/mL、50μg/mL、25μg/mL、12.5μg/mL、6.25μg/mL、3.125μg/mL、0μg/mL，每組6復(fù)孔。同等條件下將兩種細(xì)胞分別培養(yǎng)48h。加MTT（5mg/mL）溶液20μL，繼續(xù)培養(yǎng)4h。小心吸棄上清，每孔加入150μL DMSO（二甲基亞砜），震蕩搖勻40min，，在570nm下測定吸光度值(應(yīng)用Bio-Rad model-68酶標(biāo)儀)，計算細(xì)胞生存率，分析細(xì)胞活力。為了進(jìn)行體外細(xì)胞形態(tài)分析，將密度2×10_4的HepG2細(xì)胞放在12孔平板上4小時讓細(xì)胞充分粘附。將所有的細(xì)胞用冷的磷酸鹽緩沖溶液(PBS)沖洗之后，將納米粒子(200μg/mL)加入到細(xì)胞培養(yǎng)基中。在培養(yǎng)48h之后，再將細(xì)胞用磷酸鹽緩沖溶液沖洗幾次以除去剩余的納米粒子，然后使用光學(xué)顯微鏡（奧林巴斯BX-51）在白光下觀察。體內(nèi)動物實驗設(shè)實驗組和對照組，每組各6只小白鼠，分別注射Gd(OH)_3和0.9%NaCL。為進(jìn)行組織學(xué)分析，兩組小鼠飼養(yǎng)30天后被解剖，將器官(心臟、脾、肝、肺及腎)按照對照組和實驗組分組，并且浸泡在10%中性福爾馬林中，再將收集起來的器官封藏在石蠟中，切片4μm厚，使用HE染料染色，在光學(xué)顯微鏡下觀察組織切片。體外T_1WI磁共振成像使用1.5T臨床磁共振成像儀，將不同濃度的Gd(OH)_3納米粒子稀釋液加入到包含1%瓊脂糖的磷酸鹽緩沖溶液中，作為對比劑放在一系列4.0mL埃彭道夫管中用于T_1WI磁共振成像。（3）12只小鼠隨機(jī)分成2組，每組各6只。對照組注射Gd-DTPA，實驗組注射Gd(OH)_3,兩組均行1.5T磁共振T_1WI、T_2WI平掃及T_1WI增強(qiáng)掃描。增強(qiáng)掃描時間點(diǎn)選擇在注射對比劑后15min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、16h和24h。測量腎臟皮質(zhì)、肝臟平掃及增強(qiáng)各個時間點(diǎn)T_1WI信號強(qiáng)度。（4）建立前列腺癌小鼠皮下移植瘤動物模型，12只荷前列腺癌小鼠隨機(jī)分為2組，每組6只，分別注射Gd-DTPA和Gd(OH)_3。兩組均行1.5T磁共振T_1WI、T_2WI平掃及T_1WI增強(qiáng)掃描。增強(qiáng)掃描時間點(diǎn)選擇在注射對比劑后15min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、16h和24h。測量2組實驗動物腫瘤實質(zhì)部分平掃和增強(qiáng)后各個時間點(diǎn)的T_1WI信號強(qiáng)度。測量背景噪聲，計算2組平掃及增強(qiáng)各個時間點(diǎn)腫瘤組織的信噪比。 結(jié)果： （1）我們成功制備了Gd(OH)_3納米粒子并對其進(jìn)行了形貌表征。從Gd(OH)_3納米粒子的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像中，可以清楚看到樣品納米粒子表面光滑，單個分散，長度大致相同，尺寸在100nm左右，直徑均一，尺寸在15nm左右。（2）MTT實驗表明在有納米粒子的條件下培養(yǎng)48小時，仍然有90%以上的細(xì)胞能存活。實驗組和對照組所有鼠在飼養(yǎng)30天后處死。沒有觀察到與Gd(OH)_3納米粒子的處理有關(guān)的組織損傷以及任何其他不利影響。隨著外加磁場強(qiáng)度的增加，納米粒子的磁化強(qiáng)度與外加磁場強(qiáng)度呈理想線性關(guān)系，說明Gd(OH)_3納米粒子擁有順磁性。制備好的納米粒子測得的最大磁化率值為8.9×10~(-5)emu/g~(-1)Oe~(-1)。從弛豫率（1/T_1）隨Gd3+濃度變化圖斜率計算出的納米粒子的相對r1值為12.3mM~(-1)S~(-1)（。3）兩組肝臟和腎臟平掃T_1WI信號強(qiáng)度均無統(tǒng)計學(xué)差異。兩組肝臟在注射造影劑后15min均有強(qiáng)化，信號均勻，此后Gd-DTPA組肝臟信號強(qiáng)度逐漸下降，Gd(OH)_3組肝臟信號強(qiáng)度持續(xù)至1h后逐漸下降。注射造影劑后兩組間相同時間點(diǎn)肝臟T_1WI信號值差異有統(tǒng)計學(xué)意義，同組不同時間點(diǎn)之間T_1WI信號值有差異(F=20944.4，p0.0001)，二者有交互效應(yīng)(F=2359.96，p0.0001)，說明隨著時間的變化，兩組各時間點(diǎn)信號值變化趨勢不同,隨時間延長，Gd(OH)_3組信號值降低幅度小于Gd-DTPA組。兩組腎臟增強(qiáng)后15min均顯示皮質(zhì)均勻強(qiáng)化。15min后Gd-DTPA組信號明顯下降，Gd(OH)_3組信號強(qiáng)度也有下降，但不如Gd-DTPA組明顯，并且8h到16h出現(xiàn)一個顯著平臺期，造影劑廓清速度明顯減慢。增強(qiáng)后兩組間相同時間點(diǎn)腎臟T_1WI信號值差異有統(tǒng)計學(xué)意義，同組不同時間點(diǎn)之間腎臟T_1WI信號值有差異(F=3001.83，p0.0001)，二者有交互效應(yīng)(F=1279.4，p0.0001)，說明隨著時間的變化，兩組各時間點(diǎn)信號值變化趨勢不同。隨時間延長，Gd(OH)_3組信號值降低幅度小于Gd-DTPA組。(4)前列腺癌皮下移植瘤模型建立成功。瘤體在MRI平掃均被檢查出。均呈類圓形，直徑約為15mm至20mm，平掃T_1WI均為低信號，T_2WI均為高信號，T_1WI和T_2WI信號均較均勻，兩組腫瘤在增強(qiáng)后15min均有強(qiáng)化，Gd-DTPA組腫瘤在注射造影劑15min后T_1WI信號強(qiáng)度逐漸下降，至24h仍略高于平掃T_1WI信號值，Gd(OH)_3組信號強(qiáng)度在注射造影劑15min后逐漸上升，至6h達(dá)到峰值，此后信號逐漸下降，至24h仍略高于平掃T_1WI信號值。腫瘤平掃時兩組T_1WI信號值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。兩組間注射造影劑后相同時間點(diǎn)腫瘤T_1WI信號值差異有統(tǒng)計學(xué)意義，同組不同時間點(diǎn)之間腫瘤T_1WI信號值有差異(F=27734.9，p0.0001)，二者有交互效應(yīng)(F=4630.27，p0.0001)，說明隨著時間的變化，兩組各時間點(diǎn)信號值變化趨勢不同。隨時間延長，Gd(OH)_3組信號值降低幅度小于Gd-DTPA組。兩組間平掃及注射造影劑15min后腫瘤信號噪聲比差異無統(tǒng)計學(xué)意義，注射造影劑后其余各個時間點(diǎn)信號噪聲比差異有統(tǒng)計學(xué)意義。同組不同時間點(diǎn)之間腫瘤信號噪聲比有差異(F=377.39，p0.0001)，二者有交互效應(yīng)(F=168.82，p0.0001)，說明隨著時間的變化，兩組各時間點(diǎn)腫瘤信號噪聲比變化趨勢不同。隨時間延長，Gd(OH)_3組腫瘤信號噪聲比降低幅度小于Gd-DTPA組。 結(jié)論： 我們用一種簡單易行的、產(chǎn)出率高的水熱法合成了納米磁共振造影劑Gd(OH)_3，對其進(jìn)行了詳細(xì)表征分析，評價了該納米粒子的特性。細(xì)胞毒性實驗和注射該納米粒子后的組織學(xué)分析進(jìn)一步表明其有很好的組織相容性，表明其有用于疾病診斷的可能性。體外MR成像研究證實其比商用Gd-DTPA復(fù)合物有更高的弛豫率。Gd(OH)_3在正常小鼠體內(nèi)成像及荷前列腺癌鼠腫瘤成像的實驗研究，初步明確了其在正常鼠體內(nèi)的分布和代謝情況及其與傳統(tǒng)造影劑比較對腫瘤顯影有明顯的優(yōu)勢。實驗表明納米磁共振造影劑Gd(OH)_3有廣闊的開發(fā)前景，其作為臨床應(yīng)用造影劑有巨大的潛力，對惡性腫瘤診斷存在潛在的巨大價值。因為其作為納米造影劑的易修飾特點(diǎn)，如果加載特異性配體會實現(xiàn)對腫瘤的特異性診斷，我們正在進(jìn)行這方面深入地研究。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R445.2

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張艷艷;具有特殊發(fā)光性能的納米片及量子點(diǎn)材料[D];華東師范大學(xué);2017年

2 信瑞;納米CT造影劑的制備與影像學(xué)應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2014年

本文編號：2696511