本文關(guān)鍵詞：載介孔二氧化硅納米囊脂質(zhì)體可視化增強(qiáng)HIFU消融腫瘤效力

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【摘要】：研究背景:高強(qiáng)度聚焦超聲(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)作為超聲治療領(lǐng)域的典范,已獲得廣泛的臨床應(yīng)用。HIFU主要用于各種良惡性腫瘤的治療,如子宮肌瘤、前列腺癌、肝癌等。高強(qiáng)度聚焦超聲治療腫瘤的生物學(xué)機(jī)制主要包括熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng):當(dāng)聚焦部位的腫瘤組織在HIFU的作用下,溫度升高達(dá)到約55~60°C以上,持續(xù)數(shù)秒,組織會(huì)發(fā)生凝固性壞死;組織中的微小氣泡在聲場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)中,會(huì)產(chǎn)生慣性和非慣性空化效應(yīng),在剪切力、微射流、沖擊波等作用下,HIFU起到機(jī)械解體腫瘤組織的作用。HIFU在治療過(guò)程中,必須依賴影像學(xué)的引導(dǎo),其主要的引導(dǎo)手段為超聲成像或者磁共振成像。目前,HIFU在臨床應(yīng)用的過(guò)程中,有學(xué)者發(fā)現(xiàn),經(jīng)HIFU照射過(guò)的腹盆腔腫物患者,再實(shí)施切除手術(shù)時(shí),發(fā)現(xiàn)局部臟器如腸管、正常子宮附件有明顯的腹膜粘連。有的HIFU專家在臨床實(shí)踐中曾經(jīng)屢遇部分患者在子宮肌瘤、胰腺癌、甲狀腺瘤治療過(guò)程中,因焦域以外部位的嚴(yán)重疼痛,不得不降低預(yù)設(shè)功率甚至中斷治療。針對(duì)這些HIFU治療過(guò)程中的并發(fā)癥,提高影像學(xué)的引導(dǎo)精度,以及增強(qiáng)HIFU的消融效力,降低HIFU治療所需要的超聲強(qiáng)度閾值,具有極其重大的意義。為此,本研究擬采用脂質(zhì)體包載介孔二氧化硅納米囊(Mesoporous Silica Nanocapusles,MSN),制備一種診療一體化的新型納米顆�！d介孔二氧化硅納米囊脂質(zhì)體(MSN-LIPO),MSN內(nèi)部含有少量高沸點(diǎn)且易揮發(fā)的乙酸異戊酯,作為HIFU增效的空化核心,MSN殼層含有Fe3O4,作為MRI T2加權(quán)造影成像因子,并在細(xì)胞水平和活體動(dòng)物水平驗(yàn)證MSN-LIPO提高HIFU影像引導(dǎo)和增強(qiáng)HIFU消融效能的特性。第一部分載介孔二氧化硅納米囊脂質(zhì)體的制備及性能檢測(cè)目的制備載介孔二氧化硅納米囊脂質(zhì)體(MSN-LIPO)和空白脂質(zhì)體(B-LIPO),并檢測(cè)其粒徑大小、結(jié)構(gòu)特征、穩(wěn)定性、細(xì)胞攝取、生物相容性等特性。材料和方法采用薄膜水化法制備MSN-LIPO和B-LIPO,用納米粒度及電位分析儀檢測(cè)MSN-LIPO和B-LIPO的粒徑大小及Zeta電位,用透射電子顯微鏡檢測(cè)MSN-LIPO的結(jié)構(gòu)特征,連續(xù)4周測(cè)量MSN-LIPO粒徑驗(yàn)證其穩(wěn)定性,使用激光共聚焦顯微鏡及分選型流式細(xì)胞儀驗(yàn)證U87 MG人惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞對(duì)MSN-LIPO的攝取,細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)評(píng)估MSN-LIPO的生物相容性。結(jié)果制備的MSN-LIPO外觀呈鐵銹色,B-LIPO外觀呈淺乳白色,納米粒度及電位分析儀測(cè)得兩者的粒徑大小分別為(128.6±2.11)nm和(86.9±0.59)nm,Zeta電位分別約為(-22.9±0.77)m V和(-22.7±0.20)m V。透射電鏡顯示,脂質(zhì)體成功包載MSN顆粒,粒徑與納米粒度及電位分析儀測(cè)得結(jié)果相近。連續(xù)4周測(cè)量MSN-LIPO的粒徑大小,組間比較F=0.378,P0.05,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明MSN-LIPO具有良好的穩(wěn)定性。激光共聚焦顯微鏡顯示U87 MG惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞能夠成功攝取MSN-LIPO,并呈現(xiàn)良好的時(shí)間依賴性,不同時(shí)間分組組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=675.81,P0.05);SNK-q多重比較顯示,30min組與0min組相比,攝取量增加(q=8.90,P0.05);1h組與30min組相比,攝取量增加(q=2.43,P0.05);2h組與1h組相比,攝取量增加(q=19.77,P0.05);6h組與2h組相比,攝取量增加(q=14.05,P0.05)。細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)顯示,不同濃度MSN-LIPO對(duì)U87 MG惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞、MCF-7人乳腺癌細(xì)胞和SK-BR-3人乳腺癌細(xì)胞均沒(méi)有顯著毒性作用,剩余細(xì)胞活性均在85%以上,表現(xiàn)出良好的生物相容性。結(jié)論本研究成功制備了MSN-LIPO,其粒徑較小,具有良好的穩(wěn)定性,容易被U87 MG惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞攝取,并具有良好的生物相容性。第二部分載介孔二氧化硅納米囊脂質(zhì)體增強(qiáng)磁共振T2加權(quán)成像實(shí)驗(yàn)?zāi)康臋z測(cè)MSN-LIPO的磁特性,驗(yàn)證其增強(qiáng)磁共振T2加權(quán)成像的功能,探索其作為HIFU造影劑的應(yīng)用價(jià)值。材料和方法制備MRI體外成像模型,應(yīng)用磁共振掃描儀對(duì)不同濃度的MSN-LIPO進(jìn)行磁共振成像,檢測(cè)MSN-LIPO的磁特性;建立BALB/c裸鼠皮下惡性膠質(zhì)瘤模型,經(jīng)尾靜脈注射MSN-LIPO前后,進(jìn)行肝實(shí)質(zhì)掃描;在腫瘤部位局部注射MSN-LIPO前后,進(jìn)行腫瘤磁共振成像;經(jīng)尾靜脈注射MSN-LIPO前后,對(duì)腫瘤部位進(jìn)行磁共振成像。結(jié)果體外MRI成像模型顯示,MSN-LIPO具有MRI T2加權(quán)負(fù)增強(qiáng)功能,隨著MSN-LIPO的濃度增高,MRI信號(hào)強(qiáng)度逐漸降低,繪出弛豫率曲線,r2=413.7m M-1s-1;BALB/c裸鼠惡性膠質(zhì)瘤模型磁共振成像顯示,靜脈注射MSN-LIPO前,肝實(shí)質(zhì)的信號(hào)強(qiáng)度為91.84±14.41,注射后5min,肝實(shí)質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度為30.34±2.61,獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示,t=7.27,P0.05,兩者的信號(hào)強(qiáng)度差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明靜脈注射MSN-LIPO后,肝實(shí)質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度顯著下降;腫瘤局部注射MSN-LIPO前,腫瘤信號(hào)強(qiáng)度為211.44±5.34,注射后5min,腫瘤信號(hào)強(qiáng)度為15.34±1.24,獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示,t=36.38,P0.05,兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明腫瘤局部注射MSN-LIPO后信號(hào)強(qiáng)度顯著降低;尾靜脈注射MSN-LIPO前,腫瘤部位信號(hào)強(qiáng)度為235.99±5.17,注射后30min,腫瘤部位信號(hào)強(qiáng)度為179±4.35,獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示,t=14.34,P0.05,兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明靜脈注射MSN-LIPO后,腫瘤部位信號(hào)也會(huì)顯著降低。結(jié)論本研究制備的MSN-LIPO具有良好的MRI T2加權(quán)造影功能。第三部分載介孔二氧化硅納米囊脂質(zhì)體增強(qiáng)HIFU消融腫瘤效力實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證在體外細(xì)胞培養(yǎng)條件下,MSN-LIPO增強(qiáng)HIFU對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷效力;驗(yàn)證BALB/c裸鼠惡性膠質(zhì)瘤動(dòng)物模型中,MSN-LIPO增強(qiáng)HIFU對(duì)皮下瘤的消融效力,探索其作為HIFU增敏劑的應(yīng)用價(jià)值。材料與方法分別將MSN-LIPO和B-LIPO經(jīng)HIFU輻照后,于顯微鏡下觀察微氣泡形成情況。選取U87 MG惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞作為研究對(duì)象,在體外細(xì)胞培養(yǎng)條件下,采用不同HIFU參數(shù)進(jìn)行輻照,采用CCK-8試劑檢測(cè)剩余細(xì)胞活性,為下一步實(shí)驗(yàn)選取最佳HIFU參數(shù)。確定體外HIFU治療參數(shù)后,將細(xì)胞治療分4各組:(1)Control組,(2)單純HIFU組,(4)HIFU+B-LIPO組(4)HIFU+MSN-LIPO組,經(jīng)不同處理后,通過(guò)CCK-8試劑檢測(cè)各組細(xì)胞增殖活性,并用分選型流式細(xì)胞儀檢測(cè)各組細(xì)胞凋亡和壞死情況。在體內(nèi)水平的研究中,取35只BALB/c裸鼠惡性膠質(zhì)瘤模型,設(shè)立Control組5只,治療組每組5只,治療分組為:180V、5s參數(shù)下,HIFU組、HIFU+B-LIPO組、HIFU+MSN-LIPO組;220V、5s參數(shù)下,HIFU組、HIFU+B-LIPO組、HIFU+MSN-LIPO組。取Control組裸鼠和180V、5s條件下HIFU治療的各組裸鼠,用VEVO 2100超聲實(shí)時(shí)分子影像系統(tǒng)檢測(cè)治療后的血流灌注情況。最后將各治療組裸鼠處死,取出腫瘤,通過(guò)TTC染色觀察各組HIFU消融情況,并計(jì)算出消融體積。結(jié)果MSN-LIPO經(jīng)HIFU輻照后,在顯微鏡下可見(jiàn)微氣泡產(chǎn)生,而B(niǎo)-LIPO經(jīng)過(guò)輻照后未見(jiàn)微氣泡產(chǎn)生。體外細(xì)胞培養(yǎng)條件下,HIFU參數(shù)為40V、1min時(shí)剩余細(xì)胞活性為70%左右,選定為后續(xù)治療參數(shù)。體外細(xì)胞治療分組,以對(duì)照組的剩余細(xì)胞活性為100%,單純HIFU組剩余活性約為70%,HIFU+B-LIPO組剩余活性為約72%,HIFU+MSN-LIPO組剩余活性約為52%,采用單因素方差分析,F=193.7,P0.05,組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,采用SNK檢驗(yàn),HIFU+MSN-LIPO組與單純HIFU組相比,P0.05,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;流式細(xì)胞儀檢測(cè)結(jié)果顯示,Control組凋亡和壞死細(xì)胞比例占1.61%,單純HIFU組凋亡和壞死細(xì)胞比例占20.37%,HIFU+B-LIPO組凋亡和壞死細(xì)胞比例占23.45%,HIFU+MSN-LIPO組凋亡和壞死細(xì)胞比例占42.86%,采用單因素方差分析,F=332.37,P0.05,組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,采用SNK檢驗(yàn),HIFU+MSN-LIPO組與單純HIFU組相比,P0.05,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在BALB/c裸鼠惡性膠質(zhì)瘤模型的治療中,超聲造影評(píng)價(jià)各組HIFU消融效力的結(jié)果顯示,Control組綠色信號(hào)較多,血流灌注比較豐富;HIFU組和HIFU+B-LIPO組的綠色信號(hào)相對(duì)于Control組有所減少,血流灌注降低;而HIFU+MSN-LIPO組的綠色信號(hào)明顯減少,表明MSN-LIPO增強(qiáng)了HIFU對(duì)腫瘤的消融效力,使腫瘤局部血流灌注明顯減少。TTC染色顯示,在HIFU參數(shù)為180V、5s時(shí),HIFU組的消融體積為(232.73±19.77)mm3,HIFU+B-LIPO組的消融體積為(238.46±20)mm3,HIFU+MSN-LIPO組的消融體積為(771.75±19.33)mm3,采用單因素方差分析,F=1234.09,P0.05,組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,采用SNK檢驗(yàn),HIFU+MSN-LIPO組的消融體積與單純HIFU和HIFU+B-LIPO組相比,P0.05,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;在HIFU參數(shù)為220V、5s時(shí),單純HIFU的消融體積為(325.13±29.44)mm3,HIFU+B-LIPO組的消融體積為(343.91±29.91)mm3,HIFU+MSN-LIPO組的消融體積為(1474.88±59.8)mm3,采用單因素方差分析,F=1218.12,P0.05,組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,采用SNK檢驗(yàn),HIFU+MSN-LIPO組的消融體積與單純HIFU組、HIFU+B-LIPO組相比,P0.05,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而180V、5s條件下HIFU+MSN-LIPO組的消融體積與220V、5s條件下單純HIFU組相比,獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),t=28.349,P0.05,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明在HIFU的治療中引入MSN-LIPO后,可以以更低的超聲強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)更好的消融效果。結(jié)論本研究制備的MSN-LIPO可以在體外細(xì)胞培養(yǎng)條件下,以及體內(nèi)荷瘤模型中,表現(xiàn)出增強(qiáng)HIFU消融效力的作用。
【關(guān)鍵詞】：介孔二氧化硅納米囊 脂質(zhì)體 納米顆粒 磁共振成像 T2加權(quán) 磁共振造影劑 HIFU造影劑 超順磁性氧化鐵 高強(qiáng)度聚焦超聲 惡性膠質(zhì)瘤 HIFU增敏劑
【學(xué)位授予單位】：第二軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R943
【目錄】：

• 中文摘要6-10
• 英文摘要10-16
• 英文縮略詞表16-17
• 前言17-19
• 第一部分 載介孔二氧化硅納米囊脂質(zhì)體的制備及性能檢測(cè)19-31
• 一、材料與方法19-22
• 二、結(jié)果22-29
• 三、討論29-31
• 第二部分 載介孔二氧化硅納米囊脂質(zhì)體增強(qiáng)磁共振T2加權(quán)成像實(shí)驗(yàn)31-41
• 一、材料與方法31-33
• 二、結(jié)果33-39
• 三、討論39-41
• 第三部分 載介孔二氧化硅納米囊脂質(zhì)體增強(qiáng)HIFU消融腫瘤效力實(shí)驗(yàn)41-54
• 一、材料與方法41-45
• 二、結(jié)果45-51
• 三、討論51-54
• 全文小結(jié)54-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 綜述59-66
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 發(fā)表論文和參加科研工作情況66-67
• 致謝67

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7 唐s，

本文編號(hào)：1079477