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磁共振纳米铁颗粒成像技术在肿瘤及转移淋巴结中的基础实验研究

雷晶  
【摘要】: 目的:研究不同浓度超小超顺磁性氧化铁颗粒(USPIO)在兔胭窝炎性淋巴结中的增强磁共振特征,建立USPIO淋巴结显像的常规注射及扫描方案。 材料与方法:12只健康新西兰兔于足垫处注射完全弗氏佐剂,建立胭窝淋巴结的炎性增生模型。静脉注射不同剂量(45/90/135μmol Fe/kg)的USPIO,注射前后行磁共振扫描,观察不同浓度组及90μmol Fe/kg浓度组在不同时间点淋巴结强化特征,测量各组淋巴结T1信号强度、T2信号强度、T2*值及T2值变化并计算T2强化率。结果:胭窝炎症淋巴结在USPIO增强后24小时,90和135μmol Fe/kg浓度组T2加权像序列强化效果及强化率差异无显著性,但均显著优于45μmol Fe/kg浓度组(P0.05):90μmo1 Fe/kg组在6-24h T1信号强度、T2信号强度、T2值及T2强化率差异无显著性(P0.05),90μmol Fe/kg组淋巴结信号强度降低在18h达峰值,于18-24h均能获得较好的图像。 结论:90μmol Fe/kg可以较好地强化淋巴结,注射USPIO后18-24h采集淋巴结图像可以达到满意的强化效果。 目的:研究不同性质淋巴结超小超顺磁性氧化铁颗粒(USPIO)的增强磁共振特征,分析其与淋巴结病理超微结构的关系;在此基础上探讨USPIO增强MR在诊断淋巴结转移方面的作用及价值。 材料与方法:36只健康新西兰兔随机分为炎症组及肿瘤转移组,兔足垫注射完全弗氏佐剂,用于建立胭窝淋巴结的炎性增生模型;兔后小腿肌肉接种VX2瘤株,用于建立胭窝肿瘤淋巴结转移模型。两组建模后动物均经静脉注射90μmolFe/kg的USPIO,于注射前及注射后24h分别行磁共振成像(MRI)扫描观察淋巴结信号强度及T2值变化并计算强化率,扫描后取出胭窝淋巴结行HE染色、普鲁士蓝染色及电镜切片,观察淋巴结超微结构的变化、铁颗粒在淋巴结内的分布特征,巨噬细胞吞噬铁颗粒的情况,分析病理显微结构与淋巴结强化的关系。确定淋巴结USPIO增强MR影像诊断标准,评价其诊断的准确性。 结果:在观测的72枚淋巴结中,病理证实共有46个炎性增生性淋巴结和26个转移性淋巴结,其中4枚仅见小片状包膜下转移灶。USPIO增强MR诊断淋巴结的敏感性为84.6%,特异性为87.0%,阳性预测值为78.6%,阴性预测值为90.9%。平扫时炎性增生性淋巴结和肿瘤转移性淋巴结的T2信号强度差异无显著性,USPIO强化后,炎性增生组淋巴结中心T2信号强度明显降低,而肿瘤转移组淋巴结T2信号降低不明显,二者淋巴结强化率分别为57.22%和29.45%,差异具有显著性(P0.01)。HE染色、普鲁士蓝染色及电镜切片显示淋巴结内的铁颗粒主要分布于淋巴结髓索结构内,皮质及副皮质区相对较少,与MRI图像相对应;电镜检查显示炎性增生性淋巴结内铁颗粒主要存在于巨噬细胞的胞饮泡内,而转移性淋巴结巨噬细胞胞饮泡内则被大量的细胞碎屑所取代。 结论:淋巴结USPIO增强磁共振成像是一种良好的鉴别淋巴结性质的方法,良恶性淋巴结USPIO强化特征与淋巴结的超微结构特别是巨噬细胞在结内的分布及其功能状态有较密切关系,可能影响USPIO对淋巴结性质的诊断准确性。 目的:研究DMSA-USPIO纳米颗粒表征、体外磁学性能及其在健康裸鼠体内的分布特征。 方法:FT-IR方法检测DMSA-USPIO表面羧基情况。配置相同浓度梯度的DMSA-USPIO溶液及Ferumoxtran-10溶液,比较其体外磁共振T2及T2*信号强度及T2/T2*值;3只健康BALB/C nu-nu裸鼠尾静脉注射DMSA-USPIO,注射前后行磁共振扫描,观察其各脏器在MRI多种序列中的影像特征及在不同时间点肝、肾、肌肉和脑组织的强化特点和T2值变化,并进行病理组织学检查,普鲁士蓝染色观察各器官铁颗粒分布情况。 结果:FT-IR波谱图显示DMSA-USPIO具有-OH和-C=O特征性吸收强峰。DMSA-USPIO浓度与R2/R2*值呈线性正比关系,在相同浓度下,DMSA-USPIO的横向弛豫时间明显短于Ferumoxtran-10的横向弛豫时间。DMSA-USPIO注射后肝脏信号强度比注射前减低,肾脏、肌肉与脑信号强度无明显改变;肝脏DMSA-USPIO注射前与注射24小时后T2值比较差异有显著性(p0.05),强化率为26.8%。病理切片普鲁士蓝染色可见肝、脾、淋巴结组织内存在蓝染铁颗粒,肾、脑、肺、心肌及肠道未见明显铁颗粒沉积。 结论:DMSA-USPIO颗粒有着优良的磁共振成像性能,表面被覆有丰富的可修饰集团,可作为靶标分子的拼接载体用于磁共振成像;肝脏可作为评价DMSA-USPIO纳米氧化铁颗粒裸鼠体内强化效果的目标脏器之一,用于后续磁共振增强研究。 目的:构建血管内皮生长因子受体3(VEGFR3)抗体与超微超顺磁性氧化铁粒子(USPIO)的磁共振分子探针VEGFR3-USPIO,探讨其对人乳腺癌MDA-MB-231细胞的体外靶向结合能力及体外磁共振靶向成像能力。 方法:利用细胞免疫荧光方法检测MDA-MB-231细胞VEGFR3的表达情况及表达部位;利用Western Blot方法检测VEGFR3分子量并进行半定量分析;用碳二亚胺(1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)将VEGFR3抗体和USPIO进行偶联;检测相同浓度梯度下VEGFR3-USPIO、USPIO溶液磁共振T2弛豫时间的变化及差异;将VEGFR3-USPIO、USPIO分别与MDA-MB-231细胞孵育,行普鲁士蓝染色观察铁颗粒结合及存在情况,并行体外磁共振成像测定T2值变化情况。 结果:MDA-MB-231细胞VEGFR3受体表达阳性,VEGFR3表达部位在细胞膜及胞质内,VEGFR3肽段与Marker相比大致位于分子质量为73KDa处;体外磁共振测量结果显示,VEGFR3-USPIO与USPIO相比,在各浓度下,T2及T2*弛豫时间均无明显差异,且R2及R2*弛豫时间与溶液浓度存在线性正比关系;铁颗粒与细胞孵育后,普鲁士蓝染色可见VEGFR3-USPIO组铁颗粒存留较多,且集中分布于细胞膜周围,而USPIO组铁颗粒存留稀少,且散在分布于细胞间隙。VEGFR3-USPIO-细胞孵育组的T2弛豫时间低于USPIO-细胞孵育组,两者的T2驰豫时间变化率分别为61.0%和43.5%。 结论:VEGFR3-USPIO颗粒在体外细胞水平对表达VEGFR3的人乳腺癌MDA-MB-231细胞具有较好的靶向结合能力和靶向成像能力。 目的:利用临床型MRI仪探讨VEGFR3-USPIO颗粒的健康裸鼠体内分布特征及其对荷瘤裸鼠在体瘤块的靶向成像能力。 材料与方法:3只健康BALB/C nu-nu裸鼠尾静脉注射VEGFR3-USPIO,注射前后行磁共振扫描,观察其各脏器在MRI多种序列中的影像特征及在不同时间点肝、肾、肌肉和脑组织的强化特点和T2值变化,并进行病理组织学检查,普鲁士蓝染色观察各器官铁颗粒分布情况;建立人乳腺癌MDA-MB-231裸鼠皮下瘤模型6只,随机分为二组,每组3只,分别经尾静脉注射VEGFR3-USPIO及空白USPIO造影剂,注射前与注射后24小时行磁共振扫描,测量在体肿瘤及肝脏的T2值强化程度,并进行病理组织学检查。 结果:VEGFR3-USPIO注射后健康裸鼠肝脏T2值比注射前明显减低,而肾脏、肌肉与脑的T2值无明显改变。肝脏VEGFR3-USPIO注射前与注射24小时后T2值比较差异有显著性(p0.05),强化率为25.7%。普鲁士蓝染色显示VEGFR3-USPIO强化24小时后可见肝、脾、淋巴结组织内蓝染铁颗粒,其他脏器未见明显铁颗粒沉积。T2WI图像上显示VEGFR3-USPIO组肿瘤T2值明显减低,强度率为28.6%;而USPIO组肿瘤T2值未见明显改变。二者肝的T2值降低均接近30%左右。离体标本普鲁士蓝染色观察,VEGFR3-USPIO组肿瘤及肿瘤间质可见蓝染铁颗粒,而USPIO组铁颗粒主要位于聚集在肿瘤周围的巨噬细胞中。 结论:VEGFR3-USPIO与USPIO在健康裸鼠体内的分布相似,主要位于肝脏、脾脏血窦及淋巴结中;肝脏可作为评价VEGFR3-USPIO裸鼠强化效果的目标脏器;VEGFR3-USPIO有望成为一种高效、特异性的MRI靶向成像分子探针,用于肿瘤早期诊断及无创实时的评价治疗效果成像。


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