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《第二军医大学》 2010年
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叶酸靶向性纳米磁共振造影剂的制备与成像研究

朱玉兆  
【摘要】: 背景恶性肿瘤是一类严重危害人类健康的常见病、多发病。据世界卫生组织报告,每年全球癌症新发病例1000多万,死亡700多万,男性530万,女性470万。占总死亡人数的12%。预期到2020年,全球每年新发病例将达1500万;肿瘤病人总数,在发展中国家将增长73%,而发达国家增长29%。癌症是我国居民死亡的主要原因之一。到2008年年底,我国癌症每年新发病例为220万,因癌症死亡人数为160万,在近30年间居民恶性肿瘤的发病率男性增长了37%,女性上升了44.76%,且处于最佳劳动状态的20至60岁者占到40%。肺癌、乳腺癌分别位居男、女性恶性肿瘤发病首位。导致死亡的主要癌症死亡率前五位的是:肺癌、胃癌、肝癌、结直肠癌、乳腺癌。磁共振靶向对比剂不仅能够提高病变的诊断正确率,还可反映病变的某些生物学特征,评价治疗疗效,临床应用前景广阔,已成为分子影像学研究热点之一。肿瘤分子生物学研究表明,在肿瘤细胞表面或肿瘤相关血管表面存在一系列受体并在肿瘤组织中过度表达,它与相应配体或配体类似物能特异结合。受体和其配体的结合具有特异性、选择性、饱和性、亲合力强和生物效应明显等特点。这为肿瘤的靶向诊断提供了新的靶向途径。叶酸受体(folate receptor, FR)在很多人类肿瘤,如乳腺癌,卵巢癌,子宫内膜,肺,肾,结肠以及大脑和骨髓造血细胞来源的恶性肿瘤中均表达上调,有时可比正常组织高出20-300倍。这些癌组织中过度表达叶酸受体的可被用于作为连接有叶酸的肿瘤成像和治疗的靶向药物,从而避免被大多数健康组织吸收。叶酸受体与叶酸和叶酸—药物共轭化合物高亲和力结合,并通过细胞膜的饱饮机制进入细胞内。使用叶酸或叶酸类似物作为其配体,将各种药物或药物载体靶向FR阳性的细胞,达到临床靶向诊断或靶向治疗目的。 目的制备连接叶酸的合适粒径大小纳米粒子的造影剂,利用FR阳性肿瘤细胞的裸鼠模型,探讨该大分子造影剂对肿瘤靶向成像的可行性及体内成像特点。 方法一磁共振靶向对比剂的制备与体外表征 1、采用分子量分别为1000、2000、4000的聚乙二醇二胺(PEG)与叶酸反应,合成了三种不同分子量的带有叶酸残基的聚乙二醇胺;小分子配体二乙三胺五乙酸(DTPA)高分子化;在一定条件下制备不同分子量的 PAMAM-DTPA-PEG-FA/Gd,分别为PEG1000, PEG2000, PEG4000。 2、采用电感耦合等离子原子发射光谱仪进行测定钆含量;使用细胞叶酸受体竞争结合法证明试剂活性。 二造影剂的体外毒性和弛豫效能的研究 1、MTT法检测新合成造影剂(PEG1000, PEG2000, PEG4000)与常规对比剂(Gd-DTPA)在体外对KB细胞生存率的影响。 2、TIMAPPING法检测各个造影剂的弛豫效能。 三磁共振造影剂的动物实验研究 1、磁共振靶向对比剂(PEG4000)靶向荷人口腔上皮癌裸鼠MRI研究将KB人口腔上皮癌细胞株传代接种于裸鼠皮下制成人口腔上皮癌裸鼠模型。经鼠尾静脉注入磁共振靶向对比剂PEG4000,观察模型注射前及注射后不同时间点瘤体、肝脏及腿部肌肉T1WI信号值变化情况。 2、磁共振靶向对比剂(PEG4000)、无靶向基团的PEG2000与常规对比剂(Gd-DTPA)荷人口腔上皮癌裸鼠MRI显像效果对照研究荷人口腔上皮癌裸鼠模型12只随机分成PEG4000组(n=4),无靶向的PEG2000组(n=4)和常规对比剂组(n=4),实验组动物分别经鼠尾静脉注入靶向对比剂PEG4000,无靶向的PEG2000及Gd-DTPA,观察三组动物注射前及注射后不同时间点瘤体、肌肉T1WI信号值变化情况,并进行对比。结果 1、成功地制备出带有叶酸靶向基团的大分子多聚体PEG1000, PEG2000,PEG4000,该多聚体具备高纯度、与叶酸受体高亲和力,同时亦载带高浓度Gd3+离子(每分子含32-36个Gd3+); 2、新合成的三种造影剂中,PEG4000组细胞存活率较好,毒性最小,基本与常规造影剂毒性相当;弛豫效能研究,三种大分子螯合物的弛豫效能相当,约为常规对比剂的3倍。 3、在靶向荷KB细胞肿瘤裸鼠MRI研究中,试剂PEG4000有向瘤体局部聚集的趋势,峰值出现在约增强后3-4小时,最大强化率116.0%;而在肝脏中,强化效果亦明显,峰值出现在约增强后0.5-2小时,之后即成缓慢下降趋势: 4、与无靶向的PEG2000及常规对比剂(Gd-DTPA)对照,(1)所制备对比剂PEG4000明显的靶向瘤体的效果,PEG4000组瘤体各扫描时间点信号值差异有统计学意义,峰值出现时间约注射后3-4小时;无靶向的PEG2000组瘤体各扫描时间点信号值差异有统计学意义,峰值出现时间约注射后2-3小时;PEG4000及无靶向的PEG2000组肌肉各扫描时间点信号值总体差异幅度不大。(2)常规对比剂(Gd-DTPA)组瘤体各扫描时间点信号值差异亦有统计学意义,强化峰值出现在0.5小时时间点;对照组肌肉增强后0.5小时时间点同样达到强化峰值。 结论带有靶向基团叶酸的PEG4000大分子多聚体能与叶酸受体高亲和力结合,对荷KB细胞裸鼠模型瘤体的MR成像有持续性和特异性强化效果,实现MR靶向显像,达到靶向诊断目的。
【学位授予单位】:第二军医大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R944;R445.2

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