通过无模板自组装构筑基于生物大分子的“声/磁”双响应微囊

由高分子-磁性纳米颗粒（MNPs）构成的复合微囊不仅具有良好的磁响应性，还可通过内部包封适当的气体而具有特征的声学响应，因此在生物医学诊断中显示出诱人的应用前景。目前这类复合微囊的制备主要基于较复杂的"模板表面层层组装-模板去除法"，而通过无模板自组装直接制备磁性微囊尚无报道，更无研究涉及由此构筑"声/磁"双响应微囊。因而本申请拟通过无模板自组装构筑新颖的"声/磁"双响应包气微囊，并围绕其性能展开以下研究：（1）利用MNPs表面的小分子配体与离子型生物大分子间的电荷作用驱动二者组装来制备磁性复合微囊，系统研究组装机理及规律性；（2）通过在微囊中包封适当气体使其具有"超声/磁"双响应特点，并探讨微囊结构与性能间的关系；（3）选用人体免疫系统中有代表性的几种细胞，初步探讨磁性复合微囊的细胞毒性。本项目预期将为"声/磁"双响应性复合微囊的新型构筑及其生物医学应用奠定基础。

由高分子—磁性纳米颗粒（MNPs）构成的复合微囊不仅具有良好的磁响应性，还可通过内部包封适当的气体而具有特征的声学响应，因此将兼具磁共振(MRI)/超声双重显影增强效果，有利于在生物医学诊断中结合MRI和超声两种影像学方法提高诊断效率，从而显示出诱人的应用前景。目前这类复合微囊的制备主要基于较复杂的“模板表面层层组装—模板去除法”。基于此，本项目的研究提出并实施了一种新颖的“无模板自组装”途径，制备并系统研究了一类具有“声/磁”双重响应性的高分子-MNPs复合微囊。具体在如下三个方面取了研究结果。（1）首先从具有多羧基配体表面修饰的MNPs和大分子聚电解质出发，通过两步自组装过程，成功构筑了具有空心结构的高分子—MNPs复合微囊；并对MNPs的表面配体修饰、高分子/MNPs组装比例、组装体平衡时间、微囊表面修饰等多种因素对于组装过程和组装体形貌的影响进行了系统研究，在此基础上阐明了调控组装过程的关键点及相应的规律性，成功制备具有不同大小、磁含量及表面修饰的双响应微囊。（2）在高分子-MNPs自组装过程中引入气体包封步骤，在微囊内部包封具有超声显影增强性能的氟碳气体，从而构筑一类具备“声/磁”双响应性能的大分子—MNPs复合微囊，并对包气复合微囊的MRI和超声显影性能进行了研究。研究表面，该类微囊具有显著的MRI/超声显影增强性能，在一定范围内显影增强效果与微囊浓度正相关。尤为重要的是，发现微囊的MRI显影信号随MNPs的“组装”而显著增强，并进一步随微囊的“解组装”而锐减。这为基于这类复合微囊制备环境敏感的显影探针提供了思路。（3）研究了组装微囊对于肝细胞、肾细胞、脂肪干细胞等几种代表性细胞的细胞毒性，发现其对于多种细胞均具有较低的细胞毒性，微囊的表面修饰对其细胞毒性有明显影响，此外，初步研究表明，脂肪干细胞和肝细胞对于微囊有一定吞噬能力。细胞毒性和细胞吞噬行为研究为微囊的生物医学应用奠定了基础。