MRI/CT双模式分子影像探针制备及其胶质瘤靶向成像研究

本项目针对术中脑胶质瘤的成像向多模式、靶向特异性、高灵敏度方向发展的特点，结合Fe3O4优异的MRI造影性能、纳米金的X射线衰减特性以及氯毒素(Cltx)生物分子对胶质瘤的靶向特异性，设计和制备新型MRI/CT双模式胶质瘤成像高效探针。系统研究合成工艺对探针形貌、粒径及其分布的影响规律，阐明纳米异质结构复合过程中界面形成机理及控制理论，分析复合材料磁学和X射线衰减特性，匹配和平衡各性能之间关系，建立特定性能的Fe3O4/Au可控制备模型；在此基础上，通过引入与胶质瘤细胞有高亲和性作用的氯毒素实现靶向功能，深入研究工艺参数对Cltx接枝的影响规律，实现特异双模Fe3O4/Au-Cltx探针的可控制备；评价新型双模分子成像探针的细胞毒性，研究探针对胶质瘤细胞的标记率和靶向特性，完成在分子、细胞、组织、活体水平的多尺度评价，为该种探针临床使用奠定基础，为分子影像研究提供新型高实用性多模式成像探针

本研究是构建以新型纳米复合探针结构为主体、用于CT、MRI、SERS等模式下检测的多功能探针并进行双模式显像的探索。多模态显像是医学影像和分子影像学领域重要的发展方向之一，高灵敏度具有多种成像模态响应能力的探针是实现多模态影像的先决条件。本项目通过对材料整体构型的优化设计，综合运用纳米异质杂合、层层组装等方法，研究和开发基于组织特异性的多功能分子成像探针。重要发现如下：1. 溶剂、酸碱度、温度等合成反应条件会影响Fe3O4纳米晶团簇体的制备，通过优化工艺能够可控制备出尺寸在60 nm~200 nm范围内连续可调的超顺磁性Fe3O4团簇体，该团簇体具有高达63 emu/g的饱和磁化强度，团簇体的尺寸与磁性无关，构筑团簇体的单一Fe3O4纳米晶决定了饱和磁化强度；2. 通过Brust法，调控合成反应热力学和动力学，能够可控合成出尺寸高度均一的单分散水溶性金纳米晶；3. 采用层层组装的方法，以Fe3O4团簇体和金纳米晶为组装单元，能够制备出多功能Fe3O4@Au纳米复合探针，探针具有磁学特性和表面等离子共振效应，纳米复合探针随表面金包覆含量的增加，其对波长大于500 nm光的吸收能力不断提高，但同时Fe3O4@Au纳米复合探针的饱和磁化强度有所下降，未来临床应用时需根据实际需要平衡物质含量分布；4. 对以Fe3O4@Au纳米复合探针为基底，在复合Au前后及不同Au含量时进行表面增强拉曼性能检测，发现纳米Au复合之后能够检测出痕量物质，随 Au含量增加检测灵敏度提高；5. Fe3O4@Au纳米复合探针能够同时增强小鼠肝脏、肾脏等器官的MRI和CT成像对比信号。虽然CT和MRI两种不同的显像模式在机理和特点上各有差异，但我们却通过所合成的新型纳米复合探针将这两种显像模式有机的结合起来，共同达到活体示踪的目的，但其体内性质仍有待进一步研究。总之，多功能纳米探针将在未来肿瘤等重大疾病的显像与治疗中有良好的应用前景并发挥越来越重要的作用，对探针合成原理的深入探究所形成的工艺方法有助于指导其他种类新型探针的合成。目前，我们如期超额地完成了课题的预期目标，发表署名本项NSFC资助的SCI论文7篇，参译国际学术专著1部，在国际和全国学术会议上作分会发言2次。在本项目研究成果的基础上，作为项目负责人获得我校每三年资助一次的伍连德青年科学基金，获得第十二届哈尔滨市青年科技奖等4奖项。