CNA35胶原靶向金纳米粒CT诊断心肌瘢痕的实验研究

Myocardial scarring is pivotal for the treatment and prognosis of ischemic cardiomyopathy. However, there were few studies focusing on the early specific diagnosis of myocardial scarring with imaging, especially with CT. Therefore, it is proposed that gold nanoparticles, high atomic number and absorption coefficient, long blood retention, modified with the certain protein targeting the fibrous tissues be applied in CT. Our previous studies and literature review proved that myocardial scarring appeared 4 weeks after the ischemia of swine myocardium. The scarring was mainly composed of type I collagen fibers, highly specific binding to CNA 35. Preparation of gold nanoparticles (30nm) was a mature technique in our group. In this study, sulfhydryl-polyethyleneglycol coated gold nanoparticles with the union of CNA 35 are prepared for CT contrast agents for the detection of myocardial scarring in swine models of myocardial ischemia. It would be compared with histopathologic examinations to clarify the early specific diagnosis of myocardial scarring of the swine. Moreover, the technique may be used in diagnosis of fibrosis of other organs and tissues as a non-invasive, accurate and specific imaging method.

心肌瘢痕的形成对缺血性心脏病的治疗、预后及转归具有重要影响，而目前针对瘢心肌瘢痕的早期特异性影像识别的研究甚少，尤其是CT研究几乎为空白。为此，我们提出用高原子序数、高X线衰减率、长循环时间的金纳米粒表面修饰胶原纤维靶向蛋白分子进行CT靶向成像的实验设想。我们的预实验结果及广泛的文献复习证实猪心肌缺血4周后就有心肌疤痕的形成，其主要成分为I型胶原纤维，而CNA35蛋白分子与I型胶原蛋白具有良好的特异性结合特性，且课题组前期研究已经掌握了制备小粒径金纳米粒（30nm）的技术，本研究将小粒径金纳米粒表面进行巯基-聚乙二醇修饰后连接CNA35蛋白，研制CT胶原靶向造影剂，并将其应用于猪心肌缺血模型心肌瘢痕的检测，以病理组织学为对照，实现CT检查对猪心肌瘢痕的早期特异性诊断，推广后会对其他各种脏器、组织的纤维化提供无创、特异、准确的确诊方法。

心肌瘢痕的形成对缺血性心脏病的治疗、预后及转归具有重要影响，而目前针对心肌瘢痕的早期特异性影像识别的研究甚少，尤其是CT研究几乎为空白。为此，我们提出用高原子序数、高X线衰减率、长循环时间的金纳米粒（AuNPS）表面修饰靶向蛋白分子进行心肌疤痕的CT靶向成像实验（CNA35-AuNPS靶向胶原蛋白，RGD-AuNPS靶向疤痕区新生血管内皮）。本课题组合成了粒径合适（50-60nm）、分散度好的聚乙二醇（PEG）修饰的金纳米颗粒，表面分别连接了CNA35及RGD两种靶标志，发现RGD-AuNPS的稳定性较CNA35-AuNPS更好，重点进行了RGD-AuNPS相关的体内外实验。；在体外实验中RGD-AuNPS与正常心肌细胞及I型胶原纤维、新生血管内皮细胞共培养模拟心肌瘢痕的环境，发现其对正常心肌细胞没有毒性，且对新生血管内皮细胞表现出了良好的靶向结合能力，体内外实验都证实金纳米颗粒具有比常规CT碘造影剂更优异的成像能力，在低KV及适当mAs条件下扫描可获得优异的图像，无论是皮下还是静脉注射都表明其在体内存留时间长，消除缓慢，生物相容性好，是理想的CT分子成像造影剂，RGD-AuNPS对心肌梗死动物模型心肌瘢痕内的新生血管的靶向结合能力可在心脏离体标本的CT扫描中可见。实现了CT检查对心肌梗死后心肌瘢痕内新生血管形成的早期特异性靶成像，其推广后可以用作其他缺血性疾病及肿瘤性疾病的新生血管形成特征性显像。.另外，在生物相容性实验里，发现金纳米颗粒能引起肿瘤细胞的凋亡，而对正常细胞没有影响，对其机制进行了探讨，发现是金纳米颗粒是通过溶酶体损伤引起线粒体电位改变进而引起肿瘤细胞凋亡的机理。进一步的把金纳米颗粒应用于肿瘤的治疗相关实验研究正在展开。