基于新型靶向性多模态探针对显示脑胶质瘤细胞凋亡的研究

分子影像学能够早期发现机体在细胞水平的改变，开发新型多模态探针是其必然方向。细胞凋亡早期细胞表面改变之一是磷脂酰丝氨酸（PS）从细胞膜内转移到细胞膜外，钙依赖的磷脂结合蛋白Annexin V对PS有高度的亲和性。本研究以PS为靶点，利用新型纳米颗粒量子点表面积大和可被多种化学方法修饰等优势，构建Annexin V标记的靶向性多模态探针AnnexinⅤ-QD-Gd，对其毒性进行检测后，在细胞和活体水平应用光学成像和磁共振成像两种技术动态观察胶质瘤放化疗后肿瘤细胞的凋亡过程。应用量子点开发多模态探针在国外刚刚起步，本研究目的在于尝试构建一种新型的多模态探针，早期、无创、动态、在体、有效的监测脑胶质瘤的治疗疗效，有效弥补不同成像方式的不足，在分子水平高敏感、实时的对体内显微结构与生物过程进行可视化研究，为脑胶质瘤疗效观察及预后判断提供重要依据，并为其它凋亡相关性疾病研究提供新的思路。

本课题的初步设计在于尝试构建新型具有靶向性的多模态探针，通过分子成像，用于脑胶质瘤放化疗的凋亡监测。我们率先观察替莫唑胺对脑胶质瘤细胞程序性死亡的诱导效应，并证明磷脂酰丝氨酸（PS）参与了这个过程，以期在后期研究中将对PS有高度亲和性的AnnexinⅤ作为靶向造影剂的分子靶向物质。在多模态探针的初步研究当中，我们构建氧化石墨烯为载体的Gd3+磁共振造影剂，通过表征和成像研究，证明其成像能力佳，但直径较大，临床应用受限，遂放弃以氧化石墨烯作为载体，而是尝试将Gd3+和量子点直接相连接。在后续研究中，我们以钆喷酸单葡甲胺（GdPM）为前驱体，利用热解法制备钆-碳量子点纳米粒子（Gd-CQDs）。表征结果显示，制备Gd-CQDs纳米颗粒尺寸约2.4 nm左右，量子产率约3.4%，钆离子含量约为16.7%，具有光致发光性能，且结构稳定可完全分散于水溶液中。说明我们所构建的Gd-CQDs纳米颗粒具有良好的体积，完整性，分散稳定性和光致发光性能。此外，毒性研究显示细胞增殖未见明显抑制，而细胞平均凋亡率和坏死率低，仅在极高浓度组才出现明显升高，动物实验未见明显肝肾功损害，说明了Gd-CQDs纳米颗粒生物学毒性较小，生物相容性好，具有临床应用前景。在细胞和动物水平荧光特性测定发现，当Gd-CQDs纳米颗粒与细胞共孵育后，分别在365、488和545nm的激发波长下，均可呈现荧光。裸鼠皮下注射后应用465、500、535、605和710 nm波长的激发光激发，皮下注射点均可发出的荧光。说明Gd-CQDs纳米粒子荧光效应佳，可用于光学成像。体外弛豫性能研究发现MRI扫描显示随着Gd3+浓度的增加，T1值逐渐减小，图像对比增强度越明显。同浓度Gd-CQDs纳米颗粒和Gd-DTPA相比较，R1值更高。当Gd-CQDs纳米粒子的含钆量为0.1 mM时，该造影剂的纵向弛豫率R1=7.5 L.mM-1S-1，优于临床常用的造影剂Gd-DTPA，因此成像效果优于Gd-DTPA，成像效果显著。说明Gd-CQDs纳米粒子具有较好的体外弛豫性能，可用于MRI成像研究。通过研究，证明我们构建的Gd-CQDs纳米粒子具有良好的表征、光学特点以及MRI成像特点且毒性低，有较好的临床应用可能。下一步研究中，我们需要对其进行靶向化处理，使之成为真正具有靶向性的多模态探针，以用于脑胶质瘤的治疗监测。