离子交换型载药微球栓塞剂的磁共振成像“可视化”研究

Embolic agents have been emerged to be detectable by magnetic resonance imaging (MRI), i.e. MRI “imageable”, to enhance the effectivenees and safety of transarterial embolization in current trend. Drug-loaded ion-exchanged microspheres are a rare tye of drug-loaded embolic agent which has been used succsesfully in clinical application. Based on our previous study in the respect of loading drug on ion-exchanged microspheres, a pioneering research work is planning on constructing MRI “imageable” drug-loaded ion-exchanged microspheres. The challange of this project lies in the fact that the microspheres should load both drug and MRI detectable materials, and at the same time keep necessary properties for embolization. In order to increase the capacity of drug loading, several ion-exchanged microspheres with specific chemical structrue have been designed and will be prepared. Superparamagnetic ferroferric oxide (SPIO) nanoparticles with high relativity and a model drug of doxorubicin which is effective to hepatocellular carcinoma will be entrapped into the ion-exchanged microspheres by specific methods. The microspheres will then be investigated for the physical and MRI detectable properties in vitro, MRI detectable characteristics, pharmacodynamics, pharmacokinetics and tissue distribution in vivo. In this way, the principle and method for preparing MRI “imageable” drug-loaded ion-exchanged microspheres are expected to be explored and the factors which effect drug loading and MRI imageability will be probably discovered by the investigation. The study are expected to establish a good foundation for improving the effectivenees and safety of transarterial chemoembolotherapy (TACE) and developing novel embolic agents.

最新研究表明栓塞剂的磁共振成像（MRI）检测，即MRI“可视化”，已成为提高栓塞治疗疗效与安全性的亟待解决的问题；栓塞剂中的离子交换型载药微球是目前少见的一类成功用于临床的载药栓塞剂。本课题拟在前期研究了离子交换载药微球的基础上，对离子交换载药微球的MRI“可视化”进行开拓性的研究，其挑战在于在保证微球作为栓塞剂必需性质的前提下，还要同时包载药物与MRI成像材料。本课题拟设计并合成几种不同结构与性质的离子交换型聚合物微球（为提高包载能力），再以不同的原理和方法将高弛豫率的超顺磁性氧化铁（SPIO）纳米粒和治疗肝癌的模型药物阿霉素载入微球，并从体外和体内考察其理化性质、MRI“可视化”性、药效学、药动学和组织分布等，以探讨实现离子交换型载药微球MRI“可视化”的原理和方法，考察并发现对微球载药和MRI“可视化”的影响因素及其规律，为提高临床化疗栓塞（TACE）疗效、开发新型栓塞剂奠定基础。

背景：经导管动脉栓塞/栓塞化疗治疗术（TAE/TACE）已广泛用于治疗恶性肿瘤（肝癌等）、子宫肌瘤、血管畸形和止血等。微球栓塞剂是临床介入栓塞治疗最常用的材料，但目前多数栓塞微球在临床常用的影像设备下是“不可视”的，导致微球所在的位置及其分布不能被及时和准确地监测到，影响了栓塞治疗的疗效和安全性。MRI具有较高的时空分辨率和较好的软组织对比度，可以避免电离辐射等优势；并且随着磁性材料和快速图像采集技术等的发展，使用MRI设备辅助甚至直接指导介入栓塞治疗成为可能。本课题针对非降解型离子交换型载药微球栓塞剂，探究了使其具有MRI“可视化”功能的原理和方法，以及MRI“可视化”功能的加入对其理化性质、生物学性质及栓塞治疗疗效的影响因素与规律，开拓了对离子交换型载药微球栓塞剂MRI“可视化”的研究方向，为其在未来的应用奠定理论与实验基础。.主要研究进展及重要结果：研究首先发现，采用非原位法比原位法制备的MRI“可视化”离子交换型微球栓塞剂的磁性材料（四氧化三铁“纳米粒”）含量更低而MR成像效果更好。在此基础上，进一步合成了饱和磁化强度更高的磁性材料——四氧化三铁“纳米簇”，再次提高了MRI“可视化”离子交换型微球栓塞剂的MR成像效果。随后，载入化疗药物阿霉素，得到了MRI“可视化”离子交换型载药微球栓塞剂，并进行该栓塞剂的一系列体内外评价，结果证明其在荷瘤家兔体内缓释阿霉素，有效抑制肿瘤生长，且能通过MRI检测到其所在位置。.科学意义或应用前景：本课题具有重要的学术和临床意义。学术上，明确了此类载药微球栓剂MRI“可视化”的研究方向，提高了栓塞制剂的研究水平；加强了药剂学、介入医学和放射医学在微创栓塞治疗领域的学科交叉合作。临床上，研制的MRI“可视化”栓塞剂可以作为栓塞治疗研究的工具，有利于指导栓塞操作的规范化、精确化，提高栓塞治疗的水平；MRI“可视化”微球栓塞剂的成功研制，为提高载药微球栓塞治疗肿瘤的疗效和安全性奠定了基础，期待未来有转化医学成果呈现。