生物－磁双重靶向核壳型Fe3O4@SiO2荧光纳米探针制备及其生物医学应用初步研究

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)的发生发展与血管细胞(内皮细胞和平滑肌细胞)的功能状态密切相关。我们的前期研究证实，粘附分子VCAM-1在AS发生时在内皮细胞表面的表达量大幅上调。本研究中，我们选择VCAM-1作为目标分子，以Fe3O4为核，MPS为前驱体，壳中掺杂FITC荧光分子，通过MBS为中间连接体(linker)，合成多功能化的生物-磁双重靶向的Fe3O4@SiO2荧光纳米粒子(荧光纳米探针)。然后通过体外模拟的血液流场和细胞共培养系统来研究这种双重靶向的荧光纳米粒子与内皮细胞的粘附动力学规律，以及血液有形成分(红细胞、白细胞)对荧光纳米粒子靶向粘附的影响，然后建立大鼠胸主动脉粥样硬化疾病模型，分析这种双重靶向Fe3O4@SiO2荧光纳米粒子对血管疾病部位的光学成像效果，从而对AS发生部位进行初步的检测与评价。为AS的早期临床诊断与检测提供一条很好的途径。

血管内皮细胞活化(发炎)是多种血管性疾病发生的早期事件。我们的前期研究发现血管内皮细胞(HUVECs)在正常和LPS炎性激活情况下，细胞表面粘附分子VCAM-1的表达存在明显差异，LPS炎性激活的HUVECs表面VCAM-1分子表达大幅上调。基于此，选择VCAM-1作为分子靶标，将其配体(anti-VCAM-1)修饰在携带FITC荧光分子的Fe3O4@SiO2纳米探针表面，形成生物/磁双重靶向Fe3O4@SiO2纳米荧光探针(VCAM-1-targeted nanoparticles)，具有荧光和磁共振双模态成像的功能。采用平板流动腔模拟血流环境，深入分析了不同切应环境下纳米荧光探针与内皮细胞的相互作用规律，并探讨了此纳米荧光探针对内皮细胞进行荧光成像和核磁共振成像的可行性(International Journal of Nanomedicine. 2013, 8: 1897-1906; Expert Opinion on Drug Delivery. 2012, 9: 1197-1207)。研究结果发现：(1)生物/磁双重靶向Fe3O4@SiO2纳米荧光探针对炎性内皮细胞具有明显的靶向性和选择聚集性，在外加磁场能显著增加这种效果；(2)通过高分子聚合物PAH的表面修饰与改性，该纳米载体复合物还可应用于基因输送(VEGF plasmid)和荧光/MR成像，形成诊疗一体化的纳米载体系统，可用于组织工程中的血管再生；(3)纳米荧光探针在血管内皮细胞表面上粘附呈现剪切力和作用时间依赖性；(4) 生物/磁双重靶向Fe3O4@SiO2纳米荧光探针具有良好的荧光和磁共振成像能力。该研究为深入开展功能化纳米载体作为多模态造影剂应用于相关疾病的早期诊断和分子示踪提供了很好的基础实验数据，达到了预期研究目标。