纳米颗粒在脂质膜壳上的组装及应用于双模态成像的研究

摘要

当代医疗技术的发展，超声成像(US)、计算机X射线断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)、X射线等影像学技术，成为当前医学影像诊断中最常用的手段。这些诊断手段具有不同的原理及优缺点。其中，超声成像因其低廉的成本、对人体组织损伤较小、实时成像等优势，而成为当下各医学影像诊断手段中最常用的方式。但由于其空间分辨率低而难以获得更准确、完整的疾病信息，因此需联合其他影像模式以获取更准确、完整、全面的诊断信息。 基于多模态成像的需求，造影剂也从单一模态向多模态发展。脂质微气泡是临床使用的超声造影剂，近些年来，由于金纳米颗粒被发现具有X射线吸收的作用，因而被应用于CT造影剂的研究。本论文通过纳米颗粒与脂质分子组装的方式，制备携载金纳米颗粒的脂质微气泡，实现微气泡复合结构的超声-CT双模态显影增强。论文首先制备了膜壳上组装不同种类和浓度金纳米颗粒的脂质微气泡造影剂，其次对装载金纳米颗粒的微气泡进行了结构表征，最后探索其在超声及CT两个影像模态上的造影功能。论文的主要研究工作包括以下内容： 1．论文选择了金纳米砖颗粒、球形的胶体金纳米颗粒，用于组装在脂质微气泡膜壳上，首先成功制备了组装金纳米砖颗粒和球形金纳米颗粒的微气泡，并采用粒径、Zeta电位、透射电子显微镜和扫描电子显微镜等多种表征手段，对组装后的微气泡进行结构确证。结果表明，异形结构的纳米颗粒和球形纳米颗粒均能够在微气泡膜壳组装上，但是砖形金颗粒组装后，微气泡的结构不稳定，而球形的胶体金纳米颗粒能够在微气泡膜壳上进行稳定的组装，获得粒径为1.1μm，浓度数量级为109个/mL的金纳米颗粒耦合的微气泡复合结构。 2．在确证微气泡结构后，将装载金纳米砖颗粒和球形金纳米颗粒的微气泡采用Vevo2100小动物超声影像系统进行体外超声成像实验，结果发现，组装金颗粒后的微气泡具有超声显影增强功能，其中，组装金纳米砖的微气泡体外实验中超声对比度平均值衰减到初始值的一半所用的时间为5分钟左右；装载球形金纳米颗粒的微气泡超声显影增强效果随颗粒浓度增加有所下降，造影持续时间约20-30分钟，在5-15分钟时超声对比度降低至初始值的一半。可见，从超声显影增强的效果来看，相比于装载金纳米砖的微气泡而言，组装球形金纳米颗粒的微气泡具有更好、更稳定的超声显影能力。进而，采用Hiscan-MIOOO In VivoMicro-CT小动物成像CT系统，进行体外CT显影增强实验。结果表明，组装球形金纳米颗粒的微气泡（金颗粒浓度分别为2.23mg/L，4.41mg/L，9.01mg/L，15.6mg/L）的CT值在-30左右，与水（CT值为-39）接近，临床所用碘普罗胺稀释10倍后(37mg/mL)的CT值为1882，造影效果有待通过组装的金纳米颗粒的浓度提高而进一步增强。 3．超声造影是肝脏检查中常用的方式，能有效提高对患者疾病诊断的准确性。实验基于装载球形纳米颗粒的微气泡，采用GE VIVID E9彩超系统，在健康家兔的肝脏进行了体内造影实验。实验表明，在相同的注射剂量(0.8mL)下，门静脉的超声造影效果良好，膜壳携载的纳米颗粒的浓度不同，对门静脉超声显影增强的效果亦不同，其中9.01mg／L胶体金颗粒的微气泡（-33.9dB）＞空白微气泡（-36.7dB）＞含有2.21mg/L胶体金颗粒的微气泡(-41.9dB)，造影持续时间为1-2分钟。

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