新型骨靶向磁共振成像造影剂的研究

摘要

磁共振成像造影剂在疾病诊断上有重要作用，但现有临床用造影剂缺乏组织靶向性、弛豫率低、稳定性差。骨肉瘤发生率占骨肿瘤疾病的35％，但目前临床无骨靶向磁共振成像造影剂。本文设计并合成了一种新型骨靶向磁共振成像造影剂Gd2-DTPA-bis(ALN)，进行了体内外评价，并与临床用造影剂马根维显（Gd-DTPA, Magnevist(R)）对照。
　　1.新型骨靶向磁共振成像造影剂的设计与合成。将骨靶向药物阿仑膦酸钠和临床用造影剂钆-二乙基三胺五乙酸通过共价键偶联，通过多步化学反应，生成骨靶向造影剂钆-二乙基三胺五乙酸双阿仑膦酸钠（Gd2-DTPA-bis(ALN)），并用核磁、质谱、红外等方法进行结构鉴定。
　　2.新型骨靶向磁共振成像造影剂的含量测定。骨靶向造影剂Gd-DTPA-bis(ALN)分子内无双键、苯环等结构，无紫外吸收，现有光谱学等方法无法测定其含量。本文用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定造影剂中Gd3+含量，进一步得到造影剂含量，测得Gd3+的百分含量为23.8%。该方法具有灵敏度高、操作方便等优点。通过考察DTPA-bis(ALN)的稳定性常数，得到logKβML为23.17，与市售造影剂Gd-DTPA的22.46相近，说明Gd2-DTPA-bis(ALN)稳定性较好。
　　3.羟基磷灰石吸附骨靶向磁共振成像造影剂的研究。羟基磷灰石是骨主要成分，测定Gd2-DTPA-bis(ALN)与羟基磷灰石的结合率较高，平均吸附率为39.925%，市售造影剂Gd-DTPA几乎与羟基磷灰石没有结合。因此我们制备的新型造影剂具有很强的羟基磷灰石结合性能，也预测其在体内有较好骨靶向性。
　　4.新型骨靶向磁共振成像造影剂弛豫率的测定。顺磁性磁共振造影剂通过增强水质子的弛豫效率提高磁共振造影效果。在医用磁共振设备上显示，Gd2-DTPA-bis(ALN)的弛豫率为3.806 mmol-1.L.s-1，高于市售药Gd-DTPA的弛豫率(2.718 mmol-1.L.s-1)。前者弛豫率比后者高1.4倍。该结果证明我们制备的新型造影剂的磁共振成像效果高于市售药Gd-DTPA。
　　5.新型骨靶向磁共振成像造影剂的小鼠急性毒性研究。给小鼠静脉注射不同剂量Gd2-DTPA-bis(ALN)，观察毒理反应，确定其半数致死剂量（ID50）为0.66 g/Kg，零致死量为0.375mmol/Kg，100%致死量为3.0mmol/Kg。
　　6.新型骨靶向磁共振成像造影剂的骨肉瘤细胞的靶向性研究。Gd2-DTPA-bis(ALN)具有偕二膦酸基团，与破骨细胞和成骨细胞都有较强亲和性。用骨肉瘤细胞UMR106作为模型，考察Gd2-DTPA- bis(ALN)和Gd-DTPA对细胞生长的影响，发现Gd2-DTPA-bis(ALN)的浓度低于10-5mol/L时，对细胞无影响；当浓度提高至10-3mol/L时，能部分促进细胞增殖，而Gd-DTPA无此作用。因此Gd2-DTPA-bis(ALN)与骨肉瘤细胞有较强亲和能力。
　　7.新型骨靶向磁共振成像造影剂的骨肉瘤动物模型的影像学研究。裸鼠股骨远端胫骨近端注射骨肉瘤UMR106细胞，建立原位骨肉瘤模型并通过X射线影像确认。骨肉瘤模型裸鼠静脉注射造影剂后，在不同时间点通过磁共振成像仪进行影像学研究。Gd2-DTPA-bis(ALN)在0～5min主要在血管中显影，在25～50min主要在骨肉瘤显影，75min后主要在肝肾显影，说明药物被排泄。而对照药Gd-DTPA在0～5min主要在血管中显影，之后在各组织均有强度相当的显影。因此与市售造影剂比较，Gd2-DTPA-bis(ALN)呈现明显增强的骨靶向磁共振显影效果。通过ICP-MS测定了不同时间点各主要组织中的Gd，证明Gd2-DTPA-bis(ALN)在裸鼠体内的分布和显影效果一致。
　　上述结果证明，本文成功制备了一种具有骨靶向性、高弛豫性、稳定、安全性好的磁共振成像造影剂。

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绪论

1 骨肉瘤

2 骨靶向

3 造影剂

4 造影剂研究现状

5 本文设计思路

第一章 新型骨靶向磁共振成像造影剂的合成

1 材料与方法

2 结果与讨论

本章小结

第二章 新型磁共振成像造影剂物理化学性质

第一节 新型磁共振成像造影剂中钆含量测定

第二节 新型磁共振成像造影剂的酸解离常数

第三节 新型磁共振成像造影剂的稳定常数

本章小结

第三章 羟基磷灰石对磁共振成像造影剂的吸附作用

第一节 硫酸高铈法测定造影剂的含量

第二节 新型骨靶向造影剂与羟基磷灰石吸附性评价

本章小结

第四章 新型骨靶向造影剂弛豫率测定

1 材料与方法

2 结果与讨论

本章小结

第五章 新型骨靶向造影剂的安全性评价

第一节 骨靶向造影剂的溶血性

第二节 骨靶向造影剂的小鼠急性毒性

本章小结

第六章 新型骨靶向造影剂对成骨细胞生长的影响

第一节 骨肉瘤细胞的培养

第二节 造影剂对细胞生长的影响

第三节 造影剂对骨肉瘤细胞碱性磷酸酶活性的影响

第四节RT-PCR法半定量检测OPG/RANKL mRNA表达

本章小结

第七章 新型骨靶向造影剂的动物磁共振成像

第一节 裸鼠骨肉瘤模型的建立和评价

第二节 骨靶向造影剂的骨肉瘤模型裸鼠成像

第三节 骨靶向磁共振造影剂在裸鼠骨肉瘤模型的体内分布

本章小结

全文总结

创新点

不足之处与期望

参考文献

致谢