转铁蛋白靶向的聚合物胶束用于肿瘤磁共振/荧光成像的初步研究

摘要

聚合物胶束作为疏水性药物载体是目前的研究热点之一，两亲性嵌段共聚物通过自组装形成一种独特的核壳结构，嵌段共聚物中的疏水部分形成内核，可以装载疏水性药物，如油溶性超顺磁性氧化铁（SPIO），亲水部分形成胶束的外部结构，这种结构可以降低网状内皮系统（RES）系统的识别与吞噬，减少药物在网状内皮系统中的聚集，延长药物在血液中的循环时间。另一方面，聚合物胶束有较高的载药量，装载具有较高弛豫性能与良好生物相容性的SPIO的纳米胶束作为 MRI对比剂有着良好的应用前景。而转铁蛋白（Tf）作为一种靶向配体，其受体在恶性肿瘤细胞中均有表达。所以，将Tf与纳米胶束偶联制备Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束可以实现肿瘤的主动靶向。
　　本文构建了一种肿瘤细胞靶向性的磁性/荧光纳米探针，从受体表达方面考察了TfR1在肿瘤细胞与正常细胞的表达情况；从理化性质及磁学性能方面考察了Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束用作磁共振成像和荧光成像对比剂的可能性；从体外评价了Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束磁共振/荧光成像能力；从体内评价了Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束用于肿瘤的双模式成像可行性。理想的双模式成像对比剂除了具有特异性靶向肿瘤的能力外，还应该具有良好的生物相容性，研究考察了Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束的体外毒性。研究得到如下结果：
　　（1）制备载超顺磁性氧化铁的纳米胶束并对其进行表征，胶束流体动力学直径为196nm，PDI为0.168，MRI测定载SPIO纳米胶束的弛豫率为219.1 mM-1s-1。利用聚合物胶束表面的功能氨基偶联cy5.5和转铁蛋白，偶联后胶束平均粒径为274nm， PDI为0.099，MRI测定修饰cy5.5和Tf的胶束其T2弛豫率为196.5mM-1s-1，可用作MRIT2对比剂。VSM测定其饱和磁强为85.4emu/g；同时用芘荧光探针法测定胶束的临界胶束浓度为1.5mg/l；
　　（2）通过逆转录-聚合酶链反应（reverse transcription polymerase chain reaction，RT-PCR）研究TfR1受体在肿瘤细胞中的表达水平，RT-PCR结果表明HepG2细胞表面TfR1受体表达量明显高于正常组织细胞；
　　（3）通过体外评价了Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束作为MRI/荧光成像的可行性，荧光成像结果表明，HepG2细胞对Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束的摄取显著高于同浓度下的cy5.5-SPIO纳米胶束，同时可见Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束位于细胞质中。MRI结果表明，随着铁浓度的增加，Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束处理的HepG2细胞的MRI信号出现明显的负对比增强效应（图像变暗），其负对比增强效应明显大于同浓度下的cy5.5-SPIO纳米胶束处理的HepG2细胞的信号改变；
　　（4）通过体内评价了Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束作为MRI/荧光成像的可行性，小动物成像结果表明在尾静脉注射Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束后，肿瘤组织即出现明显的荧光强度增加，随着时间的延长，荧光强度逐渐增加，而注射cy5.5-SPIO纳米胶束无明显荧光信号改变，普鲁士蓝染色表明在注射Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束的肿瘤组织切片中观察到大量蓝色铁颗粒，证明Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束可以靶向到达肿瘤组织。磁共振成像研究中，注射Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束（10mg Fe/kg）后，裸鼠肿瘤部位信号降低，肿瘤部位信号最大变化为54.2％，而对照组无明显信号改变。以上结果表明说明Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束可以用于靶向裸鼠皮下瘤MRI/荧光成像；
　　（5）对Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束的体外安全性进行了评价。细胞毒性结果表明在0-60μgFe/ml浓度范围内，Tf-cy5.5-SPIO纳米胶束对正常细胞（HL7702）的存活率没有明显影响。

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1 绪论

1.1聚合物胶束研究进展

1.2 超顺磁性氧化铁聚合物胶束在肿瘤磁共振成像的应用

1.3 本文的设计思路及研究内容

2 磁性/荧光纳米胶束的制备、表征

2.1 引言

2.2 仪器与试剂

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

3 磁性/荧光纳米胶束的体外评价

3.1 引言

3.2 仪器与试剂

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

4 磁性/荧光纳米胶束用于肿瘤的MRI/荧光成像

4.1 引言

4.2 仪器与试剂

4.3 实验方法

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文