构建透明质酸功能化的钆铁复合纳米粒用于靶向动脉粥样硬化T1-T2双模态MR造影的研究

摘要

目的：
　　1.采用水热法构建靶向 CD44的 MRI T1/T2双模态纳米颗粒（HA-GdIO NPs），并对颗粒进行物象表征、磁性测定、弛豫效应以及生物相容性分析。
　　2.分别从细胞水平和器官水平验证 HA-GdIO NPs细胞吞噬和体内分布代谢情况，并通过其双模态MRI造影能力观察动脉粥样硬化斑块的性质和部位。
　　方法：
　　1.采用水热法制备透明质酸功能化的钆铁复合纳米颗粒(HA-GdIO NPs)。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析检测HA-GdIO NPs的化学结构；利用透射电镜(TEM image)、高倍电镜(HRTEM image)观察纳米颗粒形貌特征；通过纳米颗粒跟踪分析仪(Nanosight)检测HA-GdIO NPs的粒径大小；通过X射线衍射仪(XRD)分析HA-GdIO NPs衍射图谱，获得其成分和结构；利用X射线光电子能谱分析(XPS)对HA-GdIO NPs进行化学元素分析。
　　2.应用MRI分别验证HA-GdIO NPs的体外、体内成像所产生的驰豫效应。
　　3.选取血管平滑肌细胞(VSMC)、单核巨噬细胞(RAW264.7)和人白血病细胞(Jurkat)行Cell Counting Kit(CCK-8)实验来验证HA-GdIO NPs的细胞毒性；通过溶血实验验证血液相容性；病理切片HE染色分析HA-GdIO NPs的组织器官相容性。
　　4.选取雄性ApoE-/-小鼠(体重~20g)，给予含10%猪油、4%奶粉、4%胆固醇和0.5%胆酸钠的配方，进行高脂高胆固醇饮食。4个月后通过取血管进行油红和HE染色来验证是否成功构建动脉粥样硬化模型。
　　结果：
　　1.高脂高胆固醇饮食4个月后，病理结果显示，ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化模型构建成功。
　　2. FT-IR分析结果证实HA-GdIO NPs上含有丰富的C＝O、-COOH和-OH基团，这些官能团位于其表面存在使它拥有水溶性和分散性。TEM/HRTEM和Nanosight结果示HA-GdIO NPs颗粒形貌为类球形，大小均一，平均粒径为25 nm，无明显团聚现象；XRD所示的衍射峰与文献报道的Gd2O3和Fe3O4(JCPDS card No.200415-0432；JCPDS card No.200402-0886)相吻合；XPS示HA-GdIO NPs总峰分别由 Gd2O3峰、Fe3O4峰、O1s峰以及 Cls峰组成；磁性测试证实HA-GdIO NPs有良好的超顺磁性。
　　3. HA-GdIO NPs具有较好的细胞和组织相容性。①细胞活性实验：随着HA-GdIO NPs浓度的增加,其对细胞的产生的毒性作用是微乎其微的，即使浓度增加至400?g/mL，细胞的增殖存活率仍可达90%；②溶血试验：随着HA-GdIO NPs浓度自25~200μg/mL增加,其所产生的溶血百分比低至5%，证实了HA-GdIO NPs具有良好的血液相容性；③普鲁士蓝染色：细胞中可以清晰的看到被蓝染的HA-GdIO NPs纳米颗粒，证实了HA-GdIO NPs的内化过程；④ HE染色：组织切片显示，实验组小鼠的重要器官(心、肝、脾、肺、肾、脑)未见组织损害、炎症改变等不良反应。
　　4. HA-GdIO NPs具有高效地靶向动脉粥样硬化的MR造影能力。HA-GdIO NPs纳米颗粒离体MRI成像结果显示，T1加权相图像的信号强度随着HA-GdIO NPs浓度的增加而增强、T2加权相图像的信号强度随HA-GdIO NPs浓度的增加而降低，进一步的定量分析数据表明，HA-GdIO NPs有双相MRI成像作用；在体成像实验结果显示，T1加权相，尾静脉注射HA-GdIO NPs纳米粒子30 min后与注射前相比，小鼠动脉粥样硬化部位成像的信号强度逐渐增加，相反， T2加权相，注射后与注射前相比，小鼠动脉粥样硬化部位成像的信号强度逐渐降低，表明HA-GdIO NPs引起的信号强度变化具有时间依赖性。
　　结论：
　　1.成功构建的HA-GdIO NPs纳米颗粒具有尺寸适中、稳定性好、水溶性好和超顺磁性等特性。
　　2. HA-GdIO NPs具有微乎其微的毒性和较好的生物相容性，HA功能化后可实现主动靶向动脉粥样硬化的作用。
　　3. HA-GdIO NPs在MRI显像时，T1/T2双相均产生较好的弛豫效率。因而可以作为T1和T2双模MRI造影剂用于动脉粥样硬化成像。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2 研究目的

1.3 研究方法

1.4 实验思路

1.5 研究意义

第二章 靶向CD44双模态纳米颗粒的构建和表征

2.1 材料

2.2实验方法

2.3 统计方法

2.4 结果

2.5 讨论

第三章 HA-GdIO NPs生物相容性检测

3.1 材料

3.2 实验方法

3.3 统计分析

3.4 结果

3.5 讨论

第四章 体内成像

4.1 材料

4.2 具体试验方法

4.3 统计分析

4.4 结果

4.5 讨 论

参考文献

第五章 综述: 动脉粥样硬化目标成像：炎症和新生血管交织在一起的结构和分子成像

缩略词表

攻读学位期间发表文章和参加课题情况

致谢