硒化亚铁纳米材料用于多模态成像指导下的肿瘤光热治疗研究

摘要

第一部分硒化亚铁纳米材料的制备及其毒性研究
　　目的:开发一种新型超顺磁性纳米材料硒化亚铁（FeSe2），评估其毒性及体内分布。
　　方法:采用液相合成法制备FeSe2纳米材料，采用聚乙二醇（PEG）进行表面修饰，获得纳米材料FeSe2-PEG，对其稳定性、表征及磁性特征进行研究。?将不同浓度的FeSe2-PEG分别与小鼠乳腺癌细胞4T1、人肾上皮细胞293T、人宫颈癌细胞HeLa共孵育24h后，通过噻唑蓝比色法（MTT）进行体外细胞毒性检测。③小鼠尾静脉注射纳米材料FeSe2-PEG，在注射材料后的不同时间点分别取小鼠的主要器官、全血和血清，分别进行切片染色、全血分析和血清生物化学分析。④取③中剩余小鼠主要器官进行称重，ICP法检测各组织中Fe的浓度。
　　结果:透射电子显微镜下,所有的 FeSe2纳米粒子粒径范围为8-10nm，大小相对均一;紫外吸收光谱图表明，相比于同等浓度的Fe3O4–DA，FeSe2-PEG具有较高的近红外吸收；经PEG修饰后，在不同生理溶液中FeSe2-PEG均有较好的稳定性;升温曲线可见FeSe2具有较好的热效应；磁滞曲线显示FeSe2-PEG具有超顺磁性，FeSe2-PEG的T2弛豫率达133.8mM?1 s?1，高于多巴胺修饰的四氧化三铁；?体外细胞毒性实验结果显示，较高浓度的FeSe2-PEG对三种细胞系无明显毒性作用;③活体长期毒性实验结果表明，所检测的小鼠血生化、血常规指标均在正常范围内；主要脏器HE染色切片未见明显的器官损害；④长期生物分布结果显示，材料主要分布在肝脏与脾脏中，但随着时间的延长，铁元素在肝、脾的量在逐渐减少，证明FeSe2-PEG磁性纳米颗粒可以从小鼠体内逐渐排出体外。
　　结论:新型磁性纳米颗粒FeSe2-PEG，具有较好的稳定性，且具有极佳的磁学特性及光学特性，在生物体内可以被逐渐排出，无明显的生物毒性。
　　第二部分硒化亚铁纳米材料用于肿瘤双模态成像及光热治疗
　　目的:探讨硒化亚铁（FeSe2）纳米材料用于磁共振、光声成像及肿瘤光热治疗的可行性。
　　方法:采用MTT法和AM&PI（钙化绿素&碘化丙啶）双染法，体外检测FeSe2-PEG对小鼠乳腺癌4T1细胞光热治疗效果。?建立小鼠乳腺癌4T1细胞皮下移植瘤模型，瘤内注射FeSe2-PEG，注射纳米材料前及注射后30分钟对荷瘤鼠肿瘤区域分别进行磁共振(MR)和光声（PA）成像，并测量肿瘤区磁共振和光声信号。③采用热成像仪检测激光照射后肿瘤表面温度，验证FeSe2-PEG纳米材料的体内升温效应；对照组注射同体积生理盐水。④在光热治疗实验中，将荷瘤鼠随机分成四组，分别为相同体积的生理盐水注射组、单一激光组、单一FeSe2-PEG纳米材料注射组、同时给予FeSe2-PEG纳米材料注射和激光组，治疗后监测肿瘤的大小。
　　结果:随着近红外激光功率的增加,与FeSe2-PEG孵育的细胞存活率明显降低。?荷4T1小鼠模型注射FeSe2-PEG纳米材料溶液后,小鼠肿瘤区域的磁共振成像可见肿瘤区域T2信号较注射材料前明显降低，光声信号较注射纳米材料前亦明显增强。③随着时间、功率的增加肿瘤表面温度逐渐升高，而相同照射条件下，未注射FeSe2-PEG的对照组，温度无明显上升。④四组实验组中，在瘤内注射FeSe2-PEG后并给予激光照射组的荷瘤鼠肿瘤被消除并且在40天内无复发，而其他三组小鼠肿瘤生长未见明显抑制。
　　结论: FeSe2-PEG具有较好的光热治疗效果及MR/PA双模态成像效果，有望用于肿瘤光热治疗及多模态影像学监测。