时间分辨荧光-磁共振双模式生物成像探针的合成与应用

摘要

可视化分子成像技术在基础医学研究和临床研究中发挥着至关重要的作用，而每一种成像技术由于其存在各自的优势和不足，无法同时提供研究对象结构和功能的所有信息。因此结合两种或多种成像技术的双模式/多模式成像技术应运而生，它可以有效地弥补单一成像技术的缺点，同时发挥各自成像技术的优势，很快成为分子影像学领域新的热门研究方向。本论文设计合成了两个时间分辨荧光（TGL）/磁共振（MR）双模式生物成像探针。该探针结合了磁共振成像探针（组织穿透力强，空间分辨率高，对研究生物样品无创伤）和荧光成像探针（成像速度快、选择性好、灵敏度高及空间分辨率低）的优点，同时弥补了磁共振成像灵敏度低和荧光成像探针组织穿透性差的缺点，为病变组织和生物活性分子的检测提供了更为有力的工具。 首先，本研究论文设计合成了一个基于MnO2纳米片和稀土发光配合物的TGL/MR双模式谷胱甘肽（GSH）成像纳米探针。该纳探针通过MnO2纳米片的吸附作用将发光稀土金属配合物BB-Eu-BB吸附到MnO2纳米片表面，导致Eu3+配合物的荧光发生淬灭，当BB-Eu-BB@MnO2与GSH相遇后，两者之间迅速发生氧化还原反应，MnO2纳米片被还原分解为具有强顺磁性的Mn2+，导致了T1与T2加权磁共振信号的大幅增强。同时，被吸附的BB-Eu-BB得以释放，荧光信号恢复。因此，探针BB-Eu-BB@MnO2可实现对GSH时间分辨荧光/磁共振双模式成像检测的功能。利用该纳米探针我们成功的实现了细胞中、斑马鱼体内和荷瘤小鼠肿瘤组织中GSH的TGL/MRI双模式成像检测。 在本课题组已有的研究工作的基础上，将β-二酮铕发光配合物CDHH-Eu3+，磁共振造影剂DO3A-Gd3+和癌细胞靶向识别分子Tf（转铁蛋白）共价结合在一起，制备了具有肿瘤靶向识别标记功能的时间分辨荧光-磁共振双模式成像探针TF-Eu-Gd。研究结果表明TF-Eu-Gd不仅具有Eu3+配合物特有的长寿命荧光，还具有良好的T1加权磁共振成像造影剂功能，同时，探针键合的Tf使其具有癌细胞靶向标记功能。以上的特性使得该探针既可用于癌细胞和组织的时间分辨荧光成像测定，也可用于活体动物肿瘤组织的磁共振成像检测。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.1分子成像技术

1.1.1 电子计算机断层扫描技术（CT）

1.1.2 正电子发射断层成像技术（PET）

1.1.3 荧光成像

1.1.4 磁共振成像

1.2 多模式成像技术

1.2.1 MRI/CT成像技术

1.2.2 PET/MRI成像技术

1.2.3 OI/MRI成像技术

1.3 本论文的选题思想与主要内容

2 一种新型基于MnO2纳米片的时间分辨荧光-磁共振双模式谷胱甘肽纳米探针的制备与应用

2.1 实验仪器与试剂

2.2 检测GSH的时间分辨荧光/磁共振双模式纳米探针的合成及表征

2.2.1 MnO2纳米片的合成与表征

2.2.2 BB-Eu-BB的合成与表征

2.2.3 BB-Eu-BB@MnO2的制备

2.2.4 BB-Eu-BB@MnO2对谷胱甘肽的荧光响应

2.2.5 BB-Eu-BB@MnO2对谷胱甘肽的磁共振响应

2.2.6 BB-Eu-BB@MnO2对谷胱甘肽荧光-磁共振响应的选择性

2.2.7 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针细胞毒性的测定

2.2.8 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针用于细胞内谷胱甘肽的时间分辨荧光成像

2.2.9 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针用于细胞内谷胱甘肽的磁共振成像

2.2.10 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针用于斑马鱼体内谷胱甘肽的时间分辨荧光成像

2.2.11 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针用于核瘤小鼠肿瘤组织中GSH的双模式成像检测

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 探针的设计原理

2.3.2 MnO2纳米片的结构与形貌

2.3.2 BB-Eu-BB的发光性质

2.3.3 MnO2纳米片对BB-Eu-BB的荧光淬灭能力

2.3.4 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针对GSH的荧光响应

2.3.5 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针对GSH的磁共振响应

2.3.6 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针对GSH响应的选择性

2.3.7 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针细胞毒性检测

2.3.8 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针用于细胞内GSH的时间分辨荧光成像

2.3.9 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针用于斑马鱼体内GSH的时间分辨荧光成像

2.3.10 BB-Eu-BB@MnO2纳米探针用于细胞中GSH的磁共振成像

2.3.11 探针用于荷瘤小鼠肿瘤中GSH的T2加权MR成像

2.3.12 探针用于荷瘤小鼠肿瘤中GSH的时间分辨荧光成像

2.4 本章小结

3 一种新型癌细胞靶向时间分辨荧光-磁共振双模式成像探针的制备及应用

3.1 实验仪器与试剂

3.2 Tf-Eu-Gd的合成

3.2.1 化合物CDHH的合成

3.2.2 化合物GdL-CC-CDHH的合成

3.2.3 时间分辨荧光-磁共振双模式探针Tf-Eu-Gd的合成

3.3 时间分辨荧光-磁共振双模式探针Tf-Eu-Gd的性质及表征

3.3.1 时间分辨-磁共振双模式探针Tf-Eu-Gd光学性质的测定

3.3.2 时间分辨-磁共振双模式探针Tf-Eu-Gd磁共振弛豫性质的测定

3.4 探针用于癌细胞的时间分辨荧光成像检测

3.5 本章小结

结论

参 考 文 献

附录 核磁共振谱图与质谱谱图

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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