CoO磁共振造影剂和空心SiO2微球超声造影剂的制备与应用研究

摘要

分子影像可以无创、可重复的提供活体、实时、动态、可视化的分子或者基因信息,并同时进行定量研究。它是一门多学科交叉的新领域,涉及细胞和分子生物学、化学、药学和生物信息学等多个学科。分子影像技术就成像手段而言,主要包括四种类型:核医学成像(Nuclear Medicine Imaging,NMI)、光学成像(OpticImaging,OI)、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)和超声成像(Ultrasound Imaging,US)。其中MRI由于具有较高的空间分辨率和多序列成像的特点,US具有成像和诊断安全及时,对人体无创伤,价格低廉,轻便快捷,运用广泛等特点受到人们广泛的研究兴趣。近年来,MRI与US得到了快速的发展,而他们的发展离不开成像造影剂的不断研制。本文主要探究了水溶性CoO磁性纳米粒子的制备以及其在MRI中的应用和空心SiO2微球的制备以及其在超声成像中的应用。本研究分为三个部分：
　　 第一章概述了分子影像技术的成像原理与主要分类,并重点介绍了磁共振成像和超声成像的基本原理,磁共振造影剂和超声造影剂的分类、作用、研究进展与主要应用,在此基础上提出了本论文的研究设想。
　　 第二章为水溶性CoO纳米粒子的制备及其在MRI中的应用研究。采用高温热解油酸钴前躯体的方法,合成出油溶性的CoO纳米粒子,再利用烷烃链的疏水相互作用在其表面修饰上十二烷基硫酸钠(CH3(CH2)11OSO3Na,Sodium laurylsulfate,SDS),N,N,N-三甲基-1-十六烷基溴化铵(C19H42BrN,N,N,N-Trimethyl-1-hexadecanaminium bromide,CTAB)、聚醚(Pluronic F127,PF127)三种不同的表面活性剂使其转变为水溶性的CoO纳米粒子(SOA@CoO,COA@CoO和FOA@CoO)以便进一步生物应用；磁性数据表明,所合成的材料在常温条件下为反常的铁磁性,表面活性剂的类型对纳米粒子的磁性起着重要作用；通过MRI表征说明了不同稳定剂体系,不同的反应时间合成的纳米粒子以及不同的表面活性剂修饰,均对纳米粒子的MRI和弛豫率有一定影响；最后我们重点研究了FOA@CoO磁性纳米粒子,通过MTT细胞毒性实验表明其具有较小的细胞毒性,细胞切片实验表明其能够进入细胞内,且细胞内T2加权磁共振成像效果明显,具有潜在的作为T2加权MRI造影剂的能力。
　　 第三章为空心SiO2微球的制备及其在超声成像中的应用研究。首先采用聚苯乙烯微球为模板,以氨水为催化剂水解正硅酸四乙酯(tetraethylorthosilicateTEOS)和3-氨基丙基-三乙氧基硅烷(3-aminopropyl-triethoxysilane APS),在其表面包覆上SiO2粒子,得到氨基功能化的核／壳结构PS@SiO2微球,通过四氢呋喃溶解去除聚苯乙烯微球模板,从而得到氨基功能化的空心SiO2微球,考察了不同水醇体系,不同氨水用量、不同水醇比、不同APS用量与加入时间以及不同TEOS用量对空心SiO2微球合成的影响。再利用SiO2微球表面的氨基与带羧基的聚乙二醇(mPEG-COOH)以及罗丹明异硫氰酸酯(RBITC)反应合成PEG-HSS和PEG-HSS—RB微球。细胞毒性测试、溶血实验和荧光共聚焦实验表明PEG-HSS具有较小的细胞毒性,良好的血液相容性和细胞渗透性。体外超声成像实验结果显示,所合成的PEG-HSS不管是在生理盐水中还是在血液中,都具有明显增强超声成像信号的作用。另外我们考察了不同超声频率、不同机械指数以及不同SiO2微球浓度对超声成像的影响。并与临床所使用的超声造影剂SonoVue进行对比,证明我们所合成的空心SiO2微球超声造影剂具有更好的稳定性。最后我们考察了空心SiO2微球超声造影剂注射到小鼠体内的超声成像情况,表明其有望成为一种新型的超声造影剂。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 分子影像技术成像基本原理与分类

1.2.磁共振成像

1.2.1 磁共振成像基本原理

1.2.2 磁共振成像造影剂的分类、作用及其研究进展

1.2.3 磁共振成像造影剂的应用

1.3 超声成像

1.3.1 超声成像基本原理

1.3.2 超声造影与超声造影剂的基本要求和研究进展

1.3.3 超声造影剂的应用

1.4 本论文的研究设想

参考文献

第二章 水溶性CoO纳米粒子的合成、表征及其磁共振成像应用研究

2.1 实验部分

2.1.1 试剂与仪器

2.1.2 实验原理

2.1.3 实验步骤

2.2 结果与讨论

2.2.1 CoO纳米粒子的制备与表征

2.2.2 CoO纳米粒子的表面修饰与表征

2.2.3 水溶性CoO纳米粒子的MRI研究

2.2.4 水溶性FOA@CoO纳米粒子的生物应用研究

2.3 小结

参考文章

第三章 空心SiO2超声造影剂的制备与应用研究

3.1 实验部分

3.1.1 试剂与仪器

3.1.2 实验原理

3.1.3 实验步骤

3.2 结果与讨论

3.2.1 空心的SiO2微球的制备与表征

3.2.2 氨基功能化空心SiO2微球的表征

3.2.3 PEG-HSS复合微球制备与表征

3.2.4 PEG-HSS复合微球在超声成像中的应用

3.3 小结

参考文献

全文小结

硕士期间主要成果

致谢

答辩委员会审查意见