cNGR修饰的金纳米粒子探针在乳腺癌新生血管CT成像中的应用

摘要

目的： 研究制备可靶向肿瘤新生血管内皮细胞的CT成像纳米探针——SH-cNGR与PEG修饰的金纳米粒子（SH-cNGR/PEG founctionized gold nanoparticles，GNPs-PEG@cNGR），探索SH-cNGR一步修饰金纳米粒子的合成方法，检测探针的各项表征及生物相容性，探讨该探针在乳腺癌新生血管靶向CT成像中的应用的价值。 方法： 通过柠檬酸钠还原氯金酸的方法，一步合成直径为13nm的GNPs。然后通过一步修饰法，半胱氨酸功能化的cNGR（SH-cNGR）与巯基化的PEG（SH-PEG-COOH）借助其-SH分别与金纳米粒子表面形成金硫键，从而合成可靶向新生血管内皮细胞氨肽酶N（ANP/CD13）受体的金纳米粒子探针——GNPs-PEG@cNGR，然后在对其进行形态学和功能学表征分析，如透射电子显微镜（Transmission electron microscopy，TEM）和傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）等。接下来评估探针体外CT成像能力。然后评估探针对正常人体细胞及肿瘤细胞的细胞毒性，在此基础上，利用肝癌细胞（HepG2）和脐静脉内皮细胞（HUVEC）进一步评估其细胞靶向性，然后建立4TI肿瘤模型，评估该探针的生物相容性及肿瘤靶向CT成像效果。 （1）以经典柠檬酸钠还原氯金酸的方法合成粒径约为13nm的GNPs，进行亲水性及靶向性修饰，在保证GNPs的物理和化学性质稳定的前提下，探讨探针的生物相容性和CT靶向成像能力。 （2）以SH-cNGR为靶向配体，以SH-PEG-COOH为亲水性物质，一步合成生物相容性好且具有靶向新生血管内皮细胞CD13的功能化探针——GNPs-PEG@cNGR，然后对其进行各项表征，并探讨其体外CT成像效果。 （3）探究功能化纳米探针的细胞毒性和靶向性，然后验证其体内肿瘤靶向效果与肿瘤新生血管分布的关系。 结果： （1）TEM显示，使用一步功能化方法成功制备出的粒径约为33nm的GNPs-PEG@cNGR，粒径较均一，分散良好。其水合粒径约为35±1.4nm，在去离子水中表面电位约为-13±1.12mV。FTIR结果显示在1631cm-1和1384cm-1两个位置处出现了两个明显的吸收峰，分别代表氨基Ⅰ和氨基Ⅲ键。 （2）体外CT成像显示，GNPs-PEG@cNGR相对于传统的含碘造影剂来说具有更优异的成像效果，表明该探针可用做CT成像造影剂。 （3）使用MTT法对制备的GNPs-PEG@cNGR分子探针进行毒性检测，结果显示其细胞存活率均在85%以上，表明合成的纳米探针GNPs-PEG@cNGR生物安全性良好，具备进行细胞实验和活体成像实验的条件。 （4）CD13阳性HUVEC细胞荧光成像显示，GNPs-PEG@cNGR靶向组细胞荧光强度优于GNPs-PEG非靶向组和GNPs-PEG@cNGR+SH-cNGR抑制组，CD13阳性HepG2细胞CT成像结果显示，靶向组细胞CT成像效果及细胞聚集量明显高于非靶向组和抑制组。 （5）建立荷4T1乳腺癌小鼠肿瘤模型，静脉注射纳米粒子探针，进行体内肿瘤CT成像。 结果显示，GNPs-PEG@cNGR靶向组肿瘤强化程度及强化时间要明显高于GNPs-PEG非靶向组，且靶向组肿瘤中心与周边的强化差异明显高于非靶向组。 （6）对肿瘤新生血管分布进行免疫组织化学分析，结果显示肿瘤强化区域分布与肿瘤血管分布具有一定的统计学相关性，表明GNPs-PEG@cNGR纳米探针通过CT成像可直接对肿瘤血管丰富程度进行非侵入活体分析，进而评估肿瘤的转移风险，为临床提供必要的相关信息。 结论： 本研究通过一步功能化方法成功制备了GNPs-PEG@cNGR纳米探针，合成方法简便，合成的纳米探针分散性好，粒径均一，生物相容性好，具有良好的CT成像能力和CD13靶向效果。该纳米探针通过CT成像可对肿瘤新生血管特点进行体内分析，对临床评估肿瘤良恶性及转移风险具有重大意义。

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Abstract

缩略语/符号说明

前言

研究现状、成果

研究目的、方法

一、纳米探针GNPs-PEG@cNGR的合成、表征及成像性能

1.1 材料和方法

1.1.1 材料与仪器

1.1.2 制备GNPs、GNPs-PEG、GNPs-PEG@cNGR、GNPs-PEG@FITC、

1.1.3 GNPs、GNPs-PEG以及GNPs-PEG@cNGR的表征

1.2 结果

1.2.1 GNPs、GNPs-PEG以及GNPs-PEG@cNGR纳米粒子的合成

1.2.2 GNPs、GNPs-PEG以及GNPs-PEG@cNGR纳米粒子表征

1.3 讨论

1.3.1 GNPs、GNPs-PEG以及GNPs-PEG@cNGR的制备

2.1 材料和方法

2.1.1 材料和仪器

2.1.2 HUVEC、HepG2、293T三种细胞的复苏、培养和传代

三、GNPs-PEG@cNGR探针在荷4T1乳腺癌小鼠模型中的应用

3.1 材料和方法

3.1.1 材料和仪器

结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

综述

分子影像成像技术在肿瘤新生血管成像中的应用