双模态显像剂NaHoF4@CeO2纳米颗粒的合成及其对胰腺癌放疗增敏的体外研究

摘要

目的：（1）探讨具有体外胰腺癌双模态显像及放疗增敏NaHoF4@CeO2纳米颗粒(Nanoparticles,NPs)显像剂的合成方法，并鉴定合成纳米颗粒的理化特征及体内外生物学毒性；（2）研究新型NaHoF4@CeO2NPs的体外电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）双模态显像的成像效能；（3）NaHoF4@CeO2NPs对人胰腺癌细胞（Panc-1）体外放疗增敏效果的研究。 方法：（1）以六水氯化钬（HoCl3·6H2O）、氟化铵（NH4F）和六水合硝酸铈（Ce(NO3)3·6H2O）为主要材料合成NaHoF4@CeO2NPs，应用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope，TEM)、动态光散射仪器（Dynamic Light Scattering，DSL）、电感耦合等离子体光学发射光谱法((Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer，ICP-OES)测量合成纳米粒子粒径大小、分散性及主要元素物质含量。（2）运用人主动脉内皮细胞(HAEC)、人胰腺癌细胞（Panc-1），通过细胞毒性MTT实验测定不同浓度（0、50、100、200、400和800μg/l）NaHoF4@CeO2NPs对细胞存活率影响；在体生物学毒性采用裸鼠尾静脉注射不同浓度（0、5、10、20mg/kg）NPs15天后，检测小鼠血常规、肝、肾功能及主要脏器（心脏、肝脏、脾脏、肾、脏肺、胰腺）行病理苏木精-伊红染色法(Hematoxyin-Eosin，HE)染色评估NPs对生物主要脏器的影响。（3）评价该NaHoF4@CeO2NPs在不同浓度下（0、1、2、4g/l）的体外CT成像效果，并与临床常用CT造影剂碘必乐（Iopamidol）进行对比，评价其CT成像效果；用小动物MRI成像仪测定不同浓度（0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8mM）NPs的T2弛豫时间及MRI T2加权成像(T2weighted image，T2WI)，验证其MRI成像效果。（4）体外Panc-1放疗增敏采用MTT实验及细胞克隆形成验证单纯NaHoF4@CeO2NPs组，单纯放疗（Radiation therapy,RI）组及RI+NPs组对Panc-1细胞放疗增敏效果。每次实验做三次独立重复实验。本文采用前瞻性研究。对于单一处理组实验采用双尾t检验，对于含有两处理组实验采用Two-ANOVA检验。 结果：（1）本研究成功合成符合实验要求NaHoF4@CeO2NPs。TEM显示合成NaHoF4@CeO2NPs为类圆形，粒径约为16nm。DSL显示NaHoF4@CeO2NPs粒径呈正态分布，中位粒径为17±0.8nm。ICP-OES测量合成NaHoF4@CeO2NPs中含有钬（Ho），铈（Ce）等主要元素。（2）体外毒性MTT实验结果表明：实验组细胞在加入不同浓度NaHoF4@CeO2NPs后细胞存活率略低于对照组，但差异无统计学意义（P＞0.05）。注射NaHoF4@CeO2NPs饲养裸鼠15天后，裸鼠血液实验室检查相关指标与对照组无明显差异（P＞0.05），主要脏器（心脏、肝脏、脾脏、肾、脏肺、胰腺）HE染色未出现明显的组织损伤。（3）体外CT、MRI双模态显像结果表明：不同浓度下Iopamidol和NaHoF4@CeO2NPs的CT值均随着浓度升高而明显增加，但在相同浓度下NaHoF4@CeO2NPs组比Iopamidol组的CT值更高，有显著差异（p＜0.001）。并且，随着NaHoF4@CeO2NPs浓度的增加MRI T2时间明显缩短，T2WI成像信号强度随浓度增加而减弱，差异有统计学意义（P＜0.05）。（4）体外放疗研究：MTT实验结果表：RI+NaHoF4@CeO2NPs组低Panc-1细胞存活率（63.21%）明显低于单纯RI组（84.58%）及单纯NaHoF4@CeO2NPs组（93.58%），各组之间差异存在明显统计学意（p＜0.001）。细胞克隆形成实验表明：NaHoF4@CeO2NPs培养Panc-1细胞后给与不同剂量射线照射，细胞存活分数明显减低，差异有统计学意义（P＜0.001）。 结论：（1）运用多种理化表征鉴定，表明本实验成功合成分散性良好的NaHoF4@CeO2NPs，并通过体外及体内毒性实验表明NaHoF4@CeO2NPs具有较小的生物学毒性，符合实验要求。（2）通过体外CT、MRI双模态成像并与临床常用CT显像剂Iopamidol对比及MRI T2弛豫时间的测定，表明NaHoF4@CeO2NPs可同时进行CT、MRI双模态显像。（3）体外细胞学MTT实验及细胞克隆形成实验表明，NaHoF4@CeO2NPs能提高射线对Panc-1细胞对放疗的敏感性，增加对癌细胞杀伤，达到放疗增敏效果。

目录

声明

引言

第一部分NaHoF4@CeO2 NPs的合成、表征及毒性检测

1. NaHoF4@CeO2 NPs合成、表征及毒性检测所需材料与方法

1.1主要仪器

1.2 主要试剂

1.3 所需细胞株及裸鼠

1.4 NaHoF4@CeO2NPs合成方法

1.5 NaHoF4@CeO2NPs理化表征测定及浓度测定

1.6体外细胞毒性MTT实验

1.7在体生物学毒性评价

2 NaHoF4@CeO2NPs表征及毒性检测结果

2.1 NaHoF4@CeO2NPs的表征及其元素含量

2.2 NaHoF4@CeO2NPs体外细胞毒性MTT实验结果

2.3 NaHoF4@CeO2NPs在体生物学毒性结果

3 讨论

3.1纳米粒子的结构特征及其在生物医学应用

3.2 NaHoF4@CeO2纳米粒子制备方法及其理化表征

3.3 NaHoF4@CeO2纳米粒子体内外生物学安全性

第二部分NaHoF4@CeO2NPs体外CT、MRI双模态成像

1.NaHoF4@CeO2NPs体外CT、MRI双模态成像材料与方法

1.1研究对象

1.2主要设备

1.3 NaHoF4@CeO2NPs体外CT成像

1.4 NaHoF4@CeO2NPs体外MRI弛豫时间及MRIT2WI成像

2结 果

2.1 体外CT成像各组CT值及CT图像

2.2 体外MRI弛豫时间及弛豫率

2.3体外MRI T2WI成像

3 讨论

3.1 NaHoF4@CeO2NPsCT、MRI双模态成像的理论基础

3.2 CT、MRI双模态成像显像剂研究进展

3.3 本研究合成NaHoF4@CeO2NPs CT、MRI双模态成像效果

第三部分NaHoF4@CeO2NPs Panc-1细胞体外放疗增敏

1 体外细胞放疗增敏资料与方法

1.1研究对象

1.2主要仪器及试剂

1.3体外NaHoF4@CeO2NPs Panc-1细胞放疗增敏MTT实验

1.4体外NaHoF4@CeO2NPs Panc-1细胞放疗增敏细胞克隆形成实验

2结 果

2.1 体外Panc-1细胞放疗增敏MTT实验结果

2.2 体外Panc-1细胞放疗增敏细胞克隆形成实验结果

3讨 论

3.1金属纳米粒子放疗增敏的研究进展

3.2 NaHoF4@CeO2NPs放疗胰腺癌细胞放疗增敏理论基础

结论

参考文献

附录A 英文缩写说明

在学研究成果

致谢