聚谷氨酸纳米水凝胶的制备、表征及其分子影像学应用

发布时间：2017-08-16 00:15

  本文关键词：聚谷氨酸纳米水凝胶的制备、表征及其分子影像学应用

  更多相关文章： 聚谷氨酸 纳米水凝胶 MR成像 CT成像 肿瘤

【摘要】：随着纳米科学和纳米技术的发展,基于纳米尺寸的载体平台为生物医学领域开辟了全新的领域,特别是在临床造影剂方面。目前,超顺磁性四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒和金(Au)纳米颗粒已被广泛的应用于核磁共振(MR)成像和计算机断层扫描(CT)成像领域。为了提高临床成像的灵敏度,减少造影剂的使用量,一方面需要提升纳米颗粒本身的造影效率,另一方面要提升肿瘤细胞的吞噬量。因此有必要构建一种既可以提升材料本身造影效率,又可以提升肿瘤细胞吞噬量的新型载体系统。纳米水凝胶是由亲水性或两亲性高分子组成的三维网状结构的纳米尺度水凝胶。纳米凝胶具有许多无可比拟的特性,如良好的稳定性和生物相容性、高负载能力、易于合成、尺寸可控、易于多功能化等。相比于传统的聚合物载体,纳米水凝胶具有更好的柔性和流动性,在肿瘤部位更易被肿瘤细胞吞噬的特点。此外,纳米颗粒包裹进纳米水凝胶内部结构后可以形成形成团簇结构,产生团簇协同效应增强纳米颗粒的造影效果。聚谷氨酸(γ-PGA)是一种天然的可降解的聚合物,已广泛应用在药物输送、伤口敷料和组织工程方面,可以作为一种理想的纳米水凝胶载体材料。在前期的工作中,我们分别采用温和还原法合成了聚乙烯亚胺(pei)包覆的fe3o4纳米颗粒以及采用硼氢化钠还原法合成了pei包覆的au纳米颗粒。所合成的以pei稳定的纳米颗粒造影剂具有良好的水分散性,胶体稳定性,血液相容性和细胞相容性,并且它们在动物体内展现出良好的造影效果。此外pei表面的大量氨基不仅可以使fe3o4或au纳米颗粒具有良好的胶体稳定性,而且可以作为功能基团进行进一步的修饰,从而提高造影剂的生物相容性以及靶向性能。在第2章中,我们通过双乳化的方法合成了负载fe3o4纳米颗粒的γ-pga纳米水凝胶。制备的纳米水凝胶的尺寸大小为152.3±13.12nm,并且具有良好的水溶性和胶体稳定性。mr成像测试结果表明纳米水凝胶具有较高的r2弛豫率。细胞毒性以及细胞吞噬实验证明纳米水凝胶具有良好的细胞相容性,并且可以被肿瘤细胞大量吞噬。体内肿瘤成像实验显示出该纳米水凝胶在mr成像造影剂方面具有良好的应用潜质。最后动物组织分布结果表明该水凝胶在肿瘤部位富集后可以从体内逐渐代谢出去,不会滞留在生物体内,且不会对正常组织产生毒副作用。因此该水凝胶可潜在用作mr成像诊断造影剂。在第3章中,我们以同样的方式合成了负载au纳米颗粒的γ-pga纳米水凝胶。负载au纳米颗粒的纳米水凝胶尺寸大小为108.6±19.14nm,具有良好的水溶性和胶体稳定性。x射线衰减性能测试结果表明纳米水凝胶x射线衰减性能高于临床所用的碘海醇造影剂。细胞活力实验以及细胞吞噬实验证明纳米水凝胶具有良好的细胞相容性,并且可以被肿瘤细胞大量吞噬。体内肿瘤成像实验显示出该纳米水凝胶在CT成像造影剂方面的应用潜质。最后动物组织分布结果表明该水凝胶在肿瘤部位富集后可以从体内逐渐代谢出去,不会富集在生物体内,且不会对正常组织产生毒副作用。因此该水凝胶可潜在用作CT成像诊断造影剂。总之,我们利用双乳化的方法合成了分别负载Fe3O4或Au纳米颗粒的γ-PGA纳米水凝胶用于MR或CT成像。由于水凝胶独特的化学结构和生物相容性,未来也许能为MR或CT成像诊断提供一个独特的纳米平台。
【关键词】：聚谷氨酸 纳米水凝胶 MR成像 CT成像 肿瘤
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O648.17;TB383.1
【目录】：

• 摘要6-9
• ABSTRACT9-13
• 第一章 绪论13-28
• 1.1 引言13-14
• 1.2 核磁共振（MR）成像14-20
• 1.2.1 核磁共振成像原理14-15
• 1.2.2 核磁共振成像造影剂15-16
• 1.2.3 超顺磁性Fe_3O_4纳米颗粒的合成16-18
• 1.2.4 超顺磁性Fe_3O_4纳米颗粒的表面修饰18-20
• 1.3 计算机断层扫描（CT）成像20-22
• 1.3.1 计算机断层扫描成像原理20-21
• 1.3.2 CT成像造影剂21
• 1.3.3 金纳米颗粒造影剂的合成与表面修饰21-22
• 1.4 纳米水凝胶（Nanogels）22-26
• 1.4.1 纳米水凝胶概述22
• 1.4.2 纳米水凝胶的结构与特性22-23
• 1.4.3 纳米水凝胶的制备23-24
• 1.4.4 纳米水凝胶的应用领域24
• 1.4.5 基于 γ-聚谷氨酸的纳米载体的应用24-26
• 1.5 本论文研究的内容及创新点26-28
• 1.5.1 研究内容26-27
• 1.5.2 课题创新点27-28
• 第二章 负载Fe_3O_4纳米颗粒的 γ-PGA纳米水凝胶的合成、表征及生物体内肿瘤MR成像的研究28-49
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验部分29-35
• 2.2.1 材料和仪器29-30
• 2.2.2 样品的制备30-31
• 2.2.3 样品的表征31-35
• 2.3 结果与讨论35-48
• 2.3.1 材料的合成与表征35-40
• 2.3.2 体外细胞实验40-45
• 2.3.3 动物体内实验45-48
• 2.4 本章小结48-49
• 第三章 负载Au纳米颗粒的 γ-PGA纳米水凝胶的合成、表征及生物体内肿瘤CT成像的研究49-67
• 3.1 引言49-50
• 3.2 实验部分50-55
• 3.2.1 材料和仪器50-51
• 3.2.2 样品的制备51-52
• 3.2.3 样品的表征52-55
• 3.3 结果与讨论55-66
• 3.3.1 材料的合成与表征55-60
• 3.3.2 体外细胞实验60-63
• 3.3.3 动物体内实验63-66
• 3.4 本章小结66-67
• 第四章 结论与展望67-69
• 4.1 研究结论67-68
• 4.2 课题展望68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士研究生期间所发表的文章73-75
• 致谢75

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本文编号：680574