纳米探针Tf-USPION的制备及其在前列腺癌中的应用

发布时间：2018-12-15 11:20

【摘要】：目的:研究制备集磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)与光热治疗photothermal therapy,PTT)于一体的多功能靶向纳米探针——转铁蛋白偶联的超小超顺磁性氧化铁纳米颗粒(transferring-ultrasmall superparamagnetic iron-oxide nanoparticles,Tf-USPION),检测该探针的理化性能、生物相容性,并探讨其在前列腺癌磁共振成像和光热治疗中的应用。方法:(1)通过一步溶剂热法合成表面修饰羧基的超小超顺磁性氧化铁纳米颗粒(ultrasmall superparamagnetic iron-oxide nanoparticles,USPION),在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride,EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(N-hydroxysuccinimide,NHS)的作用下使表面的羧基活化,活化后的羧基与转铁蛋白(transferring,Tf)的氨基利用酰胺缩合反应偶联,制备得到多功能靶向纳米探针Tf-USPION。(2)通过X射线粉末衍射(X-ray powder diffraction patterns,XRD)、透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)、振动样品磁强计(vibrating sample magnetometer,VSM)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared,FTIR)、弛豫效能检测、紫外-可见-近红外(ultraviolet-visible-near infrared,UV-vis-NIR)吸收光谱及光热转换实验检测探针Tf-USPION的理化性质及光热转换性能。(3)通过细胞3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium bromide,MTT)实验检测纳米探针Tf-USPION的生物相容性。(4)使用人前列腺癌细胞PC3分别与磷酸盐缓冲液(phosphate buffer saline,PBS)、USPION和Tf-USPION溶液共培养12 h,并对比不同处理条件下PC3细胞悬液的MR成像效果。(5)PC3细胞与PBS、Tf、USPION和Tf-USPION溶液共培养12 h,使用808 nm近红外激光以8.3 W/cm2的功率分别照射5 min与10 min,采用MTT法评估各种不同处理条件下PC3细胞的存活率;同时采用钙黄绿素乙酰甲酯(calcein-AM)及碘化丙啶(propidium iodide,PI)染色,通过激光扫描共聚焦显微镜直接观察各种不同处理条件下的PC3细胞的存活情况,结合MTT结果分析探针Tf-USPION对PC3细胞的PTT效果。(6)建立荷人前列腺癌裸鼠移植瘤模型,经鼠尾静脉注射探针Tf-USPION,探讨所制备的靶向纳米探针对于前列腺癌的MR成像效果。结果:(1)通过简单的一步溶剂热法制备USPION,在EDC和NHS的作用下使表面的羧基活化,与Tf偶联得到纳米探针Tf-USPION。(2)XRD检测证实制备的纳米材料成分为Fe3O4;TEM显示合成的USPION为类圆形,分布较均匀,直径约为6.0 nm;VSM检测USPION呈超顺磁性,饱和磁化强度为25.13 emu/g;FTIR结果显示所制备的纳米探针Tf-USPION存在酰胺键;探针的T2弛豫率约为33.08 m M-1S-1;UV-vis-NIR吸收光谱检测显示探针Tf-USPION在近红外区的的吸光范围较宽。光热转换实验表明,经808 nm激光照射,探针Tf-USPION的水溶液温度迅速升高,浓度为为0.5 mg/mL,经近红外激光辐照4 min温度升高41.5℃,而相同条件下去离子水仅升高7℃。(3)细胞MTT检测结果表明PC3细胞与探针Tf-USPION共培养24 h,细胞存活率与对照组相比无明显差异,即使浓度达0.8 mg/m L,细胞的存活率依然达到107.00%。(4)PC3细胞与PBS、USPION和Tf-USPION共培养12 h,MRI结果显示,相较于与USPION共培养的细胞,与Tf-USPION共培养的PC3细胞悬液图像明显更暗。(5)PC3细胞与Tf-USPION溶液共培养12 h,经近红外激光辐照5 min与10 min,MTT结果显示,PC3细胞存活率分别为20.85%与16.61%。PC3细胞与Tf-USPION溶液共培养12 h,经近红外激光照射10 min,通过激光显微镜观察到,PC3细胞绝大部分发红色荧光,仅观察到个别绿色细胞,PC3细胞显著死亡。(6)荷瘤裸鼠经鼠尾静脉注射靶向纳米探针Tf-USPION,肿瘤组织的信号强度随时间延长而降低,持续时间较长。结论:本研究制备的纳米探针Tf-USPION合成方法简便,生物相容性良好,对前列腺癌细胞的MR成像和PTT效果较好,可实现在体前列腺癌靶向MR成像。为前列腺癌的诊断与治疗提供了新的研究思路,为肿瘤诊疗一体化研究提供了可靠依据。
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【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R737.25;R445.2

【参考文献】