钆簇合物纳米粒子在核磁共振成像中的应用
发布时间：2021-05-31 18:09
核磁共振成像作为一种无创的非辐射成像方式,其在医学诊断中具有广泛的应用,特别是针对软组织病变的检查,核磁共振成像具有不可替代的优势。因此开发新型的核磁共振成像造影剂,使得临床上能够获得更高对比度的成像图从而提高针对某些疾病的诊断精度,其具有非常重要的现实意义。本文主要包括以下内容:首先制备了单分子内含有6或20个Gd3+的两种簇合物（Gd6与Gd20）。为了改善其水溶性,我们采用聚乙二醇改性的聚（苯乙烯-co-马来酸酐）共聚物（PSMA-PEG）通过疏水疏水相互作用将这两种簇合物分别包裹起来,制备出Gd6-PSMA-PEG NPs与Gd20-PSMA-PEG NPs两种纳米粒子。两种纳米粒子分散性均匀,呈球形,其水合动力学直径分别为110与284.3nm。通过对这两种簇合物纳米粒子和商用的核磁共振造影剂钆喷酸葡胺（Magnevist）在不同磁场强度下的纵向弛豫率测试,结果表明在0.5 T磁场条件下,Gd6-PSMA-PEG NPs与Gd20-PSMA-PEG NPs的纵向弛豫分别是Magnevist的13.1与8.9倍,而在3 T磁场条件下,Gd6-PSMA-PE...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
商用核磁共振造影剂的化学式[13]
3图 1-2 三种钆簇合物的晶体结构及其核磁共振成像性质[17]。另外，值得一提的是，除了主流的一元钆配合物外，芝加哥大学 Wenbin Lin课题组17还研究开发了多种单分子内含有多个 Gd3+的钆簇合物，并研究其在核磁共振成像中的潜在应用。如图 1-2 所示， Gd3+与烟酸（nicotinate, nic）作为配体的簇合物[Gd2(nic)6(H2O)4] (Cluster 1)，[Gd4(μ3-OH)4(Hnic)5(H2O)12](ClO4)8·7H2O(Cluster 2)， [Gd4(μ3-OH)4(nic)6(H2O)6]2(ClO4)4·4H2O (Cluster 3)将在其研究中合成并表征。这些钆簇合物将作为一种潜在 MRI 造影剂被应用于高场 MRI 中。在 1 %的琼脂糖溶液中，这3 种簇合物的纵向弛豫率分别为 10.37 ±0.31，10.74±0.11，4.60 ±0.29 mM 1s 1（基于 Gd3+离子的浓度计算）。因为簇合物可以调节其内界水数量、簇合物的尺寸、有机配体的类型以及钆离子的配位模型，所以这为这些簇合物在 MRI
[18]研究并开发了超小水合碳酸钆纳米粒子[gadolinium hydrated carbonatenanoparticles (GHC-1)]，GHC-1 仅通过一锅法就可以简单并大量地制备。一系列的表征表明 GHC-1 均匀性良好。GHC-1 的表面被聚丙烯酸完好地包裹，这使得GHC-1 具有非常良好的水溶性，从而保证了其适用于生物体的核磁共振成像。这些超小的无机钆化合物纳米粒子粒径仅有 2.3 ±0.1 nm，超小的粒径有利于其在生物体中的应用过程中不会引起血栓。经测试，在外加磁场为 0.55 T 的条件下，GHC-1 具有非常高的纵向弛豫率（r1= 34.8 mM-1s-1），相较于传统造影剂Gd-DTPA（r1= 3.7 mM-1s-1），GHC-1 的纵向弛豫率是 Gd-DTPA 的 9.4 倍。同时GHC-1 的横向弛豫率与纵向弛豫率的比值维持在较低的范围（r2/r1= 1.17），这两点在理论上保证了这些超小水合碳酸钆纳米粒子具有良好的核磁共振造影性能。此外，作者通过细胞实验表明了 GHC-1 没有显著的细胞毒性，作者认为表面包裹着的聚丙烯酸是降低 GHC-1 毒性的重要原因。最后，作者通过将 GHC-1静脉注射入小鼠体内，在动物层次表征了 GHC-1 的核磁共振造影效果。在动物实验中，相较于没有注射 GHC-1 的对照组小鼠，注射了 GHC-1 的实验组小鼠能够通过核磁共振成像清晰地观察到小鼠中的心肝脾肺肾等小鼠主要器官。
本文编号：3208719
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
商用核磁共振造影剂的化学式[13]
3图 1-2 三种钆簇合物的晶体结构及其核磁共振成像性质[17]。另外，值得一提的是，除了主流的一元钆配合物外，芝加哥大学 Wenbin Lin课题组17还研究开发了多种单分子内含有多个 Gd3+的钆簇合物，并研究其在核磁共振成像中的潜在应用。如图 1-2 所示， Gd3+与烟酸（nicotinate, nic）作为配体的簇合物[Gd2(nic)6(H2O)4] (Cluster 1)，[Gd4(μ3-OH)4(Hnic)5(H2O)12](ClO4)8·7H2O(Cluster 2)， [Gd4(μ3-OH)4(nic)6(H2O)6]2(ClO4)4·4H2O (Cluster 3)将在其研究中合成并表征。这些钆簇合物将作为一种潜在 MRI 造影剂被应用于高场 MRI 中。在 1 %的琼脂糖溶液中，这3 种簇合物的纵向弛豫率分别为 10.37 ±0.31，10.74±0.11，4.60 ±0.29 mM 1s 1（基于 Gd3+离子的浓度计算）。因为簇合物可以调节其内界水数量、簇合物的尺寸、有机配体的类型以及钆离子的配位模型，所以这为这些簇合物在 MRI
[18]研究并开发了超小水合碳酸钆纳米粒子[gadolinium hydrated carbonatenanoparticles (GHC-1)]，GHC-1 仅通过一锅法就可以简单并大量地制备。一系列的表征表明 GHC-1 均匀性良好。GHC-1 的表面被聚丙烯酸完好地包裹，这使得GHC-1 具有非常良好的水溶性，从而保证了其适用于生物体的核磁共振成像。这些超小的无机钆化合物纳米粒子粒径仅有 2.3 ±0.1 nm，超小的粒径有利于其在生物体中的应用过程中不会引起血栓。经测试，在外加磁场为 0.55 T 的条件下，GHC-1 具有非常高的纵向弛豫率（r1= 34.8 mM-1s-1），相较于传统造影剂Gd-DTPA（r1= 3.7 mM-1s-1），GHC-1 的纵向弛豫率是 Gd-DTPA 的 9.4 倍。同时GHC-1 的横向弛豫率与纵向弛豫率的比值维持在较低的范围（r2/r1= 1.17），这两点在理论上保证了这些超小水合碳酸钆纳米粒子具有良好的核磁共振造影性能。此外，作者通过细胞实验表明了 GHC-1 没有显著的细胞毒性，作者认为表面包裹着的聚丙烯酸是降低 GHC-1 毒性的重要原因。最后，作者通过将 GHC-1静脉注射入小鼠体内，在动物层次表征了 GHC-1 的核磁共振造影效果。在动物实验中，相较于没有注射 GHC-1 的对照组小鼠，注射了 GHC-1 的实验组小鼠能够通过核磁共振成像清晰地观察到小鼠中的心肝脾肺肾等小鼠主要器官。
本文编号：3208719
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