肿瘤血管生成的MR分子成像与纳米氧化铁的生物学效应研究

发布时间：2020-11-10 08:38

　　 在肿瘤血管生成过程中,活化血管内皮细胞整合素表达明显上调。精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)三肽序列能够特异性识别整合素α_vβ_3,构建含RGD肽的高特异性MR探针对肿瘤血管生成进行分子成像,可以达到早期诊断,评估治疗效果及预测预后的目的。本项研究制备了RGD肽标记的以聚乳酸(PLA)为包被材料的超小超顺磁性氧化铁(USPIO)(以RGD-PLA-USPIO指代),并在体外和体内实验中考察了其检测肿瘤血管生成的能力。此外,本研究探讨了柠檬酸和右旋糖酐包被的磁性纳米粒子标记脐静脉血管内皮细胞(HUVECs)后,对其增殖、迁移、侵袭、分化等生物学行为的影响。具体研究内容主要包括以下四个部分： 第一部分采用改良共沉淀法(乙醇水溶液为溶剂的超声共沉淀法)制备PLA-USPIO,以透射电镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征,显示经PLA包覆的USPIO呈球形结构,且表面富有羧基,为进一步偶联配体或其他靶分子提供了条件。PLA-USPIO具有较好的弛豫效能,在T_2和T_2*图像可以呈现明显的信号改变。将PLA-USPIO静脉注射后,可以有效的减少网状巨噬细胞系统(RES)对USPIO的摄取,延长在血液循环中停留的时间。通过计算USPIO注射前后T_2*和T_2弛豫时间改变,发现T_2*WI和T_2*值的测量对USPIO引起的磁场不均一更为敏感。 第二部分将RGD与PLA-USPIO经crosslink反应偶联制备RGD-PLA-USPIO探针。RGD-PLA-USPIO与B16F10、SPC-Al和HUVECs的结合实验证明,探针与整合素特异性结合的能力,并且其结合的多少与细胞表达整合素水平高低相关。透射电镜结果进一步证实了细胞内纳米氧化铁颗粒的存在。RGD-PLA-USPIO与HUVECs孵育后行MR扫描显示浓度相关性T2WI信号降低,提示RGD-PLA-USPIO作为对比剂所构建的MR探针具有应用于MR成像的可能性。 第三部分Vx-2肿瘤恶性度高,病理组织学证实肿瘤内小血管α_vβ_3整合素表达强阳性,是研究肿瘤血管生成的理想模型。将体外实验验证后的RGD-PLA-USPIO探针在VX-2肿瘤进行活体成像,以PLA-USPIO作为对照,结果表明RGD-PLA-USPIO可特异性降低VX-2肿瘤组织T_2*WI和T_2WI信号强度,在肿瘤周边富血管区域呈点片状信号降低。注射RGD-PLA-USPIO前后的T_2和T_2*弛豫时间变化量与PLA-USPIO相比有明显差异,且以T_2*值的变化更为敏感。普鲁士蓝染色证明肿瘤血管内皮细胞见蓝色铁颗粒存在,病理学结果与MR图像得到相互印证。以上结果提示RGD-PLA-USPIO有望成为针对肿瘤血管生成的特异性MR探针。 第四部分在细胞水平研究了柠檬酸和右旋糖酐包被的氧化铁纳米粒子对HUVEC细胞增殖、迁移、侵袭、分化能力的影响,观察了细胞骨架结构的改变。结果显示两种不同包被包被材料的氧化铁纳米粒子均可以抑制HUVECs增殖、迁移和侵袭,这种抑制能力呈浓度依赖性,且柠檬酸包被的氧化铁纳米粒子较右旋糖酐包被的氧化铁纳米粒子具有更高的细胞毒性。氧化铁纳米粒子可以显著遏制内皮细胞分化成管腔样结构的能力,在荧光显微镜下观察发现细胞骨架重新分布,粘着斑形成减少,细胞粘附能力减弱。由于细胞的粘附是贴壁细胞存活、生长、迁移、侵袭、分化等其他一切细胞生物活动的基础,经氧化铁纳米粒子处理后细胞出现的去粘附造成了其增殖、迁移、侵袭、分化能力的障碍。这种障碍很可能与铁催化的自由基损伤反应相关。 总结以上实验,本研究成功构建以整合素α_vβ_3为分子靶的特异性MR探针RGD-PLA-USPIO,结果表明RGD-PLA-USPIO可以有效在MR图像上显示活化肿瘤血管内皮整合素α_vβ_3的表达。HUVECs与柠檬酸或右旋糖酐包被的氧化铁纳米粒子孵育后,细胞的增殖、迁移、侵袭和分化能力等均受到不同程度的抑制。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2010
【中图分类】：R445.2
【部分图文】：

大学博士学位论文第l章小分子探针，通过体外实验验证分子探针的靶向特异性，以Vx一2肿瘤模分子探针在1.STMR扫描仪成像的可行性，并与组织病理学结果进行对照;对目前SPIO在生物医学应用中存在的纳米毒性问题，如磁性标记后干细胞胞的自我更新和分化能力是否受到潜在影响等，以不同材料包被的SPIO对生血管分化潜能的脐静脉血管内皮细胞的增殖、分化、迁移、侵袭等功能理学评估，探讨SPIO的细胞生物学效应。

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bPLA一USPIO的红外光谱图2.2PLA及P以一usPIO的红外光谱酸是乳酸杆菌产生的一种碳水化合物，是生物体(包括人体)中常见的聚乳酸是以乳酸为原料制得一种生物有好材料，通过乳酸环化二聚或乳酸的直接聚合可以得到高分子量的聚乳酸【76]。聚乳酸具有良好和生物可吸收性，以及很好的生物降解性，对人体无毒无刺激。聚法有两种，一种是减压在溶剂中由乳酸直接聚合的方法，即:乳酸乳酸。这种生产方法工艺简单，但缩聚反应进行到一定程度体系会
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本文编号：2877729