基于碘帕醇的肿瘤靶向性CT造影剂的制备及性能研究

发布时间：2020-05-13 00:38

【摘要】：目的:长期以来,恶性肿瘤严重阻碍了人类的健康和生命安全,研究出一种可以精确靶向初期癌症的制剂成为癌症研究中亟待解决地难题。计算机断层扫描(CT)具有高效性和高空间分辨率,有利于实现肿瘤的精确诊断,已引起人们的广泛关注。本研究制备了一种纳米CT造影剂,并对其肿瘤靶向性成像能力进行了研究,大大提高了肿瘤诊断的准确性。内容:本研究通过多步合成成功制备了RGD修饰的肿瘤靶向性含碘纳米粒子,并在其表面标记了荧光分子Cy5.5,详细步骤含有含碘单体物质的合成、碘化纳米粒子的制备和纳米粒子地表面修饰。通过核磁共振仪(~1H-NMR)、质谱仪(MS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)、透射电子显微镜(TEM)、动态激光粒度分析仪(DLS)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)等手段对其结构与性能进行表征。采用流式细胞机器(FCM)、激光扫描共聚焦荧光显微镜(LSCM)和MTT法对纳米粒子的细胞摄取和毒性状况进行研究。荷瘤小鼠模型尾静脉注射纳米粒子后,通过小动物活体成像系统和CT扫描仪对纳米粒子的体内成像性能进行探究。方法:本研究以碘帕醇为原料进行多步合成,得到甲基丙烯酸酯化的碘帕醇(MAI)。然后通过沉淀聚合制备法,N,N'-双(丙稀酰)胱胺(BAC)发挥交联剂地作用,偶氮二异丁腈(AIBN)引发合成含碘纳米粒子(PMAI)反应地进行,并利用酯化反应将聚乙二醇(PEG)改造在纳米粒子表面,得到PMAI-PEG纳米粒子,并通过RGD上的巯基和PEG上的马来酰亚胺基团反应在纳米粒子表面修饰RGD,得到PMAI-PEG-RGD纳米粒子,然后通过酯化反应将荧光分子Cy5.5标记在纳米粒子内部的空隙内。随后,本课题对实验中所得的纳米粒子造影剂的结构和性能进行表征通过核磁共振仪检测多步合成中各物质的~1H-NMR图。采用质谱机器肯定各物质的分子量。采用FT-IR表征纳米粒子的化学结构,确定PEG和RGD是否被成功修饰在纳米粒子表面。通过电镜考察纳米粒子的粒径和外观形貌。采用DLS检测各步所得纳米粒子的粒径、分散系数及其表面电荷。ICP-OES检测纳米粒子的碘含量。采用UV-vis考察纳米粒子溶液在氧化还原条件下吸光度的变化,考察其降解性能。采用MTT法考察PMAI-PEG-RGD纳米粒子的细胞毒性,采用流式细胞仪器和激光共聚焦显微镜考察其体外摄取能力。采用小动物活体成像系统和CT扫描仪考察纳米粒子X射线吸收性能和体内CT成像性能。结果:多步合成过程中的~1H-NMR谱图和质谱图证实成功合成了含碘化合物单体MAI。FT-IR谱图证实PEG和RGD被成功修饰在纳米粒子表面。TEM跟DLS实验结果阐明,各步制备的纳米粒子形貌光滑、粒径均匀、分散性良好,且具有较窄的粒径分布,最终所得PMAI-PEG-RGD纳米粒子的粒径为89 nm,DLS实验结果表明纳米粒子PMAI,PMAI-PEG,PMAI-PEG-RGD纳米粒子的Zeta电位分别为-9.6 mV,-13.6 mV和-27.6 mV,同时表明纳米粒子能够利用同电荷静电排斥作用保持其物理稳定性。ICP-OES结果显示,PMAI-PEG-RGD纳米粒子中碘的含量为30%。UV-vis研究结果表明,纳米粒子在DTT存在下能够氧化还原响应性降解。MTT实验结果显示,PMAI-PEG-RGD纳米粒子的浓度高达1000μg·mL~(-1)时,细胞的存活率仍在83%以上,阐明了此纳米粒不明显影响细胞的正常生长,具备低毒害性。流式细胞术和激光共聚焦荧光显微镜结果表明,PMAI-PEG-RGD纳米粒子具有较强的细胞摄取能力。小动物活体成像地研究表明,PMAI-PEG-RGD纳米材料能够较好的主动靶向肿瘤区域,可增长纳米材料在肿瘤部位的积贮。此外,CT显影结果表明,PMAI-PEG-RGD纳米粒子具有强X-射线衰减效能,具有癌症靶向性并且能够大部分蓄累在癌症区域,加大肿瘤部位的CT显影效果。结论:本课题成功设计并制备了PMAI-PEG-RGD纳米粒子,研究结果表明该纳米粒子具有氧化还原响应性降解特性、优良的细胞摄取能力和较低的细胞毒性,能够主动靶向肿瘤部位,并大量蓄积于肿瘤部位,具有强的X-射线衰减性能,增强肿瘤部位的CT成像,因此,该纳米粒子在肿瘤靶向性CT成像诊断方面具有潜在的应用前景。
【图文】：

薄层色谱,二氧六环,甲酰胺,丙基

N'-双-（2,2-二甲基-[1,3]二氧六环-5-基）-5-[（2-羟基-1-氧化丙基）氨基]-2,4,6-三碘-1,3-苯二甲酰胺（化合物Ⅰ）的合成将 N,N-二甲基乙酰胺（DMA）利用 4A 型分子筛干燥至无水，在 100 mL的双颈圆底烧瓶中加入 40 mL 备用，然后加入碘帕醇 10.0 g（12.8 mmol）。随后加入催化剂 98%的浓硫酸 0.520 g（5.20 mmol），搅拌 20 min，缓慢滴加 2,2-二甲氧基丙烷 6.40 mL（52.1 mmol）参加反应，30 min 内滴加完。在 55℃条件下继续加热搅拌，反应过程中通过薄层色谱（TCL）检测反应是否完全。24 h后停止反应，停止加热并将反应液缓慢降至室温，待反应液冷却后，用质量分数为 3%的碳酸氢钠溶液中和反应液，使用油泵高温旋转蒸发除去大部分溶剂，得到淡黄色油状物。向油状物中加入 150 mL 蒸馏水，室温搅拌 2 h 后离心得到白色固体，并用蒸馏水洗涤两遍以除去未反应的原料和杂质。将产品放置在真空干燥箱中，过夜（50℃），以达到恒定的重量，，粗产品为 8 克。粗产品经硅胶柱层析分离纯化（二氯甲烷：甲醇=15:1）得到 5 g 白色化合物Ⅰ，产率为 45.6%。利用核磁共振氢谱以及质谱仪对碘帕醇和产物进行结构表征。1H-NMR(DMSO-d6), δ: 1.34-1.37 (m, 15H, -CH3), 3.72-3.77 (m, 4H, -CH2CH-,

氨基甲酰基,二氧六环,二甲基,丙烯酸

图 1.2 2-甲基-丙烯酸 1-[3,5-双-（2,2-二甲基-[1,3]二氧六环-5-基氨基甲酰基）-2,4,6-三碘-苯氨基甲酰基]-乙酯（化合物Ⅱ）的合成在 50 mL 的烧瓶中加入无水 DMA8 mL，随后加物质Ⅰ2.00 g（2.33 mmol），加热使其完全溶解，形成均匀透明的溶液。在搅拌条件下加入 4A 型分子筛干燥过的无水三乙胺（TEA）1.95 mL（19.3 mmol），搅拌 20 min，然后在无水条件下，将甲基丙烯酰氯 0.970 mL（9.32 mmol）逐滴滴加至上述的溶液中（约 2 h内滴完），滴加完成后在室温下持续搅拌反应 2 h。将油浴中架上圆底烧瓶，上面连接冷凝管、磨口弯形干燥管，将反应系统的温度升高到 55℃再进行 48 h，结束反应。将反应液过滤，除去反应液中的铵盐，将所得滤液浓缩后得到黄色油状物质，用质量分数为 4%的碳酸氢钠溶液洗涤两遍，离心得到白色固体，50℃真空干燥 24 h，得到粗产物 1.6 g，粗产品分离用硅胶柱层析（石油醚：乙酸乙酯：甲醇=6:3:0.5）得到 0.3 g 白色化合物Ⅱ，产率为 14.1%。利用核磁共振氢谱以及质谱仪对碘帕醇和产物Ⅱ进行结构表征。1H-NMR(400 MHz, DMSO-d6), δ: 1.34-1.37 (m, 12H, -CH3), 1.59 (m, 3H, -CH3),1.92 (m, 3H, -CH3), 3.32 (m, 2H,-CH2CH-), 3.72-3.93 (m, 8H, -CH2-), 5.26 (m, 1H,
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R943

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