多肽靶向磁共振—荧光双功能探针的合成及磁共振成像实验研究

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:tianchaoguoshi
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目的:制备一种新型磁性-荧光双功能碳量子点,分析并探讨其各项表征、理化性质,研究在活体中的分布及清除情况,评估Gd掺杂碳量子点在活体中应用的可能性。将其与CLT1环肽共价结合,组成具有主动靶向肿瘤基质纤维蛋白-纤维连接蛋白的分子探针。材料与方法:采用水热法,将柠檬酸与氯化钆以不同比例混合,制备掺杂Gd的碳量子点(Carbon dots,C-dots)。再采用酰胺化反应修饰Gd-Cdots,最后用点击化学成环反应与CLT1环肽共价结合,组成一种靶向肿瘤周围纤维蛋白-纤维连接蛋白的MR分子探针。分别用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)测定纳米粒Gd含量;用磁共振测量不同浓度样品的弛豫时间并计算横向、纵向弛豫率;用透射电子显微镜(TEM)观察其形态学特点;荧光分光光度计、紫外分光光度计研究荧光性质及在不同pH条件、不同离子浓度下荧光稳定性;红外光谱分析其表面结构。将纳米粒应用于小鼠成像,观察在体的分布及清除情况。结果:一、Gd-Cdots-CLT1的制备及表征(一)水热法合成的Gd-Cdots按Gd元素掺杂的量分别予以编号1-5#,1#为未掺杂Gd的Cdots,2-5#Gd-Cdots柠檬酸与氯化钆比例分别为5:1、10:1、20:1、80:1。利用ICP测量并计算纯化后各样品Gd含量,2-5#样品Gd含分别为0.704、0.477、0.243、0.049μmol/mg;测得2-5#样品r1值为14.51、17.32、14.08、17.95,测得各样品的r2值为18、19.77、15.85、18.64,r2/r1值1.24、1.13、1.13、1.04;进行体外成像实验,得到各样品不同浓度的T1WI图像。TEM示1#Cdots平均粒径约2.9nm,5#Cdots平均粒径约5.3nm,掺杂Gd后粒径增大,并且分布不均;1-5#Cdots在200-300nm均有明显吸收;发射光随激发光改变而改变;分析原料柠檬酸、1#、5#样品官能团,纳米结构形成过程中,其官能团并未有明显变化,纳米粒表面有大量羧基和羟基;1-5#样品的其最大激发波长均为320nm,最大发射波长为410nm、400nm、400nm、410nm、410nm;量子产率分别为9.78%、8.11%、6.72%、6.17%及6.43%;1#、5#样品的荧光寿命分布为9.7ns、3.6ns;其荧光强度在pH2-11、离子浓度0.25-2.5mol/L的条件下荧光性质稳定。(二)兼顾磁性、荧光性质,选择5#样品进行下一步实验,利用酰胺化反应修饰5#样品,后将修饰后的Gd-Cdots与CLT1环肽反应共价结合组成分子探针。接枝后Gd-Cdots荧光最大激发波长为360nm,最大发射波长为443nm;红外光谱反应出接枝过程中其官能团的变化,最后用ICP定量测量Gd含量。二、Gd-CDots在正常小鼠体内的分布昆明小鼠T1WI示尾静脉注射对比剂前、后10min、后30min小鼠肝脏、肾脏、肌肉、心脏信号从逐渐增高,脑信号未见明显增强。定量分析:对比剂注射前后肝脏SNR分别为13.58±0.59、20.79±0.09、23.13±0.84;对比剂注射前后肾脏SNR分别为14.03±0.55、17.53±0.14、20.33±0.73;对比剂注射前后肌肉SNR分别为8.30±0.23、9.19±0.15、13.73±0.23;对比剂注射前后脑SNR分别为8.61±0.25、9.11±0.26、9.46±0.11。其将同一组织注射前、注射后两时间点的SNR进行两两比较,肝脏、肾脏、肌肉的SNR值注射前与注射后10min比较、注射后10min与30min比较、注射前与注射后30min比较,都具有统计学差异。而脑组织在注射前后虽有略微信号变化,但三个时间点SNR经两两比较无统计学差异。结论:1.采用水热法一步制备的磁性-荧光双功能纳米粒,透射电镜下可见纳米结构,分散性好,无聚集;该纳米粒水溶性好,荧光性质稳定,r1值高,T1WI MRI图像中浓度与亮度呈正性强化效应,为进一步在体成像奠定基础。2.采用共价接枝的方式制备Gd-Cdots-CLT1分子探针,红外结构表明表面接枝成功,为荷瘤裸鼠模型的MRI实验研究奠定基础。3.在实验一研究基础上,利用Gd-Cdots对小鼠进行MRI成像,得到了对比度良好的图像,且Gd-Cdots主要分布在肝脏、肾脏、肌肉中,正常鼠脑组织未见明显分布;在体内代谢速度快,清除方式以肾脏清除为主。
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