阿尔兹海默病是一类神经退行性病变。自1901年发现第一例以来该病的发病率逐年上升。该病的病理基础是海马和大脑皮层中神经元细胞的进行性消失,脑组织萎缩,脑组织内存在淀粉样蛋白-β（Aβ）的纤维化、聚集及斑块的形成和Tau蛋白的过度磷酸化形成的神经原纤维缠结（NFT）。自阿尔茨海默病发病以来,关于其病因有多钟假说,这里面以淀粉样蛋白级联假说研究的最多,而且多种研究从基因、病理、分子生物学等多个角度为该假说提供了多个证明。基于这样的研究基础,针对阿尔茨海默病的诊断及治疗的策略多数以Aβ蛋白为靶点,并且取得了较大的进步。研究目的:在综合分析文献的基础上,本研究拟利用四氧化三铁的磁共振成像特点和多巴胺的光热性质及刚果红的Aβ蛋白靶向性,制备一种靶向/多功能的纳米分子探针,并应用于阿尔茨海默病的光热治疗。开辟一个阿尔茨海默病治疗的全新视角,并未光热治疗阿尔茨海默病奠定科学依据和理论基础。研究方法:1.第一部分通过高温热分解法、乳化法、化学键合法合成了Conge Red/PEG-PDA@Fe₃O₄纳米分子探针,利用透射电镜、动态光散射、红外、紫外分光光度仪及1.5T MRI对其相关大小、形貌、功能基团组成、磁性进行了表征分析。2.第二部分利用热点偶极探测器子在近红外光的照射下测试了纳米分子探针体外光热的效率和影响因素。再者利用紫外分光广度测试了纳米探针同Aβ蛋白的结合能力。同时用原子力显微镜在设置不光照对照组的比较下,观察了体外纳米分子探针在近红外光照射下解聚Aβ蛋白的能力。3.第三部以Neuro-2a细胞为样本,利用CCK8方法测试了纳米分子探针的细胞毒性,验证Aβ蛋白聚合体对细胞的毒性作用及在纳米分子探针和近红外光照射下减轻Aβ蛋白聚合体毒性的能力。为了进一步验证纳米分子探针对活体动物的器官和器官功能毒性,该研究利用KM鼠注射纳米分子探针,30天后解剖取血和主要器官,分别做血常规、生化检测和病理HE染色。再者利用红细胞溶血实验,筛选了适合静脉注射的纳米分子探针溶液浓度。另外使用MRI扫描观察注射纳米探针后肝脏的信号变化和ICP分析各器官元素成分进一步研究了纳米分子探针在活体内的体内代谢分布。要想实现纳米探针对脑内Aβ蛋白的靶向,该探针必需具备一定的血脑屏障通透性。本研究进一步利用纳米分子探针同脑微血管细胞共孵育,将细胞清洗后,在MRI的检测下观察共孵育细胞内是否存在纳米分子探针引起磁共振信号的变化。构建纳米探针的目的是实现Aβ蛋白的磁共振靶向成像。因此本研究将Conge Red/PEG-PDA@Fe₃O₄复合纳米分子探针分散在0.3ml含有15%甘露醇的去离子水中,经尾静脉注射入转基因鼠体内,注射的剂量为200μmol Fe/kg,分别于注射后0、2、4、6、8、12、24、48小时行4.7T磁共振T2*WI扫描,观察脑内MRI图像的信号变化,并测量Z分数评价分子探针造影图像的显影质量,同时取12小时转基因鼠脑做石蜡切片、普鲁士蓝（核固红）染色在组织学验证MRI成像。最后注射纳米探针12小时后,在MRI介导下利用808nm近红外激光2W/cm2的辐射剂量照射7分钟,隔天照射1次,连续照射30天,对AD小鼠进行治疗,同时设置KM鼠做空白对照组、AD鼠和注射纳米探针但不光照AD鼠做阴性对照组,利用Morris水迷宫的定位航行学习获得性实验、空间探测记忆实验测试治疗效果,并使用刚果红染色验证。研究结果:1.第一部分透射电镜结果观察到了合成的Conge Red/PEG-PDA@Fe₃O₄纳米分子探针基本平均粒径在40nm,聚多巴胺包裹层约为5nm。通过动态光散射仪观察,在胶体中纳米分子探针的平均水合粒径约为50nm,粒径大小分布同纳米粒子原始粒径比较未见明显增大,说明该纳米粒子在胶体液分散性较好,纳米粒子Zeta平均电势为-30mv,也再次证明纳米粒子之间存在较好的排斥力,可以具备良好的分散性。红外、紫外分光光度仪证明Congo Red/PEG缀合到了PDA@Fe₃O₄纳米粒子表面,并且刚果红的负载率为7%。通过获取T2 Mapping磁共振图像并测量Fe含量不同的纳米分子探针溶液的T2值从而获得纳米分子探针的T2驰豫率为106.2m M-1S-1,说明该纳米探针具有良好的顺磁性功能。2.第二部分,结果显示在近红外光的照射下,不同浓度纳米分子探针在短时间内温度快速的上升,具备光热性质,并且这种光热性质为浓度依赖和辐射能量依赖性。通过分析Conge Red/PEG-PDA@Fe₃O₄+Aβ共孵育样品和Conge Red/PEG-PDA@Fe₃O₄及Aβ蛋白的紫外光谱,发现纳米分子探针的紫外光谱较单纯性纳米分子探针和Aβ蛋白都出现了峰的位移和相应变化,证明了体外纳米分子探针可以和Aβ蛋白结合。利用铜离子和酸性环境下诱导合成的Aβ蛋白聚合体在纳米分子探针和近红外光的照射下,以原子力显微镜（AFM）观察Aβ蛋白的聚合体实现了解聚,较未经光照的对照组Aβ蛋白聚合体形态发生了明显变化。3.第三部分结果表明,纳米分子探针不具有Neuro-2a细胞的细胞毒性。而Aβ蛋白导致细胞活性下降40%,但是在纳米分子探针及近红外光照射下,细胞活性升高到85%。以上说明纳米分子探针在细胞水平是安全的,同时能减轻Aβ蛋白聚合体对细胞的毒性。血常规和生化检测实验组和对照组之间未见明显变化;病理上实验组心、肝、脾、肺、肾、脑均未见器官损伤。1mg/ml纳米分子探针浓度能安全用于活体静脉注射。注射纳米分子探针4小时后,T2序列可见肝脏信号明显减低,注射24小时后肝脏信号强度最低,在肝脏中浓度达到峰值。随后48小时、72小时、90小时扫描时,肝脏信号强度逐渐上升,90小时肝脏信号强度和空白对照组肝脏信号无差异,说明纳米分子代谢出肝脏。ICP测试得到了MRI相似的实验结果,而且显示纳米分子探针在脑内的代谢是12小时达到高峰。在血脑屏障通透性方面,纳米探针进入脑微血管细胞内,降低了磁共振信号。在磁共振成像方面,注射纳米探针12小时后T2*WI图像上脑皮质和海马区出现了点状信号减低区,并且Z分数表明该图像具备较好的增强对比噪声比较注射有统计学差异,接下来的普鲁士蓝（核固红）染色证实了纳米分子探针在脑组织中的存在。经光热治疗后的AD小鼠定位航行学习获得能力和空间探测记忆能力均得到提高。经病理学刚果红染色证明接受光热治疗的AD小鼠脑内Aβ斑块有所减少,形态有所变小。结论:1.本研究成功构建了靶向/多功能Conge Red/PEG-PDA@Fe₃O₄纳米探针。2.Conge Red/PEG-PDA@Fe₃O₄纳米探针体内、外具备靶向Aβ蛋白并磁共振成像的能力。3、Conge Red/PEG-PDA@Fe₃O₄纳米探针在近红外光照射下的光照治疗在体外可以解聚Aβ蛋白并改善AD转基因小鼠的空间学习和记忆能力。