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脑部药物治疗的最大障碍就是由于血脑屏障(BBB)的存在，几乎所有大分子药物和98％的小分子药物都不能透过血脑屏障1。脑部手术的方法虽然可以绕过血脑屏障，但由于风险较大且易造成感染，而通过血管途径给药的病毒载体尽管转运效率高，但由于存在安全性问题使其应用受到限制。因此，需发展一类无毒、高药物装载且易穿越血脑屏障的新型载体。
纳米载体(例如脂质体、胶束、无机纳米粒和聚合物)具有超小的粒径、特殊的表面性质等特点，易渗透到细小的毛细管内而已被用于克服血脑屏障将药物带入脑内。然而，脂质体、胶束的低稳定性问题以及聚合物的多分散性或毒性问题使得这些载体的应用受到限制。磁硅荧光纳米粒由于将超顺磁性的Fe3O4和荧光示踪的荧光素(FITC)包埋在多孔硅中，因此具有磁共振成像造影(MRI)和荧光造影(FI)或同步的诊断和治疗等多功能特点。不仅如此，磁硅纳米粒外部丰富的硅羟基易被进一步修饰，以达到结合药物、靶体或其它生物活性剂等不同目的2。
尽管磁硅荧光纳米粒在细胞标记和药物转运获得了令人鼓舞的研究成果，但在体内的应用研究还相对较少，主要是因为该纳米粒在体内易聚集而被网状内皮系统(RES)清除，限制了其在非RES例如脑的应用。因此，对磁硅荧光纳米粒的表面进行修饰至关重要。
由于纳米粒表面性质是影响其穿越血脑屏障的重要因素之一，本文设计了三种不同官能团(即氨基、酯基和PEG链)修饰的硅纳米粒，研究对穿越血脑屏障能力的影响，同时对纳米粒毒性和进入细胞能力进行评估。
主要研究内容与结果如下：
(1)首先采用共沉淀法制备超顺磁性Fe3O4；通过正硅酸乙酯(TEOS)水解用二氧化硅包埋超顺磁的四氧化三铁(Fe3O4＠SiO2)；该硅层外，再用二氧化硅包埋荧光染料(荧光素异硫氰酸酯，FITC)。在此基础上，将第二代聚酰胺—胺(PAMAM)树状分子通过异氰酸丙基三乙氧基硅烷(ICP)连接到硅壳表面，而后再在氨基的表面进行酯基和PEG链的修饰。经透射电子显微镜(TEM)观察表明制备的三种纳米粒大小均为70～80nm、分散均匀；zeta电势和热失重分析(TGA)表征从不同角度证明了纳米粒表面成功修饰了氨基、酯基和PEG链。
(2)对三种功能化的纳米粒穿越血脑屏障的能力及其在体内的分布进行了评估。发现三种纳米粒不仅分布在肝脏、脾脏和肺脏这些RES吞噬系统丰富的器官，而且还分布在非RES吞噬系统的脑组织中。其中，PEG修饰的纳米粒在脑组织中有更多的分布。脑组织切片的免疫组织化学染色结果进一步证实PEG修饰的纳米粒比氨基和酯基修饰的纳米粒更易穿越血脑屏障。
(3)探讨了三种功能化的纳米粒对9L细胞存活率的影响、纳米粒在细胞内的分布情况、纳米粒进入细胞的机制及效率比较。细胞存活率实验说明三种纳米粒均对细胞没有毒性；细胞核染色(DAPI染色)结果显示纳米粒集中分布于细胞浆中；透射电镜分析证明纳米粒确实被吞噬进入细胞浆内，且主要是通过胞吞作用完成的；流式细胞计数结果表明，不同官能化的纳米粒进入细胞的能力不同，氨基修饰的纳米粒最易进入细胞，而PEG修饰的纳米粒相对较低。且这三种纳米粒进入细胞均呈时间和浓度依赖性。
本课题设计的目标载体及其用于跨越血脑屏障及其被细胞吞噬的研究未见文献报道。研究结果表明聚乙二醇修饰的硅纳米粒(Fe3O4＠SiO2(FITC)-PAMAM-PEG)在跨越血脑屏障方面最具有潜力，而三种不同官能化的纳米粒均能被脑胶质瘤细胞有效摄取，这说明Fe3O4＠SiO2(FITC)-PAMAM-PEG有可能发展成新型的脑部药物转运载体。