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目的探讨多模态磁共振成像监测CuS@GOD纳米粒子对Balb/c雌鼠4T1乳腺癌移植瘤的早期抗肿瘤作用机制并评估其应用价值。方法建立Balb/c雌鼠4T1乳腺癌移植瘤模型并随机分成四组:normal saline组(n=25),CuS@GOD 组(n=25),CuS+laser 组(n=25)和 CuS@GOD+laser 组(n=25)。CuS 与CuS@GOD纳米粒子均以螯合方式结合钆对比剂Gd-DTPA。使用1ml注射器向肿瘤中心局部注射0.1ml生理盐水或纳米粒子(浓度均为0.7mgml)。CuS+laser组及CuS@GOD+laser组注射药物1小时55分钟后照射近红外光5分钟,激光源距肿瘤表面2cm,激光照射完毕后使用红外热像仪拍摄Balb/c雌鼠肿瘤的红外图并测量肿瘤温度。每组随机取10只Balb/c雌鼠在给药前基态行移植瘤磁共振扫描,后注射生理盐水或纳米粒子。CuS@GOD组及normal saline组注射CuS@GOD纳米粒子或生理盐水2小时后计时,Oh、0.5h、1h、2h、4h、24h 行磁共振检查。而 CuS+laser 组与 CuS@GOD+laser组在拍摄Balb/c雌鼠肿瘤红外图后计时,Oh、0.5h、1h、2h、4h、24h行磁共振检查。磁共振序列包括IVIM-DWI和BOLD-fMRI序列,分别测量D、D*、f和R2*值。每组24h时间点扫描结束后随机麻醉3只Balb/c雌鼠摘取肿瘤行病理学检查。各组剩余的15只Balb/c雌鼠在与磁共振扫描对应的Oh、0.5h、1h、2h、4h每个时间点随机麻醉3只Balb/c雌鼠后摘取肿瘤行病理学检查。另取3只未行瘤体注射的模型Balb/c雌鼠作为病理的空白对照。全部肿瘤行HE、ki67、TUNEL、VEGF、EGLN1及γ-H2AXser139染色。将处理前后的移植瘤磁共振各参数值和病理各半定量值进行比较,并对二者行相关分析。结果CuS+laser组及CuS@GOD+laser组肿瘤Oh的D值较基态有所增大,0.5h时D值较Oh减小,然后缓慢增大,24h达最大值(P<0.05)。CuS+laser组肿瘤处理后的D*值较base逐渐增大,到1h达到峰值,然后随时间逐渐减小,24h的D*值与base相差不大(P=0.017),其余三组D*值无明显改变。CuS+laser组及CuS@GOD+laser组肿瘤处理后的f值持续减小,于1h及2h分别达到最低值,而后持续增大,于24h达到最大值(P<0.05);而其他两组肿瘤处理后Oh的f值较base有所减小,但后续各时间点趋于平稳(P<0.05)。CuS+laser组及CuS@GOD+laser组肿瘤的R2*值在处理后Oh急剧增大,两组R2*值随后逐渐减小,而CuS@GOD+laser组减小程度小于CuS+laser组,两组最后于24h减小至基线水平(P<0.05);而其他两组R2*值各时间点基本保持一致。CuS+laser组及CuS@GOD+laser组肿瘤ki67染色的平均累积光密度值(IOD)在处理后逐渐减小,于24h达到最小值(P<0.05);而其他两组的ki67染色的平均IOD在Oh时间点较基态减小,而后其余时间点保持平稳。处理后的CuS+laser组及CuS@GOD+laser组肿瘤TUNEL阳性染色率随时间逐渐增大,至24h达最大值(P<0.05);而其他两组肿瘤Oh的TUNEL阳性染色率较基态增大(P<0.05),随后各时间点的染色率均保持平稳。各实验组肿瘤VEGF染色平均IOD在处理后均减小,于1h时间点达最小值。此后,normal saline组与CuS@GOD组的VEGF染色平均IOD维持在最低水平。而CuS+laser组及CuS@GOD+laser组于2h开始增大,于24h达到最大值(P<0.05)。CuS+laser组及CuS@GOD+laser组肿瘤EGLN1染色的平均IOD变化趋势与R2*值相似;而其他两组肿瘤EGLN1染色的平均IOD处理后Oh轻度增大,此后保持平稳。normal saline 组、CuS@GOD 组、CuS+laser 组、CuS@GOD+laser 组肿瘤的 γ-H2AXser139阳性染色率(%)依次增大,组间差异具有统计学意义(P=0.000)。CuS+laser 组肿瘤处理前后温度(℃)分别为 33.9±3.0,56.6±4.7,CuS@GOD+laser组肿瘤处理前后温度分别为34.5±2.6,55.2±5.1,组间比较无统计学差异(P>0.05)。相关分析显示D值与ki67负相关,与TUNEL染色、γ-H2AXser139染色呈正相关。f值与VEGF染色以及R2*值与EGLN1染色呈显著正相关关系。结论IVIM-DWI及BOLD-fMRI成像对监测CuS@GOD纳米粒子早期抗肿瘤作用机制有较大价值,其中D,f及R2*值是监测其早期抗肿瘤作用的敏感指标。