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目的:将二乙烯三胺五乙酸(DTPA)和乙二醇壳聚糖(GC)通过有机合成、化学交联等方法,合成乙二醇壳聚糖-二乙烯三胺五乙酸(GC-DTPA),并对其在细胞及动物水平的相对安全性做出评价;通过体内促排能力的观察,为研制消化道核沾染早期促排剂提供理论和实验依据。通过离体组织器官荧光成像,探究其体内代谢分布过程,明确其在消化道沾染放射性核素早期促排的可能促排途径。方法:(1)GC-DTPA的制备与表征:在NHS和EDC的催化作用下,GC与DTPA通过N-酰化反应制备GC-DTPA。制备产物经傅立叶变换红外光谱及核磁氢谱表征验证。(2)GC-DTPA的细胞及动物水平相对安全性研究:采用CCK8法评价GC-DTPA(0~0.5 mg/ml)对大鼠ICE-6细胞的增殖影响;正常的健康SD大鼠80只灌胃给药GC-DTPA(0~120mg/kg),观测14天内大鼠存活情况、体重及血常规、肝肾功、主要脏器组织病理的变化。(3)GC-DTPA大鼠体内沾染放射性核素促排作用研究:采用89Sr Cl2溶液沾染大鼠消化道建模,大鼠随机均分为:生理盐水(NS)组、壳聚糖(CS)溶液组、DTPA溶液组、GC-DTPA溶液组(n=6)。30 min后灌胃给药(60 mg/kg,NS组给予同等体积NS):a.采集各组大鼠24 h掌骨、48 h股骨,沾染前、后2 h、8 h及24 h血液,不同时间段:沾染后第一天、第二天尿液及粪便,β能谱检测仪检测放射性锶含量,沾染前、后24 h、48 h血常规及肝肾功能。b.采集48 h各组大鼠小肠组织,H&E染色评价小肠组织损伤情况。(4)GC-DTPA的Cy7荧光标记及体内代谢:采用近红外染料Cy7 Sulfo amine标记于GC-DTPA羧基端制备GC-DTPA@Cy7,灌胃给药(15 mg/kg)后于不同时间节点解剖取脏器(心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏、胃、小肠),通过对离体脏器近红外荧光成像观察其体内代谢分布情况,探索其可能的代谢途径。结果:(1)红外光谱和核磁氢谱均证实GC-DTPA制备成功,产率为60%,DTPA接枝于GC的接枝率为196.3%。GC-DTPA为淡黄色固体,易溶于水溶液中,可完全溶解,呈淡黄色澄清液体。(2)细胞毒性实验表明0~0.5 mg/ml的GC-DTPA在48 h内对ICE-6细胞的增殖无明显影响(P>0.05)。正常的健康大鼠经0~120 mg/kg GC-DTPA处理后连续观察14 d:各组大鼠均无死亡、无腹泻、便血等临床症状;不同时间节点体重无明显差异(P>0.05);14 d血常规白细胞计数(WBC)、红细胞计数(RBC)、血红蛋白(HGB)、血小板计数(PLT)等指标均无明显差异(P>0.05),肾功能检查尿素氮(BUN)水平对照组低于60 mg/kg组(P<0.05)、120 mg/kg组(P<0.001);肌酐(CREA)水平60 mg/kg组、90 mg/kg组及120 mg/kg组均高于对照组(P<0.001),BUN、CREA水平均在大鼠正常参考值范围内。心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏、肠道及卵巢组织H&E染色均未见到明显的病理损伤。(3)体内放射性核素促排研究实验结果发现:24 h时相点掌骨放射性锶含量GC-DTPA组低于NS组、CS组及DTPA组(P<0.001);48 h时相点股骨放射性锶含量GC-DTPA组低于NS组(P<0.01)、CS组及DTPA组(P<0.05);血液中CS组、DTPA组、GC-DTPA组放射性锶含量在各时相点的变化趋势与NS组相同,在2 h达到峰值,但在8 h时相点GC-DTPA组血液中放射性锶含量低于NS组(P<0.05);粪便中GC-DTPA组第一天放射性锶含量高于NS组(P<0.001)、CS组及DTPA组(P<0.01);尿液中DTPA组第一天放射性锶含量低于GC-DTPA组(P<0.05)、CS组(P<0.01)。各组不同时间点血液常规检查未见明显差异,肾功能提示GC-DTPA组BUN低于DTPA组(P<0.05)。各组肠道病理相较于正常对照组均出现不同程度的损伤,其中以NS组及DTPA组损伤最重,肠壁绒毛变性,伴有坏死、脱落,腺体排列紊乱,肌层变薄甚至穿孔。GC-DTPA组肠道病理损伤情况轻于NS组(P<0.001)、CS组(P<0.05)及DTPA组(P<0.001)。正常的健康大鼠经口灌胃给药GC-DTPA@Cy7后,胃部荧光强度随时间推移逐步降低,同时小肠、肝脏、肾脏荧光强度均呈现先升高后降低的趋势,其中8 h时小肠蓄积达到峰值,24h时肝脏、肾脏蓄积达到峰值。结论:本研究通过N-酰化反应成功制备GC-DTPA,研究了其在细胞及大鼠体内常用剂量的安全性,其对消化道沾染放射性锶的促排作用及其在体内的代谢分布情况。发现GC-DTPA在0~120 mg/kg剂量范围未观察到明显的毒副作用。其可促进放射性锶在消化系统及泌尿系统的的排出、减少肠道的吸收。GC-DTPA体内促排及GC-DTPA@Cy7体内代谢实验结果说明GC-DTPA经口灌胃摄入后多数经消化道代谢排出体外,少量吸收入血后在肝脏、肾脏中蓄积,但在24 h后可逐步代谢排出。