论文部分内容阅读
近年来,恶性肿瘤已经成为人类健康的最大隐患之一,早期精确的筛查和癌前病变的诊断对治疗至关重要。然而大部分癌症早期症状不明显且病变范围小,现有的医学技术往往难以达到精确的诊断效果。积极寻找兼具高效特异性与灵敏度的诊断方法,是提高癌症早期诊断、降低死亡率的关键。正电子发射计算机断层扫描显像技术（Positron Emission Computed Tomography,PET）可以提供更精细的受体功能、代谢等解剖学信息高;荧光成像（Fluorescence Imaging,FI）具有高探测灵敏度,可有效区分肿瘤及正常组织,因此PET与FI技术已成为肿瘤检测与诊断的研究热点。然而,目前临床所使用的PET示踪剂(如18F-FDG、18F-Al-NOTA等)与荧光成像探针（如荧光素、罗丹明B等）在体内根据各部位代谢的不同需要而在人体内进行分布,不具有组织、器官选择性或靶向性,尤其对肿瘤没有特异性的作用,对肿瘤的成像效果较差,在体内代谢速度快,存留时间短,利用率低,因此肿瘤靶向性显像诊断剂将是运用PET和FI技术进行癌症显像诊断的重要发展方向。本论文设计合成了一系列新型的肿瘤靶向正电子发射计算机断层扫描、荧光显像诊断剂。主要研究工作如下:1.五肽（酪氨酸-异亮氨酸-甘氨酸-丝氨酸-精氨酸,Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg,YIGSR）是位于层粘连蛋白β-1链上促进细胞粘附的多肽序列,对肿瘤细胞特异亲和性可抑制癌细胞生长及转移,因此YIGSR有望用作为肿瘤靶向基团。采用固相合成法,以Fmoc保护的氨基酸为原料,合成五肽-罗丹明B小分子荧光成像探针（YIGSR-RhB）,对其进行质谱、核磁共振谱、红外光谱、紫外光谱等结构表征,进一步进行细胞毒性、细胞摄取与荧光成像实验、小鼠体内肿瘤的荧光成像实验等体内外性能的研究。实验结果表明,YIGSR-RhB具有较低的细胞毒性,较好的肿瘤靶向作用,及与罗丹明B相似的荧光性能,可获得较好的荷B16F10黑色素瘤细胞与小鼠体内乳腺癌4T1肿瘤的红色荧光成像,有望用作为肿瘤靶向荧光成像探针。2.三肽（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸,Arg-Gly-Asp,RGD）是许多细胞外基质（ECM）及多种细胞粘连蛋白分子结构所共有的氨基酸序列,可以通过相应的受体介导进入肿瘤细胞。将水溶性三肽（RGD）与罗丹明B荧光分子（RhB）偶联,合成三肽-罗丹明B小分子荧光成像探针（RGD-RhB）,对其进行质谱、核磁共振谱、红外光谱、紫外光谱等结构表征,进一步测试其荧光性能、细胞毒性、细胞摄取与体内外荧光成像性能等。与罗丹明B荧光化合物相比,RGD-RhB对肿瘤细胞具有较好的靶向性,可被肿瘤细胞选择性摄取与富集,并可获得较好的荷B16F10黑色素瘤细胞与小鼠体内乳腺癌4T1肿瘤的红色荧光成像。3.将肿瘤靶向基团5-（4’’-氨基苯基）-10,15,20-三[（4’’-磺酸基）苯基]-卟啉（APTSPP）与1,8-萘酰亚胺荧光化合物偶联,合成卟啉-1,8-萘酰亚胺荧光探针,对其进行质谱、核磁共振谱、红外光谱、紫外光谱等结构表征,进一步测试其荧光性能、细胞毒性、细胞摄取与荧光成像性能等。研究表明,卟啉-1,8-萘酰亚胺具有较低的体外细胞毒性,可被荷B16F10黑色素瘤细胞选择性摄取与富集,获得较好的绿色荧光和红色荧光成像,有望成为一种性能良好的肿瘤靶向荧光探针。4.将肿瘤靶向基团五肽化合物（YIGSR）与1,4,7-三氮杂环九烷-1,4,7-三乙酸（NOTA）反应偶联,合成小分子配体化合物（NOTA-YIGSR）,并进行了质谱、核磁共振谱、红外光谱、紫外光谱等结构表征。进一步用配体NOTA-YIGSR与68Ga反应制备肿瘤靶向68Ga标记小分子PET示踪剂(68Ga-NOTA-YIGSR)。并进一步进行细胞毒性等研究。实验结果表明,68Ga离子标记效率为92.3%,NOTA-YIGSR具有较低的体外细胞毒性,其放射化学纯度达到95%以上,可满足细胞实验与动物成像实验对放射性示踪剂纯度、用量的要求,有望进一步用于细胞实验以及动物PET成像实验。5.将肿瘤靶向基团三肽化合物（RGD）与NOTA反应偶联,合成小分子配体化合物（NOTA-RGD）,并进行了质谱、核磁共振谱、红外光谱等结构表征,进一步进行粒径与Zeta电势、细胞毒性等性能的研究。研究表明,NOTA-RGD对B16F10黑色素瘤细胞具有较低的毒性。将进一步采用68Ga、18F进行放射性核素标记制备肿瘤靶向NOTA-RGD小分子PET示踪剂,并测试其体内外各项性能。6.将肿瘤靶向基团五肽化合物（YIGSR）与NOTA通过化学反应分别偶联在葡聚糖的侧链上,合成肿瘤靶向水溶性葡聚糖大分子PET示踪剂配体化合物（NOTA-Dextran-YIGSR）,并对其进行核磁共振谱、紫外光谱、红外光谱等结构表征,进一步进行粒径与Zeta电势、细胞毒性等研究。实验结果表明,NOTA-Dextran-YIGSR具有良好水溶性,及较低的对荷B16F10黑色素瘤细胞毒性。将进一步采用68Ga、18F进行放射性核素标记制备肿瘤靶向葡聚糖大分子PET示踪剂,并研究其体内外各项性能。7.将肿瘤靶向基团五肽化合物（YIGSR）与NOTA通过化学反应分别偶联在透明质酸的侧链上,研制肿瘤靶向大分子PET示踪剂配体化合物（NOTA-HA-YIGSR）,并对其进行核磁共振谱、紫外光谱、红外光谱等结构表征,进一步进行粒径与Zeta电势、细胞毒性等研究。研究表明,NOTA-HA-YIGSR具有良好水溶性,及较低的对荷B16F10黑色素瘤细胞毒性。将进一步采用68Ga、18F进行放射性核素标记制备肿瘤靶向透明质酸大分子PET示踪剂,并测试其体内外各项性能。8.以聚天冬酰胺为载体,将肿瘤靶向基团五肽化合物（YIGSR）与NOTA、罗丹明B荧光分子通过化学反应分别偶联在聚天冬酰胺（PHEA）的侧链上,研制肿瘤靶向大分子PET-荧光双模式显像诊断剂配体化合物（NOTA-PHEA-RhB-YIGSR）。对其进行核磁共振谱、红外光谱、紫外光谱等结构表征,进一步测试其荧光性能、粒径与Zeta电势、细胞毒性等。实验结果表明,NOTA-PHEA-RhB-YIGSR具有对荷B16F10黑色素瘤细胞较低的毒性,及与罗丹明B相似的荧光性能,且在水溶液中分散均一。将进一步采用68Ga、18F进行放射性核素标记,有望制备肿瘤靶向大分子PET-荧光双功能成像诊断剂。