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研究背景与目的近十年,恶性肿瘤已成为人类健康最大隐患,早期精确的筛查和癌前病变的诊断对预后至关重要。然而,大部分癌症早期症状不典型且病变范围小,现有的医学技术往往难以达到精准诊断的效果[1-3]。积极寻找兼具高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。PET/MRI双模态成像技术的出现将传统单一模式影像引向多模态分子影像,将MRI高软组织对比度、多功能序列与PET成像分子信息结合在一起,成为肿瘤早期、准确诊断的重要技术。为完成双模态成像,双模态分子探针的制备是关键。基于此,本课题组以超顺磁性氧化铁(superparamagnetic iron oxide,SPIO)纳米为基础将正电子核素68Ga和MRI造影剂相结合制备出一种新型PET/MRI双模态探针68Ga-NOTA-SPIO,并对其理化性质、体内外生物学性质进行检测,评价其作为双模态分子探针的可能。方法先制备出标记前体SPIO-PEG2000-NOTA,在SPIO的表面连接入NOTA并进行表征;双模态分子探针68Ga-NOTA-SPIO的制备以NOTA作为桥梁,用间接标记法制备,利用Radio-TLC(Thin-Layer Chromatography)测定标记率;并对探针进行了稳定性实验、正辛醇-水分配系数实验对其进行质量鉴定。将68Ga-NOTA-SPIO探针与A549、U87MG细胞孵育,于不同时间点进行细胞摄取、流出实验,观察比较68Ga-NOTA-SPIO与不同细胞的亲和力。将68Ga-NOTA-SPIO探针经尾静脉注入正常小鼠体内(3.7MBq/只),并于5min、30min、60min、120min处死小鼠,分别游离出主要的脏器,并使用γ计数器检测其放射性,所得结果以%ID/g表示。建立荷U87MG裸鼠模型,于尾静脉注射68Ga-NOTA-SPIO(3.7MBq/只),于15min、60min、120min进行Micro PET静态扫描显像,观察探针的分布及代谢情况;于荷瘤鼠瘤内注射68Ga-NOTA-SPIO(3.7MBq/只),分别于15min、6Omin、12O0min进行Micro PET静态扫描显像,观察探针的瘤内滞留情况。观察68Ga-NOTA-SPIO在荷瘤鼠60min时的体内分布结果,方法同正常小鼠体内分布。结果成功制备出分散性好、粒径均匀、磁学性质良好的的前体SPIO-PEG2000-NOTA并完成放射性标记,TLC测定68Ga-NOTA-SPIO标记率可达99%;体外稳定性结果表明:无论是在PBS还是胎牛血清中,探针连续孵育120min后仍有95%以上保存完整,具有良好稳定性;正辛醇—水分配系数实验显示:探针的分配系数Log P-=—2.60±0.13(n = 3),具有良好的水溶性。细胞摄取和流出实验表明:68Ga-NOTA-SPIO可快速、高效与U87MG、A549细胞结合,且与U87MG细胞结合力较A549更强,随时间延长,结合力进一步增高,在2h时达到顶峰,U87MG细胞结合力最高约为12.31%± 1.23%。在细胞流出实验中,68Ga-NOTA-SPIO在A549细胞流出较U87MG细胞更快,且在30min～60min内,探针在U87MG细胞内流出最快,细胞滞留率从6.24%± 0.42降至5.75%± 0.24%,此后探针流出缓慢,2h末细胞滞留率约为5.55%± 0.78%。荷瘤鼠体内生物学实验表明尾静脉注射 68Ga-NOTA-SPIO 1h 后 U87MG 肿瘤摄取值为(2.43 ± 0.40)%ID/g,明显高于脑、肌肉、骨骼等正常脏器。显像剂主要位于肝脏、脾脏,分别高达(77.84± 5.86)%ID/g、(68.20 ± 0.91)%ID/g,而肾脏摄取较低(2.46± 0.50)%ID/g,说明68Ga-NOTA-SPIO主要为肝脾摄取,血液中的廓清很快。与体内分布实验相似,尾静脉注射Micro PET显像显示探针68Ga-NOTA-SPIO主要位于肝脏、脾脏,肿瘤可见轻度摄取,120min时放射性约为5.8%ID/g,揭示68Ga-NOTA-SPIO有部分被动靶向的作用;瘤内注射Micro PET显像显示探针68Ga-NOTA-SPIO主要位于瘤内,15min、60min、120min 肿瘤的放射性分别为 65.6%ID/g、73.6%ID/g、54.3%ID/g,肝脏、脾脏内仅见轻度摄取,其余脏器未见明显放射性浓聚,揭示68Ga-NOTA-SPIO在瘤内滞留性良好。结论成功制备了理化性质良好的双模态探针68Ga-NOTA-SPIO,其有良好的体外稳定性及U87MG脑胶质肿瘤显像特性(一定被动肿瘤靶向性、快速血浆清除等)。但因缺乏主动靶向性,显像效果欠佳,进一步优化此探针,对其进行iRGD的修饰具有积极诊断意义,此探针在瘤内滞留效应良好,如果对构建该双模态探针的技术路线进行拓展,连接入具有治疗作用的放射性核素,即可获得集成像与治疗一体的多功能探针。