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化学学报 2018年第9期76卷 709-714页

作者：张燕燕武明豪武明杰国林沛曹琳吴虹仪张雪宁天津医科大学第二医院医学影像科天津300211 加拿大国家科学研究院能源材料研究所天津医科大学第二医院泌尿外科研究所天津300211

基于金纳米簇强烈的量子限制效应(strong quantum confinement effect,SQCE),采用一步合成法,制备了同时具有高效近红外荧光与CT双模态成像能力的超小金纳米簇.实验表明,通过优化合成比例以及合成条件,所合成的超小金纳米簇具有很大的... 详细信息

基于金纳米簇强烈的量子限制效应(strong quantum confinement effect,SQCE),采用一步合成法,制备了同时具有高效近红外荧光与CT双模态成像能力的超小金纳米簇.实验表明,通过优化合成比例以及合成条件,所合成的超小金纳米簇具有很大的斯托克斯(Stokes)位移、较高的荧光强度和X射线吸收效率.除此之外,该超小金纳米簇具有良好的单分散性、稳定性和生物相容性.4T1肿瘤细胞荧光成像实验结果表明,该纳米粒子可被肿瘤细胞快速、高效地摄取.

关键词：超小金纳米簇荧光成像 CT成像双模态成像

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超小金纳米簇的制备及其在多模态成像中的初步研究

超小金纳米簇的制备及其在多模态成像中的初步研究

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作者：张燕燕天津医科大学

学位级别：硕士

目的:金纳米团簇(AuNCs)具有基于较高原子序数的X射线衰减特性以及基于强大量子限制效应的近红外荧光特性,可以同时实现CT和荧光双模态成像。此外,AuNCs本身作为一种简单且有效的纳米平台可用于构建多模态成像系统。镧系元素由于其高的... 详细信息

目的:金纳米团簇(AuNCs)具有基于较高原子序数的X射线衰减特性以及基于强大量子限制效应的近红外荧光特性,可以同时实现CT和荧光双模态成像。此外,AuNCs本身作为一种简单且有效的纳米平台可用于构建多模态成像系统。镧系元素由于其高的原子序数,被证实可进行CT成像,可与金纳米簇产生协同增强CT成像效果;此外其T1增强效果可与AuNCs本身较高的密度分辨率和敏感的代谢信息综合互补。然而,目前多功能纳米剂的组装策略常需要复杂的合成步骤,而且不同成像制剂会对彼此本身的成像效果产生不良影响。因此,本研究旨在实现金纳米簇与钆元素简单有效结合,以达到多模态成像效果协同最大化,并探究对成像诊断的重要意义方法:以还原型谷胱甘肽(rGSH)作为还原剂和稳定剂,采用一步合成法,通过精确调节初始反应物Au与rGSH的反应比例及pH值和温度等合成条件,研究制备同时具有高效近红外荧光与CT双模态成像能力的超小金纳米簇(Us-AuNCs)。接下来,以该超小尺寸金纳米团簇为平台通过酰胺反应将大分子螯合剂DTPAa与其表面的谷胱甘肽相偶联,之后螯合进成像元素钆离子,最终合成可同时进行X射线计算机断层扫描成像、荧光成像和磁共振共振成像的多模态纳米复合物(Us-AuNCs@Gd)。内容:对不同实验条件下合成的金纳米簇及多功能纳米复合物进行一系列形态学、功能学表征分析;评估探针在体外多模态成像能力;进一步评估该复合物在细胞水平的生物毒性;在此基础上,将多功能纳米复合物注入小鼠体内评估该探针的生物相容性及体内多模态成像效果。结果:(1)不同初始比例、pH环境及温度下所合成的AuNCs:荧光强度与CT成像效果均呈现一定趋势的变化。随着rGSH/Au比例的增加(至1:2)、pH的增加(至10)以及温度升高至70℃,所合成AuNCs荧光强度逐渐增强,CT成像能力出现增强,两者效果呈现一致性的优化。(2)TEM显示,所合成的AuNCs粒径分布均匀,约1纳米左右,分散良好;紫外吸收光谱显示,该AuNCs在370 nm和410 nm处出现两个吸收峰;荧光光谱结果显示,该AuNCs发射波长为683 nm左右;体外成像显示,该AuNCs的CT及荧光成像均随着浓度的增加而效果增强;MTT法显示该AuNCs具有较小的细胞毒性。(3)TEM观察所合成纳米复合物粒径均一,分散均匀;荧光光谱显示,相比于金纳米簇,该纳米复合物的发射波长仍处在近红外区;体外成像显示该纳米复合物显示出更强的X射线衰减特性以及更高的T1弛豫率;表明该纳米复合物可用于三模态成像对比剂。MTT细胞毒性结果显示其在细胞水平具有良好的生物相容性。(4)荧光成像可很好显示该多功能纳米复合物在活体水平的代谢信息;MRI可清晰显示活体水平解剖结构信息。此外,较长时间的成像显示该纳米复合物可经肾脏彻底的排出。对各主要脏器进行组织化学分析,可见并没有对组织产生炎症坏死等影响,表明该复合物良好的生物相容性,具有作为多模态成像对比剂用于体内成像诊断的潜力。结论:本研究设计合成了一种既可以近红外荧光成像又同时可以CT成像的超小金纳米簇(Us-AuNCs)。此外,所合成的多功能纳米复合物Us-AuNCs@Gd与其他多模态成像平台相比,其合成步骤简便,避免了不同成像粒子之间的不良影响,且Au与Gd的相互作用增强了彼此的单模态成像能力,在多模态成像中具有很大潜力,为以后多模态成像平台的建立提供了一种新的思路。

关键词：超小金纳米簇多模态成像荧光成像 CT成像 MRI成像

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