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会议时间： 2019-11-18
摘要： 磁共振成像已经被广泛用于临床诊断,将近40%的磁共振成像检查需要使用造影剂,这些造影剂目前均是小分子钆螯合物。随着肾源性系统纤维化疾病（NephrogenicSystemic Fibrosis,NSF）的产生以及钆元素脑沉积等问题的发现,现有磁共振成像造影剂的安全性受到巨大挑战,临床上迫切需要具有更高稳定性的造影剂。已有的研究主要关注小分子层面的结构优化。我们设计了一种配体支化策略来构建一系列DOTA（1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid）支化的多配位穴类树枝状巨型分子,将DOTA配位穴共价引入到纳米尺寸分子的内部,从而有利于同时提高造影剂的造影性能以及螯合结构的稳定性。实验发现此类分子可以高效地螯合大量的钆离子,所得到的巨型造影剂分子在多个磁场下的弛豫效能均明显高于临床使用的Gd-DOTA螯合物,说明此类材料具有优越的造影性能。不仅如此,这些巨型螯合物的螯合稳定性也明显高于Gd-DOTA,这使其具有更高的生物安全性。此类造影剂的开发和深入研究可以为未来生物安全性更高、成像性能更好的磁共振造影剂的研发提供基本素材和设计思路。
关键词: 磁共振成像 ；造影剂 ；稳定性 ；生物安全性参考文献
【会议论文】 • 陆杨
会议时间： 2019-11-18
摘要： 纳米材料在肿瘤诊断和治疗中体现出极大的优势,当前已经有多种纳米生物药剂进入临床商业化。作为一种重要的纳米生物材料,磁性纳米材料由于其良好的生物相容性和性能,在肿瘤的磁共振诊断以及治疗成年人缺铁性贫血等领域已经实现临床转化。我们课题组一直关注磁性纳米材料的设计、组装以及磁共振成像性能的研究。近期,我们大规模合成制备了高性能的超小尺寸四氧化三铁纳米簇,并在比格犬和猕猴水平研究了其生物安全性,实现了比格犬的血管全身成像和猕猴脑梗阻的磁共振诊断。在稀土钆基纳米磁共振成像造影剂的优化设计中,我们主要关注超小尺寸和超薄壳层两种设计策略,制备了高稳定性的亚10nm的聚乙二醇修饰的NaGdF冻干粉和钆掺杂的氟化钙超薄壳层等新型磁共振造影剂剂型。同时,同时我们还利用纳米磁共振造影剂在化疗药物载运过程中的示踪功能构建了多种肿瘤诊疗制剂。
关键词: 磁性纳米材料 ；四氧化三铁 ；钆 ；超小尺寸
摘要： 前哨淋巴结的定位以及鉴别诊断对于肿瘤分期,手术方案的确定以及预后预测尤为重要。磁共振成像是一种无创,无电离辐射,空间分辨率高且不受深度限制的影像工具,可向任意方位断层扫描,提供有关体内组织的解剖结构、功能和新陈代谢的信息,是目前临床医学诊断中应用最为广泛的检测手段之一。二十多年来,淋巴结磁共振造影剂被大量设计并探究其在淋巴结成像中的应用,其中钆基造影剂有弛豫效能高的优势,但是钆安全性的不足阻碍了钆基造影剂的进一步发展。同样具有较高的弛豫效能且安全性比钆更好的锰被人们重新关注,并且高稳定性螯合物的发展让锰基造影剂更有可能应用于临床。在这项工作中,我们根据磁共振成像原理、造影剂的研究现状以及淋巴结转移等研究背景,设计、合成并表征了一种两亲性配体C18-Ph DTA,再通过与两亲性PEG化聚合物C18En（n=10,20,50）以及F127自组装形成了均一的纳米胶束,并进一步与锰离子螯合,制备了一系列的锰杂化胶束复合物MnC。从粒径,电位,弛豫效能,生物安全性,淋巴结成像能力等方面对MnC进行测试,随后进一步探究了不同质量比的MnC与体内成像的相关性,其中,锰螯合物C18-Ph DTA-Mn和PEG化聚合物C18En质量比为1:10时的组成的磁共振探针拥有稳定的水合粒径,其表面电荷相似,弛豫率高(1.5 T时13 m M-1s-1)。小鼠体内淋巴结成像结果显示,C18E20与C18-Ph DTA-Mn在水合粒径为5.5 nm时形成的胶束复合物MnC-20信号强度发生显著变化,T1弛豫时间缩短,因此选择性能最为优异的MnC-20进一步实验,对小鼠注射不同剂量的MnC-20进行淋巴结的体内MR成像,成像结果表明,在注射125μg Mn/kg的MnC-20时,2小时内淋巴结区域有明显的信号增强,而非淋巴区域没有明显的信号强度改变。在4T1肿瘤转移模型小鼠中,与正常淋巴结相比,肿瘤转移淋巴结在注射后30分钟表现出抑制信号增强,弛豫时间变化较小。实验结果表明,MnC-20具有前哨淋巴结定位和术前诊断的潜力。根据动物实验得到对淋巴结转移成像合适的造影剂剂量,实现了对淋巴结转移的快速诊断鉴别。本工作可为锰基杂化胶束造影剂在淋巴结转移鉴别诊断中的设计提供参考和指导。
关键词: 动力学惰性 ；两亲性锰螯合物 ；T1造影剂 ；淋巴结转移 ；淋巴结磁共振成像
摘要： 肿瘤的早期诊断对恶性肿瘤的控制与治疗有着极其重要的意义。磁共振造影(MRI)具有组织分辨率高、无辐射伤害等独特优点,是目前临床应用最广泛的影像技术之一。然而,其检测灵敏度较低,通常需要借助MRI造影剂,以提高病变部位与正常组织的对比度。造影剂在进入人体或动物组织后可改变邻近组织的质子的弛豫率,从而改变信号强度,提高对比度。设计合成肿瘤靶向磁共振造影剂对于提高肿瘤诊断的灵敏度具有重要意义。肿瘤特别是早期肿瘤由于血管缺乏,导致肿瘤部分缺氧和呈弱酸性,为靶向肿瘤提供很好的靶点。本文针对肿瘤的缺氧和弱酸性设计合成了三种肿瘤靶向的纳米造影剂。首先,本文设计合成了一种基于苯磺胺的肿瘤靶向纳米四氧化三铁纳米颗粒(Fe3O4)造影剂,利用苯磺胺靶向缺氧肿瘤过表达的碳酸酐酶Ⅸ(CAⅨ),构建肿瘤靶向的造影剂。先利用3,4-二羟基苯基丙酸(DHCA)修饰高温热分解得到的油溶性Fe3O4,得到水溶性的Fe3O4-COOH,然后引入肿瘤过表达的CAⅨ的小分子抑制剂——磺胺基团(-SO2NH2),制备出了肿瘤靶向磁共振造影剂Fe3O4-SO2NH2。论文利用红外光谱,高效液相色谱,动态光散射,透射电镜等对造影剂的结构作了详细的表征。细胞与裸鼠肿瘤模型的MRI实验都表明了Fe3O4-SO2NH2更能降低肿瘤部位的信号强度。肿瘤切片的普鲁士蓝染色也说明了Fe3O4-SO2NH2与对照Fe3O4-COOH相比更能靶向肿瘤组织。其次,针对肿瘤的弱酸性环境,本文还制备聚乙二醇(PEG)修饰的四氧化三铁纳米颗粒造影剂,并通过在PEG末端引入pH响应的胺基,制备一种肿瘤pH响应的纳米MRI造影剂。该造影剂在正常组织中不带电荷,能够避免正常细胞的吞噬,延长其血液循环时间,而在酸性的肿瘤组织中带正电,促进其细胞内吞,从而实现肿瘤靶向造影。论文成功地在Fe3O4表面引入带N,N-二甲基氨基(-N(CH3)2)的PEG与单甲醚PEG(mPEG),分别制得纳米造影剂Fe3O4-PEG-N(CH3)2以及Fe3O4-mPEG(对照)。前者在pH=5的时候带正电,后者则始终保持电中性。两者的横向弛豫率均达到了270-280mM-1s-1,比临床造影剂菲立磁高近3倍,表明它们具有更造影能力。HepG2细胞中的T2加权MRI表明Fe3O4-PEG-N(CH3)2比对照组进入肿瘤细胞的能力更强。最后,本文还设计合成了一种基于氮氧基团的树枝状大分子肿瘤缺氧还原性MRI造影剂。首先合成以β-环糊精为核的聚甘油树枝状大分子造影剂,再利用双氧水氧化其表面的N,N-二甲基氨基得到N+-O-的结构。其类两性离子性质不仅能延长造影剂的循环时间,还能特异性地在肿瘤缺氧环境中被还原为带正电的三级胺结构,促进细胞内吞,并能与胞内大分子结合停留在细胞内,延长造影时间。所得造影剂弛豫率为13.4 mM-1s-1,是临床使用的小分子造影剂马根维显的3.1倍。荷瘤裸鼠的体内MRI实验发现注射带氮氧基团的造影剂的裸鼠,其肿瘤部位信号值远远高于对照组和马根维显,且维持高信号的时间也最久,显著增加对比度,更有利于肿瘤的诊断。
关键词: 磁共振造影 ；四氧化三铁 ；肿瘤靶向 ；树枝状大分子
被引量
1
摘要： 目前恶性肿瘤的发病率持续上升,肝肿瘤是我国常见恶性肿瘤之一,在恶性肿瘤发病顺序中占第二位,每年新增病例超过30万。肝肿瘤具有恶性度高、病情发展快、生存期短等特点。肝肿瘤死亡率很高,平均5年生存期患者的比例仅为14.4%。肝肿瘤的诊断和治疗存在很多尚未解决的问题。早期肝肿瘤缺乏明显的症状,采用目前临床上常用造影剂,由于缺乏对肿瘤的特异性识别,很难在早期发现肝肿瘤。目前仍然只有早期小型肝肿瘤可手术切除治疗,晚期肝肿瘤手术困难且术后高复发。药物是肝肿瘤治疗中的重要手段,然而目前的抗肿瘤药物肿瘤靶向性差、治疗效果不佳、毒副作用大。迄今为止尚缺乏有效的治疗药物。
靶向纳米药物技术在肿瘤的诊断和治疗中显示出独特的优势和良好的临床应用前景。本文的目的是通过构建多肽介导肝肿瘤靶向诊断与治疗的纳米载药系统来解决上述肝肿瘤诊断与治疗中存在的问题。
肝肿瘤细胞活动旺盛、迅速分裂生长,因而形成了肿瘤组织、细胞不同于正常组织、细胞的病理变化：新生血管结构不完整,肿瘤血管渗透滞留增强(enhanced permeability and retention effect, EPR)、无氧代谢、细胞转化、生长失控和跨膜pH调节能力增加形成的肿瘤细胞外弱酸环境、营养物质大量需求形成的肿瘤细胞表面相关受体的表达上调。这些与正常组织不同的病理特征,为靶向纳米递药系统的设计、应用提供了依据。
本文针对肝肿瘤病理特征,(1)肿瘤血管渗透滞留增强,(2)肿瘤细胞外弱酸环境；(3)表达上调受体,设计三种肝肿瘤靶向递送的策略,并依次三种策略将全文分为三个部分共七章内容：
第一部分结合EPR效应和肿瘤细胞外微酸环境的策略一
基于EPR效应被动靶向的设计主要是将药物递送系统设计在纳米尺度,经血液循环被动靶向进入肿瘤组织,实现组织水平肿瘤靶向。
而本文第一部分策略一是在纳米递送系统经EPR效应被动靶向进入肿瘤组织后,结合肿瘤细胞外微酸环境,实现从肿瘤组织向肿瘤细胞的靶向。而基于肿瘤细胞外微酸环境从肿瘤组织向肿瘤细胞的靶向则是来源于一种可在弱酸性条件下插入到细胞膜的多肽。
pH敏感肽pH-Low-Insertion-Peptide (pHLIP)来源于细菌视紫红质的跨膜螺旋蛋白C,在弱酸性条件下(pH6-6.5)可插入细胞膜形成跨膜螺旋[21-24]。通过亲水性高分子聚乙二醇Polyethylene glycol (PEG)利用pHLIP修饰树枝状高分子聚赖氨酸Dendrigraft Poly-L-lysines (DGL),合成肿瘤细胞靶向载体DGL-PEG-pHLIP。利用DGL-PEG-pHLIP携载药物设计纳米载药系统可通过EPR效应和肿瘤细胞外微酸环境下pHLIP的插入细胞膜作用实现肿瘤组织到肿瘤细胞的两步靶向。本文第一章利用DGL-PEG-pHLIP携载pH敏感荧光探针(BF2-chelated tetraarylazadipyrromethenes),制备pH敏感荧光探针纳米载药系统。本文全新合成的pHLIP修饰肿瘤细胞膜靶向pH敏感荧光探针纳米载药系统分别基于pH智能控制的电子转移和酚羟基/酚盐转变两种机理发射荧光,在正常组织中性pH下电子的共轭转移无荧光,酸性条件下分子内电子的共轭体系破坏从而开启分子的近红外荧光。pH敏感荧光探针荧光强度随pH降低增强,pH6.0时荧光强度是pH7.4时的8倍。此外,该纳米载药系统具有水溶性和肝肿瘤细胞膜靶向性。本文第二章利用DGL-PEG-pHLIP制备了肝肿瘤靶向载基因纳米载药系统(Nanoparticles, NP)。血管内皮细胞生长因子Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF)是促进肿瘤新生血管形成的重要因子。小分子RNA干扰技术下调VEGF可有效抑制肿瘤新生血管形成。DGL-PEG-pHLIP复合VEGF沉默质粒(small hairpin RNA against VEGF, shVEGF)制备了肝肿瘤靶向载基因纳米载药系统pHLIP-NP/shVEGF。pHLIP-NP/shVEGF具有良好的肿瘤靶向效率,肝肿瘤部位的浓集效率是未修饰纳米载药系统NP/shVEGF的4倍,具有高效的VEGF沉默效果,能够有效抑制肝肿瘤新生血管的生成,从而显著抑制肿瘤生长。
第二部分结合EPR效应和肿瘤细胞高表达受体介导的主动靶向的策略二
如策略一所述,EPR效应被动仅能实现组织水平肿瘤靶向,除了肿瘤细胞外微酸环境,肿瘤细胞表面过度表达的受体可被用来作为靶点,通过在纳米系统上修饰可以特异性结合这些受体的配体,可实现从肿瘤组织向肿瘤细胞的靶向。而这需要受体的选择和靶向头基的引用。
转铁蛋白(transferrin, Tf)受体(transferrin receptor, TfR)在肝肿瘤细胞表面表现为高表达。目前,Tf被作为肿瘤靶向头基广泛应用于肿瘤靶向纳米载药系统的设计。但是内源性高浓度Tf可能影响Tf修饰纳米载药系统的肿瘤靶向效率；而且Tf本身分子量大(80kDa),其化学修饰存在一定的难度。本文第三章基于Tf作为靶向头基介导肿瘤靶向递送存在的局限性,考察通过噬菌体展示技术筛选出可特异性结合人TfR并内吞入胞的分别含7和12个氨基酸的T7肽(HAIYPRH)和T12肽(THRPPMWSPVWP)作为靶向头基的可能性。
评价树枝状高分了(polyamidoamine dendrimers, PAMAM)通过PEG修饰上述潜在靶向头基制备的载体(PAMAM-PEG-T7、PAMAM-PEG-T12、PAMAM-PEG-Tf)在高表达TfR肿瘤细胞上的摄取。在血浆高浓度Tf存在时PAMAM-PEG-Tf的摄取相比无Tf存在时明显降低；而PAMAM-PEG-T7与无内源性Tf存在时摄取更加显著,这证明了TfR上与T7的结合位点和与Tf的结合位点不同。T7有可能解决Tf作为靶向头基介导肿瘤靶向递送存在的局限性。本文基于策略二的部分选用T7作为肿瘤靶向头基。
本文第四章以PAMAM-PEG-T7共价连接二乙基三胺五乙酸(Diethylenetriaminepentaacetic acid, DTPA),螯合Gd3+,形成肝肿瘤靶向磁共振造影剂纳米载药系统GdDTPA-PAMAM-PEG-T7。PAMAM-PEG-T7在肝肿瘤细胞上的摄取显著高于PAMAM-PEG。GdDTPA-PAMAM-PEG-T7的弛豫率是市售钆喷酸葡胺(GdDTPA)的2.2倍。GdDTPA-PAMAM-PEG-T7对裸鼠皮下肝肿瘤增强效果是GdDTPA-P AMAM-PEG的2.9倍,GdDTPA的4.1倍。GdDTPA-P AMAM-PEG-T7能够高效特异性靶向肝肿瘤、并延长显像时间。
PAMAM内部含有大量疏水空腔,可包载疏水性药物。本文第五章以PAMAM-PEG-T7包载疏水性抗肿瘤药物阿霉素(Doxorubicin, DOX),形成肝肿瘤靶向DOX纳米载药系统PAMAM-PEG-T7/DOX。PAMAM-PEG-T7/DOX粒径大约在10nm。基于PAMAM的空间构象随着pH从中性至酸性呈现敏感变化[36], PAMAM-PEG-T7/DOX中DOX在微酸环境中快速释放,而在中性条件下基本稳定。PAMAM-PEG-T7/DOX显著增加了肝肿瘤细胞对DOX的摄取。内源性Tf的存在显著降低PAMAM-PEG-T7/DOX对肝肿瘤细胞的IC50。PAMAM-PEG-T7/DOX在皮下肝肿瘤部位的浓集效率是PAMAM-PEG/DOX的1.7倍,游离DOX的5.3倍,显示出良好的肿瘤生长抑制效果。
利用DOX可插入到基因双链中形成稳定复合物的特性,本文尝试了基因药物和DOX的联合给药。肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TNF related apoptosis inducing ligand, TRAIL)是介导细胞凋亡的信号分子,能够特异性与肿瘤细胞表面受体结合诱导凋亡,但不杀伤正常细胞；同时DOX可显著提高TRAIL诱导肿瘤细胞凋亡的效率。本文第六章采用TRAIL蛋白编码质粒(an expression vector containing TRAIL open reading frame,pORF-hTRAIL)作为基因药物,将DOX插入到pORF-hTRAIL,形成pORF-hTRAIL-DOX复合物,以PAMAM-PEG-T7通过静电作用复合pORF-hTRAIL-DOX复合物,形成肝肿瘤靶向载TRAIL基因DOX纳米载药系统PAM AM-PEG-T7/pORF-hTRAIL-DOX,多靶点不同机制联合治疗肝肿瘤。每个pORF-hTRAIL分子可以携载约375个DOX分子。PAMAM-PEG-T7/pORF-hTRAIL-DOX相比未修饰组在肝肿瘤细胞上的摄取、基因药物表达和诱导细胞凋亡效果更为显著。同时,DOX的给药剂量降低约30倍,可达到比临床剂量DOX更好的肿瘤生长抑制效率。
第三部分结合EPR效应、肿瘤细胞外微酸环境和主动靶向的策略三
TfR不仅在肿瘤细胞表面高度表达,在正常组织细胞如肝细胞、脾细胞、肺细胞、肾细胞等的表面都有表达,甚至在脑细胞表面也有表达。因此,在利用T7介导增加药物肿瘤细胞靶向浓集的同时,可能导致正常细胞的药物蓄积,引发不必要的毒副作用。综合考虑肿瘤组织和正常组织的病理、生理差异,本文第七章设计了基于EPR效应、肿瘤细胞外微酸环境响应和主动靶向相结合的,肿瘤细胞外微酸环境控制开启的主动靶向纳米载药系统。采用亲水、负电的DTPA分子通过腙键改装T7肽末端,合成DTPA改装载体(DGL-PEG-T7-hydrazone-DTPA, DPThD)。在正常组织,T7肽被DTPA所隐蔽,不能被TfR识别、结合并介导入胞。而在肿瘤组织,肿瘤微酸环境下腙键断裂水解,T7肽显露出来并特异性识别结合TfR介导入胞。此外,DTPA的亲水性,还可以大大降低补体系统的识别,延长纳米载药系统在血液中的循环时间。钙粘蛋白(Cadherin17, CDH17)与肝肿瘤转移息息相关。CDHl7沉默质粒(small hairpin RNA against CDH17, shCDH17)作为基因药物,将DOX插入shCDH17中形成shCDH17-DOX复合物,利用DPThD复合shCDH17-DOX,形成肝肿瘤靶向双载药纳米递释系统DPThD/shCDH17-DOX,高效浓集于肿瘤细胞的同时减少外周组织细胞的分布。
关键词: 肝肿瘤 ；靶向 ；诊断 ；治疗 ；聚赖氨酸 ；聚酰胺-胺 ；聚乙二醇 ；T7 ；pHLIP ；纳米载药系统 ；肿瘤细胞外微酸环境 ；EPR效应 ；受体介导内吞 ；主动靶向 ；转铁蛋白受体 ；荧光 ；磁共振 ；造影剂 ；基因治疗 ；小干扰RNA ；血管内皮生长因子 ；抗肿瘤药物 ；阿霉素 ；肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体 ；联合治疗 ；钙粘蛋白
被引量
4
摘要： 磁共振成像(MRI)由于其高度的软组织分辨能力和没有辐射伤害,成为临床上最重要的医学成像技术之一。在肿瘤以及其它疾病的诊断和定位中发挥重要的作用。但是由于MRI的灵敏度不高,需要使用造影剂增强MRI的对比度,以提高MRI的灵敏度和准确度。目前临床上使用的小分子造影剂存在血液循环时间短,特异性差,弛豫率不高等的缺点。高分子和纳米造影剂具有弛豫率高和血液循环时间长等优势以及肿瘤被动靶向功能,引起了广泛研究兴趣,其中功能性和组织特异性造影剂的研制是目前最重要的发展方向。
本论文首先简要介绍了核磁共振成像(MRI)及MRI造影剂的概念、发展历史以及目前有关磁共振造影剂的研究进展和发展方向,并重点介绍了树枝状大分子磁共振造影剂和胶束造影剂方面的研究应用。我们提出了研制一种分子结构确定,有较长血液半衰期,较高的弛豫率,生物亲和性好,具有肿瘤靶向性,同时还具有光动力治疗功能的胶束造影剂。另外,我们还研制了一种氧化还原响应的无毒新型造影剂。
第二章中我们通过合成卟啉聚合物,引入反应性官能团,键合上造影剂分子DTPA-Gd3+和亲水性PEG,通过自组装形成纳米胶束,制备新型纳米胶束造影剂。得到的胶束造影剂的粒径约为10nm,其弛豫率为DTPA-Gd3+的1.6倍,血液循环时间较长,体内残留少,且对正常细胞没有毒性。体内成像实验表明,该造影剂的肿瘤造影效果明显。遗憾的是该胶束造影剂没有预先设计的光动力治疗能力,但其荧光性能使其成为磁光双功能纳米造影剂,有望用于肿瘤的诊断。
第三章中我们首先合成了分子量分布较窄的PEG-HEMA聚合物,然后在其侧羟基上修饰上二茂铁,在水溶液中自组装成稳定的34nm的胶束,该胶束在酸性条件下,经双氧水氧化后生成了弛豫率会随着pH值变化的胶束造影剂,并且在pH值小于2的时候弛豫率较高,在pH值为3的时候发生了突变。该胶束造影剂无毒,有氧化还原响应和pH值双响应性能,有望成为一种肿瘤特异性的MRI造影剂。
关键词: MRI造影剂 ；胶束造影剂 ；弛豫率 ；肿瘤靶向 ；肿瘤成像 ；氧化还原响应
被引量
2
摘要： 干细胞再生医疗在临床上具有非常广阔的应用前景。实时对移植体内后的干细胞的存活状态、迁移和归巢情况、定向分化能力等进行监测，对干细胞再生医疗研究具有特别重要的意义。磁共振影像技术由于具有高空间分辨率和软组织对比度且无电离辐射风险，被认为是最有潜力的技术，被广泛应用于研究干细胞在体内的一系列生理行为。在过去十多年的研究中，大部分采用的是基于超顺磁氧化铁纳米粒子的T2型商业造影剂对干细胞进行标记，在高场条件下已经可以实现体外单细胞、体内百个细胞的影像灵敏度。但是，这种基于SPIO纳米粒子的内吞标记技术只能提供细胞在体内的迁移信息，它无法告诉人们标记的细胞进入体内后仍然是活细胞，抑或已经死亡或者部分死亡，而且影像信息的分析面临各种因素的挑战。本文通过设计合成间充质干细胞特异性结合的靶向分子磁共振造影剂来探索研究区分干细胞存活状态的方法。主要研究内容包括： ⑴以1，4，7，10-四氮杂环十二烷盐酸盐为起始原料，通过选择性保护-官能团化-去保护技术合成出了DOTA的双官能团配体DOTA-(tBu)3和DOTA-(tBu)3-NHS。它们可作为与多肽分子偶联的中间体，在固相合成中与多肽分子发生偶联。我们选择了几种不同的多肽，通过固相合成技术获得了具有不同序列的多肽-DOTA探针分子(DOTA-EM7、DOTA-CC9、DOTA-TAT)。在pH5～6，室温条件下我们将多肽-DOTA与金属钆离子络合，制备了三种能标记间充质干细胞的T1磁共振造影剂Gd-DOTA-多肽。 ⑵在11.7 T磁共振微成像系统上，我们研究了上述三种Gd-DOTA-多肽分子探针和作为参考的商业T1造影剂多它灵(Dotarem)对其水溶液和标记细胞的弛豫性能的影响，并对不同孵育浓度下分子探针标记的间充质干细胞进行了T1加权成像和T2加权成像。结果发现，不同序列结构的多肽与间充质干细胞结合后，相应的分子探针对细胞的纵向弛豫时间/速率和横向弛豫时间/速率的影响存在很大差异。Gd-DOTA-CC9具有最大的标记效率，但T1加权成像增强效果不明显;Gd-DOTA-EM7具有最小的标记效率，但T1加权成像增强效果却非常明显;Gd-DOTA-TAT标记效率与Gd-DOTA-CC9相近，而T1加权成像增强效果与 Gd-DOTA-EM7相似。不同分子探针对弛豫过程的影响不同是影像对比度存在显著差异的根源，这从磁共振影像的物理基础上对影像结果给出了合理的解释。我们的结果表明，细胞T1加权像对比度的增强不仅取决于细胞内Gd浓度，更重要的是Gd-DOTA-多肽对T1弛豫速率和T2弛豫速率的影响。在此基础上，我们进一步对利用Gd-DOTA-EM7区分干细胞的存活状态进行了初步探索。 ⑶研究中发现，Gd-DOTA-EM7的T1加权成像增强效果最好，但细胞摄取量比较小，我们进一步考虑设计制备将EM7和Gd-DOTA共同链接到树枝状大分子上的分子探针。我们以三（2-氨基乙基）胺为核，以具有不同保护基的赖氨酸(Boc-L-Lys(Boc)-OH、Boc-L-Lys(Cbz)-OH、Cbz-L-Lys(Cbz)-OH)为枝化单元，采用“发散合成法”通过官能团保护策略，合成了表面具有不同比例保护基的3代肽类树枝状大分子(G1-6Boc、G2-6Boc-6Cbz、G2-12Boc、G2.5-6Boc-12Cbz、G3-12Boc-12Cbz、G3-24Boc)。 ⑷设计合成了具有单反应活性官能团的DOTAmono-NHS，与Ag2S量子点连接、络合钆离子后，成功制备了双模成像分子探针，获得了具有良好单分散性的Gd-DOTA-Ag2S量子点。在11.7 T磁共振微成像系统上，研究了Gd-DOTA-Ag2S量子点水溶液的弛豫性能，其纵向弛豫率比多它灵提高了32％。在对肿瘤小鼠模型进行磁共振成像研究中，我们发现Gd-DOTA-Ag2S量子点会在肿瘤区域富集，注射3小时后就可以明显的看到肿瘤区域信号增强现象，可以清晰地分辨出肿瘤区域的大体轮廓。
关键词: 磁共振成像 ；多肽造影剂 ；固相合成 ；药物化学