超顺磁性氧化铁纳米粒子的制备及其通过血脑屏障的研究

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本论文制备了聚乙二醇和聚乙二醇/聚乙烯吡咯烷酮修饰的超顺磁性氧化铁纳米粒子(PEG-SPIONs和PEG/PVP-SPIONs),并在此基础上修饰了葡聚糖(Dextran,Dex)。利用苯酚-浓硫酸显色法确定修饰成分,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、纳米粒度和Zeta电位分析仪、热重分析仪以及SQUID分析与表征合成的样品。同时选择PEG-SPIONs、PEG/PEI-SPIONs、Tween-80/PEG/PEI-SPIONs、Tf/PEG/PEI-SPIONs四种氧化铁纳米粒子通过尾静脉或脑部注射入小鼠体内,利用透射电镜评估以上四种纳米粒子在小鼠脑部的分布及通过血脑屏障的情况。主要结论如下:  通过对PEG-SPIONs修饰葡聚糖制备的Dex/PEG-SPIONs为晶体结构,氧化铁纳米粒子核粒度为8.7±1.5 nm且在水中能稳定分散,水合动力学粒径为33 nm,Zeta显示粒子表面带正电,为13 mV。该样品具有超顺磁性,饱和磁化强度为21 emu/g,但修饰葡聚糖前后氧化铁核心的饱和磁化强度不变,均在75 emu/g左右,说明修饰葡聚糖对氧化铁晶体的完整性及磁性能无影响。  通过“一锅式”反应制备技术,利用PEG为反应溶剂,PVP为修饰剂,制备出PEG/PVP-SPIONs。在常温下修饰葡聚糖,利用苯酚-浓硫酸显色实验判断出葡聚糖已经修饰在PEG/PVP-SPIONs表面。Dex/PEG/PVP-SPIONs为单晶结构,修饰前后氧化铁纳米粒子的核粒径均在8 nm左右,呈现超顺磁性,氧化铁纳米粒子核心的饱和磁化强度在修饰葡聚糖前后无明显变化,为80 emu/g,说明修饰葡聚糖对氧化铁晶体的完整性及磁性能无影响。样品的Zeta显示粒子带正电,值为11 mV。  通过小鼠尾静脉注射超顺磁性氧化铁纳米粒子,制作脑部超薄切片,在透射电镜下观察,并利用能谱确定观察的粒子中含有Fe元素,其中部分氧化铁纳米粒子周围有膜结构包覆。小鼠在尾静脉注射样品24 h后和脑部直接注射2 h后,仍然正常存活。实验结果表明:  1.进入小鼠体内的氧化铁纳米粒子可以有效躲避吞噬细胞等的吞噬与降解,同时逃过肝脏、肾脏、脾脏等器官对其的捕捉与排泄,具有较长血液半衰期与生物安全性。  2.本实验合成的超顺磁性氧化铁纳米粒子具有较强的膜吸附能力,能吸附在内皮细胞表面,进而穿过细胞膜。  3.氧化铁纳米粒子可能已经通过脑毛细血管壁进入到神经元组织,星形胶质细胞通过胞吞作用将氧化铁吞入细胞,使其通过血脑屏障。  本实验室制备的氧化铁纳米粒子在生物医学等领域具有良好的应用前景。
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