基于肺癌早期诊断的PET/MRI双模态靶向分子探针的制备和应用研究

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肺癌的发病率居恶性肿瘤首位,且其发病率和死亡率呈逐年上升的趋势。由于肺癌早期没有明显的体征和临床症状,很容易被患者忽视导致其早期诊断率极低,而早期诊断及治疗恰恰是改善肺癌预后的关键。因此,我们迫切需要早期发现并诊断肺癌的方法,对肺癌早期诊断的研究是研究人员和医学工作者的当务之急。本研究以超小粒径四氧化三铁纳米颗粒为基础,将特异靶向于αvβ3受体的RGD小肽和靶向EGFR的GE11小肽偶联于纳米颗粒。然后以正电子发射核素氟-18进行标记,构建两种受体靶向、兼具核医学和磁共振造影性质的PET/MRI双模态的纳米探针,并探索其用于肺癌早期、特异诊断的可行性。对于探针构建,首先对超顺磁性铁纳米氧化物(USPIO)进行多巴胺包覆和表面聚乙二醇(PEG)的修饰以增强生物相容性和亲水性,并在此基础上构建纳米颗粒的炔基化模块;同时构建RGD小肽(Arg-Gly-Asp)和GE11小肽(YHWYGYTPQNVI)的叠氮化模块,以“点击”化学的方式将其偶联在USPIO表面,分别制备出两种单靶向和一种双靶向的纳米颗粒;小肽偶联纳米颗粒的F-18标记是通过合成F-18点击化学模块2-[18]F叠氮乙烷、以点击化学的方法实现。最终构建出18F-RGD@USPIO、18F-GE11@USPIO和18F-GE11-RGD@USPIO探针,同时构建氟-19标记的冷探针。在此基础上对探针的生物相容性和特异性进行了体内外的评估,探讨了其用于肺癌早期、特异诊断的可行性。本研究的主要结果和结论:构建出同时可以靶向αvβ3受体以及EGFR的纳米颗粒探针,包覆多巴胺后的纳米颗粒可观察到约2 nm左右的聚多巴胺层且探针稳定性很好;RGD小肽和GE11小肽的偶联效率较高(95%-98%),18F放化标记率结果显示,18F可以通过点击化学的方法温和快速地标记在纳米颗粒上,经衰减校正后的放射化学产率为22.61%;细胞毒性实验中19F-GE11@USPIO、19F-RGD@USPIO以及19F-GE11-RGD@USPIO三组均呈现出较高的细胞活性,细胞存活率高达95%以上;体外细胞靶向性实验显示,三种探针材料均具备良好的肿瘤细胞靶向效果,双靶向的材料19F-GE11-RGD@USPIO显示了更加优越的靶向能力;对探针进行体内MRI成像探究,结果显示两种单靶向和一种双靶向的探针都会在肿瘤组织区域聚集,靶向性良好,具有良好的T2造影效果,具有可以实现T1和T2核磁共振成像造影的潜能;利用点击化学的方法建立了18F的模块化标记方法,实现了探针上18F的温和快速标记,对其进行PET-CT成像评估,结果表明小鼠肿瘤部位探针聚集靶向组高于对照组和抑制组,可进一步用于PET体内成像的研究;将肿瘤部位进行免疫组化分析,结果显示H1299肺癌肿瘤组织的EGFR和αvβ3受体均为高表达水平,而普鲁士蓝染色实验也验证了纳米探针在肿瘤部位的聚集,说明探针具有良好的特异性。
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