相变型多功能超声对比剂显像及增效HIFU治疗肝癌的实验研究

来源 :重庆医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:abkkk123
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第一部分相变型多功能超声对比剂PLGA@Fe3O4-PFH的制备及性质观察  目的:制备一种装载超顺磁性氧化铁纳米粒、包裹液态氟碳壳核结构的聚乳酸-羟基乙酸( PLGA)高分子相变型多功能超声对比剂(PLGA@Fe3O4-PFH)微球,并检测其表征、生物安全性,观察体外相变的特性。  方法:PLGA@Fe3O4-PFH纳米微球采用双乳化法来制备。使用光镜、电镜及 Malvern激光粒径仪来检测其表面形貌、分布、结构、粒径、电位,应用CCK8试剂盒来检测微球对肝癌7721细胞生物活性影响。在光镜和超声成像设备下观察利用温度触发纳米微球1相变前后形态学改变,并观察发生液气相变的条件及参数。  结果: PLGA@Fe3O4-PFH微球乳液呈浅棕褐色。光镜及扫描电镜下观察到其呈球形,形态规则,大小较均匀,分散度较好。马尔文激光粒径仪检测其粒径为561.9±207.2nm,电位为0.0238±5.39mv。透射电镜下可以观察到 Fe3O4纳米颗粒均匀地分布在微球的壳囊中。CCK8细胞毒性实验显示PLGA@Fe3O4-PFH微球对7721肝癌细胞生物活性无明显影响。体外热致相变实验观察到:微球在64℃开始出现微气泡产生,80℃微泡产生最明显,90℃时微泡大部分破裂,仅见少量的微泡。  结论:我们成功地制备了以液态氟碳为核心,壳膜装载超顺磁性氧化铁纳米粒的高分子可相变PLGA@Fe3O4-PFH微球。其具有粒径小、分散性好、形态稳定、无细胞毒性等特点,在体外能发生热致相变,具有成为新型的相变型多功能超声对比剂的潜力。  第二部分 PLGA@Fe3O4-PFH增强超声、磁共振和光声显像的实验研究  目的:观察相变型多功能超声对比剂PLGA@Fe3O4-PFH增强体外超声、磁共振、光声成像和体内磁共振成像的效果,探讨其作为多模态对比剂的可行性。  方法:体外显像实验,运用温度及超声激发PLGA@Fe3O4-PFH微球,超声成像设备观察其相变前后在基波及谐波模式下图像灰度改变。制备体外成像凝胶模型,使用磁共振成像系统对梯度浓度的PLGA@Fe3O4-PFH的微球样品进行扫描,观察磁共振信号强度改变。体外光声检测在小动物光声成像系统上进行,激光以680nm-950nm的波长范围辐照相同浓度的PLGA、PLGA@Fe3O4和PLGA@Fe3O4-PFH三组样品,观察光声图像信号强度变化。建立16只兔 VX2肝癌移植模型,随机分为4组。于肿瘤移植成功后21 d,分别经兔耳缘静脉注入1ml/kg的生理盐水、PLGA、PLGA@Fe3O4和PLGA@Fe3O4-PFH,在注射前后行MR T2WI平扫及增强扫描,在MR图像上测量正常肝实质和肿瘤组织的信号改变。  结果:在体外,PLGA@Fe3O4-PFH微球在超声B模式下图像上呈高回声,造影模式下未见增强的超声信号;相变后,B模式下及造影模式下超声回声强度明显增高。其在磁共振T2 WI图像上呈负性增强显像,即随着Fe3O4纳米粒含量的逐渐增高,MR信号强度明显降低;在695 nm波长处,PLGA@Fe3O4-PFH能够产生最强的光声信号峰值。以695nm波长的激光辐照样品,其信号强度随着时间延长未见明显衰减。体内肝癌MR造影显示,注射PLGA@Fe3O4-PFH后1min肝实质信号明显减低,而肝癌信号仅轻度减低。PLGA@Fe3O4-PFH组和PLGA@Fe3O4组肝实质与肝肿瘤信号差异明显高于PLGA组和生理盐水组。  结论: PLGA@Fe3O4-PFH具有体外增强超声、光声和磁共振三模态显像的能力,有成为多模态对比剂的潜能。在体内实验中, PLGA@Fe3O4-PFH能明显增加兔 VX2肝脏肿瘤与正常肝实质间信号强度对比值,对今后应用于临床MR诊断具有一定的参考价值。  第三部分 PLGA@Fe3O4-PFH增效HIFU治疗肝癌的实验研究  目的:通过观察PLGA@Fe3O4-PFH在体外增效HIFU消融离体牛肝及体内经动脉导管注入对比剂联合碘化油栓塞来增效 HIFU治疗兔VX2肝移植瘤的消融效果,来探讨其作为 HIFU增效剂及联合动脉栓塞技术在HIFU治疗肝癌中的应用价值。  方法:体外实验部分:以新鲜脱气离体牛肝为治疗模型,局部注射 PLGA@Fe3O4-PFH微球溶液200μl后,给予不同输出声功率(120 W,150 W,180 W)、不同时间(3 s,5 s,8 s)的HIFU辐照,通过牛肝消融区灰度变化值和凝固性坏死的体积来评价PLGA@Fe3O4-PFH增强 HIFU消融效果,另以 PBS液、PLGA、PLGA@Fe3O4、PLGA@PFH为对照组。  体内实验部分:建立20只兔肝 VX2移植瘤模型,于肿瘤接种成功后21天,随机分为4组:生理盐水组、碘化油组、PLGA@Fe3O4-PFH组、PLGA@Fe3O4-PFH联合碘化油栓塞组。各组动物均经肝动脉插管注入生理盐水、碘化油、PLGA@Fe3O4-PFH、PLGA@Fe3O4-PFH+碘化油各0.5 mL后行HIFU定点消融,消融声功率180 W,辐照时间3 s。HIFU消融三天后,观测消融区灰度变化及凝固性坏死体积,收集标本行HE染色、普鲁士蓝染色、油红O染色、免疫组化(PCNA、TUNEL)检测及组织透射电镜观察。  结果:体外离体牛肝 HIFU消融后焦点区灰度变化值和凝固性坏死体积较注射 PBS、PLGA、PLGA@Fe3O4、PLGA@PFH组明显增大( P<0.05)。在体内 HIFU消融兔 VX2肝癌癌实验中, PLGA@Fe3O4-PFH联合碘化油栓塞组,消融区灰度变化值及肝癌凝固性坏死体积较生理盐水组、单纯动脉栓塞组、单纯PLGA@Fe3O4-PFH组明显增加(P<0.05),免疫组织组化结果显示:实验组肿瘤组织增殖指数(PI)较其他三组明显降低、凋亡指数(AI)较其他三组明显增高(P<0.05)。HE组织切片显示焦点区细胞结构破坏,凝固性坏死区与周围组织界限清楚。油红 O染色提示碘化油主要存积在肿瘤微血管内,普鲁士蓝染色提示PLGA@Fe3O4-PFH能穿过血管间隙进入肿瘤组织内,组织电镜下观察,消融区肿瘤细胞膜破坏,核膜中断,细胞器结构显示不清,核膜下可见Fe3O4纳米粒分布。  结论:PLGA@Fe3O4-PFH体内外均能有效增强 HIFU消融的效果,是一种优秀的 HIFU增效剂。经肝动脉超选择注入PLGA@Fe3O4-PFH并联合碘化油栓塞动脉血管能显著增强HIFU消融肝癌的效果,该方法优于单纯动脉注射增效剂或单纯碘化油动脉栓塞在HIFU消融中的作用,具有较高的临床应用价值。
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