多模式活体探针研究--做探针研究到底做些什么

1、课题题用于脑胶质瘤靶向示踪的磁共振/光声多模态纳米探针课题的目的，意义和研究状况:胶质瘤是最常见的原发性脑肿瘤，约a所冇颅内肿瘤的46%。胶质瘤具冇发病率、 复发率、死亡率高和治愈率低等特点，成年人胶质瘤5年生存率不足5%。脑胶 质瘤往往呈浸润性生l<:，导致与正常脑组织的界限模糊从而给手术切除带来很大 的w难。脑肿瘤的不完全切除成为了现行手术治疗方案效果差，复发率高的主要 原w。因此对胶质瘤的术前精确定位成为了目前临床治疗面临的最紧迫需求。磁 共振成像(magnetic resonance imaging, mri)是现阶段用于脑胶质瘤无创定 位的主耍手段。mk1 m然冇很好的空间分辨

2、率，但k较低的灵敏度及mr1造影剂 循环时问短，无靶句性等缺点限制了其对胶质瘤的成像效果。光声成像 (photoacoustic imaging)是近年来发展起来的一种新型无损医学成像方法。 它结合了纯光學成像的高灵敏度和纯超声成像的高组织穿透能力优点，可以提供 高灵敏度的深m组织影像。另外，与小分子探针相比，基于纳米尺、？的探针兵宥 循环时间可控，肿瘤被动靶向性好，及可多位点修饰等优点。综合以上特点，本 项目拟合成一类对脑胶质瘤具有靶向示踪性的磁共振/光声多模态纳米探针。此 探针不但可对脑胶质瘤边缘精确定位，还适用于影像指导下的肿瘤手术切除。此 项0的开展将不但冇羯提高脑肿瘤手术治疗效果和延

3、长病人生存吋间，m时在生 物医学影像，分子功能成像等领域也将再宥广泛的应用前景。课题基本思路与主要内容:基木思路：肿瘤血管受体靶向多模态我们设计丫如图一的标及参比纳米探针den-rgd及den-peg。纳米探针屮，树 枝状高分子(dendrimer)被选为纳米探针载体是因为其具有分子量争一，球状 结构，活性基闭众多且分布均匀，易标记等优点。目标探针中，对肿瘤血管内皮 细胞高表达的整合素蛋白a 受体具宥高靶向性的crgdyk环肽将通过聚二 乙醇(peg)桥链标记到探针载体上。peg不但可以提高探针的生物兼容性，还 能使环肽靶向性免于载体空问位附影响。影像基i才i毡拈光声成像基i才i ir783,

4、顺 磁性基团gd-dota及红色荧光基团罗丹明将直接标记到载体上(图1)。口标纳米探针对脑肿瘤靶向示踪将不但可以被磁共振和光声成像同时无创监测，探针的 组织内分布及受体靶向性还可通过离体荧光兄微镜成像加以证实。与正常血管和 比，肿瘤新生血管具有不规则，不成熟和高通透性等特征。纳米探针可利用肿瘤 新生血管同正常血管间通透性差异(enhanced permeabi li ty and retention, epr effect)实现对肿瘤的被动靶向性。为证实受体靶向性对肿瘤示踪的影响，参比 探针peg链上将不标记靶向环肽。主耍内容：1. 目标和参比探针的合成与表征；2. 离体细胞实验验证探针的受体

5、靶向性及探针亚细胞分布，研究细胞光声信号 强度与受体靶h'd性间的关系；3. 活体动物磁共振及光声成像实验验证探针对胶质瘤的肿瘤示踪信噪比；4. 离体组织成像验证探针的受体靶句性及生物分布。实验方案:''灿''、一 c:simmm&am.s mu»«>a>waa*s*<irovzcoa«dutahhafriwrik節 * irrgcmc1.阁1.纳米探针den-rgd和den-peg的合成路线。参比探针den-peg的合成：分別将罗丹明(i、hodamine), ir783和聚乙二醇(peg,2 k

6、da)的n-轻基琥拍酰亚胺能(n-hydroxysticcinimidyl)亦ph=8. 3的缓冲溶液 中与第五代的树杈状高分子(g5)反应得到中问体1。其与d0ta-nhs反应得到 化合物2。2上的dota配体与碳酸钆配合得到参比探针den-pego目标探针den-rgd的合成：双功能化聚乙二醇(nh2-peg2k-malemide)与琥珀酰 亚氨-3(2-毗啶二硫代)-酸酯(spdp)缩合制得屮间体3。3与树杈状高分子(g5) 反应得到中间体4。分别将rhodeunine-nhs, tr783-nhs和d0ta-nhs与中间体4 反应得到化合物5。化合物5与0山(0)3)3配合后与标记冇巯

7、基的rgd环肽缩合得 到目标纳米探针den-rgd。创新点:1）本项0首先提出吋用于脑胶质瘤无创定位的磁井振/光声多模式纳米探针。此 类探针国内外的文献均未有报道。2）多位点标记在探针上的近红外荧光基团1r783可以同时实现荧光光学成像和 光声成像。另外罗丹明荧光基团可用于组织切片中对探针的显微镜示踪。3）通过对胶质瘤外周新生血管的靶h'd示踪吋以回避探针跨血脑屏障的难题。同 时根据肿瘤边缘血管密集的特点，可充分发挥光声成像的优点，达到最佳的影像 效果。实验难点:1）在探针合成过程屮，如何精确控制不同影像基团在探针载体上的标记数从 而将探针的分散度系数控制在最小的范围内：2）原位脑胶质瘤小鼠模型的建立是实验难点之一。我们前期的工作屮将人胶质 瘤u87mg细胞移植入小鼠脑纹状体中得到了胶质瘤模型。本工作将在成瘤吋间, 瘤体生长速度等方面进一步完善此模型。3）在图像处理方面将涉及到活体多模态图像间比较，融合及重建等方面的技术 难题。我们将通过与美国约翰霍普金斯大学放射学系的蒋露博士间的合作完成这 一问题。课题研究进展计划:2011. 52011. 7:参比探针den-peg的合成2011.72011.8:目标探针den-rgd的合成2011.920