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磁共振成像(MRI)技术已成为临床诊断中不可缺少的手段。它可以生成无创性的断层图像,并且能观测到组织和器官中详细的内部结构。但是为了更好的辨别健康组织和患病组织通常使用到造影剂。目前临床广泛使用的MRI造影剂是Gd-DTPA,但是其在体内停留时间较短,成像效果差。降解得到的窄分子量分布的低聚壳聚糖具有更好的生物相容性,水溶性及其他独特的生理活性,在其结构上含有丰富的活泼氨基和羟基,便于对其进行化学修饰。 本文基于低聚壳聚糖CS11(Mw/Mn=1.10)从以下两个角度合成得到新型MRI造影剂:一种是通过荧光基团对CS11进行化学修饰,再链接二乙三胺五乙酸酐(DTPAA),最后与金属离子螯合,这样得到的新型T1造影剂可以应用于MRI与荧光学成像技术的双模态影像技术领域;另一种是通过CS11对磁性纳米颗粒进行修饰,得到性质优良的T2造影剂。本论文具体研究内容如下: (1)将对二甲胺基苯甲醛(DMABA)引入CS11,链接DTPAA,再分别与Gd3+和Mn2+螯合,得到新型功能配合物Gd-DTPA-DMABA-CS11和Mn-DTPA-DMABA-CS11。通过红外光谱(IR),1HNMR,凝胶过滤色谱(GFC)和元素分析对其结构表征。测定其弛豫性能,荧光性能和体外稳定性。通过荧光猝灭光谱,同步荧光光谱,圆二色谱(CD)和等温滴定热力学实验(ITC)研究了其与BSA之间的相互作用。研究结果表明Gd-DTPA-DMABA-CS11和Mn-DTPA-DMABA-CS11的弛豫性能(r1分别为12.95 mmol-1·L·s-1和10.37mmol-1·L·s-1)均优于商业造影剂Gd-DTPA(r1=3.85 mmol-1·L·s-1),且具有较好的荧光性质和体外稳定性。这两种配合物均对BSA有猝灭作用,使得BSA的构象发生了变化,其猝灭机制是静态猝灭。ITC测定结果表明Gd-DTPA-DMABA-CS11与BSA作用是自发进行的放热过程,主要作用力是范德华力和氢键;Mn-DTPA-DMABA-CS11与BSA作用是自发进行的吸热过程,主要作用力是疏水作用。以上结果表明Gd-DTPA-DMABA-CS11和Mn-DTPA-DMABA-CS11是潜在的具有荧光特性的MRI造影剂。 (2)将异硫氰酸荧光素(FITC)引入CS11,再与Gd-DTPA连接,得到配合物Gd-DTPA-FITC-CS11,并对其进行IR,GFC和元素分析表征。测定其弛豫性能,荧光性能和体外稳定性。通过荧光猝灭光谱,同步荧光光谱,CD和ITC实验研究了Gd-DTPA-FITC-CS11与BSA的相互作用。结果表明Gd-DTPA-FITC-CS11的弛豫性能(r1=14.09 mmol-1·L·s-1)优于商业造影剂Gd-DTPA(r1=3.85 mmol-1·L·s-1),且具有较好的荧光性能和体外稳定性。Gd-DTPA-FITC-CS11能够猝灭BSA的荧光,使BSA的构象发生变化,其猝灭机制是静态猝灭,其与BSA作用是一种自发的吸热过程,主要作用力是疏水作用。以上结果表明Gd-DTPA-FITC-CS11能够作为一种潜在的具有荧光性能的MRI成像造影剂。 (3)通过CS11对合成得到的Fe3O4纳米颗粒进行修饰得到Fe3O4@CS11,并对其进行IR,热重分析(TGA),X-射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征,测定其磁性性能和弛豫性能。结果表明Fe3O4@CS11纳米颗粒呈球形形状,平均粒径约为18nm,其中CS11的含量约为36.69%,分散性比Fe3O4好,在外磁场下具有很好的磁性,且体外横向弛豫率r2为278.42mM-1·s-1,是一种潜在的T2造影剂。