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背景:研究表明,肿瘤干细胞是肿瘤发生、发展、侵袭、复发和耐药性的主要因素。若能靶向或选择性杀伤肿瘤干细胞,可起到预防和治疗肿瘤复发及转移的效果。近年来乳腺癌干细胞(breast cancer stem cells,BCSCs)的成功分离和鉴定,也为根治乳腺癌提供了希望。但是要实现上述治疗策略,前提是治疗前必须获得BCSCs在瘤体内的位置、含量和分布等信息。因此,靶向于BCSCs的敏感、特异和安全的分子探针合成及其活体成像,是解决这一问题的前提和关键。本论文拟合成靶向于BCSCs的非镉磁性量子点纳米探针,并实现活体荧光及MR的双模态成像。目的:合成不含镉的InP/ZnS@BSA-DTPAGd磁性量子点纳米颗粒,以CD44单克隆抗体为靶向策略,制备靶向BCSCs的荧光/MR双模态分子探针(pQDs-CD44mAb),对其进行理化表征及生物安全性评估,并研究其在体外及体内对CD44+的乳腺癌干细胞靶向荧光及MR成像的能力。方法:1.InP/ZnS@BSA-DTPAGd探针的制备及表征采用气-液相法,首先以肉豆蔻酸铟及磷化锌分别为In前体和磷源合成InP核,之后在其表面包覆ZnS壳层,经离心沉淀后得到InP/ZnS核/壳结构的量子点。超声乳化法将BSA-DTPAGd包裹在量子点表面,进行亲水性改性,即形成水溶性的InP/ZnS@BSA-DTPAGd双模态量子点。经EDX能谱分析仪检测合成的InP/ZnS@BSA-DTPAGd水溶性量子点内部主要元素;并分别运用透射电子显微镜(TEM)和粒径分析仪检测其形貌及粒径;采用仿细胞生存环境方法检测其静置后弛豫时间、粒径等稳定性;荧光分光光度计检测其荧光性能;核磁共振成像仪检测其体外成像效能及弛豫性能。2.InP/ZnS@BSA-DTPAGd探针的生物安全性评价采用CCK-8法分别检测乳腺癌干细胞及DC 2.4小鼠成纤维细胞与探针共孵育24 h后的存活率,并通过尾静脉注入探针后于第7天及第30天检测其对小鼠体内主要脏器(心、肝、脾、肺、肾、肠)及血液主要成分指标的影响,分析检测其在活体内的毒性。3.InP/ZnS@BSA-DTPAGd-CD44mAb双模态探针的体内及体外成像研究在合成的InP/ZnS@BSA-DTPAGd探针表面共价修饰CD44单克隆抗体后,与表型为CD44+的BCSC孵育,分别通过激光共聚焦显微镜及核磁共振成像仪检测其在细胞层面的靶向成像性能。在荷有表型为CD44+乳腺癌裸鼠模型瘤内注射探针,通过小动物活体荧光成像仪及小动物MR成像仪检测其在体内的成像能力。结果:1.InP/ZnS@BSA-DTPAGd探针的制备及表征成功制备了 InP/ZnS@BSA-DTPAGd双模态探针。EDX能谱分析仪显示所合成的磁性量子点确由In、P、Zn、S、Gd等元素组成。粒径分析仪及透射电子显微镜显示合成的InP/ZnS@BSA-DTPAGd量子点的平均粒径约为68 nm,形态呈球形且分散均匀稳定;荧光分光光度计测得其发射波长约655 nm;体外MR成像显示其T1加权信号强度随着Gd3+浓度的增加而逐渐增强。弛豫效率表征r1及r2值分别为12.38 mM-1s-1、18.17mM-1s-1,弛豫率比值r2/r1为 1.468。2.InP/ZnS@BSA-DTPAGd探针的生物安全性评价CCK-8细胞活力检测法结果显示探针的毒性随着探针浓度的降低而逐步减弱。在InP/ZnS@BSA-DTPAGd探针达到(0.2μg/ml)的相对较高浓度时,BCSC及DC 2.4细胞的存活率仍分别在85%及90%以上。经尾静脉注射InP/ZnS@BSA-DTPAGd探针的ICR鼠与注射等量PBS的对照组ICR鼠相比,其血液内各项生理指标及主要脏器的染色切片显示也均在正常范围内。3.InP/ZnS@BSA-DTPAGd-CD44mAb双模态探针的体内及体外成像研究CD44+的BCSCs分别与靶向性pQDs-CD44mAb、非靶向性pQDs及经CD44抗体封闭30 min后再与pQDs-CD44mAb共孵育后,激光共聚焦显微镜下观察显示,pQDs-CD44mAb在其细胞膜表面呈现特异性聚集,而pQDs在其表面未见明显特异性吸附,经CD44抗体封闭组细胞表面未见明显荧光信号;MR成像仪显示与非靶向性的探针相比,靶向性探针孵育的BCSC呈现更高的T1信号强度。荷瘤小鼠肿瘤原位注射InP/ZnS@BSA-DTPAGd-CD44mAb双模态探针后,其活体荧光成像及T1加权磁共振成像效果明显。结论:所制备的InP/ZnS@BSA-DTPAGd双模态探针的量子点光学特性及弛豫性能优良。靶向标记的双模态探针InP/ZnS@BSA-DTPAGd-CD44mAb探针可在体内外靶向识别CD44+乳腺癌干细胞并能实现荧光及MR双模态成像。