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本文从以下几个方面进行论述：
第一部分 68Ga-NOTA-TATE和68Ga-DOTA-TATE的初步对比研究
目的:不同的双功能螯合剂由于稳定性，电荷性及亲水性等方面的差异可能影响放射性药物的药代动力学性质和显像效果。本研究分别使用NOTA（1，4，7-三氮杂环壬烷-1，4，7-三乙酸）和DOTA（1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4,7，10-四乙酸）作为双功能螯合剂，用放射性核素68Ga标记生长抑素类似物（TATE），探究最佳标记条件，比较两种放射性标记物的生物学特征、药代动力学特征以及两者在荷AR42J瘤模型鼠的显像特点，进行安全性评估后分析两者在健康志愿者体内各个器官、组织的分布情况，比较两者在健康人体各器官的最大标准化摄取值(SUVmax)，探讨68Ga-NOTA-TATE成为靶向神经内分泌肿瘤显像剂的可行性。
方法:通过购买和固相合成法分别获得DOTA-TATE和NOTA-TATE，利用多元正交法，改变68GaCl3的活度、配体量、pH值、反应时间及反应温度以确定最佳标记条件，用高效液相色谱法(HPLC)对两种标记产品进行质量控制。体外测定两者在生理盐水和人血清中的稳定性，用甲醇法测定血浆蛋白结合率，用正辛醇法测定脂-水分配系数，比较两种放射性药物的生物学特征。取对数生长期的大鼠胰腺外分泌肿瘤细胞(AR42J)接种裸鼠，建立荷AR42J瘤动物模型，取荷AR42J瘤小鼠16只，分为4组，分别于注射68Ga-NOTA-TATE后5 min、30 min、1h、2h后断颈处死，取各脏器，计算放射性摄取值(％ID/g)，用相同方法测定68Ga-DOTA-TATE在荷AR42J瘤小鼠体内的生物分布，观察并比较两种放射性药物在肿瘤和各器官的生物分布情况。对荷AR42J瘤小鼠分别注射68Ga-NOTA-TATE和68Ga-DOTA-TATE后行Micro PET/CT显像，观察并比较注射后30 min和2h荷瘤鼠肿瘤和各脏器对两种放射药物的摄取情况。按照中国药典要求完成68Ga-NOTA-TATE的动物毒性实验。招募22例健康志愿者，所有志愿者均无奥曲肽治疗病史，其中12例（男性6例，女性6例，年龄47.3±12.1岁）行68Ga-NOTA-TATE PET/CT显像，10例（男性5例，女性5例，年龄42.9±14.7岁）行68Ga-DOTA-TATE PET/CT显像，按1.9 MBq/kg剂量静脉注射给药，观察两种放射性药物在人体内的分布，比较两者在各器官的SUVmax。
结果:pH对68Ga标记NOTA-TATE(最佳pH=3.5～4)和DOTA-TATE（最佳pH=4～4.5））的影响较大。在最佳的pH条件下，68Ga-NOTA-TATE可以在更低的温度或通过更短的时间制备。两者体外稳定性好，37℃放置3h后，68Ga-NOTA-TATE的放化纯大于99％，68Ga-DOTA-TATE的放化纯大于95％。68Ga-DOTA-TATE和68Ga-NOTA-TATE的脂水分布系数logP分别为-2.72±0.16和-1.76±0.06，血浆蛋白结合率分别为30.6％和12.12％。荷AR42J瘤小鼠体内生物分布结果显示，两种放射性药物在血液中清除均较快，68Ga-NOTA-TATE在脾脏的放射性计数明显低于68Ga-DOTA-TATE，两者在肝组织中放射性计数无明显差异。在注射68Ga-NOTA-TATE和68Ga-DOTA-TATE后15 min、30 min和1h，两种放射性药物在肿瘤组织的摄取均无明显差异;2h后68Ga-DOTA-TATE在肿瘤组织的摄取高于68Ga-NOTA-TATE。注射两种放射性标记物30 min后均可见荷AR42J瘤小鼠肿瘤组织明显显影，2h后仍可见两种显像剂在肿瘤组织浓聚。胆囊摄取68Ga-NOTA-TATE明显高于68Ga-DOTA-TATE，注射显像剂30min和1h后显像，胆囊内均可见68Ga-NOTA-TATE明显浓聚，而小鼠68Ga-DOTA-TATEMicro PET/CT显像，胆囊未见明显放射性活性。68Ga-NOTA-TATE急性动物毒性实验中，各组小鼠均健康，病理切片未见异常。健康志愿者的显像研究发现两种显像剂在人体内的生理性分布情况相似，但两者在部分组织、器官的摄取程度存在显著差异。在肝脏(4.2 vs.10.1)和大多数器官中，68Ga-NOTA-TATE的平均SUVmax值低于68Ga-DOTA-TATE，这可能与68Ga-NOTA-TATE的血浆蛋白结合率较低有关。在心血池(1.4 vs.0.9)中68Ga-NOTA-TATE的平均SUVmax值略高于68Ga-DOTA-TATE，在肾脏(14.1 vs.14.5)中两者的平均SUVmax值基本一致。
结论:68Ga-NOTA-TATE合成工艺简单，质控合格，生物学性质良好，与68Ga-DOTA-TATE具有相似的肿瘤摄取率，志愿者显像结果显示肝脏等主要器官的背景摄取降低。68Ga-NOTA-TATE有潜力成为一种新型的，具有自主知识产权的神经内分泌肿瘤显像剂。
第二部分 68Ga-NOTA-ICG肝功能显像研究
目的:定量评估肝脏储备功能是肝脏外科决定治疗方案的重要依据和评估预后的主要参考指标，也是肝脏外科降低术后并发症和手术死亡率的基本要求。吲哚菁绿(ICG)是目前评估肝脏贮备功能公认的标准方法之一，本研究合成NOTA-ICG（1，4，7-三氮杂环壬烷-1，4，7-三乙酸吲哚菁绿），用放射性核素68Ga标记NOTA-ICG，探究最佳标记条件，评估68Ga-NOTA-ICG的生物学特征、在正常小鼠体内分布情况以及在正常大鼠和肝缺血再灌注损伤的兔子模型的显像特征，将PET/CT引入到ICG排泄实验中，明确68Ga-NOTA-ICG在肝脏储备功能评估中的作用。
方法:在NOTA结构衍生物的氨基端实现与ICG的羧基端的取代反应从而合成NOTA-ICG。用适量活度的68GaCl3和过量的配体进行标记，改变pH值、反应时间及反应温度以确定最佳标记条件，用薄层纸色谱(TLC)和高效液相色谱法(HPLC)对标记产品进行质量控制。在生理盐水和人血清中测定其体外稳定性，经尾部或眼眶静脉丛采集已经注射放射性药物的小鼠血液，测定药物的体内稳定性。用正辛醇法测定脂-水分配系数，评价其水溶性;用甲醇法测定血浆蛋白结合率。在正常小白鼠尾静脉注射该药物后的不同时间点评估其生物分布及成像情况。取正常昆明小白鼠20只，分5组，分别于注射放射性药物后15 min、30 min、1h、2h、3h后处死，取各脏器，计算放射性摄取值(％ID/g)，评估68Ga-NOTA-ICG在各器官的生物分布情况。对正常SD大鼠注射68Ga-NOTA-ICG后行Micro PET/CT显像，观察注射后15 min、30 min、1h、2h、3h肝脏及其他各脏器对放射药物的摄取情况。使用无创性血管夹夹闭兔子肝左外侧叶的门静脉和肝动脉，阻断血液供应60分钟以建立肝脏缺血再灌注损伤模型，检测造模前后血清中谷丙转氨酶(ALT)和天门冬氨酸氨基转移酶(AST)水平。对肝缺血再灌注损伤模型的兔子注射放射性显像剂20 min后，行PET/CT显像，初步评估肝损伤区域显像剂分布情况，取损伤区域肝组织，经固定、脱水、包埋、切片后行HE染色，显微镜镜检观察。
结果:在pH=3.5～4.0的条件下，90℃加热10 min，68Ga标记NOTA-ICG的放射化学纯度大于＞98％，在体内及体外均具有较高的稳定性。68Ga-NOTA-ICG的水溶性强，脂水分布系数logP为-2.01±0.04，血浆蛋白结合率为13.01±0.7％。小鼠体内分布结果显示，68Ga-NOTA-ICG在血液中清除较快，肝脏/血液计数比值随时间逐渐上升，2h时后升至最高为1.42。胆囊的放射性计数一直维持在较高水平，注射4h后仍然保持在0.33±0.13％ID/g;小肠的放射性计数在早期逐渐上升，2h后升至最高为1.87±0.96％ID/g，提示68Ga-NOTA-ICG可通过胆肠途径排泄。正常SD大鼠Micro PET/CT显像可见肝脏和胆总管显影清晰。68Ga-NOTA-ICG在肝脏缺血再灌注损伤的兔子模型显像中未见胆囊有明显的放射性活性，放射性显影剂明显滞留于肝损伤区域，SUVmax为3.4。肝损伤模型兔子血清中ALT、AST水平轻度上升，缺血再灌注肝组织病理证实为肝轻度损伤。
结论:国内外首次使用放射性核素68Ga标记NOTA-ICG用于肝储备功能的研究，合成简单，质控合格，生物学性质良好，在兔子的肝损伤区域有明显的显像剂滞留，显像效果清晰。68Ga-NOTA-ICG有望对肝脏功能区域进行精确的划分，成为一种潜在的肝功能显像剂;有望实现光学成像与核医学成像的双模态融合。
第一部分 68Ga-NOTA-TATE和68Ga-DOTA-TATE的初步对比研究
目的:不同的双功能螯合剂由于稳定性，电荷性及亲水性等方面的差异可能影响放射性药物的药代动力学性质和显像效果。本研究分别使用NOTA（1，4，7-三氮杂环壬烷-1，4，7-三乙酸）和DOTA（1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4,7，10-四乙酸）作为双功能螯合剂，用放射性核素68Ga标记生长抑素类似物（TATE），探究最佳标记条件，比较两种放射性标记物的生物学特征、药代动力学特征以及两者在荷AR42J瘤模型鼠的显像特点，进行安全性评估后分析两者在健康志愿者体内各个器官、组织的分布情况，比较两者在健康人体各器官的最大标准化摄取值(SUVmax)，探讨68Ga-NOTA-TATE成为靶向神经内分泌肿瘤显像剂的可行性。
方法:通过购买和固相合成法分别获得DOTA-TATE和NOTA-TATE，利用多元正交法，改变68GaCl3的活度、配体量、pH值、反应时间及反应温度以确定最佳标记条件，用高效液相色谱法(HPLC)对两种标记产品进行质量控制。体外测定两者在生理盐水和人血清中的稳定性，用甲醇法测定血浆蛋白结合率，用正辛醇法测定脂-水分配系数，比较两种放射性药物的生物学特征。取对数生长期的大鼠胰腺外分泌肿瘤细胞(AR42J)接种裸鼠，建立荷AR42J瘤动物模型，取荷AR42J瘤小鼠16只，分为4组，分别于注射68Ga-NOTA-TATE后5 min、30 min、1h、2h后断颈处死，取各脏器，计算放射性摄取值(％ID/g)，用相同方法测定68Ga-DOTA-TATE在荷AR42J瘤小鼠体内的生物分布，观察并比较两种放射性药物在肿瘤和各器官的生物分布情况。对荷AR42J瘤小鼠分别注射68Ga-NOTA-TATE和68Ga-DOTA-TATE后行Micro PET/CT显像，观察并比较注射后30 min和2h荷瘤鼠肿瘤和各脏器对两种放射药物的摄取情况。按照中国药典要求完成68Ga-NOTA-TATE的动物毒性实验。招募22例健康志愿者，所有志愿者均无奥曲肽治疗病史，其中12例（男性6例，女性6例，年龄47.3±12.1岁）行68Ga-NOTA-TATE PET/CT显像，10例（男性5例，女性5例，年龄42.9±14.7岁）行68Ga-DOTA-TATE PET/CT显像，按1.9 MBq/kg剂量静脉注射给药，观察两种放射性药物在人体内的分布，比较两者在各器官的SUVmax。
结果:pH对68Ga标记NOTA-TATE(最佳pH=3.5～4)和DOTA-TATE（最佳pH=4～4.5））的影响较大。在最佳的pH条件下，68Ga-NOTA-TATE可以在更低的温度或通过更短的时间制备。两者体外稳定性好，37℃放置3h后，68Ga-NOTA-TATE的放化纯大于99％，68Ga-DOTA-TATE的放化纯大于95％。68Ga-DOTA-TATE和68Ga-NOTA-TATE的脂水分布系数logP分别为-2.72±0.16和-1.76±0.06，血浆蛋白结合率分别为30.6％和12.12％。荷AR42J瘤小鼠体内生物分布结果显示，两种放射性药物在血液中清除均较快，68Ga-NOTA-TATE在脾脏的放射性计数明显低于68Ga-DOTA-TATE，两者在肝组织中放射性计数无明显差异。在注射68Ga-NOTA-TATE和68Ga-DOTA-TATE后15 min、30 min和1h，两种放射性药物在肿瘤组织的摄取均无明显差异;2h后68Ga-DOTA-TATE在肿瘤组织的摄取高于68Ga-NOTA-TATE。注射两种放射性标记物30 min后均可见荷AR42J瘤小鼠肿瘤组织明显显影，2h后仍可见两种显像剂在肿瘤组织浓聚。胆囊摄取68Ga-NOTA-TATE明显高于68Ga-DOTA-TATE，注射显像剂30min和1h后显像，胆囊内均可见68Ga-NOTA-TATE明显浓聚，而小鼠68Ga-DOTA-TATEMicro PET/CT显像，胆囊未见明显放射性活性。68Ga-NOTA-TATE急性动物毒性实验中，各组小鼠均健康，病理切片未见异常。健康志愿者的显像研究发现两种显像剂在人体内的生理性分布情况相似，但两者在部分组织、器官的摄取程度存在显著差异。在肝脏(4.2 vs.10.1)和大多数器官中，68Ga-NOTA-TATE的平均SUVmax值低于68Ga-DOTA-TATE，这可能与68Ga-NOTA-TATE的血浆蛋白结合率较低有关。在心血池(1.4 vs.0.9)中68Ga-NOTA-TATE的平均SUVmax值略高于68Ga-DOTA-TATE，在肾脏(14.1 vs.14.5)中两者的平均SUVmax值基本一致。
结论:68Ga-NOTA-TATE合成工艺简单，质控合格，生物学性质良好，与68Ga-DOTA-TATE具有相似的肿瘤摄取率，志愿者显像结果显示肝脏等主要器官的背景摄取降低。68Ga-NOTA-TATE有潜力成为一种新型的，具有自主知识产权的神经内分泌肿瘤显像剂。
第二部分 68Ga-NOTA-ICG肝功能显像研究
目的:定量评估肝脏储备功能是肝脏外科决定治疗方案的重要依据和评估预后的主要参考指标，也是肝脏外科降低术后并发症和手术死亡率的基本要求。吲哚菁绿(ICG)是目前评估肝脏贮备功能公认的标准方法之一，本研究合成NOTA-ICG（1，4，7-三氮杂环壬烷-1，4，7-三乙酸吲哚菁绿），用放射性核素68Ga标记NOTA-ICG，探究最佳标记条件，评估68Ga-NOTA-ICG的生物学特征、在正常小鼠体内分布情况以及在正常大鼠和肝缺血再灌注损伤的兔子模型的显像特征，将PET/CT引入到ICG排泄实验中，明确68Ga-NOTA-ICG在肝脏储备功能评估中的作用。
方法:在NOTA结构衍生物的氨基端实现与ICG的羧基端的取代反应从而合成NOTA-ICG。用适量活度的68GaCl3和过量的配体进行标记，改变pH值、反应时间及反应温度以确定最佳标记条件，用薄层纸色谱(TLC)和高效液相色谱法(HPLC)对标记产品进行质量控制。在生理盐水和人血清中测定其体外稳定性，经尾部或眼眶静脉丛采集已经注射放射性药物的小鼠血液，测定药物的体内稳定性。用正辛醇法测定脂-水分配系数，评价其水溶性;用甲醇法测定血浆蛋白结合率。在正常小白鼠尾静脉注射该药物后的不同时间点评估其生物分布及成像情况。取正常昆明小白鼠20只，分5组，分别于注射放射性药物后15 min、30 min、1h、2h、3h后处死，取各脏器，计算放射性摄取值(％ID/g)，评估68Ga-NOTA-ICG在各器官的生物分布情况。对正常SD大鼠注射68Ga-NOTA-ICG后行Micro PET/CT显像，观察注射后15 min、30 min、1h、2h、3h肝脏及其他各脏器对放射药物的摄取情况。使用无创性血管夹夹闭兔子肝左外侧叶的门静脉和肝动脉，阻断血液供应60分钟以建立肝脏缺血再灌注损伤模型，检测造模前后血清中谷丙转氨酶(ALT)和天门冬氨酸氨基转移酶(AST)水平。对肝缺血再灌注损伤模型的兔子注射放射性显像剂20 min后，行PET/CT显像，初步评估肝损伤区域显像剂分布情况，取损伤区域肝组织，经固定、脱水、包埋、切片后行HE染色，显微镜镜检观察。
结果:在pH=3.5～4.0的条件下，90℃加热10 min，68Ga标记NOTA-ICG的放射化学纯度大于＞98％，在体内及体外均具有较高的稳定性。68Ga-NOTA-ICG的水溶性强，脂水分布系数logP为-2.01±0.04，血浆蛋白结合率为13.01±0.7％。小鼠体内分布结果显示，68Ga-NOTA-ICG在血液中清除较快，肝脏/血液计数比值随时间逐渐上升，2h时后升至最高为1.42。胆囊的放射性计数一直维持在较高水平，注射4h后仍然保持在0.33±0.13％ID/g;小肠的放射性计数在早期逐渐上升，2h后升至最高为1.87±0.96％ID/g，提示68Ga-NOTA-ICG可通过胆肠途径排泄。正常SD大鼠Micro PET/CT显像可见肝脏和胆总管显影清晰。68Ga-NOTA-ICG在肝脏缺血再灌注损伤的兔子模型显像中未见胆囊有明显的放射性活性，放射性显影剂明显滞留于肝损伤区域，SUVmax为3.4。肝损伤模型兔子血清中ALT、AST水平轻度上升，缺血再灌注肝组织病理证实为肝轻度损伤。
结论:国内外首次使用放射性核素68Ga标记NOTA-ICG用于肝储备功能的研究，合成简单，质控合格，生物学性质良好，在兔子的肝损伤区域有明显的显像剂滞留，显像效果清晰。68Ga-NOTA-ICG有望对肝脏功能区域进行精确的划分，成为一种潜在的肝功能显像剂;有望实现光学成像与核医学成像的双模态融合。