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分子影像是新兴的运用影像学手段对组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子动态下的变化进行反映,在影像方面对其相关的生物学行为进行早期研究的科学。分子影像技术与已经应用于临床的现有医学影像技术相比,具有发现早,灵敏度高,精确性好的特点,现有的医学影像学诊断(X线、CT、MRI、超声等)主要显示的是一些病变发生的最终症状,即器官发生了器质性变化之后才能进行探测,往往已经到了疾病发展的中晚期,仅能用于已经在解剖结构上发生变化的疾病检测。而分子影像技术能够对疾病发生过程中的微小病灶进行成像,在解剖结构未发生变化前检出异常,为揭示疾病的发生、发展的过程提供了重要的助推作用。癌症是当今严重危害人类健康及生命的重要疾病之一,至今全世界范围内肿瘤的发病率仍呈上升趋势,因此抗肿瘤药物的研发以及药物疗效评估一直是研究的热点问题。利用分子影像技术,通过设计特异性的成像探针,可以直接显示从离体到在体显示靶点的改变,利用灵敏的影像分析系统,提高药物筛选以及研发的效率,降低研发的成本。本论文章四部分工作都是基于光学分子影像这一检测手段展开,我们以DNA折叠结构载药为突破口,发现经过纳米技术修饰后的药物不仅药效有了显著提高,毒副作用也明显下降。因此我们以此为契机对临床药物恩度进行了聚乳酸包裹,制备成纳米颗粒,随后又进行了联合用药,最后我们利用GX1短肽进行修饰,制备出靶向纳米药物,实现了从被动运输到主动靶向的跨越。主要内容如下:1.光学分子影像对DNA折叠结构(DNA origami)包裹的Doxorubicine在体抗乳腺癌的药效评估。本研究围绕多种形状的DNA折叠结构展开并利用不同结构的离体化学特性以及在体分布特点最后筛选出三角形DNA折叠结构进行载药,利用光学分子影像技术对用DNA origami技术修饰的阿霉素(Doxorubicin,DOX)在体内的药效进行评估。DOX作为一种广谱抗肿瘤药,其全身毒副作用是众所周知的。利用DNA具有的生物相容性高,物理化学稳定性强等特点,采用DNA折叠技术对将DOX嵌入边长为120nm的等边三角形结构中,在EPR效应的作用下提高药物在肿瘤区域的汇集。结果显示利用DNA origami修饰的DOX相比普通DOX在给药周期内提高了抑制肿瘤生长的效率的同时降低了全身的毒副作用。2.分子影像对药物恩度在抗肝癌肿瘤新生血管的疗效评估本研究通过将分子影像中的生物发光分子成像(bioluminescence molecular imaging,BLI),荧光分子成像(fluorescence molecular imaging,FMI),微计算机断层成像(micro computer tomography,micro-CT)相结合,对恩度在抑制肝肿瘤新生血管的药效进行多角度评估。通过建立肝癌皮下肿瘤模型以及肝癌原位肿瘤模型利用分子影像技术对恩度抑制肿瘤新生血管的效果进行三维重建,并利用病理切片等传统手段进行验证。结果显示在给药周期内恩度通过对肿瘤新生血管生长的抑制达到了良好的抑制肿瘤生长的效果。3.光学分子影像对聚乳酸包裹的恩度在抗乳腺癌的药效评估。本研究通过分子影像技术对PLA包裹的恩度纳米颗粒在抑制乳腺癌生长的药效进行药效评估。利用聚乳酸(Polylactice acid,PLA)将恩度利用双乳化的方法制备成直径在140nm左右的纳米颗粒,通过实体瘤的高通透性和滞留效应(enhanced permeability and retention effect,EPR),提高药物在肿瘤区域的被动运输。结果显示相比普通恩度而言,PLA包裹的恩度纳米颗粒在给药周期内有较好的抑制肿瘤生长的效果。4.光学分子影像对GX1肽片段修饰恩度在靶向治疗结直肠癌的药效评估。本研究利用光学分子影像技术对GX1修饰的纳米恩度颗粒在体主动靶向结直肠癌肿瘤的效果以及抑制结直肠癌肿瘤生长的效果进行评估。GX1(CGNSNPKSC)是利用噬菌体展示的方法筛选出来的靶向肿瘤血管内皮的特异性配体,利用该肽片段对PLA包裹的纳米恩度进行修饰,以提高该纳米颗粒在肿瘤区域的主动运输能力。结果显示经过GX1修饰的PLA包裹的恩度纳米颗粒相比只用PLA包裹的恩度纳米颗粒有更好的肿瘤汇聚能力并且在给药周期内有更好的抑制肿瘤生长的效果。