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目的:合成新型超顺磁性纳米材料CuFeSe2,然后利用高分子共聚物甲氧基聚乙二醇-聚己内酯(mPEG-PCL)包覆修饰,获得纳米材料mPEG-PCL-CuFeSe2,并对其进行一系列的基础表征、评估其体内外毒性及其在多模态成像方面的可行性。 方法:1.采用高分子共聚物mPEG-PCL包覆CuFeSe2纳米颗粒的制备及其表征:(1)首先进行CuFeSe2纳米颗粒的合成。通过简单的水相合成量子点的方法以硒粉、硼氢化钠为前驱源,以L-半胱氨酸为分散稳定剂在纯水氮气(N2)保护环境下成功制备出形貌尺寸均一、单分散性好的CuFeSe2纳米颗粒。(2)将mPEG-PCL有机物制备成纳米颗粒的形式并与CuFeSe2纳米颗粒混合超声处理4小时,然后获得纳米材料mPEG-PCL-CuFeSe2,并进一步离心、提纯,对其稳定性、表征及磁性特性进行研究分析。2.mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒的毒性评价及多模态成像的相关研究:(1)将不同浓度的mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒分别与小鼠乳腺癌细胞4T1、人肺癌细胞A549、人正常肝细胞共同孵育24小时后,通过噻唑蓝比色法(MTT)进行体外细胞毒性评价。(2)通过小鼠尾静脉注射mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒,然后在不同时间点分别取小鼠的主要器官进行切片染色分析,从而进行体内的毒性评价。(3)建立小鼠乳腺癌细胞4T1皮下移植瘤模型,通过尾静脉注射mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒,药物注射前、后对瘤鼠肿瘤区域进行磁共振成像(MRI)的快速自旋回波序列(turbo spin echo,TSE)T2加权成像(T2weighted imaging,T2WI)、多回波梯度-自旋回波序列(multi-echo gradient and spin echo,M-GRASE)扫描;直接瘤内注射mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒前、后对瘤鼠肿瘤区域进行CT断层扫描成像。然后测量肿瘤区域的磁共振T2值、T2信号强度值、T2WI序列的SIR肿瘤/肌肉值和CT值。 结果:(1)透射电子显微镜(TEM)和高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)图片可以得出:CuFeSe2纳米颗粒大小相对均一,平均粒径大小为(4.2±0.7)nm。X射线单晶体衍射仪(XRD)结果显示CuFeSe2、mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒在(112)和(220)处有晶面峰出现,表明纳米颗粒是立方晶体结构。光学研究表明实验合成的CuFeSe2、mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒在可见近红外光区域有吸收;磁性性质研究表明CuFeSe2、mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒具有较好的超顺磁性。(2)体外细胞毒性试验结果表明:在浓度为0~150μg/ml的范围之间,CuFeSe2、mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒对上述三种细胞系没有明显的细胞毒性作用;且在相同的浓度条件下,mPEG-PCL-CuFeSe2对三种细胞系的毒性作用更小。(3)活体内长期毒性试验结果表明:小鼠主要脏器组织(包括肝脏、脾脏、肾脏、心脏、肺脏)的HE染色切片与对照组比较,均未见明显组织坏死及炎症等反应。(4)通过尾静脉注射mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒溶液前、后分别进行MRI的TSE T2WI、M-GRASE序列扫描结果表明:与注射前对比,实验组小鼠肿瘤组织的T2值、T2WI信号强度值及T2WI序列的SIR肿瘤/肌肉值都有降低,统计结果显示出在注射前、后小鼠肿瘤组织的T2值、T2WI信号强度值及T2WI序列的SIR肿瘤/肌肉值差异都具有统计学意义(P<0.05)。通过直接瘤内注射mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒溶液前、后分别进行CT扫描结果表明:与注射前对比,实验组小鼠肿瘤组织的CT值都有升高。统计结果显示出在注射前、后小鼠肿瘤组织的CT值差异具有统计学意义(P<0.05)。 结论:(1)我们成功制备了CuFeSe2纳米颗粒,并用高分子聚合物甲氧基聚乙二醇-聚己内酯(mPEG-PCL)对其表面修饰而得到具有良好生物相容性的mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒,而且mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒具有良好的磁性特性和CT成像能力。体内、外毒性研究结果表明mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒具有较好的生物安全性。(2)mPEG-PCL-CuFeSe2纳米颗粒在磁共振T2WI和CT成像中表现出良好的成像效果。