核磁共振成像試劑的合成及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用

目錄
前言
第1章基本概念和理論1
1.1磁共振成像的發(fā)展1
1.2磁共振成像的原理與弛豫率2
1.3弛豫過程3
1.3.1縱向弛豫過程與縱向弛豫時(shí)間T14
1.3.2橫向弛豫過程與橫向弛豫時(shí)間T2、T2*6
1.4Néel-Brownian弛豫9
1.5自由感應(yīng)衰減(FID)信號11
1.5.1發(fā)射與接收線圈11
1.5.2自由感應(yīng)衰減(FID)信號的確立11
1.6縱向磁化和T1對比13
1.6.1脈沖序列重復(fù)時(shí)間(TR)13
1.7組織的Tl對比(Tl加權(quán))17
1.8橫向磁化和T2對比19
1.8.1回波時(shí)間(TE)19
1.9組織T2*對比20
1.10磁共振成像造影劑23
參考文獻(xiàn)26
第2章氧化錳T1造影劑29
2.1熒光分子標(biāo)記的四氧化三錳T1造影劑的合成29
2.1.1合成思路29
2.1.2Mn3O4和Mn3O4@SiO2-NH2納米粒子的合成與表征30
2.1.3多功能納米造影劑Mn3O4@SiO2(RBITC)-FA的合成與表征32
2.1.4細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)34
2.1.5流式細(xì)胞實(shí)驗(yàn)36
2.1.6熒光共聚焦成像實(shí)驗(yàn)38
2.1.7細(xì)胞磁共振成像實(shí)驗(yàn)40
2.1.8小結(jié)41
2.2葉酸修飾的具有靶向功能的Mn3O4納米粒子的制備及其在核磁共振成像中的應(yīng)用42
2.2.1Mn3O4納米粒子的合成與表征43
2.2.2Mn3O4納米粒子的穩(wěn)定性46
2.2.3溶液中的磁共振成像47
2.2.4細(xì)胞毒性測試49
2.2.5細(xì)胞磁共振成像49
2.2.6活體的核磁共振成像50
2.2.7活體內(nèi)的組織分布51
2.2.8小結(jié)51
參考文獻(xiàn)52
第3章四氧化三鐵造影劑的開發(fā)55
3.1響應(yīng)型Fe3O4-ZIF-8核磁共振造影劑的研究55
3.1.1油溶性Fe3O4納米粒子的合成與表征56
3.1.2水溶性Fe3O4-DHCA納米粒子的合成與表征57
3.1.3水溶性Fe3O4-DHCA納米粒子在磁滯回線中的研究59
3.1.4水溶性Fe3O4-DHCA納米粒子的MRI性能59
3.1.5水溶性Fe3O4-ZIF-8組裝體的合成與表征60
3.1.6水溶性Fe3O4-ZIF-8組裝體的磁滯回線63
3.1.7水溶性Fe3O4-ZIF-8組裝體在核磁共振成像中的研究64
3.1.8水溶性Fe3O4-ZIF-8組裝體在體外解組裝實(shí)驗(yàn)中的研究65
3.1.9水溶性Fe3O4-ZIF-8組裝體的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)研究71
3.1.10水溶性Fe3O4-ZIF-8組裝體在體內(nèi)解組裝實(shí)驗(yàn)中的研究72
3.1.11水溶性Fe3O4-ZIF-8組裝體的活體毒性實(shí)驗(yàn)研究72
3.1.12活體MR成像實(shí)驗(yàn)研究73
3.1.13水溶性Fe3O4-ZIF-8組裝體在小鼠體內(nèi)各個(gè)組織中的分布情況研究74
3.1.14小結(jié)75
3.2通過開環(huán)聚合法表面改性Fe3O4多級結(jié)構(gòu)納米簇及其用于靶向磁共振成像的研究76
3.2.1Fe3O4與Fe3O4-NH2納米簇的合成與表征77
3.2.2Fe3O4-FA納米簇的合成與表征80
3.2.3Fe3O4及Fe3O4-NH2納米簇的磁學(xué)性質(zhì)研究82
3.2.4Fe3O4-NH2納米簇的MRI實(shí)驗(yàn)83
3.2.5細(xì)胞毒性試驗(yàn)85
3.2.6細(xì)胞核磁共振成像實(shí)驗(yàn)85
3.2.7小結(jié)87
3.3普魯士藍(lán)修飾的Fe3O4納米粒子的合成及在磁共振成像與光熱治療中的研究87
3.3.1Fe3O4和Fe3O4@PB納米粒子的合成與表征88
3.3.2Fe3O4@PB納米粒子的磁學(xué)性質(zhì)92
3.3.3Fe3O4@PB納米粒子的光熱性質(zhì)92
3.3.4Fe3O4@PB納米粒子的毒性測試95
3.3.5Fe3O4@PB納米粒子在細(xì)胞中的核磁成像95
3.3.6Fe3O4@PB納米粒子的細(xì)胞光熱測試96
3.3.7小結(jié)97
3.4水溶性硫醚聚合物配體修飾Fe3O4的研究97
3.4.1PTMP-PMAA-Fe3O4的制備和表征98
3.4.2細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)100
3.4.3PTMP-PMAA-Fe3O4納米粒子在核磁共振中的研究100
3.4.4小結(jié)103
3.5生物天然高分子修飾Fe3O4的研究103
3.5.1牛血清蛋白、聚谷氨酸以及海藻酸鈉(SA)修飾四氧化三鐵納米粒子的制備和表征104
3.5.2細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)105
3.5.3納米粒子的核磁共振成像106
3.5.4小結(jié)110
參考文獻(xiàn)111
第4章鐵酸錳造影劑117
4.1水溶性的超順磁PAMAM-MnFe2O4納米結(jié)構(gòu)的合成、應(yīng)用及其在MRI上的應(yīng)用117
4.1.1PAMAM-MnFe2O4納米粒子的合成和表征118
4.1.2G4-MnFe2O4納米粒子的磁性及其MRI應(yīng)用123
4.1.3小結(jié)126
4.2水溶性的超順磁TEG-MnFe2O4的合成、表征及其在MRI上的應(yīng)用127
4.2.1MnFe2O4納米粒子的合成和表征129
4.2.2MnFe2O4納米粒子的磁性及橫向弛豫率131
4.2.3細(xì)胞毒性分析133
4.2.4細(xì)胞內(nèi)磁共振成像研究133
4.2.5動(dòng)物體內(nèi)磁共振成像研究134
4.2.6MnFe2O4納米粒子在KM小鼠體內(nèi)各器官的生物分布研究135
4.2.7小結(jié)137
參考文獻(xiàn)137
第5章Fe@Fe3O4造影劑141
5.1核殼結(jié)構(gòu)Fe@Fe3O4納米粒子的合成及其在核磁共振成像與磁靶向光熱治療中的研究142
5.1.1油溶性和水溶性Fe@Fe3O4納米粒子的合成與修飾142
5.1.2水溶性Fe@Fe3O4@PEG納米粒子的磁性與弛豫145
5.1.3水溶性Fe@Fe3O4@PEG納米粒子的光熱性質(zhì)研究146
5.1.4細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)151
5.1.5動(dòng)物體材料毒性實(shí)驗(yàn)152
5.1.6細(xì)胞光熱實(shí)驗(yàn)152
5.1.7動(dòng)物腫瘤光熱治療效果實(shí)驗(yàn)155
5.1.8Fe@Fe3O4@PEG納米粒子磁靶向效果實(shí)驗(yàn)156
5.1.9活體磁靶向MRI效果實(shí)驗(yàn)159
5.1.10小鼠腫瘤組織切片分析160
5.1.11活體腫瘤磁靶向光熱治療實(shí)驗(yàn)161
5.1.12小結(jié)162
5.2Fe@Fe3O4納米粒子在凋亡靶向磁共振成像和光熱治療中的研究163
5.2.1溶液中SPAAC反應(yīng)確認(rèn)164
5.2.2Fe@Fe3O4、Fe@Fe3O4PEG、Fe@Fe3O4-DPA-Zn及Fe@Fe3O4-FITC/DPA-Zn的合成與表征165
5.2.3納米粒子溶液穩(wěn)定性分析167
5.2.4細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)168
5.2.5Fe@Fe3O4-DPA-Zn納米粒子細(xì)胞層次凋亡靶向研究169
5.2.6Fe@Fe3O4-DPA-Zn納米粒子活體層次凋亡靶向研究174
5.2.7活體光熱治療及腫瘤組織切片分析176
5.2.8小結(jié)178
5.3PEG修飾的Fe@Fe3Ge2核殼納米粒子的制備及其在MRI/光熱/光動(dòng)力學(xué)治療中的研究178
5.3.1油溶性Fe@Fe3Ge2納米粒子的制備與表征179
5.3.2水溶性Fe@Fe3Ge2PEG的制備與表征180
5.3.3Fe@Fe3Ge2PEG的穩(wěn)定性探究181
5.3.4Fe@Fe3Ge2PEG的溶液MRI實(shí)驗(yàn)181
5.3.5Fe@Fe3Ge2PEG的光熱性質(zhì)182
5.3.6Fe@Fe3Ge2PEG的單線態(tài)氧產(chǎn)生能力的研究184
5.3.7細(xì)胞光熱/光動(dòng)力學(xué)治療190
5.3.8細(xì)胞光熱治療機(jī)理的探究192
5.3.9細(xì)胞光動(dòng)力學(xué)治療機(jī)理的探究193
5.3.10活體毒性實(shí)驗(yàn)195
5.3.11小鼠MR成像195
5.3.12小鼠光熱/光動(dòng)力學(xué)治療實(shí)驗(yàn)196
5.3.13小結(jié)198
5.4RGD修飾的Fe@Fe3Ge2核殼納米粒子的制備及其在MRI/光熱/光動(dòng)力學(xué)治療中的研究198
5.4.1Fe@Fe3Ge2-RGD的制備與表征198
5.4.2細(xì)胞的靶向MRI研究199
5.4.3細(xì)胞光熱/光動(dòng)力學(xué)治療實(shí)驗(yàn)200
5.5結(jié)論204
參考文獻(xiàn)204
第6章其他造影劑208
6.1雙親性FePt納米粒子的合成及細(xì)胞成像研究208
6.1.1FePt納米粒子的XRD分析209
6.1.2不同表面活性劑作用下FePt的TEM分析209
6.1.3納米粒子表面XPS分析211
6.1.4紅外光譜分析212
6.1.5雙親性納米粒子的溶解性照片213
6.1.6磁性表征和水溶液中的核磁共振成像213
6.1.7鐵鉑納米粒子的細(xì)胞成像214
6.1.8納米粒子的細(xì)胞毒性圖215
6.1.9納米粒子的細(xì)胞切片圖216
6.1.10小結(jié)216
6.2水溶性Fe-Ni合金納米粒子的合成、表征及其在MRI上的應(yīng)用217
6.2.1Fe-Ni合金納米粒子的性質(zhì)表征217
6.2.2Fe-Ni@APAS@PEG納米材料細(xì)胞毒性分析221
6.2.3Fe-Ni@APAS@PEG納米粒子在MRI中的應(yīng)用222
6.2.4小結(jié)224
6.3水溶性Fe-M(Ni，Co，Mn)-B合金納米粒子的合成、表征及其在MRI上的應(yīng)用225
6.3.1Fe-M(Ni，Co，Mn)-B納米粒子的合成與表征226
6.3.2Fe-M(Ni，Co，Mn)-B納米粒子的熱處理和晶化過程232
6.3.3Fe-M(Ni，Co，Mn)-B樣品在活體外的MRI應(yīng)用234
6.3.4Fe-Co-B納米樣品的毒性分析236
6.3.5HeLa細(xì)胞對Fe-Co-B納米樣品的吞噬情況236
6.3.6Fe-Co-B納米粒子在活體內(nèi)的磁共振成像實(shí)驗(yàn)237
6.3.7Fe-Co-B納米粒子在活體內(nèi)的組織分布實(shí)驗(yàn)238
6.3.8Fe-Co-B納米粒子在活體內(nèi)的組織切片實(shí)驗(yàn)238
6.4小結(jié)239
參考文獻(xiàn)239
第7章T1和T2造影劑244
7.1釓配合物標(biāo)記的四氧化三鐵T1、T2雙模式造影劑的設(shè)計(jì)、合成及其在生物成像中的應(yīng)用244
7.1.1Fe3O4和Fe3O4@SiO2-NH2納米粒子的合成與表征246
7.1.2Fe3O4@SiO2(Gd-DTPA)-NH2納米粒子的合成與表征247
7.1.3Fe3O4@SiO2(Gd-DTPA)-RGD納米粒子的合成與表征250
7.1.4Fe3O4@SiO2(Gd-DTPA)-RGD納米粒子的磁學(xué)性質(zhì)表征251
7.1.5細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)254
7.1.6細(xì)胞磁共振成像實(shí)驗(yàn)254
7.1.7活體磁共振成像實(shí)驗(yàn)257
7.1.8小結(jié)259
7.2Gd標(biāo)記的Fe@Fe3O4納米粒子用于T1-T2雙模式MRI造影劑259
7.2.1材料的制備與表征261
7.2.2材料的應(yīng)用265
7.2.3小結(jié)270
7.3鏑配合物修飾的Mn3O4納米粒子的制備及其在T1/T2雙模式磁共振成像中的應(yīng)用271
7.3.1Mn3O4@mSiO2-NH2納米粒子的合成與表征271