用于生物医学成像的多通道高精度TDC芯片设计

针对生物医学成像设备的高分辨率、高采样率、低功耗、抗噪声等要求,设计了一种64通道,高精度,具有自校准功能的时间数字转换(TDC)电路.双Gray码计数器实现10bit"粗"计数,基于延迟锁相环(DLL)阵列的多采样技术实现8bit"细"时间的精确测量.64个通道共用一个深度为32字的异步先进先出(FIFO)单元存储时间信息.采用SMIC0.18μm CMOS低压工艺实现电路.时间精度范围是71～143ps,动态范围是10～20μs,微分非线性误差DNL=0.8LSB,积分非线性误差INL=0.3LSB.该电路适用于生物医学成像,尤其是小动物PET成像系统.

124I原位标记有机黑色素纳米粒子的制备及初步分子影像研究

探索了有机黑色素纳米粒子对一种目前最有潜力的新型PET成像核素的原位标记方法,制备出新型多功能纳米探针,并进行初步的分子影像研究.以自然存在的黑色素(Melanin)为原料,利用超声破碎法制备超微粒径(5.5nm)黑色素纳米粒子(MNPs),并使用两端具有氨基的PEG3500对其表面进行修饰,获得具有较好水分散性和氨基活性基团的新型PEG-MNP纳米载体.采用动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)以及核磁氢谱(1HNMR)对纳米粒子进行充分形貌表征.而后使用溴代琥珀酰亚胺(NBS)作为氧化剂进行长半衰期核素^124I的原位标记,获得了相应的具有PET成像功能的^124I-PEG-MNP纳米载体.而后使用游离^124I、^124I-PEG-MNP分别进行正常昆明小鼠Micro-PET成像对比研究,同时构建胰腺癌荷瘤鼠模型BxPC3,并进行^124I-PEG-MNP肿瘤成像研究.结果显示,长半衰期核素^124I对PEG-MNP的标记率可达99%以上,且体外稳定性良好.Micro-PET图像显示,^124I-PEG-MNP在小鼠体内未见脱标现象,体内放射性分布与游离^124I成像差异明显.通过基于选定甲状腺及肝脏感兴趣区(RegionofInterest,ROI)的半定量分析表明,经过^124I标记后的PEG-MNP纳米粒子,与原有^124I的代谢学行为具有显著的统计学差异(P<0.001).同时,^124I-PEG-MNP利用自身的实体瘤高通透性和滞留效应(EPR)在肿瘤部位有明显的富集,并在肿瘤部位滞留超过48h.上述研究表明,有机纳米粒子PEG-MNP具备标记单质长半衰期核素的能力,并可用于肿瘤模型PET显像,为其进一步构建长循环多模态成像探针提供实验依据.