超顺磁性纳米氧化铁的制备、表面修饰及其在磁共振成像造影剂方面的应用

介绍了磁共振成像技术(MRI)和MRI造影剂的应用原理,综述了近年来超顺磁性纳米氧化铁(SPIO)的制备方法,包括化学沉淀法、水热法、微乳液法、溶胶-凝胶法和高温分解法等,以及SPIO在造影剂方面的应用,并展望了其今后的发展方向。

超顺磁性纳米氧化铁颗粒淋巴结成像及其与病理超微结构的比较

目的研究不同性质淋巴结超顺磁性纳米氧化铁颗粒(USPIO)的增强磁共振特征,探讨其与淋巴结超微结构的关系。方法36只健康新西兰兔随机分为炎症组及肿瘤转移组,兔足垫注射完全弗氏佐剂,用于建立腘窝淋巴结的炎性增生模型;兔后小腿肌肉接种VX2瘤株,用于建立腘窝肿瘤淋巴结转移模型。两组建模后动物均经静脉注射90μmolFe/kg的USPIO,于注射前及注射后24h分别行磁共振成像(MRI)扫描观察淋巴结信号强度及T2值变化并计算强化率,扫描后取出腘窝淋巴结行HE染色、普鲁士蓝染色及电镜切片,观察淋巴结超微结构的变化、铁颗粒在淋巴结内的分布特征,分析病理显微结构与淋巴结强化的关系。结果炎症组36枚淋巴结表现为不同程度的反应性增生,肿瘤转移组共26枚淋巴结为肿瘤转移性。平扫时炎性增生的淋巴结和肿瘤转移性淋巴结的T2信号强度差异无显著性,USPIO强化后,炎性增生淋巴结中心T2信号强度明显降低,肿瘤转移淋巴结则表现为均匀而不明显的T2信号下降,二者淋巴结强化率分别为57.39%和29.45%,差异具有显著性(P<0.01)。HE染色、普鲁士蓝染色及电镜切片显示淋巴结内的USPIO铁颗粒主要分布于淋巴结髓索结构内,副皮质区及皮质区巨噬细胞相对较少,与MRI图像相对应;电镜检查显示USPIO颗粒均存在于巨噬细胞的胞饮泡内。肿瘤转移淋巴结中,4枚正常淋巴结结构丧失,19枚仍存在部分淋巴结结构但其内含USPIO铁颗粒的巨噬细胞减少且巨噬细胞内铁颗粒数目减少,3枚仅见小片状包膜下转移灶。结论良恶性淋巴结USPIO强化特征与淋巴结的超微结构特别是巨噬细胞在结内的分布及其功能状态有较密切关系,可能影响USPIO对淋巴结性质的诊断准确性。

超微超顺磁性纳米氧化铁标记犬口腔黏膜上皮细胞与磁共振成像实验

背景：上皮细胞是组织工程常用的种子细胞类型,但如何无创性地对其进行体内示踪仍缺乏有效手段。目的：探讨超微超顺磁性纳米氧化铁标记犬口腔黏膜上皮细胞及其体外磁共振成像的可行性。方法：原代培养比格犬口腔黏膜上皮细胞,分别予以0,5,10,25,50,100 mg/L超微超顺磁性纳米氧化铁联合0.75 mg/L多聚赖氨酸标记犬口腔黏膜上皮细胞,普鲁士蓝染色鉴定不同质量浓度梯度下细胞内铁表达情况,CCK-8试剂盒检测各组细胞增殖情况,确定最佳标记质量浓度。最后,将2×10^5个标记上皮细胞置于1 mL PBS缓冲液中重悬,行3.0 T MR T2＊WI序列扫描,测量不同标记质量浓度下MRI灰度值。结果与结论：（1）超微超顺磁性纳米氧化铁联合0.75 mg/L多聚赖氨酸成功标记口腔黏膜上皮细胞,普鲁士蓝染色显示细胞内存在蓝染铁颗粒,且随质量浓度增加,蓝染颗粒增加,至25 mg/L时蓝染率达到饱和;（2）CCK-8法检测结果表明超微超顺磁性纳米氧化铁质量浓度低于25 mg/L时,细胞增殖不受影响;（3）磁共振扫描显示,随着转染质量浓度增加,超微超顺磁性纳米氧化铁标记细胞磁共振信号降低;（4）结果表明,超微超顺磁性纳米氧化铁联合多聚赖氨酸能有效标记犬口腔黏膜细胞,且当转染质量浓度在25 mg/L以下时,不影响细胞增殖,体外磁共振成像显影良好。

超顺磁性纳米氧化铁颗粒标记胰腺癌细胞的MR分子成像

目的探讨超顺磁性纳米氧化铁颗粒(SPION)靶向标记胰腺癌细胞(BxPC-3)行MR分子成像的可行性。方法制备黏蛋白1(MUC1)靶向修饰的探针MUC1-SPION(靶向组),并以牛血清蛋白(BSA)制备非靶向探针BSA-SPION(非靶向组)。采过噻唑蓝(MTT)法测试不同MUC1-SPION浓度下(铁浓度为0、6.25、12.50、25、50、100、200μg/ml)的细胞毒性。并分别于铁浓度为50、100、200μg/ml条件下,对靶向组及对照组与BxPC-3细胞共同孵育2h后的细胞悬液进行MR成像,测定横向弛豫时间(T2),计算T2强化率。以普鲁士蓝染色观察靶向探针与细胞结合情况。结果 MTT法细胞毒性实验显示,不同MUC1-SPION浓度下BXPC-3细胞增殖率差异无统计学意义(F=1.74,P=0.183)。铁浓度50、100、200μg/ml条件下,2组间T2值和T2强化率的差异均有统计学意义(P均<0.05)。普鲁士蓝染色显示靶向组的蓝染颗粒更多。结论 MUC1-SPION对BxPC-3细胞具有良好的靶向性,以SPION靶向标记BxPC-3细胞进行MRI安全、可行。

超顺磁性氧化铁纳米颗粒体外标记兔骨髓间充质干细胞的安全性以及MRI成像特征

背景:传统的干细胞标记方法常需要病理组织学等侵袭性手段检测,无法动态观察整个实验过程,也不适合临床研究。目的:观察超顺磁性氧化铁纳米颗粒体外标记对兔骨髓间充质干细胞生物学特性的影响以及标记兔骨髓间充质干细胞的体外MRI成像特征。方法:采用红细胞裂解贴壁法培养扩增兔骨髓间充质干细胞。采用不同浓度超顺磁性氧化铁纳米颗粒(100,50,25,12.5mg/L)联合多聚赖氨酸(0.75mg/L)标记兔骨髓间充质干细胞。对标记兔骨髓间充质干细胞进行MRI检测,观察其成像特征。结果与结论:25mg/L的超顺磁性氧化铁纳米颗粒联合0.75mg/L多聚赖氨酸标记兔骨髓间充质干细胞具有较好的安全性和有效性。此浓度对细胞的生长活性没有影响,不影响骨髓间充质干细胞的成骨成脂分化能力。MRI扫描在T2*WI序列上能明显有效地显像超顺磁性氧化铁纳米颗粒标记的兔骨髓间充质干细胞。

油酸改性超顺磁性氧化铁纳米粒子的制备

以氯化亚铁和氯化铁为原料,通过共沉淀法制备了亲水性的超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPION),然后对油酸的羧基进行活化,采用化学方法制备油酸改性超顺磁性氧化铁纳米粒子(O-SPION)。用XRD、FTIR、DLS、TEM对产物结构进行了表征,并通过MTT法检测了O-SPION对人肝癌细胞HepG2的毒性作用,普鲁士蓝染色法检测了其细胞摄取能力。结果表明:合成的O-SPION形态规则,其核心粒径为(12±1.5)nm,Zeta电位为(36±1.5)m V,可在有机溶剂中形成稳定的磁流体。体外细胞实验显示,当O-SPION质量浓度最高为800 mg/L时,O-SPION对HepG2细胞无明显毒性。普鲁士蓝染色图可见,O-SPION较未改性的SPION细胞摄取量明显增多。

超顺磁性氧化铁纳米粒子在肝癌诊断与治疗中的研究进展

超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPION)作为MR负性对比剂被广泛认知,通过对其进行表面修饰,可明显提高其生物相容性与作用效果。利用外加磁场及交变电流,SPION还可具有靶向传递和磁热疗的作用。本文旨在对SPION在肝癌诊断和治疗方面的研究进展进行综述。

超微超顺磁性氧化铁纳米粒的制备及性能研究

目的:制备超微超顺磁性氧化铁纳米粒,并研究其物理、磁学性质及传递特性,探讨其作为磁共振阴性对比剂的可能性。方法:共沉淀一步法制备葡聚糖包被的四氧化三铁纳米粒,采用X射线粉末衍射法(XRD)分析其内部晶体结构,傅立叶红外光谱仪(FT-IR)分析其表面结构,透射电镜(TEM)及动态激光粒度仪测量其大小,振动样品磁强计(VSM)检测磁化率等参数。此外,采用原子吸收光谱仪检测家兔血和不同脏器中的样品铁含量,MRI观察注射样品后肝、淋巴结的增强效果。结果:所得样品核心为四氧化三铁晶体,表面包覆葡聚糖,核心粒径6～8nm,整体颗粒直径为33nm,样品铁含量为0.2mmol/L。磁化曲线表现为超顺磁性,饱和磁化强度为48.1emu/g。样品在家兔体内血循环时间较长(>6h),主要分布至脾、肝、肺、心、淋巴等网状内皮系统,注射样品后肝、淋巴结在T2WI信号明显降低。结论:实验表明,制备的样品可作为一种新型的磁共振阴性造影剂,广泛用于肝脾、淋巴结等多种疾病的诊断和治疗。

超顺磁性氧化铁纳米粒子和CM-DiI荧光双标记骨髓间充质干细胞

背景:细胞移植疗效监测取决于有效的标记方法,从而能够对移植细胞进行示踪。超顺磁性氧化铁纳米粒子(superparamagnetic iron oxide,SPIO)是一种较为理想的新型磁共振对比剂,用SPIO标记细胞可实现对移植细胞进行活体示踪。而荧光活性染料CM-DiI无细胞毒性,不影响细胞的生长,适合标记和示踪细胞。目的:观察SPIO及CM-DiI对骨髓间充质干细胞的标记及示踪效果。方法:全骨髓法培养猪骨髓间充质干细胞,用含50mg/L铁浓度的SPIO及CM-DiI标记骨髓间充质干细胞,将双标后的骨髓间充质干细胞经冠状动脉注入猪心肌梗死模型。4周后取心脏组织行冰冻切片观察。结果与结论:SPIO及CM-DiI在体外标记骨髓间充质干细胞效率高,几乎达100%。经冠状动脉移植4周后心肌组织可找到双标记的骨髓间充质干细胞,结果提示SPIO及CM-DiI双标记骨髓间充质干细胞体内示踪效果好。

超顺磁性氧化铁纳米粒子SPION-dopa-PEG-DOTA/RGD的^(64)Cu标记、纯化及生物分布

对64 Cu标记超顺磁性氧化铁纳米粒子SPION-dopa-PEG-DOTA/RGD的标记及纯化条件进行探索,并根据其在小鼠体内的生物分布研究结果,揭示其主要的代谢方式。通过对标记过程中配体浓度、温度、时间等条件的改变,探究64 Cu标记SPION-dopa-PEG-DOTA/RGD的最优条件;并采用二乙基三胺五乙酸(DTPA)螯合标记混合物中游离的64 Cu,经PD-10柱纯化后得到放化纯较高的标记物;采用快速薄层层析法测定标记物的标记率和放化纯;分别测定了标记物的体外稳定性和脂水分配系数;将64 Cu标记的氧化铁纳米粒子经尾静脉注射到正常鼠的体内,分别于注射后不同时间点取各脏器,称重、测定放射性计数率,计算每克组织的百分注射剂量率(%ID/g)。经条件优化后得到的64 Cu-SPION-dopa-PEG-DOTA/RGD的标记率为63%,PD-10柱纯化后放化纯大于95%,水溶性良好,且放化纯在标记后12h内在磷酸盐缓冲液和人血清白蛋白中表现出了较高的稳定性;动物体内生物分布实验显示,该标记物在小鼠体内主要经肝脏代谢,肾脏排泄,血液中放射性清除较快。该标记物可用于后续的PET/MRI双模态显像的研究。

超顺磁性氧化铁纳米粒子的制备、表征及生物相容性研究

目的研究用于肿瘤磁流体热疗的超顺磁性氧化铁纳米粒(以下简称纳米粒)的制备、表征及其生物相容性,为其临床应用奠定基础。方法采用改良的化学共沉淀法制备纳米粒。采用透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、能谱分析(SEM-EDS)、振动样品磁强计(VSM)等手段对其形貌、物象、成份、磁性能等表征进行观察;MTT试验评价其体外细胞毒性;溶血试验评价其溶血作用;小鼠腹腔注射纳米粒混悬液测定其急性毒性;微核试验评价其致畸、致突变作用。结果相关检测结果显示,纳米粒形态规则、密度均匀,粒径约为23 nm;其成分为Fe与O两种元素。纳米粒对L-929细胞的毒性为0～Ⅰ级;无溶血作用及致畸、致突变作用。结论本研究成功制备了纳米粒;该纳米粒具有良好的生物相容性,在肿瘤热疗领域具有一定应用前景。

超顺磁性氧化铁纳米粒子在脑磁共振成像中的应用

超顺磁性氧化铁纳米粒子的磁性及生物相容性,使其在生物医学多个领域的应用研究都逐渐发展起来。本文介绍磁共振成像(MRI)及脑功能磁共振成像(fMRI)基本原理。列举不同性能的磁性氧化铁粒子作为磁共振成像对比剂在脑科学应用中的研究进展。表面结合单克隆抗体、蛋白质、多肽、核苷酸分子或其它特殊聚合物的磁性氧化铁粒子具有吸收特异性(靶向性),结合MRI可实现对脑部病变前期改变、药物输运及治疗的监测,对细胞、生物分子包括mRNA的成像及探测。经葡聚糖或聚乙二醇修饰的超顺磁性氧化铁纳米粒子血液半衰期较长,可作为对比剂用于脑fMRI成像。控制氧化铁纳米粒子的粒度及表面修饰物的物理化学性质、提高饱和磁化强度、借以接枝以各种靶向性的物质、开发具有荧光-磁性等多种性能的复合纳米粒子及掌握纳米粒子与生物分子、细胞、及生物组织之间的相互作用,则需要更深入的研究。

超顺磁性氧化铁纳米粒子标记羊骨髓间充质干细胞的体外实验研究

目的:探究超顺磁性氧化铁纳米粒子体外标记羊骨髓间充质干细胞的最佳方案,进行磁共振扫描,观察与三维打印组织工程骨支架复合培养的效果。方法:取超顺磁性氧化铁纳米粒子与多聚左旋赖氨酸的复合物标记第3代羊骨髓间充干细胞,将两者(各mg/L)按配比分为4组,A组:25:0.75、B组:50:1.5、C组:100:3和D组:200:6,分别在4h、24h和48h检测细胞标记阳性率、存活率和增殖活力,选最佳方案组进行磁共振成像、观察细胞内外粒子分布并与支架复合培养。结果:A组、B组细胞标记24h和48h普鲁士蓝染色阳性率最高,均达100%,细胞外未见纳米粒子聚集块形成;A组细胞标记4h、24h细胞存活率最高,与对照组差异无统计学意义;4组纳米粒子标记不同时间均未影响细胞增殖活力;在3.0T磁共振成像下至少可检测到A组5×103个细胞;纳米粒子分布于胞浆内、可与支架有效粘附。结论:超顺磁性氧化铁纳米粒子与多聚左旋赖氨酸配比为25:0.75(mg/L)时,标记第3代羊骨髓间充质干细胞24h为最佳方案,可粘附于三维打印组织工程骨支架表面。

超顺磁性氧化铁纳米粒子在精准医疗中的研究进展

精准医疗对疾病的诊断和治疗提出了更高的要求。超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPION)因具有良好的超顺磁性,不仅可用于疾病的诊断和治疗,还可作为示踪剂用于疾病的动态监测,在分子影像研究中越来越受到重视。本文就SPION在精准医疗中的研究进展进行综述。

超微超顺磁性氧化铁纳米粒及其在肿瘤磁共振成像中的应用

超微超顺磁性氧化铁纳米粒是一种新型的磁共振对比剂,具有血浆半衰期长及易被巨噬细胞吞噬摄取等特点,在磁共振血管成像、肝脏骨髓肿瘤的鉴别、淋巴结的良恶性鉴别、肿瘤病灶的显示及肿瘤免疫成像等方面有着良好的应用前景。随着在基础及临床方面研究的深入,其必将使现有的一些肿瘤磁共振成像模式发生深刻的变革。

葡聚糖超顺磁性氧化铁纳米颗粒在检测小鼠肝癌病灶中的应用及效果评价

目的:观察自制的葡聚糖超顺磁性氧化铁纳米颗粒(SPIO)作为一种新型的磁共振(MRI)阴性对比剂在检测肝癌模型时对肝癌病灶的检出情况,分析其是否可以作为肝脏的特异性对比剂。方法:用传代的H22瘤株制备肝癌模型,常规HE染色和普鲁士蓝染色法检测肝脏内铁离子的分布;MRI方法检测应用SPIO与临床常用阴性对剂Gd-DTPA对肝癌病灶的检出情况。结果:病理学诊断结果显示,肝癌模型复制成功;MRI影像学检测结果显示,SPIO可明显改善肝部正常组织与肿瘤组织之间的信号强度;普鲁士蓝染色结果显示,SPIO可被枯否细胞良好吞噬,肿瘤组织内无枯否细胞存在。结论:SPIO粒子可以明显改善肝部正常组织与肿瘤组织之间的信号强度,可作为一种新型的MRI阴性对比剂。

CFSE荧光负染法检测RAW264.7小鼠单核巨噬细胞白血病细胞摄取超顺磁性氧化铁纳米粒子

目的:探讨CFSE荧光负染法用于检测RAW264.7小鼠单核巨噬细胞白血病细胞吞噬超顺磁性氧化铁纳米粒子(super paramaganetic iron oxide nanoparticles,SPIO)的可行性及其荧光特征。方法:体外对RAW264.7细胞进行SPIO的标记,然后分别采用普鲁士蓝染色方法和CFSE荧光负染法检测RAW264.7细胞对SPIO的摄取情况;用台盼蓝染色法检测CFSE荧光负染细胞的活力;应用激光扫描共聚焦显微镜进行荧光负染法检测RAW264.7细胞对SPIO的摄取。结果:普鲁士蓝将RAW264.7细胞内吞噬的SPIO标记为醒目的蓝色,核固红将细胞核标记为红色,在荧光图像上表现为荧光负染区,呈筛孔状。CFSE荧光负染法与普鲁士蓝染色法的检测结果具有很好的对应性。RAW264.7细胞经过SPIO和CFSE双重标记后,对细胞活力的影响较小,死细胞比例较低。结论:CFSE荧光负染法可用于RAW264.7活细胞吞噬SPIO的检测,同普鲁士蓝染色法具有很好的对应性,两者的检测结果可相互印证。

超顺磁性氧化铁纳米粒子增强Jurkat T细胞的活力和增殖能力

目的观察超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPION)对T淋巴细胞型白血病细胞株Jurkat E6-1细胞增殖和活力的影响。方法常规培养Jurkat E6-1细胞,将一定浓度的SPION加入经CFSE负载的Jurkat细胞中不同时间,然后用PBS将细胞外的SPION洗去,再换用完全培养基培养一定时间,最后采用流式细胞术定量检测Jurkat细胞的增殖情况,用CCK-8细胞活力测定试剂盒检测Jurkat细胞的活力。结果 SPION(20μg/ml)促进Jurkat细胞增殖,使已分裂细胞百分比增高(与对照值相比,P<0.05),分裂指数增高(与对照组相比,P<0.05);SPION也使Jurkat细胞的活力显著增强(与对照组相比,P<0.01)。此外,SPION对Jurkat细胞有钙动员作用,可使Jurkat细胞的胞内游离钙水平显著增高。结论 SPION能促进Jurkat细胞增殖,并增强其活力;这些效应与其钙动员作用有关。

声诺维超声辐照改善超顺磁性氧化铁纳米粒子对肝癌细胞Hep-G2体外标记效果

目的探讨声诺维超声辐照改善体外超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPIO)对肝癌细胞Hep-G2标记效果的可行性。方法 7组不同浓度的SPIO在体外与Hep-G2细胞混合,在加入声诺维后采用超声处理1 min,然后监测细胞标记效率、细胞活性和增殖能力。挑选标记效果好,且增殖能力影像小的375μg[Fe]/mL SPIO浓度组,分别以细胞密度为1×102,1×103,1×104,1×105,1×106,及1×107(个细胞/mL),用临床1.5T磁共振进行扫描。结果实验组中所有7个亚组的标记率都超过90%,两组对照组标记率约为2%。Hep-G2细胞活率随SPIO浓度增加而减低,其在500μg[Fe]/mL、625μg[Fe]/mL、750μg[Fe]/mL和875μg[Fe]/mL的活率分别为59.7%±7%、47.76%±9%、46.27%±10%和43.28%±7%,提示当SPIO浓度达到或大于500μg[Fe]/mL时对HepG2细胞具有明显毒性,但其增殖活性并无明显差异。体外磁共振扫描结果显示T2W1序列信号减低,能敏感显示SPIO浓度的变化;其信号强度与细胞浓度呈负相关(P<0.05)。结论声诺维超声辐照确实能改善体外SPIO对肝癌细胞Hep-G2的标记效率,MRI可切实、敏感地对其进行检测。