1、包括光學成像、磁共振成像（MRI)、超聲成像（US)、C T成像等多種方式在內(nèi)的生物醫(yī)學顯影手段在臨床疾病診斷中發(fā)揮著日益重要的作用。在實際應用中，將具有互補特點的顯影方式結合進行多重顯影診斷對于提高疾病準確率具有重要意義；而分子顯影探針的運用更是將醫(yī)學顯影推動到分子診斷的水平。在分子造影探針的設計構建中，為了達到多種互補性成像方式共同顯影的目的，可將敏感度較高的分子造影探針（如超聲造影探針、光學造影探針、PET造影探針）與空間分辨率高

2、的分子造影探針（如 M RI造影探針、C T造影探針）通過化學鍵連接。但由于不同目的的顯影探針往往在結構和組成上差別很大，這種直接結合的方式經(jīng)常面臨制備過程復雜，適用領域受限等問題。而自組裝的途徑則可以靈活地通過非共價鍵力將多種具有截然不同性質(zhì)的組分有效結合，從而為多功能醫(yī)學造影探針的構建提供了一個廣闊的平臺。雖然如此，目前相關領域研究仍然并不多見，尤其是可用于診斷特定分子結構的多重顯影探針更未見報道?；诖耍狙芯考杏谠O計新穎的自組

3、裝途徑構筑具有多重顯影性能的醫(yī)學顯影探針，將其拓展到分子水平的顯影診斷，并探索其生物醫(yī)學應用價值。具體主要在如下方面開展了工作。
　　(1)用新穎的無模板自組裝法構建聚合物/Fe3〇4磁性納米顆粒復合微囊，由于內(nèi)部富含超順磁性納米顆粒，該微囊具備MRI顯影增強性能。在此基礎上，通過微囊內(nèi)部充填全氟己烷得到具備MRI/超聲雙重顯影增強性能的顯影微泡，并對微囊及微泡的制備過程、形成機理及顯影性能進行了系統(tǒng)研究。我們的研究表明，微囊壁為

4、“聚烯丙基胺/Fe3O4磁性納米顆粒/聚丙烯酸聚合物”三明治結構，微囊直徑可以通過改變自組裝前驅(qū)物的比例在450 n m至1300 n m范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。在微囊內(nèi)部充填全氟己烷后，所得聚合物/Fe3O4磁性納米顆粒復合微泡具有良好的超聲/磁響應性，并表現(xiàn)出良好的體外磁共振/超聲雙重顯影增強性能，顯影強度與微泡尺寸和組成相關，微泡尺寸越大，超聲造影強度越高，而其中的磁性顆粒含量越低，從而磁共振造影強度相對較弱。
　　(2)對微囊及微

5、泡的細胞毒性和體內(nèi)超聲/磁共振雙重顯影性能進行了系統(tǒng)研究。研究表明，自組裝方法構建的聚合物/Fe3〇4磁性納米顆粒復合微囊對于大鼠BRL3A肝細胞和NRK腎細胞均具有良好的生物相容性。在大鼠體內(nèi)，聚合物/Fe3O4納米顆粒復合微泡能夠在肝臟中進行磁共振/超聲雙重顯影。肝臟中的MRI造影增強在45天內(nèi)消失，說明復合微泡在45天內(nèi)于肝臟中代謝完全。復合微泡在大鼠肝臟中的超聲造影增強持續(xù)時間為10min。經(jīng)普魯士藍染色，確定聚合物/Fe3O4

6、納米顆粒復合微泡最先分布在大鼠肝臟內(nèi)，并在15天內(nèi)部分轉(zhuǎn)移至脾臟內(nèi)，從而明確了復合微泡在大鼠體內(nèi)的代謝途徑為肝臟-脾臟常規(guī)代謝途徑。
　　(3)為了構筑可用于胰蛋白酶檢測的光學/磁共振雙重顯影分子探針，設計并實現(xiàn)了一種自組裝途徑，以近紅外熒光分子（Cy5.5)-聚左旋賴氨酸（PLL)和Fe;O4磁性納米顆粒為主要組份制備了對于胰蛋白酶具有響應性顯影性能的自組裝復合微球，并對微球的制備機理和性能調(diào)控進行了系統(tǒng)研究。我們的研究證實，微

7、球的直徑可以通過調(diào)節(jié)各組分的摩爾比或PLL的分子量而在100nm-300nm范圍間調(diào)節(jié)。Cy5.5-PLL/Fe3O4磁性納米顆粒復合微球在無蛋白酶存在時，微球內(nèi)的近紅外熒光分子相互間發(fā)生共振能量轉(zhuǎn)移，熒光淬滅，微球M RI造影性能較強；而在胰蛋白酶活化的狀態(tài)下，微球內(nèi)的PLL發(fā)生酶切反應，從而使得熒光分子間距離增加，使得復合微球處于“解淬滅”狀態(tài)而釋放出強烈熒光，并帶來M RI顯影信號的降低。這種對于蛋白酶敏感的“淬滅”-“解淬滅”轉(zhuǎn)

8、變使得復合微球在蛋白酶過表達相關的疾病診斷方面具有廣闊的應用前景。
　　(4)在成功構建胰蛋白酶敏感的熒光/MRI雙顯影自組裝微球的基礎上，本論文對微球的細胞毒性、胰蛋白酶敏感的體外顯影和活體顯影性能進行了系統(tǒng)研究。復合微球的細胞毒性與體外顯影性能的研究選取胰蛋白酶表達的細胞（如胃上皮細胞、乳腺癌MCF-7細胞和結腸癌SW620細胞）與不含胰蛋白酶的對照組細胞（如血管上皮細胞，成纖維細胞，宮頸癌Hela細胞和黑色素瘤A375細胞）

9、。研究表明，自組裝Cy5.5-PLL/Fe3O4納米顆粒微球具有良好的生物相容性。在胰蛋白酶表達的細胞組中，復合微球表現(xiàn)出強烈的熒光顯影性能，同時具備M RI造影性能；在不含胰蛋白酶的對照細胞組中，復合微球不表達熒光顯影性能，并具有較弱的M RI顯影強度。胰蛋白酶敏感的活體顯影性能選用對照組正常裸鼠、胰蛋白酶過表達的結腸癌SW620細胞腫瘤模型，和不含胰蛋白酶的黑色素瘤A375細胞腫瘤模型進行研究。研究結果表明，Cy5.5-PLL/Fe

10、3O4納米顆粒復合微球在裸鼠體內(nèi)可實現(xiàn)消化道顯影，并在腫瘤模型的腫瘤部位具備胰蛋白酶敏感的熒光/M RI顯影性能。在SW620腫瘤模型中，腫瘤部位發(fā)出近紅外熒光并顯示較強的M RI造影；在A375腫瘤模型中，腫瘤部位不發(fā)射熒光并顯示較弱的M RI造影。進一步的生物TEM觀測證明微球在SW620腫瘤模型中，部分被腫瘤細胞攝取并于胞內(nèi)水解為單分散的納米顆粒，而在A375腫瘤模型中卻極少被腫瘤細胞攝取。復合微球在裸鼠體內(nèi)的生物毒性較低，是一種

11、很有潛力的胰蛋白酶敏感近紅外熒光/MRI智能造影探針。
　　在以上研究內(nèi)容中，我們?nèi)〉昧艘韵聞?chuàng)新的研究結果：設計并實現(xiàn)了由靜電作用驅(qū)動的無模板自組裝途徑，構筑了具備MRI/超聲雙重顯影性能的微泡，在體內(nèi)血管MRI/超聲雙重造影檢測領域具有重要的應用價值；巧妙地將酶敏感組分引入組裝體，首次利用自組裝途徑制備了胰蛋白酶敏感的近紅外熒光/MRI雙重顯影探針，將多重顯影探針的辨識度提高到分子水平，預期在胰蛋白酶敏感的腫瘤檢測和消化道顯影中