AS1411适配体靶向的纳米探针
在肾癌磁共振分子成像中的研究
中 文 摘 要
目的 构建mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3-AS1411靶向磁共振分子成像纳米探针，实现786-0肾癌细胞的体外靶向磁共振成像 (Magnetic resonance imaging，MRI)。
方法 1. 以介孔二氧化硅（Mesoporous crystalline material，MCM）作为载体，BSA-Gd2O3作为T1对比剂，在聚电解质聚苯乙烯磺酸钠（Poly 4-styrenesulfonic acid，PSS）、聚二烯丙基二甲基氯化铵(Poly dimethyl diallyl ammonium chloride，PDDA) 的辅助下，通过层层组装的方式构建mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3纳米复合物。并以AS1411适配体(AS1411 aptamer)作为靶向分子，在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺 (1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride，EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(N-hydroxysuccinimide)的作用下，通过氨基与羧基的缩合反应构建mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3-AS1411靶向纳米探针。2. 利用透射电子显微镜(Transmission electron microscope，TEM)观察mSiO2，mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3的形态及粒径。利用傅立叶转换红外线光谱(Fourier transform infraredabsorption，FTIR)、Zeta电位仪及凝胶电泳对纳米探针进行表征分析。3.将不同浓度的Gd-DTPA、BSA-Gd2O3及mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3三种溶液进行MRI扫描得到T1弛豫时间，根据电感耦合等离子体质谱仪(Inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)所测得的钆离子浓度结果分别计算出三者的T1弛豫率并进行比较。4.以786-0细胞、NIH-3T3细胞作为实验对象，采用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐 (3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide，MTT) 法评价mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3纳米复合物的细胞毒性。5. 将不同浓度的mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3和mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3-AS1411分别与786-0细胞、NIH-3T3细胞共同孵育后进行MRI扫描评估所构建纳米探针的786-0肾癌细胞的靶向磁共振成像。
结果 1. TEM观察到mSiO2呈多孔球形，粒径约为74nm，mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3呈球形，介孔二氧化硅表面被BSA-Gd2O3覆盖，表面多孔结构变弱，粒径约为85nm。FTIR显示BSA-Gd2O3的氨基与AS1411的羧基发生缩合反应，在1620cm-1处形成酰胺键的吸收峰。凝胶电泳显示mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3-AS1411纳米探针中的AS1411适配体成功修饰到纳米复合物表面。Zeta电位的监测显示PSS、PDDA及BSA-Gd2O3分别成功组装到mSiO2硅球表面。2. 通过MRI扫描来评价BSA-Gd2O3浓度的优化实验，结果显示BSA-Gd2O3最佳用量是8.48µM Gd(P<0.05)。3. ICP-MS检测不同溶液钆离子的浓度，分别得到Gd-DTPA、BSA-Gd2O3及mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3的T1弛豫率，BSA-Gd2O3 (11.8s-1mM-1 Gd)的T1弛豫率比Gd-DTPA (3.86s-1mM-1 Gd) 的T1弛豫率高(P<0.05)，mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3(26.1s-1mM-1 Gd)的T1弛豫率明显比BSA-Gd2O3的T1弛豫率高(P<0.05)。4. MTT细胞毒性检测显示，mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3纳米复合物浓度在0~1000mg/mL范围内对786-0细胞、NIH-3T3细胞均无明显的细胞毒性作用，差异均无统计学意义 (均P>0.05)。5. mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3纳米复合物及mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3-AS1411纳米探针的786-0细胞MR成像显示：T1加权成像(T1-weighted imaging，T1WI)上，当纳米复合物浓度为500µg/mL、1000µg/mL时， AS1411(+)组的T1信号均比AS1411(-)组的高，差异有统计学意义(均P<0.05)；然而，对于NIH-3T3细胞，当纳米复合物浓度为500µg/mL时，AS1411(+)组与AS1411(-)组之间的T1信号变化不明显，差异均无统计学意义(P>0.05)。
结论 本研究条件下：1. 成功制备mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3磁共振T1纳米复合物，具有较好的生物相容性及较高的T1弛豫率。2. 通过共价耦联作用制备具有786-0肾癌细胞靶向性的mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3-AS1411纳米探针。3.靶向纳米探针mSiO2/PSS/PDDA/BSA-Gd2O3-AS1411对786-0肾癌细胞具有较好的靶向识别功能。
关键词 介孔二氧化硅；氧化钆；对比剂；磁共振成像
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