苝酰亞胺聚合物的合成、自組裝及雙模態(tài)成像應(yīng)用研究.pdf

1、光學(xué)成像(OI)、正電子發(fā)射斷層掃描技術(shù)（PET）、電子計(jì)算機(jī)X斷層掃描技術(shù)(CT)、磁共振成像(MRI)作為較為成熟的影像技術(shù)受到了全世界的重視并得到高速發(fā)展，為醫(yī)學(xué)診斷提供了重要依據(jù)，但同時(shí)它們都有著一定的缺陷，限制著這些成像技術(shù)的進(jìn)一步展。隨著科技的日新月異，越來(lái)越多新的技術(shù)被應(yīng)用于分子影像學(xué)，光聲成像就是其中一種。光聲成像的優(yōu)勢(shì)在于它結(jié)合了純光學(xué)成像的高對(duì)比度特性和純超聲成像的高穿透深度特性的優(yōu)點(diǎn)。
　　為了進(jìn)一步提高光聲

2、成像的信號(hào)強(qiáng)度，科研工作者們開(kāi)發(fā)了諸如金、銀、銅等金屬納米顆粒及碳納米管等無(wú)機(jī)納米材料。而無(wú)機(jī)納米材料相比于有機(jī)納米材料其生物毒性是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，所以近年來(lái)開(kāi)發(fā)具有近紅外吸收的有機(jī)材料成為了研究光聲成像的熱點(diǎn)?；诖搜芯勘尘?，本文設(shè)計(jì)合成了基于苝酰亞胺近紅外吸收的水溶性聚合物，研究了其基本的光物理性質(zhì)，自組裝行為并且將其與磁納米復(fù)合成具有光聲成像和磁共振成像的雙模態(tài)成像材料,雙模態(tài)成像材料不僅集合了兩種成像手段的優(yōu)勢(shì)而且規(guī)避其缺點(diǎn)

3、，能夠提供更加準(zhǔn)確的成像信息，所以多模態(tài)成像是分子影像學(xué)發(fā)展的新趨勢(shì)，基于此我們做了以下工作：
　?。?）設(shè)計(jì)合成了一種以苝酰亞胺為基礎(chǔ)的聚合物，在苝核的海灣位置引入供電子基團(tuán)使其最大吸收位于近紅外區(qū)域，在苝核分子兩端引發(fā)原子自由基聚合（ATRP）得到了水溶性的近紅外吸收的光聲成像材料（PAA-PDI-PAA）。通過(guò)核磁手段分析了化合物的結(jié)構(gòu)。研究了其在不同極性溶劑中的光物理性質(zhì)以及在不同pH水溶液中的光物理性質(zhì)，結(jié)果表明聚合物在

4、近紅外區(qū)具有非常好的吸收，基于此我們研究了在不同濃度下其光聲信號(hào)強(qiáng)度的變化，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示聚合物濃度與光聲信號(hào)強(qiáng)度并無(wú)線性關(guān)系，當(dāng)在濃度很低時(shí)就表現(xiàn)出非常強(qiáng)的光聲信號(hào)強(qiáng)度。
　?。?）通過(guò)有機(jī)合成的方法（ATRP聚合）得到聚合度不同的PAA-PDI-PAA，通過(guò)調(diào)控光聲成像材料（PAA-PDI-PAA）不同聚合度以及混合溶劑（H2O/DMF）的百分比研究其自組裝行為（粒徑、形貌），當(dāng)聚合物聚合度固定時(shí)，通過(guò)調(diào)控混合溶劑水的百分比分別

5、得到了單層、雙層、三層的囊泡結(jié)構(gòu)，TEM顯示其囊泡粒徑大小都一致。理論計(jì)算結(jié)果表明PAA-PDI-PAA分子的長(zhǎng)度與囊泡的壁厚相等從而證明了囊泡是由單分子之間通過(guò)π-π堆積自組裝而成，這種多層囊泡的結(jié)構(gòu)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價(jià)值，它大大提高了藥物的運(yùn)載量從而能夠避免小分子以及聚合物藥物運(yùn)載量小的缺陷，同時(shí)還具有光聲成像的功能。當(dāng)改變聚合物聚合度時(shí)，同樣的混合溶劑百分比我們得到了樹(shù)枝狀的的納米結(jié)構(gòu)，這種樹(shù)枝狀納米結(jié)構(gòu)在納米光電材料領(lǐng)

6、域具有非常好的應(yīng)用前景。
　?。?）通過(guò)將PAA-PDI-PAA與油酸包裹的磁納米復(fù)合得到一種具有光聲成像性質(zhì)和磁共振成像性質(zhì)的雙模態(tài)成像材料。實(shí)驗(yàn)表明該雙模態(tài)成像材料具有非常好的水溶性，水合粒徑在24 nm左右從而保證材料能在生物體內(nèi)具有非常好的循環(huán)降解，磁飽和強(qiáng)度達(dá)到20 emu/g，具有比較好的生物應(yīng)用。細(xì)胞毒性測(cè)試表明，各個(gè)不同濃度的MNPs@PANa-PDI-PANa溶液與3T3細(xì)胞共同培養(yǎng)24小時(shí)，細(xì)胞都能顯示出很高的