基于金納米簇及其復(fù)合物的細胞、活體層面腫瘤成像研究.pdf

1、在細胞和分子水平上，分子成像技術(shù)將活體動物及人類復(fù)雜的生理、病理過程進行圖像直觀化，從而獲取傳統(tǒng)方法無法檢測到的細胞或者分子層面的信息，進而使得揭示腫瘤等疾病早期、細微的變化成為可能。這就需要快速、高效的細胞標記和體內(nèi)示蹤技術(shù)來予以支持。但目前用于生物標記與體內(nèi)示蹤中常見的成像探針存在諸多不足之處，如有機探針的光漂白性能差;而基于量子點等納米材料的探針大多含有鎘、鉛等重金屬成分，盡管進行了多步驟的復(fù)雜修飾，仍存在毒性物質(zhì)釋放的不確定性。

2、這些問題嚴重限制了無損、長效生物成像技術(shù)的發(fā)展。本研究就此短板展開針對性探索，旨在設(shè)計一種原位生長并且集在體或離體腫瘤靶向、熒光及增強拉曼信息成像等多功能于一體的金納米簇作為納米生物探針，并用于腫瘤細胞或活體的腫瘤靶向成像，從而監(jiān)控治療過程以及治療后的恢復(fù)過程，以便實現(xiàn)腫瘤的早期診斷以及腫瘤治療過程實時監(jiān)控。論文的主要的研究內(nèi)容如下:
　　發(fā)現(xiàn)了腫瘤細胞能夠選擇性地誘導(dǎo)AuCl4還原并且原位生物合成長效熒光金納米簇，并創(chuàng)新性地提出

3、了利用腫瘤細胞/月中瘤組織的特異性原位生物合成金納米簇的設(shè)想，發(fā)展了全新的活體腫瘤成像方法。原位生物合成的金納米簇探針對活細胞進行熒光或者增強拉曼信息成像，它們具有良好的生物相容性并且能選擇性標記活細胞。體外實驗結(jié)果表明，通過將生物相容的氯金酸鹽與腫瘤細胞（如:肝癌HepG2細胞，白血病K562細胞以及宮頸癌HeLa細胞等）共孵育，生物相容的氯金酸鹽能夠在腫瘤細胞的細胞質(zhì)中自發(fā)地還原生成熒光金納米簇，并最終集中在其核仁周圍，從而實現(xiàn)精確

4、的腫瘤細胞成像;而在正常的胚胎肝細胞（如:L02細胞）內(nèi)基本不產(chǎn)生熒光，證明氯金酸鹽在非癌變的細胞中幾乎不能生成熒光金納米簇，從而證實了生物合成金納米簇能夠進行腫瘤細胞原位標記。
　　創(chuàng)新性地成功建立了原位生物合成金納米簇的腫瘤活體自成像方法。在小鼠移植瘤附近皮下注射氯金酸鹽溶液后，我們通過小動物活體成像系統(tǒng)研究證明，同樣條件下生物合成的熒光納米簇發(fā)生在腫瘤的位置，并且未發(fā)現(xiàn)有顯著地擴散到周圍的正常組織，從而實現(xiàn)了腫瘤特異性長效熒

5、光自成像。在此基礎(chǔ)上，本研究在小動物層面進一步探究了生物合成金納米簇的腫瘤靶向性能、生物分布和代謝途徑等。生物相容性好的氯金酸鹽溶液經(jīng)尾靜脈注射于HeLa細胞荷瘤小鼠體內(nèi)，注射2h后，腫瘤部位開始出現(xiàn)明顯熒光信號。組織切片病理分析進一步證明了生物合成的金納米簇以及金納米簇合成過程的生物相容性和生物安全性，利用電感耦合等離子體-質(zhì)譜（Inductively coupled plasma mass spectrometry）技術(shù)定量研究了生

6、物合成金納米簇過程中的金元素的體內(nèi)生物分布，并且進一步說明了生物合成金納米簇的腫瘤靶向性。這一全新策略通過讓腫瘤細胞原位生物合成優(yōu)良的熒光標記納米探針來替代注射熒光納米顆?；蛘叻肿討B(tài)熒光探針，實現(xiàn)了活體腫瘤靶向自成像。這一研究設(shè)計提供了一種簡單、安全和廉價的生物成像新方法，為癌癥診斷和治療提供了一個具有重大意義的多模式平臺。
　　通過簡單自組裝的方法創(chuàng)新性地構(gòu)建了水溶性碳硼烷衍生物功能化的金納米簇復(fù)合物，利用EPR效應(yīng)以及納米復(fù)合

7、物的納米尺寸效應(yīng)來實現(xiàn)金納米簇-碳硼烷衍生物納米復(fù)合物的腫瘤靶向遞送，同時利用金納米簇的熒光性能成功地實現(xiàn)實時可視化監(jiān)控碳硼烷衍生物腫瘤靶向遞送過程與靶向效果?？疾炝怂霉δ苄约{米復(fù)合物的相關(guān)物理化學(xué)性質(zhì)，探究了金納米簇與碳硼烷衍生物作用的位點，結(jié)果表明水溶性碳硼烷衍生物具有增強金納米簇的熒光特性，碳硼烷衍生物中的-NH2能夠與GNCs以配位鍵的形式生成強相互作用以便形成穩(wěn)定的金納米簇-碳硼烷衍生物納米復(fù)合物。在細胞層面該納米復(fù)合物呈現(xiàn)