新型釓摻雜碳量子點(diǎn)用于腫瘤靶向性成像及其放療增敏研究.pdf

1、目的：
　　放射治療是治療腫瘤的主要手段之一。然而，由于腫瘤影像診斷的局限性，常導(dǎo)致腫瘤組織未達(dá)腫瘤致死劑量、周圍正常組織過量，從而引起放療副反應(yīng)；同時(shí)由于腫瘤組織自身存在的放療抵抗，極大的降低了腫瘤細(xì)胞對(duì)高能射線的放療敏感性，削弱放療的治療效果。針對(duì)腫瘤放療過程中存在的影像診斷誤差與放療抵抗，本研究旨在利用水熱碳化法制備一種多功能的新型納米顆?！彄诫s碳量子點(diǎn)（Gd-doped CDs），應(yīng)用于腫瘤靶向性成像及腫瘤的放療增敏。<

2、br>　　方法：
　　以釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)作為釓源材料、甘氨酸作為鈍化劑通過一步水熱碳化法制備 Gd-doped CDs；利用透射電子顯微鏡(TEM)、傅立葉變換紅外光譜法(FTIR)、X射線光電子能譜學(xué)(XPSS)、X射線衍射儀(XRD)揭示 Gd-doped CDs的理化特性；利用紫外-可見分光光度計(jì)(UV-Vis)、熒光光度計(jì)(PL)揭示Gd-doped CDs的光學(xué)特性；利用核磁共振儀揭示Gd-doped CDs

3、的磁學(xué)特性；利用CCK-8實(shí)驗(yàn)、溶血實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞成像、組織學(xué)分析、ICP-MS揭示Gd-doped CDs的生物相容性；利用 BALB/c小鼠以及 BALB/c小鼠皮下腫瘤、肝癌原位移植瘤模型MRI平掃、組織病理學(xué)和免疫組織化學(xué)染色檢測(cè)Gd-doped CDs的腫瘤靶向性成像；利用克隆形成實(shí)驗(yàn)、BALB/c小鼠皮下腫瘤模型體內(nèi)實(shí)驗(yàn)檢測(cè) Gd-doped CDs的放療增敏作用。
　　結(jié)果：
　　1.釓摻雜碳量子點(diǎn)的制備及表征

4、r>　　利用水熱碳化法成功構(gòu)建Gd-doped CDs，TEM顯示Gd-doped CDs水溶性好，在水中分散均勻，粒徑大小均一，大小約為~18 nm；XRD顯示Gd-doped CDs的物相結(jié)構(gòu)是一個(gè)多相異質(zhì)結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)介于石墨與氧化石墨之間；FTIR顯示Gd-doped CDs表面富含羧基、羰基等親水基團(tuán)；XPS顯示碳量子點(diǎn)顆粒主要由釓、碳、氧和釓原子組成；UV/Vis、PL顯示Gd-doped CDs水中分散性好，具有良好的熒光性能

5、；Gd-doped CDs的弛豫效率r1值為6 mM-1S-1；
　　2.釓摻雜碳量子點(diǎn)生物相容性的表征
　　不同濃度 Gd-doped CDs對(duì) HepG2和 VSMCs細(xì)胞活性均無明顯影響（p＞0.05），即使是200μg/mL培養(yǎng)72h后，兩組細(xì)胞的細(xì)胞活性均?90％；與對(duì)照組相比，不同濃度的Gd-doped CDs（50-400μg/mL）均無明顯溶血反應(yīng)；Gd-doped CDs在紫外光激發(fā)光下發(fā)出較強(qiáng)、穩(wěn)定的綠色

6、熒光；注射Gd-doped CDs后各重要器官均對(duì)Gd-doped CDs有攝取，以脾臟和心臟對(duì)Gd-doped CDs的攝取為主，攝取量分布為：0.129 g/Kg和0.032 g/Kg；Gd-doped CDs對(duì)小鼠的重要臟器（心、肝、脾、肺、腎）無明顯毒性，病理學(xué)結(jié)果顯示對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組均無明顯病理變化，未引起組織損傷、炎癥反應(yīng)。
　　3.釓摻雜碳量子點(diǎn)的在腫瘤MRI靶向性成像中的研究
　　Gd-doped CDs和商品

7、化造影劑Gd-DTPA經(jīng)小鼠尾靜脈注射，各主要臟器T1-相顯影均顯著增強(qiáng)，尤其是腎臟和膀胱的信號(hào)較高；Gd-DTPA組1h后，腎臟和膀胱信號(hào)較前有所下降，6h后而無信號(hào)增強(qiáng)；與對(duì)照相比，Gd-DTPA組6h后各主要臟器仍有明顯信號(hào)增強(qiáng)；皮下肝癌荷瘤小鼠經(jīng)尾靜脈注射Gd-doped CDs后，周圍正常組織無明顯區(qū)別，而肝癌部位T1信號(hào)顯著增強(qiáng)，冠狀位和橫斷位的RES分別達(dá)到了1.93和1.74；對(duì)于原位肝癌小鼠模型，注射Gd-doped

8、CDs后，圖像中的肝癌組織信號(hào)沒有增強(qiáng)反而減弱，冠狀位和橫斷位的RES分別降到了0.74和0.77；組織病理學(xué)H&E染色和免疫組化的結(jié)果均顯示取材組織發(fā)生了病理變化。
　　4.釓摻雜碳量子點(diǎn)的放療增敏作用的實(shí)驗(yàn)研究
　　Gd-doped CDs組對(duì)HepG2細(xì)胞增殖無明顯抑制，而Gd-doped CDs結(jié)合照射組明顯抑制HepG2細(xì)胞增殖（P<0.05），隨著放療劑量和Gd-doped CDs的濃度增加，HepG2細(xì)胞增殖明

9、顯受抑制，呈劑量相關(guān)性，尤其是200μg/mL的Gd-doped CDs在8Gy照射下，HepG2細(xì)胞的生存分?jǐn)?shù)顯著降至64.9%（P<0.05）；對(duì)照組和Gd-doped CDs組的荷瘤鼠的腫瘤體積明顯增長(zhǎng)，腫瘤體積7天增長(zhǎng)了3倍；單純照射組的腫瘤體積增長(zhǎng)受抑制，約縮小了12%；Gd-doped CDs和放射聯(lián)合治療明顯抑制腫瘤生長(zhǎng)，體積明顯縮小了53%。
　　結(jié)論：
　　1.本研究以釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)作為釓源材

10、料、甘氨酸作為鈍化劑通過一步水熱碳化法成功制備Gd-doped CDs；
　　2. Gd-doped CDs的粒徑大小均一，具有良好的水溶性、分散性；其內(nèi)部具有異質(zhì)多層的物相結(jié)構(gòu)，無明顯的晶格條紋，結(jié)構(gòu)介于石墨與氧化石墨之間；Gd-doped CDs主要由釓、碳、氧和釓原子組成，主要官能團(tuán)為羰基和羧基；具有良好的熒光性能及生物相容性；
　　3. Gd-doped CDs具有較高的弛豫效率r1，具備增強(qiáng)MRI顯像的作用。同時(shí)，