低聚殼聚糖衍生物的制備及其修飾的磁共振成像造影劑體內(nèi)外弛豫性能研究.pdf

1、殼聚糖是自然界中第二大類豐產(chǎn)資源甲殼素脫乙酰化的產(chǎn)物，也是食品工業(yè)中的重要原料之一。殼聚糖后加工產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)與應(yīng)用是避免自然資源浪費(fèi)、擴(kuò)大殼聚糖應(yīng)用范圍的途徑之一，尤其是在具有高附加值的生物醫(yī)藥領(lǐng)域的拓展應(yīng)用。臨床常用的造影劑Gd-DTPA(馬根維顯，Magnevist(R))在生物體內(nèi)的對比時間短、弛豫率低、無靶向性，具有一定的毒性，甚至?xí)鹕矬w腎細(xì)胞的纖維化。利用天然零毒性、可生物降解、具有良好生物相容性的低聚殼聚糖對商用造

2、影劑進(jìn)行修飾改性，以提高造影劑的弛豫率和體內(nèi)安全性。本論文的研究內(nèi)容主要分為以下3個部分:
　　 1.通過微波輔助雙氧水降解法制備不同聚合度的水溶性低聚殼聚糖并合成了3種低聚殼聚糖衍生物。研究了低聚殼聚糖及其衍生物作為親水藥物載體模型的潛能。
　　 1.1、通過核磁氫譜(1HNMR)、凝膠過濾色譜(GFC)、紅外光譜(IR)等表征了低聚殼聚糖及其衍生物的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明殼聚糖在降解過程中只是發(fā)生了β-1，4糖苷鍵的斷裂，不

3、存在開環(huán)等副反應(yīng)。當(dāng)降解得到的低聚殼聚糖的聚合度在20以下時，其分子量分布指數(shù)(PDI)大大降低。
　　 1.2、研究了牛血清白蛋白(BSA)在低聚殼聚糖及其衍生物溶液中的紫外(UV)和熒光光譜。結(jié)果表明低聚殼聚糖及其衍生物與BSA結(jié)合的主要作用力是疏水和氫鍵作用。BSA的構(gòu)象在低聚殼聚糖及其衍生物溶液的微環(huán)境中沒有大的改變，天然活性沒有受到影響，說明低聚殼聚糖及其衍生物具有成為良好的水溶性藥物載體的潛力。
　　 1.3

4、、通過等溫滴定微量熱儀(ITC)研究了低聚殼聚糖及其衍生物與活性醫(yī)藥蛋白BSA之間的熱力學(xué)作用。結(jié)果表明，低聚殼聚糖及其衍生物與BSA的作用過程均是放熱的，且是自發(fā)進(jìn)行的。低聚殼聚糖與BSA作用的主要驅(qū)動力是氫鍵。低聚殼聚糖衍生物與BSA作用的主要驅(qū)動力是氫鍵和疏水作用。這一結(jié)論與紫外和熒光光譜的結(jié)果一致。
　　 2.將不同聚合度的低聚殼聚糖對DTPA進(jìn)行修飾得到新的配體(DTPA(低聚殼聚糖))，再分別與順磁性Mn(Ⅱ)、Gd

5、(Ⅲ)絡(luò)合得到新型的功能配合物作為潛在的MRI造影劑，并研究了錳基和釓基配合物的體外弛豫性能。
　　 2.1、通過反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列研究了DTPA(低聚殼聚糖)錳基和釓基配合物的縱向弛豫率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)釓基配合物的弛豫率不僅高于商業(yè)化的造影劑Gd-DTPA，同時也高于錳基配合物。一定條件下配合物的縱向弛豫率均隨著修飾的低聚殼聚糖聚合度的增加而增加。DTPA(低聚殼聚糖)錳基和釓基配合物在BSA溶液中的縱向弛豫率均略高于在水溶液中的弛豫率，

6、說明配合物與BSA之間存在相互作用，除了自由態(tài)的配合物之外，還形成了配合物-BSA的復(fù)合模式。
　　 2.2、通過多層自旋回波序列研究了DTPA(低聚殼聚糖)錳基和釓基配合物的體外T1加權(quán)成像。結(jié)果表明錳基和釓基配合物的體外T1加權(quán)成像所得到的FLASH圖像的亮度和對比度與配合物的濃度有一定的線性相關(guān)性，同等濃度下DTPA(低聚殼聚糖)釓基配合物的體外成像效果最優(yōu)。另外研究發(fā)現(xiàn)體外T1加權(quán)成像的效果與修飾的低聚殼聚糖的聚合度也有

7、一定的關(guān)系。
　　 2.3、通過ITC研究了DTPA(低聚殼聚糖)錳基和釓基配合物與BSA之間的熱力學(xué)作用。結(jié)果表明這兩類配合物與BSA之間的作用均是自發(fā)進(jìn)行的，熵驅(qū)動的，且作用力以疏水作用為主。
　　 3.以DTPA(低聚殼聚糖)釓基配合物為主要研究對象，研究了其在小鼠體內(nèi)的安全性和大鼠體內(nèi)核磁成像情況。
　　 3.1、小鼠急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DTPA(低聚殼聚糖)釓基配合物在注射入小鼠體內(nèi)一星期后，小鼠仍健

8、康存活，體重正常增加，未見明顯的毒性反應(yīng)。
　　 3.2、小鼠骨髓中嗜多染紅細(xì)胞(PCE)微核實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈陰性，表明DTPA(低聚殼聚糖)釓基配合物對小鼠的染色體沒有危害，沒有致突變副作用。
　　 3.3、金屬Gd(Ⅲ)在小鼠體內(nèi)的殘留量分析結(jié)果表明，Gd(Ⅲ)在小鼠的肝臟和腎臟內(nèi)的殘留量是先增后減的趨勢，一天后殘留量逐漸減少。Gd(Ⅲ)在小鼠其它臟器內(nèi)的殘留量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，且殘留量不大于Gd-DTPA。