Gd3+与RGD共修饰量子点用于胰腺癌细胞的荧光及MR双模态成像

结合磁共振成像(MRI)和荧光成像技术,以钆离子(Gd3+)、量子点及精氨酸(R)-甘氨酸(G)-天冬氨酸(D)(RGD)多肽等为功能单元,采用纳米载体组装技术构建了MRI弛豫率/荧光效率高和靶向性强的Gd3+与RGD共修饰的量子点双模态纳米探针(QDs@Gd3+-RGD),并将其用于胰腺癌细胞的双模态成像.实验结果表明,QDs@Gd3+-RGD双模态纳米探针具有较高的弛豫率,且能对胰腺癌patu8988细胞进行荧光和T1-weighted MR成像.     

Gd3+/Yb3+掺杂ZnO量子点作为双模式磁共振/CT成像探针

基于结合磁共振成像(MRI)的高空间分辨率和CT成像的深穿透能力设计思想,在乙醇溶液中水解醋酸锌、醋酸钆和醋酸镱,制备了油酸稳定的Gd3+/Yb3+掺杂ZnO量子点(ZnO∶Gd/Yb),并对其表面进行了氨基修饰。研究了ZnO∶Gd/Yb量子点的弛豫性能、X射线吸收性能、细胞毒性及体外MRI和CT成像。当Zn2+,Gd3+,Yb3+的摩尔比为1.0∶0.12∶0.20时,ZnO∶Gd/Yb量子点展现了最高的弛豫效率6.06 mmol/(L.s)对X-射线的吸收能力也显著高于临床CT造影剂碘比醇。体外MRI和CT成像实验表明,当Gd3+的浓度为1.5 mmol/L时,T1加权MRI信号明显增强,当Yb3+的浓度为5 g/L时,可呈现清晰的CT图像。细胞毒性实验表明,ZnO∶Gd/Yb量子点的浓度低于1.5 mmol/L(Gd3+)时,量子点的毒性相对较低。     

动脉粥样硬化光学成像探针研究进展

心血管疾病(Cardiovascular disease, CVD)是全球疾病致死的主要原因之一. 动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)是引发各种CVD的首要危险因素, 其发生发展通常经历持续的慢性炎症过程. 因此, 及时高效地检测AS, 对于早期评估、 诊断和治疗CVD具有重要临床意义. 光学探针成像拥有极高的灵敏度和空间分辨率以及超快的信号采集处理速度, 被广泛应用于生物医学检测与成像. 本文综合评述了6种常见用于AS成像的光学探针, 涉及小分子荧光探针、 聚集诱导发光(Aggregate-induced emission, AIE)纳米探针、 量子点探针、 上转换纳米探针、 光声探针和多模态探针等; 并对各种探针的优缺点进行了分析比较. 在此基础上, 展望了光学探针在AS成像领域的发展前景, 并提出了相应建议.     

CdTe/Mn3 O4/SiO2荧光/磁共振双模成像纳米球的制备与表征

成功地制备了CdTe/Mn_3O_4/SiO_2核壳结构的荧光/磁共振成像双功能纳米球,并用透射电镜(TEM)、能谱分析(EDXA)、磁共振成像(MRI)、红外、荧光光谱等对其结构、磁共振成像和发光性能进行了表征。TEM照片显示所合成的纳米球具有明显的球形核壳结构。EDXA分析显示所制备的CdTe/Mn_3O_4/SiO_2纳米球表面只检测到Si和O元素,证明CdTe量子点和Mn_3O_4纳米立方体被成功地包被于二氧化硅纳米球之内。荧光发射光谱显示相对于CdTe量子点,CdTe/Mn_3O_4/SiO_2纳米球荧光发射光谱虽然发生了一定的蓝移,但是仍具有良好的荧光性能。MRI分析可知CdTe/Mn_3O_4/SiO_2纳米球的弛豫参数(r_1)为3.88 s~(-1)(mg·L~(-1))~(-1),说明所合成的CdTe/Mn_3O_4/SiO_2纳米球可用于T_1-加权磁共振成像。细胞毒性实验表明,当CdTe/Mn_3O_4/SiO_2溶液浓度达到300μg·mL~(-1)时,细胞活力仍可达到90%以上,表明此浓度对细胞的毒性作用较弱。     

二乙三胺五乙酸二氢吡啶衍生物的合成及Gd(Ⅲ),Fe(Ⅲ),Mn(Ⅱ)配合物的弛豫性能研究

用二乙三胺五乙酸(DTPA)酸酐与二氢吡啶类化合物反应,合成了4种新型的含二氢吡啶基的二乙三胺五乙酸非离子型配体,并进一步合成了其Gd(Ⅲ),Fe(Ⅲ),Mn(Ⅱ)的顺磁性金属配合物.配体和配合物的结构用IR,¹HNMR及元素分析表征.研究了配合物的体外弛豫性能,结果表明,Fe(Ⅲ)和Mn(Ⅱ)配合物弛豫效率R₁ 低于Gd(Ⅲ)配合物的R₁ ,Gd(Ⅲ)配合物的弛豫效率较高,具有作为MRI造影剂的条件.     

透明质酸-量子点的制备及应用

基于量子点(QD)独特的光学成像特性, 采用化学合成法制备了透明质酸(HA)修饰的水溶性纳米量子点(HA-QD), 并将其应用于特异性受体CD44的识别研究中. 体外细胞实验结果证实, 在透明质酸受体的介导下, 该纳米复合物可使小鼠肺腺癌细胞LA795显示特异性的荧光成像. 本研究为建立针对透明质酸受体的肿瘤活体检测及研究肿瘤的发生发展提供了重要的纳米靶向荧光探针.     

钆掺杂碳量子点的制备及其双模态成像研究进展

荧光-磁共振成像(MRI)双模态分子探针突破了单一分子影像探针在灵敏度以及软组织分辨率等方面的局限性,在诊断和治疗等医学领域具有良好的应用潜力。钆掺杂碳量子点(Gd-CDs)是一种典型的荧光-MRI双模态分子探针,因其优异的荧光性能、良好的核磁共振成像能力和生物相容性等优点,在肿瘤的靶向性成像和监控诊疗方面具有广泛的应用前景。本文综述了目前Gd-CDs的制备、性能及其在双模态成像应用的研究现状,并提出目前存在的问题和前景展望。     

单个量子点的光学性质与应用

量子点(QDs)是一种具有诸多优良光学特性的荧光纳米颗粒,已在化学分析、生物传感、分子影像等领域得到了广泛应用.单个量子点的光学性质研究有望发现一些宏观方法不能发现的实验现象,可以为改善其光学性能提供思路,有助于更好的应用于各领域.本文评述了单个量子点的检测与判定方法,单个量子点的荧光增强、漂白、眨眼(blinking)、蓝移等光学性质及其在单分子示踪、生物化学传感、超分辨定位技术等方面的应用.总结了目前量子点作为荧光探针在实际应用中遇到的问题,并提出未来量子点将朝着合成能同时满足尺寸小、量子产率高、 "non-blinking"、蓝移幅度大、无生物毒性的量子点及能同时为成像/检测提供荧光探针与散射探针的等离子体量子点等研究方向发展.     

NaYF4∶Yb3+,Er3+@NaGdF4@TaOx多模态纳米探针的合成及其在生物成像中的应用

采用溶剂热法在稀土掺杂NaYF4∶Yb3+,Er3+上转换纳米粒子上包覆一层NaGdF4,再利用反相微乳液法在NaGdF4上覆盖一层TaOx,从而合成NaYF4∶Yb3+,Er3+@NaGdF4@TaOx核壳壳结构的纳米探针。使用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及X射线能量色散谱分析(EDS)对NaYF4∶Yb3+,Er3+@NaGdF4@TaOx纳米探针的结构和组成进行表征。并通过荧光光谱、磁滞回线以及电子计算机X射线横断扫描(CT)造影成像等方法对其性能进行了表征,证明该纳米探针具有良好的光学、磁学和CT造影特性。将NaYF4∶Yb3+,Er3+@NaG-dF4@TaOx纳米探针应用于小鼠活体成像实验,结果表明,这种纳米探针对小鼠肿瘤部位的磁共振成像(MRI)和CT信号均有较好的增强效果,表明其在多模态造影成像方面有潜在的应用前景。     

稀土纳米材料在高分辨活体成像及诊疗中的应用

荧光成像具有时空分辨率高、 反馈快、 非侵入和无电离辐射等优点, 是一种重要的生物成像技术. 与传统用于荧光成像的可见光和近红外一区(NIR-I, 600~950 nm)相比, 近红外二区(NIR-Ⅱ, 1000~1700 nm)窗口具有低生物组织散射系数和低生物自发荧光, 采用NIR-Ⅱ光进行活体荧光成像能有效提高成像的分辨率、 信噪比和穿透深度. 稀土纳米颗粒(RENPs)具有大斯托克斯位移、 高化学稳定性、 可调的荧光寿命以及较窄的发射带, 是一种重要的荧光成像探针. 近年来, 一系列具有优异的NIR-Ⅱ发光性能的稀土纳米材料被用于高分辨活体荧光成像. 本文综合评述了近年来RENPs用于高分辨活体成像及诊疗中的研究进展, 概述了RENPs的掺杂调控、 基质晶格选择和复合敏化等NIR-Ⅱ发光增强策略, 介绍了其在多种生物医学场景中的靶向聚集、 荧光传感和疾病治疗等功能, 并总结了其在多路成像、 多模态成像和疾病诊疗中的应用. 最后, 简要分析了RENPs在未来生物医学应用中面临的挑战和发展的方向.     

荧光/MRI双模态靶向成像诊疗试剂的制备

在聚乙二醇二胺(NH_2-PEG-NH_2)修饰的石墨烯量子点(GODs)表面以酰胺键偶联二乙基三胺五乙酸(DTPA)分子,之后将Gd~(3+)离子与其进行配合,得到了GODs-Gd(DTPA)复合纳米粒子,然后再通过酰胺键在GODs-Gd(DTPA)的表面修饰叶酸(FA)靶分子,最后进一步将阿霉素(DOX)通过π-π堆垛吸附在造影剂的表面,制备了FA/GODs-Gd(DTPA)/DOX荧光/MRI双模态靶向肺癌细胞成像诊疗试剂,通过透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱、荧光光谱和激光共聚焦扫描显微镜等手段表征了其形貌、发光性能和靶向成像性能。MRI、激光共聚焦扫描显微镜和MTT等结果表明,相对于正常的HLF细胞,所制备的FA/GODs-Gd(DTPA)/DOX纳米粒子能够靶向检测FA受体高表达的肺癌H460细胞,并具有明显的抗肿瘤活性。     

手术导航用荧光探针

荧光成像技术因具有操作简便、分辨率高、安全性好且可实时成像等优势,在术中导航中具有广阔的应用前景。虽然目前还没有靶向荧光探针在临床上得到批准,但已经有相当一部分荧光探针进入了临床试验阶段。最早进入临床试验的是一些偶联肿瘤靶向配体的荧光染料,例如近红外菁染料(IRDye800CW)标记的肿瘤特异抗体,叶酸标记的异硫氰酸荧光素(EC17)等。近来,结构更复杂的荧光探针如酶反应激活型探针和PET/荧光双模态探针也逐步进入临床试验。本文依据近年来手术导航用荧光探针的最新研究进展,分别就受体介导的靶向荧光探针、可激活型靶向荧光探针、近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光探针、多模态荧光探针和诊疗一体化探针进行了分类讨论,重点对正在进行临床研究及具有临床转化前景的荧光探针的分子设计原理进行了分析与总结,并对手术导航用荧光探针未来的发展进行了展望。     

靶向髓过氧化酶的双模态探针分子的合成与表征

5-羟色胺(5-HT)对动脉粥样硬化斑块中巨噬细胞分泌的髓过氧化酶(MPO)具有靶向功能,通过酯化反应将5-HT接枝到两亲型聚合物聚衣康酸接枝聚乙二醇接枝十二胺(PIA-g-PEG-g-DDA)上,制备了具有靶向功能的两亲型聚合物(5-HT-g-PIA-g-PEG-g-DDA).采用配体交换法,将超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPION)包覆在该聚合物上制备具有磁性的纳米粒子(5-HT-g-PIA-g-PEG-g-DDA@SPION),通过静电力结合使其与碳点(CDs)结合,制备具有荧光成像和核磁造影成像的双模态探针的纳米粒子.采用动态光散射(DLS)及透射电子显微镜(TEM)分析了其粒径和形貌.采用荧光光谱仪与振动样品磁强计(VSM)测试证明该纳米粒子具备双模态成像功能.共聚焦成像(CLSM)的测试结果表明,该纳米试剂对动脉粥样硬化斑块中的巨噬细胞具有靶向性,MTT法的测试结果表明该探针分子具有良好的生物相容性.该双模态探针具有靶向性好、分辨率高及使用便捷的特点,是一种性能优异的双模态检测纳米试剂.     

硫量子点的合成及其分析应用研究进展

硫量子点是近年发展起来的一类新型纳米荧光探针,该荧光探针具有优异的发光特性以及良好的生物相容性,受到研究者的广泛关注.本文在总结硫量子点合成方法及光学性质的基础上,系统介绍了其在离子及小分子分析、细胞成像等方面的应用研究进展.     

超小金纳米簇用于荧光及CT双模态成像的研究

基于金纳米簇强烈的量子限制效应（strong quantum confinement effect,SQCE）,采用一步合成法,制备了同时具有高效近红外荧光与CT双模态成像能力的超小金纳米簇.实验表明,通过优化合成比例以及合成条件,所合成的超小金纳米簇具有很大的斯托克斯（Stokes）位移、较高的荧光强度和X射线吸收效率.除此之外,该超小金纳米簇具有良好的单分散性、稳定性和生物相容性.4T1肿瘤细胞荧光成像实验结果表明,该纳米粒子可被肿瘤细胞快速、高效地摄取.     

量子点标记的生物实时动态示踪成像研究进展

量子点的荧光特性及其在生物标记和成像应用中的实现, 为生命体系的高灵敏原位、实时及动态成像研究提供了新的发展契机, 已成为当前生物检测和成像的最前沿研究领域之一. 本文综述了量子点光物理性质、量子点标记生物荧光探针制备及其在实时动态示踪成像应用中的研究进展.     

氧化铁纳米颗粒在磁共振成像中的应用

目前临床诊断中钆基造影剂的应用十分广泛,然而其对人体的毒性无法忽视,因此研究者致力于低毒性造影剂的研发。氧化铁纳米颗粒(Iron Oxide Nanoparticles,IONP)因其超顺磁性在磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)中具有良好的暗对比效果,并且具有良好的生物相容性。随着生物材料和分子影像技术的发展,IONP在MRI成像中的应用愈发广泛。近年来,IONP在多模态成像和诊断治疗一体化方面取得了进展。本文将以IONP的MRI成像机理、制备和表面修饰为基础,阐述近年来IONP在MRI成像应用的研究成果和问题,期望IONP取得更好的发展。     

叶酸受体介导的肿瘤靶向光学成像技术

叶酸受体(FR)在肿瘤细胞中都有过度表达,而在正常组织中保守表达,利用叶酸受体与叶酸及其类似物高亲合力结合的特性,将叶酸偶联荧光探针输送到肿瘤组织,从而实现肿瘤组织的特异性靶向光学成像。本文阐述了叶酸荧光探针的结构及其用于标记肿瘤细胞的作用机制,介绍了近十年来叶酸受体介导的肿瘤靶向光学成像技术,例如有机荧光染料,染料掺杂纳米颗粒,量子点,磁性纳米微粒以及多功能纳米粒子等在肿瘤靶向成像中的研究及应用进展,指出了当前研究中的主要发展方向和仍需解决的问题。     

半花菁染料用于分子影像的研究进展

分子影像广泛用于基本的生物学过程研究,众多疾病诊断、治疗策略设计以及疗效评估.半花菁染料具有良好的光物理性质、生物相容性和对生物系统的低毒性,是一种比较理想的生物成像试剂.近年来,出现了大量基于半花菁染料的探针用于分子成像的研究工作.该文系统地介绍了基于半花菁染料的探针用于荧光和多模态成像的研究进展,详细地介绍了这些可...     

近红外二区有机小分子荧光探针

荧光成像凭借灵敏度高、特异性强等诸多优势在重大疾病的诊疗领域发挥着重要作用.然而传统的近红外一区（NIR-I,700~900 nm）荧光成像存在组织穿透性差等问题,限制了其临床应用.近红外二区（NIR-II,1000~1700 nm）荧光成像可以极大地减弱生物组织对光的吸收、散射和自发荧光,从而显著提升成像深度及成像效果.在众多NIR-II荧光探针中,有机小分子由于具有毒性低、代谢快等优点正成为该领域的研究热点.作者以近年来NIR-II有机小分子荧光探针的发展为主体,概括了提升探针荧光量子产率的策略,分别就可激活型、多模态成像型和诊疗一体化型NIR-II荧光探针进行分类讨论,系统介绍了近年来该领域内的研究成果,并针对NIR-II荧光探针未来的发展进行了展望.