核磁共振成像试剂的合成及其医学应用

目录
前言
第1章基本概念和理论1
1.1磁共振成像的发展1
1.2磁共振成像的原理与弛豫率2
1.3弛豫过程3
1.3.1纵向弛豫过程与纵向弛豫时间T14
1.3.2横向弛豫过程与横向弛豫时间T2、T2*6
1.4Néel-Brownian弛豫9
1.5自由感应衰减(FID)信号11
1.5.1发射与接收线圈11
1.5.2自由感应衰减(FID)信号的确立11
1.6纵向磁化和T1对比13
1.6.1脉冲序列重复时间(TR)13
1.7组织的Tl对比(Tl加权)17
1.8横向磁化和T2对比19
1.8.1回波时间(TE)19
1.9组织T2*对比20
1.10磁共振成像造影剂23
参考文献26
第2章氧化锰T1造影剂29
2.1荧光分子标记的四氧化三锰T1造影剂的合成29
2.1.1合成思路29
2.1.2Mn3O4和Mn3O4@SiO2-NH2纳米粒子的合成与表征30
2.1.3多功能纳米造影剂Mn3O4@SiO2(RBITC)-FA的合成与表征32
2.1.4细胞毒性实验34
2.1.5流式细胞实验36
2.1.6荧光共聚焦成像实验38
2.1.7细胞磁共振成像实验40
2.1.8小结41
2.2叶酸修饰的具有靶向功能的Mn3O4纳米粒子的制备及其在核磁共振成像中的应用42
2.2.1Mn3O4纳米粒子的合成与表征43
2.2.2Mn3O4纳米粒子的稳定性46
2.2.3溶液中的磁共振成像47
2.2.4细胞毒性测试49
2.2.5细胞磁共振成像49
2.2.6活体的核磁共振成像50
2.2.7活体内的组织分布51
2.2.8小结51
参考文献52
第3章四氧化三铁造影剂的开发55
3.1响应型Fe3O4-ZIF-8核磁共振造影剂的研究55
3.1.1油溶性Fe3O4纳米粒子的合成与表征56
3.1.2水溶性Fe3O4-DHCA纳米粒子的合成与表征57
3.1.3水溶性Fe3O4-DHCA纳米粒子在磁滞回线中的研究59
3.1.4水溶性Fe3O4-DHCA纳米粒子的MRI性能59
3.1.5水溶性Fe3O4-ZIF-8组装体的合成与表征60
3.1.6水溶性Fe3O4-ZIF-8组装体的磁滞回线63
3.1.7水溶性Fe3O4-ZIF-8组装体在核磁共振成像中的研究64
3.1.8水溶性Fe3O4-ZIF-8组装体在体外解组装实验中的研究65
3.1.9水溶性Fe3O4-ZIF-8组装体的细胞毒性实验研究71
3.1.10水溶性Fe3O4-ZIF-8组装体在体内解组装实验中的研究72
3.1.11水溶性Fe3O4-ZIF-8组装体的活体毒性实验研究72
3.1.12活体MR成像实验研究73
3.1.13水溶性Fe3O4-ZIF-8组装体在小鼠体内各个组织中的分布情况研究74
3.1.14小结75
3.2通过开环聚合法表面改性Fe3O4多级结构纳米簇及其用于靶向磁共振成像的研究76
3.2.1Fe3O4与Fe3O4-NH2纳米簇的合成与表征77
3.2.2Fe3O4-FA纳米簇的合成与表征80
3.2.3Fe3O4及Fe3O4-NH2纳米簇的磁学性质研究82
3.2.4Fe3O4-NH2纳米簇的MRI实验83
3.2.5细胞毒性试验85
3.2.6细胞核磁共振成像实验85
3.2.7小结87
3.3普鲁士蓝修饰的Fe3O4纳米粒子的合成及在磁共振成像与光热治疗中的研究87
3.3.1Fe3O4和Fe3O4@PB纳米粒子的合成与表征88
3.3.2Fe3O4@PB纳米粒子的磁学性质92
3.3.3Fe3O4@PB纳米粒子的光热性质92
3.3.4Fe3O4@PB纳米粒子的毒性测试95
3.3.5Fe3O4@PB纳米粒子在细胞中的核磁成像95
3.3.6Fe3O4@PB纳米粒子的细胞光热测试96
3.3.7小结97
3.4水溶性硫醚聚合物配体修饰Fe3O4的研究97
3.4.1PTMP-PMAA-Fe3O4的制备和表征98
3.4.2细胞毒性实验100
3.4.3PTMP-PMAA-Fe3O4纳米粒子在核磁共振中的研究100
3.4.4小结103
3.5生物天然高分子修饰Fe3O4的研究103
3.5.1牛血清蛋白、聚谷氨酸以及海藻酸钠(SA)修饰四氧化三铁纳米粒子的制备和表征104
3.5.2细胞毒性实验105
3.5.3纳米粒子的核磁共振成像106
3.5.4小结110
参考文献111
第4章铁酸锰造影剂117
4.1水溶性的超顺磁PAMAM-MnFe2O4纳米结构的合成、应用及其在MRI上的应用117
4.1.1PAMAM-MnFe2O4纳米粒子的合成和表征118
4.1.2G4-MnFe2O4纳米粒子的磁性及其MRI应用123
4.1.3小结126
4.2水溶性的超顺磁TEG-MnFe2O4的合成、表征及其在MRI上的应用127
4.2.1MnFe2O4纳米粒子的合成和表征129
4.2.2MnFe2O4纳米粒子的磁性及横向弛豫率131
4.2.3细胞毒性分析133
4.2.4细胞内磁共振成像研究133
4.2.5动物体内磁共振成像研究134
4.2.6MnFe2O4纳米粒子在KM小鼠体内各器官的生物分布研究135
4.2.7小结137
参考文献137
第5章Fe@Fe3O4造影剂141
5.1核壳结构Fe@Fe3O4纳米粒子的合成及其在核磁共振成像与磁靶向光热治疗中的研究142
5.1.1油溶性和水溶性Fe@Fe3O4纳米粒子的合成与修饰142
5.1.2水溶性Fe@Fe3O4@PEG纳米粒子的磁性与弛豫145
5.1.3水溶性Fe@Fe3O4@PEG纳米粒子的光热性质研究146
5.1.4细胞毒性实验151
5.1.5动物体材料毒性实验152
5.1.6细胞光热实验152
5.1.7动物肿瘤光热治疗效果实验155
5.1.8Fe@Fe3O4@PEG纳米粒子磁靶向效果实验156
5.1.9活体磁靶向MRI效果实验159
5.1.10小鼠肿瘤组织切片分析160
5.1.11活体肿瘤磁靶向光热治疗实验161
5.1.12小结162
5.2Fe@Fe3O4纳米粒子在凋亡靶向磁共振成像和光热治疗中的研究163
5.2.1溶液中SPAAC反应确认164
5.2.2Fe@Fe3O4、Fe@Fe3O4PEG、Fe@Fe3O4-DPA-Zn及Fe@Fe3O4-FITC/DPA-Zn的合成与表征165
5.2.3纳米粒子溶液稳定性分析167
5.2.4细胞毒性实验168
5.2.5Fe@Fe3O4-DPA-Zn纳米粒子细胞层次凋亡靶向研究169
5.2.6Fe@Fe3O4-DPA-Zn纳米粒子活体层次凋亡靶向研究174
5.2.7活体光热治疗及肿瘤组织切片分析176
5.2.8小结178
5.3PEG修饰的Fe@Fe3Ge2核壳纳米粒子的制备及其在MRI/光热/光动力学治疗中的研究178
5.3.1油溶性Fe@Fe3Ge2纳米粒子的制备与表征179
5.3.2水溶性Fe@Fe3Ge2PEG的制备与表征180
5.3.3Fe@Fe3Ge2PEG的稳定性探究181
5.3.4Fe@Fe3Ge2PEG的溶液MRI实验181
5.3.5Fe@Fe3Ge2PEG的光热性质182
5.3.6Fe@Fe3Ge2PEG的单线态氧产生能力的研究184
5.3.7细胞光热/光动力学治疗190
5.3.8细胞光热治疗机理的探究192
5.3.9细胞光动力学治疗机理的探究193
5.3.10活体毒性实验195
5.3.11小鼠MR成像195
5.3.12小鼠光热/光动力学治疗实验196
5.3.13小结198
5.4RGD修饰的Fe@Fe3Ge2核壳纳米粒子的制备及其在MRI/光热/光动力学治疗中的研究198
5.4.1Fe@Fe3Ge2-RGD的制备与表征198
5.4.2细胞的靶向MRI研究199
5.4.3细胞光热/光动力学治疗实验200
5.5结论204
参考文献204
第6章其他造影剂208
6.1双亲性FePt纳米粒子的合成及细胞成像研究208
6.1.1FePt纳米粒子的XRD分析209
6.1.2不同表面活性剂作用下FePt的TEM分析209
6.1.3纳米粒子表面XPS分析211
6.1.4红外光谱分析212
6.1.5双亲性纳米粒子的溶解性照片213
6.1.6磁性表征和水溶液中的核磁共振成像213
6.1.7铁铂纳米粒子的细胞成像214
6.1.8纳米粒子的细胞毒性图215
6.1.9纳米粒子的细胞切片图216
6.1.10小结216
6.2水溶性Fe-Ni合金纳米粒子的合成、表征及其在MRI上的应用217
6.2.1Fe-Ni合金纳米粒子的性质表征217
6.2.2Fe-Ni@APAS@PEG纳米材料细胞毒性分析221
6.2.3Fe-Ni@APAS@PEG纳米粒子在MRI中的应用222
6.2.4小结224
6.3水溶性Fe-M(Ni，Co，Mn)-B合金纳米粒子的合成、表征及其在MRI上的应用225
6.3.1Fe-M(Ni，Co，Mn)-B纳米粒子的合成与表征226
6.3.2Fe-M(Ni，Co，Mn)-B纳米粒子的热处理和晶化过程232
6.3.3Fe-M(Ni，Co，Mn)-B样品在活体外的MRI应用234
6.3.4Fe-Co-B纳米样品的毒性分析236
6.3.5HeLa细胞对Fe-Co-B纳米样品的吞噬情况236
6.3.6Fe-Co-B纳米粒子在活体内的磁共振成像实验237
6.3.7Fe-Co-B纳米粒子在活体内的组织分布实验238
6.3.8Fe-Co-B纳米粒子在活体内的组织切片实验238
6.4小结239
参考文献239
第7章T1和T2造影剂244
7.1钆配合物标记的四氧化三铁T1、T2双模式造影剂的设计、合成及其在生物成像中的应用244
7.1.1Fe3O4和Fe3O4@SiO2-NH2纳米粒子的合成与表征246
7.1.2Fe3O4@SiO2(Gd-DTPA)-NH2纳米粒子的合成与表征247
7.1.3Fe3O4@SiO2(Gd-DTPA)-RGD纳米粒子的合成与表征250
7.1.4Fe3O4@SiO2(Gd-DTPA)-RGD纳米粒子的磁学性质表征251
7.1.5细胞毒性实验254
7.1.6细胞磁共振成像实验254
7.1.7活体磁共振成像实验257
7.1.8小结259
7.2Gd标记的Fe@Fe3O4纳米粒子用于T1-T2双模式MRI造影剂259
7.2.1材料的制备与表征261
7.2.2材料的应用265
7.2.3小结270
7.3镝配合物修饰的Mn3O4纳米粒子的制备及其在T1/T2双模式磁共振成像中的应用271
7.3.1Mn3O4@mSiO2-NH2纳米粒子的合成与表征271