【正文】 MR 掃描參數(shù)為：重復(fù)時間 （ Repetition time, TR） 4500 ms, 回波時間 （ Echo time , TE） ms，矩陣 384224，視野 （ Field of view, FOV） 14 cm14 cm，層厚 mm，層距 mm。 實驗器材 電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）； 舒美超聲波清洗器，型號： KQ218（ 昆山市超聲儀器有限公司）； 智能恒溫磁力攪拌器，型號： ZNCLS（上海司樂儀器有限公司）； 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，型號： DHG9023A（上海精宏實驗設(shè)備有限責(zé)任公司）； XHC 旋渦混合器（金壇市白塔新寶儀器廠）； 高速冷凍離心機（ MicRocl2R）； 高速臺式離心機（上海安亭科學(xué)儀器廠），型號： TGL16C，輸入功率 250VA，電源電壓： 220V，頻率： 50HZ，最大容量： 56mL，最高轉(zhuǎn)速： 16000r/min。氧化錳 納米粒子作為電極材料 [6061]，催化劑 [6260]，磁性材料 [64]等有廣泛的應(yīng)用，而在生物醫(yī)學(xué)方面也扮演著越來越重要的角色。 MnO 磁性納米粒子 (magic nanoparticles)作為一種納米晶體，以其優(yōu)越的物理特性（順磁性、比表面積大、寬頻帶強吸收等）在傳感器及電極材料 [4345]、磁記錄[4647]、磁性光學(xué)器件 [48]、催化 [4950]、磁性顏料以及吸波材料等方面顯示出巨大的應(yīng)用價值 [51]。韓濤等 [41]進(jìn)行了納米磁性藥物載體的阿霉素吸附脫附實驗，研究表明，磁性載藥微球在水中可以緩慢地釋放藥物，并保持了亞微米級的粒 徑。 磁分離： 磁性納米粒子在分離癌細(xì)胞和正常細(xì)胞方面經(jīng)動物臨床試驗已獲成功，顯示出了引人注目的應(yīng)用前景。出現(xiàn)嚴(yán)重反應(yīng)者多原有呼吸系統(tǒng)疾病或過敏病史 [39]。由此可見， MRI 對比劑對組織信號強度的影響與其在組織中的濃度有非常密切的關(guān)系。 GdDTPA 的作用原理： GdDTPA 是一種順磁性物質(zhì)， Gd3+具有 7 個不成對電子，其不成對電子與質(zhì)子一樣為偶極子，具有磁距。 此外，一些金屬合金 (如 FeCo[32]， FePt[33,34]， FeNi[35]等 )納米粒子也有較高T2弛豫率，但是它們在體內(nèi)不易降解會導(dǎo)致慢性中毒，限制了 其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。 另外，氧化錳納米粒子作為 T1對比劑也越來越受研究中青睞。對比劑是用來縮短成像時間、提高成像對比度和清晰度的一種成像增強對比劑 ,它能改變體內(nèi)局部組織中水質(zhì)子的弛豫速率 ,提高正常與患病部位的成像對比度 ,從而顯示體內(nèi)器官的功能狀態(tài) [21]。它包含磁共振彌散加權(quán)成像、磁共振灌注成像、血樣水平依賴性成像、皮層定位徐州醫(yī)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 成像和動脈學(xué)標(biāo)記技術(shù)，這些新技術(shù)都基于回波平面技術(shù)的發(fā)展 [19]。 MRH 對于流速 緩慢或停止的液體（如腦脊液、膽汁、尿液靜脈血等）非常靈敏，成高信號，而使實質(zhì)性器官和流動液體（如動脈血）成低信號，從而達(dá)到水成像效果。當(dāng)前臨床所用超導(dǎo) 磁鐵 ， 磁場強度 有 到 (特徐州醫(yī)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 斯拉 )，常見的為 和 ；動物實驗用的小型 MRI 則有 、 與 等多種主磁場強度。這一恢復(fù)過程稱之為弛豫過程。 論文第八章是總結(jié)與展望。 本論文的結(jié)構(gòu)和各章節(jié)的安排 論文第一章簡單介紹了本實驗的研究背景，并簡單闡述了本文主要研究內(nèi)容。同時納米顆粒本身并非機體自身物質(zhì)，容易被肝脾等巨噬細(xì)胞識別吞噬，難以在機體內(nèi)部長循環(huán)，這些都限制了磁性納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展 [11]。但這類對比劑具有非特異性，體內(nèi)存留時間短，弛豫效能低且劑量大時可導(dǎo)致毒性反應(yīng)等缺點。 由于 釓、錳等某些金屬離子具有順磁性，弛豫時間長，磁矩較大，在磁共振成像中，順磁性物質(zhì)通過擴散或旋轉(zhuǎn)運動引起原子水平的局部磁場巨大波動，這有利于受激勵質(zhì)子間的能量轉(zhuǎn)移，使得被激勵后的氫原子核的磁化矢量更快回到其初始狀態(tài)，縮短弛豫時間，圖像對比發(fā)生變化。外加磁場存在是，順磁性物質(zhì)中的原子偶極子的排列與磁場方向平行，從而具有磁性。其中，以含釓的細(xì)胞外間隙非特異性分布對比劑的臨床應(yīng)用最多 [7]，現(xiàn)在，磁共振釓對比增強掃描已逐步成為全身多系統(tǒng)、多臟器的臨床常規(guī)檢查方法，有非常重要的臨床價值。另外，有些病變雖有明顯的信號異常，但定性與鑒別診斷仍較困難。 通 過 MTT測試表明，在濃度低于 Mn2+時，表現(xiàn)出良好的生物相容性，有望進(jìn)一步用于 MRI。磁共振成像對比劑的引入正是為了提高 MRI 的對比度和清晰度。近年來，磁共振成像納米對比劑因其較好的對比增強能力和易于功能化而逐漸引起人們的關(guān)注，但是如何更簡單地制備生物相容性好、弛豫率高的 MRI 對比劑仍然是研究者不斷追求的目標(biāo)。 關(guān)鍵詞： 磁共振成像； 氧化錳納米對比劑； 一步法制備； 兩步法合成； 細(xì)胞毒性 ABSTRACT Magic Resonance Imaging (MRI) is another major development after CT in the medical imaging diagnostic technology. It provides images with excellent anatomical details based on softtissue contrast and functional informationin as a noninvasive and realtime monitoring manner. In order to improve the resolution of soft tissue, to show some tiny lesions, there is a need to further improve magic resonance imaging contrast in the main clinical magic resonance imaging contrast agent is introduced to improve the contrast and clarity of MRI. Recently, the magic resonance imaging nanocontrast material gradually arouses people39。因此，磁共振對比劑的應(yīng)用更是極大地拓展了磁共振成像技術(shù)的臨床診斷范圍 [24]，應(yīng)用合適的對比劑有助于增加 MRI 的敏感度和特異度 [5]。 釓劑應(yīng)用最廣泛的細(xì)胞外液對比劑， GDDTPA 化學(xué)名釓 二乙烯三胺五乙酸，商品名馬根維顯；細(xì)胞內(nèi)對比劑是以某一組織或器官的細(xì)胞作為靶來分布，對比劑迅速從血中廓清并與相關(guān)組織結(jié)合。一旦外加磁場移去或消失，其原子偶極子排列即呈隨機，則磁性消失。 1984 年 Carr 首次采用釓噴酸葡胺 (GdDTPA)進(jìn) 行人體腦腫瘤的增強顯像研究。近年來，已有很多研究者將釓對比劑制備成納米制劑對其進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到水溶性好，選擇性好，體內(nèi)穩(wěn)定，弛豫效能高，毒性低且能夠完全被排出體外等目的。 本論文的研究目的是制備可用于磁共振成像對比的氧化錳納米粒子，研究的內(nèi)容是分別運用兩步法合成水溶性 MnO NPs 和一步法合成 PEGMnO NPs。 論文第二章詳細(xì)介紹磁共振成像，包括原理結(jié)構(gòu)和臨床方面的技術(shù)應(yīng)用。 徐州醫(yī)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 2 磁共振成像的簡介 磁 共振成像技術(shù)概念 MRI 即核磁共振成像技術(shù)，又名自旋成像，是利用人體組織中某原子核的核磁共振現(xiàn)象，將所得射頻信號經(jīng)過電子計算機處理，重建出人體某一層面的圖像的診斷技術(shù)。完成此過程一般分兩步進(jìn)行 ,第一 步是氫核之間先達(dá)到平衡 ,此時各磁矩在水平方向的磁性將互相抵消 ,從宏觀上看磁矩水平分量趨近于零 ,所以稱為橫向弛豫過程 ,由于這個過程是同種核相互交換能量的過程 ,所以又叫自旋 _自旋弛豫過程。另有勻磁線圈（ shimcoil）協(xié)助達(dá)到 磁場 的高均勻度。 MRH 技術(shù)為非侵襲性，不需要插管，無操作者的技巧問題；安全，不用對比劑，無對比劑的副反應(yīng)問題；器官內(nèi)的液體是天然的對比劑，即使管道完全阻塞時，亦可觀察到遠(yuǎn)端導(dǎo)管的影像。磁共振彌散甲醛成像技術(shù)對水分子的布朗運動非常敏感，評價水分中質(zhì)子的移動，能使缺血時間 2h 的水腫腦細(xì)胞顯示異常的信號；磁共振灌注成像技術(shù)能動態(tài)顯示腦組織內(nèi)的血容量、血流量和流速，能早期顯示腦血流灌注缺損區(qū)。 磁共振成像對比劑 常見的磁共振對比劑有 T1對比劑、 T2對比劑以及 T1和 T2雙模式對比劑。據(jù)報道， Hyoen課題組制備出的 MnO 納米粒子，可通過血腦屏障對腦部結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，并靶向腦部腫瘤顯現(xiàn) T1 成像效果 [28]。 T1 和 T2 雙模式 對比 劑 自 T1 和 T2 雙模式 對比 劑被設(shè)計合成后 ，不僅增強了磁共振對比劑診斷的準(zhǔn)確性，而且擴大了它的應(yīng)用范圍。電子質(zhì)量很輕，但其磁距約為質(zhì)子的 657 倍。 GdDTPA 的臨床應(yīng)用： GdDTPA 為離子型細(xì)胞外液對比劑，不具有組織特異性，但可用于全身 MR增強掃描。 關(guān)于 GdDTPA 副作用的發(fā)生機理 仍不清楚。在藥物診斷中常用的生物技術(shù)手段就是磁細(xì)胞分離技術(shù)。 腫瘤熱療技術(shù) : 磁流體 (MF)是指微粒尺寸在納米級的磁性流體材料，現(xiàn)常用的磁流體材料是納米 Fe3O4。隨著納米科技與生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域日益深入的結(jié)合，磁性納米粒子逐漸在細(xì)胞標(biāo)記及分離 [52]、磁共振成像 [5354]，靶向藥物 [55]以及磁致高熱治療 [56]等方面顯示廣泛的應(yīng)用前景。近來有一些關(guān)于應(yīng)用于生物體系的具有良好的分散性，穩(wěn)定性，生物相容性氧化錳納米粒子制備的報道 [6569]。 實驗步驟 稱取 的油酸錳復(fù)合物，將油酸錳復(fù)合物充分溶解在 10g 的十八烯中，混合物在 70℃下真空干燥除去水和空氣，然后將混合物以 2℃ /min 的速率加熱至300℃，溶液由桃紅色變?yōu)橥该鞯娜芤骸? 按照表 51 所示進(jìn)行掃描樣品的配制。 采用頭顱 8 通道相控線圈，進(jìn)行 T1加權(quán)成像 （ T1weighted imaging, T1WI）掃描。 圖 41 桃紅色的油酸錳復(fù)合物 油性氧化錳納米粒子的制備 實驗試劑 所用化學(xué)試劑均是分析純； 油酸錳復(fù)合物（在 中已制得）； 十八稀（ C18H36，東京化成工業(yè)株式會社）； 正己烷（ C6H14，滬試， 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限 公司）； 丙酮（ C3H6O，上海中秦化學(xué)試劑有限公司）； 二氯甲烷（ CH2Cl2，滬試， 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限 公司）。自然界中的錳主要以 + +4 或 +3氧化數(shù)存在，并且在一種礦物相中可以有多種氧化數(shù)的錳元素存在。他們通過研究納米材料的磁過熱的性能及其機理，發(fā)現(xiàn)在某一尺寸范圍內(nèi)的Fe3O4 納米粒子的磁熱效率遠(yuǎn)高于其它尺寸范圍內(nèi)的納米粒子，而且他們也在納米粒子的表面修飾及納米粒子與細(xì)胞的相互作用方面進(jìn)行了一系列的工作，特別徐州醫(yī)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 是在納米粒子與細(xì)胞的相互作用方面，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞對表面經(jīng) PEG 修飾的 Fe3O4納米粒子的攝入量遠(yuǎn)高于沒有表面修飾的裸 Fe3O4納米粒子。這種載有高分子和蛋白的磁性納米粒子作為藥物的載體，然后靜脈注射到動物體內(nèi) (小鼠、白兔等 )，在外加磁場下通過納米微粒的磁性導(dǎo)航，使其移向病變部位，達(dá)到定向治療的目的。此外還發(fā)現(xiàn)， Fe3O4納米粒子在體內(nèi)循環(huán)時間較長，對 MRI 長時間成像具有益處，并且可通過尺寸選擇或特異性表面分子修飾實現(xiàn)對特定組織的靶向。嚴(yán)重不良反應(yīng)的發(fā)生率極低，約為百萬分之一到百萬分之二，可表現(xiàn)為呼吸困難、血壓降低、支氣管哮喘、肺水腫，可導(dǎo)致死亡。所以高劑量的 GdDTPA 也可用作陰性對比劑。 對比劑的臨床應(yīng)用 GdDTPA 目前應(yīng)用最廣泛的 對比 劑，即 GdDTPA，中文名為二乙三胺五醋酸釓或釓噴酸葡甲胺鹽，商品名為馬根維顯（ Magnevist）。 Cheon小組利用 d5Mn2+取代 d6Fe2+獲得了尖晶石結(jié)構(gòu)的 MnFe2O4(MnMEIO)納米粒子，飽和磁化率和磁成像靈敏度都超過了 Fe3O4納米粒子 [31]。常見的該種徐州醫(yī)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 T1對比劑有， Gd2O3[2324]、 Gd2F3[25]、 Gd2PO4[26]納米粒子，以及 PEG 包裹的超小尺寸 Fe3O4納米粒子 (USPIO)[27]等。 3 磁共振成像對比劑的概述 對比劑的概述 在臨床 MRI 中， 30%以上的診斷須用磁共振成像對比劑（ MRI constrastagent）。 磁共振功能成像技術(shù) （ FMRI） 此項技術(shù)是近年來倍受關(guān)注的發(fā)展課題之一，已進(jìn)入臨床應(yīng)用 的初期階段。 磁共振成像的應(yīng)用 磁共振水成像 （ MRH） MRH 是磁共振胰膽管對比、磁共振泌尿系統(tǒng)對比、磁共振脊髓成像、磁共振涎管對比等的總稱 [16]。 磁共振成像結(jié)構(gòu) （ 1）磁鐵系統(tǒng)