【正文】 表 51 磁共振掃描樣品配制 MnO1 MnO2 MnO3 MnO4 MnO5 MnO6 MnO7 0μg/mL MnO NPs 5μg/ mLMnO NPs 10μg/ mLMnO NPs 50μg/ mLMnO NPs 100μg/mLMnO NPs 200μg/mLMnO NPs 500μg/mLMnO NPs 1mg/mL MnOCANPs 0μL 3μL 15μL 30μL。 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。 實(shí)驗(yàn)步驟 稱(chēng)取 120mg 油溶性 MnO NPsOA 置于 100mL 三口燒瓶中，利用舒美超聲波清洗器把 20mL 鄰二氯苯超聲分散，在超聲下滴加 20mL 溶有 240mg 一水合檸檬酸的 N， N二甲基甲酰胺（ DMF）溶液，密封后以一定轉(zhuǎn)速磁力 攪拌，在 100℃水浴保溫 48h，反應(yīng)完成后將溶液冷卻至室溫， 將溶液分為 4 支離心管，每支 4mL，放入 高速臺(tái)式離心機(jī)進(jìn)行離心，轉(zhuǎn)速 4000r/min，時(shí)間 15min； 第一次離心后，去掉上層液，每支加入 6mL 的 無(wú)水乙醇放在 XHC 旋渦混合器中混勻后，再進(jìn)行離心，重復(fù)兩次； 將離心后的沉淀物放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行干燥后，得到 水溶性 MnO NPs。 圖 42 油性氧化錳納米粒子 徐州醫(yī)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 5 兩步法相轉(zhuǎn)移制備水溶性 MnO NPs 一水合檸檬酸配體交換制備水溶性 MnO NPsCA 實(shí)驗(yàn)試劑 油溶性 MnO NPs（ 中已制得）； 鄰二氯苯（ C6H4Cl2， 阿拉丁試劑（上海）有限公司 ）； 一水合檸檬酸（ C6H8O7?H2O， 阿拉丁試劑（上海）有限公司 ）； N， N二甲基甲酰胺（ DMF， 滬試， 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限 公司 ）； 無(wú)水乙醇（ C2H6O，滬試， 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限 公司 ）。 實(shí)驗(yàn)步驟 稱(chēng)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? 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(shí)驗(yàn)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?。?C18H36，東京化成工業(yè)株式會(huì)社）； 正己烷（ C6H14，滬試， 國(guó)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(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限 公司）。反應(yīng)完全后，混合物冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，用水洗幾次，收集上層有機(jī)層，置于燒瓶中除去正己烷；將有機(jī)層 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后 ， 放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行烘干， 得到桃紅色的油酸錳復(fù)合物。 實(shí)驗(yàn)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(hào)： KQ218（昆山市超聲儀器有限公司）； 恒溫磁力攪拌器，型號(hào)： S222（上海司樂(lè)儀器有限公司）； 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，型號(hào)： RE52AA（上海亞榮生化儀器廠）； 循環(huán)水式真空泵，型號(hào)： SHZD（ Ⅲ ）（鞏義市予生儀器有限責(zé)任公司）； 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，型號(hào)： DHG9023A（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限責(zé)任公司）。近來(lái)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(bào)道 [6569]。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。錳的自然資源豐富，錳元素在地殼中的含量豐富，其豐度 (%)是僅次于鐵 (%)的重金屬元素，且價(jià)格低廉且無(wú)毒。例如，氧化釓納米粒子 [5759]，由于其作為 T1MRI對(duì)比劑有很高的縱向弛豫率，引起了研究者的關(guān)注。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。他們通過(guò)研究納米材料的磁過(guò)熱的性能及其機(jī)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(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 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(duì)表面經(jīng) PEG 修飾的 Fe3O4納米粒子的攝入量遠(yuǎn)高于沒(méi)有表面修飾的裸 Fe3O4納米粒子。隨著磁流體的產(chǎn)熱，靶細(xì)胞會(huì)因熱效 應(yīng)而死亡，從而達(dá)到治療效果。運(yùn)用磁流體可以進(jìn)行腫瘤熱療。 腫瘤熱療技術(shù) : 磁流體 (MF)是指微粒尺寸在納米級(jí)的磁性流體材料，現(xiàn)常用的磁流體材料是納米 Fe3O4。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(dòng)物體內(nèi) (小鼠、白兔等 )，在外加磁場(chǎng)下通過(guò)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。利用磁分離裝置很容易將癌細(xì)胞從骨髓中分離出來(lái)，其分離度可達(dá) 99． 9％以上。利用表面改性技術(shù)可用某種抗體或蛋白質(zhì)包覆納米磁性粒子。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)。此外還發(fā)現(xiàn)， Fe3O4納米粒子在體內(nèi)循環(huán)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì) MRI 長(zhǎng)時(shí)間成像具有益處，并且可通過(guò)尺寸選擇或特異性表面分子修飾實(shí)現(xiàn)對(duì)特定組織的靶向。經(jīng)過(guò)表面修飾的 Fe3O4 納米粒子作為一種常用的對(duì)比劑 [40]，通過(guò)靜脈注射進(jìn)入血液。 GdDTPA 副作用的高危因素及其副作用的預(yù)防和處理均與水溶性含碘對(duì)比劑相仿。 關(guān)于 GdDTPA 副作用的發(fā)生機(jī)理 仍不清楚。嚴(yán)重不良反應(yīng)的發(fā)生率極低，約為百萬(wàn)分之一到百萬(wàn)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。 GdDTPA 的安全性及副作用： GdDTPA 是非常安全的對(duì)比劑，半數(shù)致死量（ LD50）為每千克體重 20mmol左右，其常規(guī)應(yīng)用劑量為每千克體重 ，其安全系數(shù)（半數(shù)致死量 /有效劑量）高達(dá) 200（碘對(duì)比劑的安全系數(shù)為 8~10）。 目前臨床上 GdDTPA 主要用于以下幾個(gè)方面： （ 1）腦和脊髓病變，由于 GdDTPA 不能透過(guò)完整的血腦屏障，因此如果腦組織內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)化提示血腦屏障 的破壞，如腫瘤、炎癥、梗塞等。 GdDTPA 的臨床應(yīng)用： GdDTPA 為離子型細(xì)胞外液對(duì)比劑，不具有組織特異性，但可用于全身 MR增強(qiáng)掃描。所以高劑量的 GdDTPA 也可用作陰性對(duì)比劑。在 GdDTPA 濃度較低時(shí)，由于機(jī)體組織的 T1 弛豫時(shí)間較長(zhǎng)，故對(duì)比劑對(duì)機(jī)體組織的 T1 弛豫時(shí)間影響較大。在有不成對(duì)電子的順磁性物質(zhì)存在時(shí)，由于電子的磁化率約為質(zhì)子的 657 倍，從而產(chǎn)生局部巨大磁場(chǎng)波動(dòng)。電子質(zhì)量很輕，但其磁距約為質(zhì)子的 657 倍。 對(duì)比劑的臨床應(yīng)用 GdDTPA 目前應(yīng)用最廣泛的 對(duì)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）。另外， Kim 小組的 MnxFe1xO 膠體溶液作為雙模式對(duì)比劑，使 得 在 裸 鼠 肝 部 顯 現(xiàn) T1 和 T2 加 權(quán) 像 [37] 。用裸鼠在其肝部實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明 T2 成像優(yōu)于 T1 成像。 T1 和 T2 雙模式 對(duì)比 劑 自 T1 和 T2 雙模式 對(duì)比 劑被設(shè)計(jì)合成后 ，不僅增強(qiáng)了磁共振對(duì)比劑診斷的準(zhǔn)確性，而且擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。 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(guò)了 Fe3O4納米粒子 [31]。 除了 SPIO 外，其他超順磁性納米粒子也可 作為 T2對(duì)比劑。 T2 對(duì)比劑 氧化鐵 (通常指磁鐵礦 Fe3O4或者磁赤鐵礦 γ － Fe2O3)納米粒子，應(yīng)用于磁共振成像已有 20 多年的歷史了 。據(jù)報(bào)道， Hyoen課題組制備出的 MnO 納米粒子，可通過(guò)血腦屏障對(duì)腦部結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，并靶向腦部腫瘤顯現(xiàn) T1 成像效果 [28]。常見(jiàn)的該種徐州醫(yī)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) T1對(duì)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。例如， Tsourkas 小組利用酰胺鍵將 GdDTPA 葉酸與第五代樹(shù)枝狀化合物連接起來(lái)形成納米簇，得到了多功能的 T1對(duì)比 劑 [22]。納米結(jié)構(gòu) T1對(duì)比 劑可分為離子型和無(wú)機(jī)納米粒子型。 磁共振成像對(duì)比劑 常見(jiàn)的磁共振對(duì)比劑有 T1對(duì)比劑、 T2對(duì)比劑以及 T1和 T2雙模式對(duì)比劑。 3 磁共振成像對(duì)比劑的概述 對(duì)比劑的概述 在臨床 MRI 中， 30%以上的診斷須用磁共振成像對(duì)比劑（ MRI constrastagent）。在 MR介入治療中，術(shù)中 MRI 引起了臨床工作者的興趣，在術(shù)前用導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行三維立體解剖定位，顯示手術(shù)部位和深部解剖關(guān)系，在手術(shù)中和手術(shù)后實(shí)施成像，監(jiān)視手術(shù)情況和結(jié)果，提高了手術(shù)的效果，這一技術(shù)已用于腦外科手術(shù)。目前磁共振灌注成像技術(shù)在心臟方面的應(yīng)用尚處摸索研究中；皮 層激發(fā)目前多用于手術(shù)前治療計(jì)劃的制定，以便盡量保護(hù)功能區(qū)。磁共振彌散甲醛成像技術(shù)對(duì)水分子的布朗運(yùn)動(dòng)非常敏感，評(píng)價(jià)水分中質(zhì)子的移動(dòng)，能使缺血時(shí)間 2h 的水腫腦細(xì)胞顯示異常的信號(hào)；磁共振灌注成像技術(shù)能動(dòng)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)。 磁共振功能成像技術(shù) （ FMRI） 此項(xiàng)技術(shù)是近年來(lái)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。螺旋 MRA 可在較短時(shí)間內(nèi)得到最佳的多層圖像。另外，磁共振小腸、結(jié)腸注水后成像，磁共振輸卵管成像及核磁共振精囊曲管成像也在近年來(lái)相繼開(kāi)發(fā)成功。 MRH 技術(shù)為非侵襲性，不需要插管，無(wú)操作者的技巧問(wèn)題；安全，不用對(duì)比劑，無(wú)對(duì)比劑的副反應(yīng)問(wèn)題；器官內(nèi)的液體是天然的對(duì)比劑，即使管道完全阻塞時(shí)，亦可觀察到遠(yuǎn)端導(dǎo)管的影像。 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(duì)比、磁共振泌尿系統(tǒng)對(duì)比、磁共振脊髓成像、磁共振涎管對(duì)比等的總稱(chēng) [16]。 射頻 （ RF）接收器：接收 NMR 信號(hào)，放大后進(jìn)入 圖像處理系統(tǒng) 。這個(gè)系統(tǒng)有三組線圈，產(chǎn)生 x、 y、 z 三個(gè)方向的梯度場(chǎng)，線圈組的 磁場(chǎng) 疊加起來(lái)，可得到任意方向的梯度場(chǎng)。另有勻磁線圈（ shimcoil）協(xié)助達(dá)到 磁場(chǎng) 的高均勻度。 磁共振成像結(jié)構(gòu) （ 1）磁鐵系統(tǒng) 靜磁場(chǎng)：又稱(chēng)主磁場(chǎng)。反映自旋核把吸收的能量傳給周?chē)Ц袼璧臅r(shí)間 ,稱(chēng)縱向弛豫時(shí)間 T2。第二步是整個(gè)氫核磁矩系統(tǒng)與周?chē)h(huán)境之間恢復(fù)到平衡狀態(tài) ,這個(gè)過(guò)程是氫核系統(tǒng)吸收能量 ,偏離磁場(chǎng)方向 ,其宏觀磁矩在縱向的分量 ,由小到大 ,最后達(dá)到未偏離磁場(chǎng)方向以前宏觀磁矩的大小 ,所以這個(gè)過(guò)程叫縱向弛豫過(guò)程。完成此過(guò)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(shí)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(chēng)為橫向弛豫過(guò)程 ,由于這個(gè)過(guò)程是同種核相互交換能量的過(guò)程 ,所以又叫自旋 _自旋弛豫過(guò)程。停止發(fā)射射頻脈沖 ,則被激發(fā)的氫原子核把吸收的能量逐步釋放出來(lái) ,其相位和能級(jí)都恢復(fù)到激發(fā)前的狀態(tài)。 磁共振成像原理及結(jié)構(gòu) 磁共振成像原理 含單數(shù)質(zhì)子 的原子核，如人體內(nèi)廣泛存在的氫原子核，其質(zhì)子有自旋運(yùn)動(dòng)，帶正電，產(chǎn)生磁矩，磁矩方向無(wú)一定規(guī)律。 1973 年 Lauterbur 首次實(shí)現(xiàn)了 MRI[12]，此后，其以極快的速度得到了發(fā)展 [13]。 徐州醫(yī)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 2 磁共振成像的簡(jiǎn)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(hào)經(jīng)過(guò)電子計(jì)算機(jī)處理，重建出人體某一層面的圖像的診斷技術(shù)。結(jié)果顯示本論文所構(gòu)建的 PEGMnO納米分子成像對(duì)比劑可實(shí)現(xiàn) 7860 癌細(xì)胞的特異性 MRI 應(yīng)用。 論文第六章將采用一步法制備 水溶性氧化錳納米粒子對(duì)比劑，利用含錳離子的四水合硝酸錳，溶解在 聚乙二醇二羧酸 中， 合成不同濃度表面含有特殊官能團(tuán)徐州醫(yī)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 的超順磁性納米對(duì)比劑，并通過(guò)傅里葉變換紅外光譜分析、磁共振信號(hào)響應(yīng)、 ICP等表征得出運(yùn)用 4 mmol 四水合硝酸錳合成 PEGMnO 的。 論文第四章中制備油性氧化錳納米粒子，并對(duì)其磁共振信號(hào)響應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，得到滿(mǎn)意結(jié)果。 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。經(jīng)過(guò) MTT 測(cè)試說(shuō)明在一定濃度內(nèi) PEGMnO納米粒子 對(duì) 7860 腎癌細(xì)胞的毒性較