生物检测用超小尺寸磁性纳米探针研究

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1、东南大学硕士学位论文生物检测用超小尺寸磁性纳米探针研究姓名：吴沂航申请学位级别：硕士专业：生物物理学指导教师：张宇20110305摘要基于磁性纳米粒子的磁性纳米探针已经越来越多地被应用于生物医学检测领域。尺寸是衡量磁性纳米探针的一个重要指标，制备出稳定的超小磁性纳米粒子以及构建功能化的超小磁性纳米探针，对于肿瘤的早期诊断、治疗效果及预后评价将有极其重大的意义。本文采用二巯基丁二酸作为修饰材料，用它取代油酸包裹的四氧化三铁磁性纳米粒子表面的油酸分子，制备出水溶性好、稳定性能高、适合生物医学应用的超小磁性纳米粒

2、子。并利用它们构建出体内外靶向食道癌细胞的超小磁性纳米探针。论文的主要工作包括以下几个方面：1．通过氧化共沉淀法，制备出油酸包裹的四氧化三铁磁性纳米粒子(OA．USPIO)；用二巯基丁二酸对其表面进行修饰得到样品(DMSA—USPIO)；并用TME、FTIR、TGA、VSM等表征其形貌结构、尺寸、表面功能基团及磁性。电镜结果表明，两种粒子都呈近球形，尺寸分别只有4．65和5．56nm：红外分析两者都具有特征吸收峰：TGA分析，得修饰在超小磁性纳米粒子上的OA和DMSA分别占总质量的31．8％和24．2％：V

3、SM表明两种粒子都具有超顺磁性，饱和磁化强度分别为34．47和34．21emu／g；ELISA实验得DMSA．USPIO(2．79x10。7M)关于TMB的Km值为0．255mM，关于H202的Km值为237mM，揭示了其具有模拟酶催化活性：DMSA．USPIO的弛豫率测定结果为rl=0．76，1"2=17．2mM。1S-1，弛豫率比值r2／r1等于22．6，揭示了其可以作为一种优良的T2造影剂。2．利用尼妥珠单抗，在偶联剂(EDC／NHS)的作用下，构建了一种新型的体内外靶向食道癌细胞的超小磁性纳米探针(

4、NTZ．DMSA．USPIOprobe)。用凝胶色谱法纯化超小磁性纳米探针，除去了游离的抗体；紫外分析表明不同抗体制备纳米探针有所不同，而1009lEDC的用量对于探针的制备相对来说更理想；ELISA实验比较了超小磁性纳米粒子和超小磁性纳米探针的模拟酶催化性能，揭示了超小磁性纳米探针可以被用于生物检测；最后用DLS进行了水动力尺寸表征，游离的BSA，超小磁性纳米粒子，BSA封闭的超小磁性纳米探针的尺寸分别是5．6nm，24．4nm和35．8nm。3．将该超小磁性纳米探针用于免疫组化检测和MRj磁共振成像实验

5、，分别于体外体内对它们的检测效果进行了评价。从免疫组化实验结果可以看到，偶联了尼妥珠单抗的超小磁性纳米探针(实验组)，在抗原抗体作用下，与食道癌细胞膜上的EGFR受体结合，通过免疫组化实验DAB染色之后，在细胞膜上出现了褐色的沉淀，而辣根过氧化物酶对照组也有类似的褐色沉淀，这表明超小磁性纳米探针具有一定的模拟过氧化物酶能力，能够快速检测EGFR过表达的肿瘤组织。而从MRI磁共振成像实验结果中也可以看到，超小磁性纳米探针能够随着血液循环快速到达肿瘤部位，并与肿瘤细胞膜上的EGFR受体相结合，借助磁共振成像仪的

6、观察，超小磁性纳米粒子可以被发现在肿瘤组织处聚集，从而达到肿瘤检测的目的。关键词：超小四氧化三铁，二巯基丁二酸，生物偶联，尼妥珠AbstractMagneticnanoparticles(Fe304)arewidelyusedinvariousfieldssuchasmagneticresonanceimaging(MRI)，hyperthermia，drugdeliveryanddiagnosticsduetotheirlargesurfacearea，smallsize．highcatalyticact

7、ivity,andsuperparamagneticbehavior．Theprimarystudiesofthesisaresummarizedasfollows：1．Dimercaptosuccinicacid(DMSA)modifiedultra-smallparticlesofironoxide(USPIO)weresynthesizedthroughatwo-stepprocess．Thefirststep，oleieacid(OA)cappedFe304(OA—USPIO)weresynthes

8、izedbyanoveloxidationcoprecipitationmethodinH20／DMSOmixingsystem，whereDMSOactedasalloxidantsimultaneously．Thesecondstep，OAwasreplacedbvDMSAtoobtainwater-solublenanoparticles．Theassynthesizednanoparticleswerec