靶向聚合物纳米磁共振纳米探针的初步研究

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1、科研训练报告书项目名称：靶向聚合物纳米磁共振纳米探针的初步研究学生姓名：张渤学号：2014211923专业班级：高分子14-2班指导教师：何涛2016年6月20日靶向聚合物纳米磁共振纳米探针的初步研究摘要：当前，恶性肿瘤严重威胁着人类的健康，如何攻克癌症顽疾成为一个亟待解决的问题。其中，阳离子聚合物由于显而易见的优势已经逐渐受到人们的密切关注，可望今后在肿瘤的早期诊断和治疗上发挥重大作用。本文的主要基于聚乙二醇-聚乙烯亚胺与超顺磁性氧化铁的前列腺癌靶向核磁共振显像纳米探针的研究。关键词：聚乙二醇-聚乙烯亚胺，磁共振成像基础，分子探针，纳米科技，癌

2、症的早期诊断科研训练报告正文（附参考文献）一、研究现状及意义1.1磁共振成像基础20世纪40年代磁共振作为一种物理现象就应用于物理学、化学和医学领域。1946年美国斯坦福大学的Bloch等用感应法和哈佛大学的Purcell等用吸收法同时分别独立测得水和石蜡的核磁共振吸收。由于Purcell和Bloch在探索物质微观结构领域做出了重大贡献，1952年荣获诺贝尔物理学奖。在核磁共振成像领域，美国纽约州立大学Lauterbur于1973年在Nature杂志上首先发表一种叫“Zeugmatography”核磁共振成像方法的论文，紧接着在Mansfield

3、又发表了“选择激发序列”的成像方法，从此核磁共振成像得到了空前的发展，如今已成为临床诊断的重要方法，使人们长期以来设法用无损伤的方法既能取得活体器官的详细诊断图像，又能监测活体器官和组织中的化学成分和化学反应的梦想得以实现。Lauterbur和Mansfield也在2003年荣获诺贝尔生理医学奖【1】。磁共振是物质原子核磁矩在外磁场的作用下能级发生分裂，并在外加射频磁场的能量条件下产生的能级跃迁的核物理现象。电子、质子、中子等都具有自旋和磁距的特性。质子和中子的数目是奇数或两者都是奇数时，例如1H、13C、19F、23Na、31P等，这些原子的原

4、子核就具有自旋和磁距。H是人体内数量最多的元素，且原子核只含一个质子，是人体内最活跃、最易受外界磁场影响的原子核，被磁化的氢原子数越多，散发的能量越大，磁共振信号就越强。故目前设计的磁共振成像系统大多数是采用氢质子成像的。在常态状况，各磁距是相互抵消的，当有一外加磁场存在时，体内质子或中子的自旋被磁化(magnetization)，使原来的自旋轴依据外磁场的方向旋转，这种旋转动作称进动(precession)，或顺外磁场方向处于低能态，或逆外磁场方向处于高能态。在此情况下，用一个频率与进动频率相同的射频脉冲(radiofrequencepulse

5、，RF)激发欲检查的原子核，将引起共振，即磁共振。当RF终止时，原子核将其所吸收的能量以电磁波的形式(射频信号)向外释放，直至完全恢复到沿顺外加静电磁场方向排列的平衡状态，这个过程为弛豫(relaxation)。所需的时间称弛豫时间(relaxationtime)，一般都很短，以毫秒(ms)计。弛豫时间分两种：T1弛豫时间和T2弛豫时问。T1或纵向弛豫时间，其定义是平行于主磁场Z轴的磁化矢量当其恢复到最后最大量的63％时所需的时间。因其能量的交换是由自旋质子传递给周围环境(晶格)，故也称为自旋-晶格弛豫时间。T2或横向弛豫时间：是指在xy轴上的磁

6、化矢量由最初最大值逐渐衰减到37％时所需的时间。此期间的能量交换是自旋质子传递给其周围的自旋质子，故又称为自旋-自旋弛豫时间。T1和T2具有特异性，每种正常和病变组织的T1、T2值均不相同，1H的T1、T2值可反映其周围的化学或磁环境。在MR成像中，质子密度(单位体积内1H的数量，用Pd表示)也是一种成像参数，但不如T1、T2重要。在实际应用中，往往要通过调整重复激发时间(TR)和回波时间(TE)来突出T1、T2和Pd成分的成像，分别称T1加权成像(T1WI)、T2加权成像(T2WI)和Pd加权成像(PdWI)。由于射频脉冲之形式、时间、序列的变

7、化和对所接收的信号分析处理方式不同，因此同一标本MRI可获得许多不同的结果，即不同密度分布。且各序列对结构显示的侧重面和清晰度也各异，更易从不同角度了解病变过程和定性【2】。1.2分子探针分子探针指对某特定生物分子（如蛋白质）具有特异性靶向、并能进行体内或体外示踪的标记物分子，这些分子能够在体或离体反映其靶生物分子的量和功能【3】。MR分子成像的原理是借助分子探针，通过靶向结合或酶激活的原理及适当策略放大信号，用高分辨力的成像系统检测相应的信号改变，间接反映分子或基因的信息。分子成像的关键在于正确选择靶位。超顺磁性氧化铁纳米粒子是一种高顺磁性、高

8、特异性及高生物相容性的分子探针，在ＭＲ血管成像、鉴别良恶性淋巴结、诊断早期肿瘤等方面有着良好应用前景【4】。1.3研究意义随着肿瘤发病率